物理选择性必修 第三册第四节 液体的表面张力优秀课件ppt

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挂在草叶尖的水珠是球状的
水黾可以停在水面上而不会沉入水里
记录以下实验中的现象，并思考这些现象说明了什么1.把一根棉线的两端系在铁丝环上(棉线不要拉紧)，然后把铁丝环浸入肥皂水里，再拿出来，铁丝环上就布满了肥皂水的薄膜。这时棉线圈是松弛的，如图所示。
(1)用烧热的针先刺破棉线一侧的薄膜，观察薄膜和棉线发生的变化，并在图中画出薄膜和棉线变化后的形状。
(2)再用烧热的针刺破棉线另一侧的薄膜，并在图中画出棉线变化后的形状。
2.把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满肥皂水的薄膜，这时膜上的棉线圈是松弛的，如图2-4-7所示、用烧热的针刺破棉线圈里的肥皂膜，观察棉线图外的薄膜和棉线圈有什么变化，并在图2-4-8中画出薄膜和棉线圈发生变化后的形状。
上述实验表明，液体的表面就像绷紧的橡皮膜一样，总是有收缩的趋势，我们可以从液体微观结构中分子力的角度来解释。从微观的角度来看，液体的表面并不是一个几何面，而是一个厚度为分子力有效作用距离(数量级为10-9m)的薄层。位于液体表面层内的分子与液体内部分子，它们所受到的分子力是有区别的。
我们可以把分子力的作用范围认为是一个半径等于分子力有效作用距离的球，这个球称为分子作用球。由于分子斥力的有效作用距离比分子引力的有效作用距离小得多，分子斥力作用球的半径远小于分子引力作用球的半径。
设液体内有一分子A，如图2-4-9所示，由于分子A的分子作用球处于液体内部，液体内的分子均匀分布，对于分子A来说其分布是球对称的，因此液体内所有分子对分子A的斥力和引力的合力为零。
设在液体表面层内有一分子B，如图2-4-9所示，以A分子B为中心的分子作用球一部分在液体外，由于分子斥液体力作用球的半径远小于分子引力作用球的半径，分子B的图2-4-9液体表面附近分子斥力作用球仍处于液体内，其受到的分子斥力仍是球分子分布的示意图对称的，但分子B所受的分子引力就不再是球对称的。由于缺少了液体表面层外这部分分子的引力，作用在分子B上的全部分子引力的合力f垂直液面指向液体内。由此，液体表面层单位体积内的分子数目相对液体内部会更少，分子间距相对更大一些。因而表面层分子间的分子力表现为引力，液体的表面总是有一种收缩的趋势，就好像被绷紧的橡皮膜。
设想在液体表面画一条直线，如图2-4-10所示，则直线两旁的液膜表现出使液体表面收缩的相互作用的拉力，液体表面出现的这种张力称为图2-4-10液体表面张力。的表面张力
正是由于表面张力的作用，液体表面这种收缩的趋势会使得液滴的表面积尽可能地减小。在体积一定的情况下，球形在所有几何体中的表面积最小，所以露珠的形状更接近于球形。难怪唐代诗人白居易看到美丽的露珠后，情不自禁地发出“露似珍珠月似弓”的咏吟。
1.取两块小玻璃板，在其中一块玻璃板上均匀涂上石蜡。用滴管将同样大小的两滴小水珠分别滴在这两块玻璃板上，观察两块玻璃板上水滴的形状是否相同。
2.取两支试管和两根两端开口的细玻璃管，如图2-4-11所示，在一支试管中倒入水银（水银对人体有害，在实验操作时注意戴好防护手套与口罩），然后将一根细玻璃管紧靠试管壁插入水银中，明显可见细玻璃管中水银面与试管中的不一样高。在另一支试管中倒入水，同样将另一管外根细玻璃管插入水中，观察管内外水面是否一样高？管内水银水银液面液面与图2-4-11所示的是否一致?除细玻璃管内外液面高度不同以外，还可以观察到什么现象？图2-4-11水银的实验现象
通过实验可知，液体与固体接触时，因材料的不同，在其接触面会出现两种不同的情况：一种是液体与固体的接触面有扩张的趋势，液体会附着在固体上，如图2-4-12所示；另一种是液体与固体的接触面有收缩的趋势，液体不会附着在固体上，如图2-4-13所示。我们将前一种现象称为浸润，后一种现象称为不浸润。
