1、共 51 页,1,第4节 液体的表面张力,共 51 页,2,水是我们最常见的液体,你一定见过停留在树叶上晶莹透亮的雨滴,茶叶上圆溜溜的水珠吧.自然界中的水流动的水银炽热的铁水等等都是物质存在的液态形式.在观察这些液态景观时,我们会注意到:荷叶上的小水滴和草上的露珠会呈球形,一小滴水银能形成椭圆球状在玻璃板上滚动,这些现象的产生又是什么原因呢?这些现象都是与液体的性质有关的,学了这一节的内容,我们就可以解释这些现象了.,共 51 页,3,1.液体的性质:液体的性质介于气体和固体之间. 一方面它像固体那样具有一定的体积,不易压缩;另一方面又像气体,没有确定的形状,具有流动性,在物理性质上各向同性.
2、 2.液体分子的排列 (1)液体分子的排列更接近于固体. (2)液体的微观结构与非晶体非常类似,非晶体可以看作是黏性极大的液体,所以严格地说,只有晶体才是真正的固体. 3.液体分子的热运动:液体分子的热运动与固体类似,主要表现为在平衡位置附近做微小振动,但是液体的结构较为松散,分子间的空隙要大一些,分子力的束缚要弱一些,因此,液体分子不会长时间在一个平衡位置附近振动.,共 51 页,4,4.液体的表面张力:液体表面有收缩的趋势,好像紧张的弹性薄膜,液体表面一定存在着张力,称为表面张力. 一.三种聚集形式比较,共 51 页,5,可以看出,液体分子的排布更接近固态,在宏观性质上表现出类似于固态的不
3、可压缩性和体积不变性.现列表对比如下:,共 51 页,6,二液体的微观结构及性质 1.液体的微观结构特点 (1)分子间距离很小. (2)液体分子间的相互作用力很大. (3)分子的热运动特点表现为振动与移动相结合. 由于液体分子的这种特点,使得液体具有一些特有的物理性质. 2.液体的性质 液体的宏观性质包括: (1)液体具有一定的体积,不易被压缩; (2)液体没有一定的形状,具有流动性; (3)液体在物理性质上表现为各向同性.,共 51 页,7,三液体的表面张力 1.表面层:液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层. 2.表面张力:在液体表面上想象的画一直线,直线两旁的液膜一定存在着相互作用
4、的拉力,液体表面出现的这种张力,称为表面张力. 3.作用效果:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.,4.微观解释:,共 51 页,8,液体表面是一个厚度为分子有效作用距离(10-9m)的薄层,而分子力的作用范围是一个半液体表面层,液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大.见上图,分子A在液体内部,分子作用球内分子分布是对称的,球内所有分子对分子A的斥力和引力的合力为零.分子B在液体表面层内,分子作用球一部分在液体外.分子B受到的斥力仍然是球对称的,引力不再是球对称.分子B受到的引力的合力垂直液面指向液体内,分子从液体内移到表面层,要克服引力做功,分子势能增大,所以表面层比液体内具有较大的势能
5、.因为势能总是有减小的倾向,因此液体表面就有收缩的趋势.,共 51 页,9,题型一 液体的微观结构及性质 例1:以下关于液体的说法正确的是( ) A.非晶体的结构跟液体非常类似,可以看作是粘滞性极大的液体 B. 液体的物理性质一般表现为各向同性 C.液体的密度总是小于固体的密度 D.所有的金属在常温下都是固体,共 51 页,10,解析:由液体的微观结构知AB正确;有些液体的密度大于固体的密度,例如汞的密度就大于铁铜等固体的密度,故C错;金属汞在常温下就是液体,故D错. 答案:AB 点拨:此类问题关键是必须对液体固体分子的微观结构要准确地理解,从而做出正确选择,共 51 页,11,训练1:关于液
6、体,下列说法正确的是( ) A.液体的性质介于气体和固体之间,更接近气体 B.液体表现出各向异性 C.液体分子的热运动与固体类似,主要表现是在固定的平衡位置附近做微小振动 D.液体的扩散比固体的扩散快 解析:液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小些,物理性质为各向同性. 答案:ACD,共 51 页,12,题型二 对表面张力的理解 例2:下列有关表面张力的说法中,正确的是( ) A.表面张力的作用是使液体表面伸张 B.表面张力的作用是使液体表面收缩 C.有些小昆虫能在水面自由行走,这是由于有表面张力的缘故 D.用滴管滴液滴,滴的液滴总是球形,这是由于表面张力的缘故,解析:表面张力的作用效果是