由上面的实验可知，水不浸润石蜡而浸润玻璃，而水银不浸润玻璃。水对不同材料的这种浸润与不浸润的性质，在实际生活与生产中有着广泛的应用、例如，鸭子用嘴把油脂涂到羽毛上、使水不能浸润羽毛；人们采用表面经过特殊涂层处理的织物来制成防水布料、如图所示；而医院使用脱脂棉来吸收药液等。
浸润与不浸润现象产生的原因与产生上图防水布料面张力的原因相似。在液体与固体接触的地方也有薄薄的一层液体，其性质与液体内部不同，我们称其为附着层。附着层的液体分子既要受液体内分子力的作用，也要受固体分子力的作用。若液体内分子的引力更大，则附着层中液体分子的密度变小，液体分子间距增大，相互间的分子力表现为引力，此时附着层有收缩的趋势，表现为不浸润。若固体分子的引力更强，则附着层中液体分子的密度更大，液体分子间距减小，相互间的分子力表现为斥力，此时附着层有扩张趋势，从而表现为浸润。
在图2-4-12与图2-4-13中，浸润液体在细管中上升，不浸润液体在细管中下降，我们将这种现象称为毛细现象。
毛细现象是液体的浸润（或不浸润）与表面张力现象共同作用的结果，液体浸润细管时，浸润液体的附着层沿细管壁有扩张趋势，故附着层液体顺着管壁往上升，此时管内液面弯曲，面积变大。而表面张力使液面收缩，从而拉动管中液体上升。当管中液柱的重力与表面张力F上拉的合力平衡时，液柱不再上升，如图2-4-15所示。若管的内径增大，则管中液体的体积与重力相应增大，且比液体面积增大得更快。因而管的内径越细，液体上升得越高，如图2-4-16所示。液体不浸润细管时，表现出的毛细现象则与液体浸润细管情况相反，如图2-4-17所示。
在自然界中，植物之所以能吸收到土壤的水分，正是由于毛细现象将地下水通过泥土中的缝隙上升至植物的根部。同样，实验室常用酒精灯也是由于毛细现象，才使棉质的酒精灯芯自动地将酒精输送到灯芯的顶端。
1.某次实验时，如图所示，试管中用水银柱封闭了一定质量的理想气体，一段时间后，发现水银柱往下移动了一定距离。则关于这个实验，下列说法正确的是（　　）A．封闭气体的分子平均动能减小，气休吸热B．在相等时间内封闭气体的分子对单位面积器壁的冲量不变C．封闭气体在单位时间内与单位面积器壁碰撞的分子数不变D．由于水银对玻璃不浸润，附者层内分子比水银的分子内部密集
2.下列现象中哪个不是由表面引力引起的（　　）A．布伞有孔，但不漏水B．木块漂浮在水面上C．草叶上的露珠呈球形D．玻璃细杆顶端被烧熔后变成圆形
3.小明发现倒酱油的时候总会有一些酱油沿着瓶口流到瓶子外面，他认为如果选用合适的瓶口材料就能保持瓶子清洁。如图是酱油滴在两种材料表面的油滴形状，下列说法正确的是（　　）A．图甲说明油滴与甲材料不浸润B．图乙说明油滴与乙材料浸润C．油瓶口的材料选用乙材料较合适D．水银在两种材料表面的形状一定与酱油滴形状相同
4.液体表面张力产生的原因是（　　）A．液体表面层内分子比液体内部紧密，分子间斥力大于引力B．液体表面层内分子比液体内部紧密，分子间引力大于斥力C．液体表面层内分子比液体内部稀疏，分子间引力大于斥力D．液体表面层内分子比液体内部稀疏，分子间斥力大于引力
5.下列说法正确的是（　　）A．单晶体有确定的熔点，多晶体和非晶体都没有确定的熔点B．一杯热水慢慢变冷，在这个过程中所有水分子的运动速率都会变小C．毛细现象中，有的液体在细管中上升，有的会下降，这个只跟液体的种类有关D．同一种物质会形成不同的晶体，是因为组成晶体的微粒按照不同的规则在空间排列
6.下列说法正确的是（　　）A．多晶体有确定的熔点B．温度相同的铁块和木块，铁块感觉凉，这说明铁块中分子的平均动能小于木块中分子的平均动能C．液体表面层分子间的平均距离等于液体内部分子间的平均距离D．已知阿伏伽德罗常数和某物质的摩尔体积就可以确定该物质每个分子的体积
7.2021年12月9日，在“天宫课堂”中王亚平往水球中注入一个气泡，如图所示，气泡静止在水中，此时（　　）A．气泡受到浮力B．水与气泡界面处，水分子间作用力表现为引力C．水球呈扁球状D．气泡内分子热运动停止
8.金属铝熔化成液体后通入氢气，在液态铝内产生大量气泡，冷凝后得到带有微孔的泡沫铝，如图所示。下列说法中正确的是（　　）A．泡沫铝是晶体，某些物理性质具有各向异性B．在冷凝过程中，气泡收缩，外界对气体做功，气体内能增加C．液态铝与氢气泡的接触面存在表面张力，将会阻碍气泡的膨胀D．由于充入了气体，泡沫铝分子间距离增大，分子间只存在分子引力
9.如图是分别装有水和水银的两个玻璃杯，下列说法正确的是（　　）A．水不浸润玻璃B．水银浸润玻璃C．水的表面层中的水分子之间的作用力表现为引力D．水银的表面层中的水银分子之间的作用力表现为斥力
10.关于固体与液体，下列说法正确的是（　　）A．固体和液体都有固定的形状和体积B．高原地区煮饭会夹生，水的沸点较低，是因为高原地区温度较低的缘故C．晶体一定具有固定的熔点，但不一定具有规则的几何外形D．在一定温度下，当人们感到潮湿时，水汽蒸发慢，空气的相对湿度一定较小
（1）定义：作用在液体表面，使液体表面绷紧的力叫液体的表面张力。（2）方向：表面张力的方向总是跟液面相切，且与分界面垂直。如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。（3）效果：表面张力使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，这是水滴、露珠等呈球形的原因。
（1）定义：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫浸润；一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫不浸润。（2）一种液体是否浸润某种固体，与这两种物质的性质都有关系。例如，水银不浸润玻璃，但水银浸润铅。（3）液面与器壁接触的位置是弯曲的，有的向上弯，有的向下弯，这也是浸润与不浸润的区别。液体浸润固体液体不浸润固体。
(1)定义：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。(2)解释：由于液体浸润管壁，液面弯曲，液体表面张力形成向上的拉力，这个力使管中液体向上运动。当管中液体上升到一定高度时，液体所受重力与这个使它向上的力平衡，液面稳定在一定的高度。(3)应用：把地面的土壤锄松，破坏这些土壤里的毛细管，可以保存地下的水分。
1.关于图，下列说法正确的是（　　）A．图甲为浸润现象，图乙为不浸润现象B．图甲为不浸润现象，图乙为浸润现象C．图甲中附着层的液体分子比液体内部的分子间距小D．图乙中附着层的液体分子比液体内部的分子间距小
2.下列说法正确的是（　　）A．温度相同的氢气和氧气，其分子的平均速率相同B．在完全失重的情况下，绝热的密闭的容器内的气体对器壁的压强不变C．知道阿伏伽德罗常数、气体的摩尔质量和密度，可以估算出该气体分子的大小D．当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的增大而减小E．绕地球运行的“天宫二号”中自由漂浮的水滴成球形，这是表面张力作用的结果
3.下列现象中，利用了毛细现象的是（　　）A．用粉笔吸干纸上的墨汁B．建房时，在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸C．用棉线作酒精灯的灯芯D．想保存地下的水分，把地面的土壤锄松
4.下列对浸润及不浸润的理解正确的是（　　）A．在夏季，人穿棉线衣服感觉舒适是因为汗水对棉线浸润B．单杠、双杠运动员上杠表演前，手及杠上涂镁粉，是因为水对镁粉浸润C．布制的雨伞伞面能明显看到线的缝