7、使液体表面收缩,由于表面张力,被压弯的液面收缩,使小昆虫浮在液面上;由于表面张力使液滴收缩成球形.答案:BCD 点拨:液体的表面张力使液面有收缩的趋势,表面张力的方向跟液面相切.,共 51 页,13,训练2:下列现象中,由表面张力引起的现象是( ) A.酒精和水混合后体积减小 B.水银温度计中的水银柱的升或降 C.荷叶上的水珠呈球形 D.洗头发时,当头发浸泡在水中时呈散开状,露出水面后头发聚拢到一起 解析:因为液体表面张力使液面具有收缩的趋势,故选项CD正确;酒精和水混合后体积减小,是由于分子间存在着空隙形成的,水银柱的升降是由于水银柱的热胀冷缩造成的. 答案:CD,共 51 页,14,规律方
8、法总结 液体表面具有收缩趋势,这是液体表面相互吸收力即表面张力的结果,在表面张力作用下,液体表面有收缩到最小的趋势.,共 51 页,15,基础达标 1.关于液体和固体,下列说法正确的是( ) A.液体分子间的相互作用比固体分子间的相互作用强 B.液体分子同固体分子一样,也是密集在一起的 C.液体分子的热运动没有固定的平衡位置 D.液体中可观察到颗粒的布朗运动,解析:液体分子间作用力比固体弱,但分子间的空隙跟固体差不多,具有流动性.在液体中可观察到微小颗粒的布朗运动,故BCD正确. 答案:BCD,共 51 页,16,2.如下图所示,布满了肥皂膜的金属框架上有一段质量不计的棉纱,现将金属框架下部分
9、的肥皂膜刺破,则棉纱将为下图中的( ),答案:D,共 51 页,17,3.在以下事例中,不能用液体表面张力来解释的是( ) A.草叶上的露珠呈圆球形 B.油滴在水面上会形成一层油膜 C.用湿布不易擦去玻璃上的灰尘 D.油瓶外总是附有一层薄薄的油,解析:液体的表面层由于与空气接触所以表面层里分子的分布比较稀疏,分子间呈引力作用,在这个力作用下,液体表面有收缩到最小的趋势,这个力就是表面张力,结合四个例子看,只有B中油膜不是收缩而是扩散,所以B不能用表面张力的理论来解释.答案:B,共 51 页,18,4.关于液体的表面张力的下列说法中正确的是( ) A.由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均
10、距离小于r0 B.由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0 C.产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力 D.表面张力使液体的表面有收缩的趋势 答案:D,解析:因为液体表面层内分子间距离大于r0,分子间表现为相互引力,即表面张力,故ABC均错,因表面张力是引力,故表面张力使液体具有收缩的趋势,D正确.,共 51 页,19,5.在天平的左盘挂一根铁丝,右盘放一砝码,且铁丝浸于液体中,此时天平平衡,如下图所示,现将左端液体下移使铁丝刚刚露出液面,则( ) A.天平仍然平衡 B.由于铁丝离开水面沾上液体,重量增加而使天平平衡破坏,左端下降 C.由于铁丝刚离开液面,和液面
11、间生成一液膜,此液体膜的表面张力使天平左端下降 D.以上说法都不对,解析:铁丝在刚离开液面时,和液面之间形成一薄膜,膜中分子密度小,分子稀疏,分子力表现为引力,对铁丝产生一个斜向下的拉力作用,使天平左端下降.答案:C,共 51 页,20,6.毛笔插入水中,笔毛就散开,拿出来后笔毛就合拢在一起,试解释这一现象. 答案:毛笔插入水中后,每根笔毛都受各个相同的水的作用力,笔毛相当于只受自身弹力的作用,故呈散开状态;拔出水面后,外层的笔毛受水的表面张力作用,总要使其表面收缩至最小,因而会收拢在一起.,共 51 页,21,7.水的密度比沙的密度小,为什么沙漠中的风能刮起大量沙子,而海洋中的风却只带有少量
12、的水沫? 答案:由于海水水面有表面张力的作用,水珠之间相互吸引着,风很难把水珠刮起,只能形成海浪,所以海洋上的风只带着少量的水沫,而沙漠中的沙子却不一样,沙粒之间作用力很小,几乎没有,所以风很容易刮起大量沙子.,共 51 页,22,8.如右图所示,在培养皿内注入清水.让两根细木杆相互平行地浮在水面上,再在细木杆之间轻轻地滴入几滴酒精,细木杆会“自动”散开.请你解释这一现象.,答案:漂浮在水面上的细木杆,原来两边受到大小相等方向相反的表面张力作用而处于平衡状态.滴入酒精后,细木杆之间液体的表面张力减小,使得内侧的表面张力比外侧的小,细木杆就散开了,共 51 页,23,15.在矩形铁丝框架上有一可以自由滑动的细铁丝ab,如右图,铁丝长L=20 cm,框上布着液膜.使液膜表面积增加S=200 cm2,需要做多少功?(液体表面在单位长度上的表面张力=7210-3N/m,摩擦可以不计),共 51 页,24,解析:液膜形成表面张力,使液膜有收缩趋势,要使液膜增大,必须是外力克服表面张力做功.由于液膜是两个液面,所以作用在ab杆上的表面张力F=7210-3L2=0.144 L. 克服表面张力做功 W=FS=0.144 LS=0.144S=1.4410-5 J. 答案:1.4410-5 J,
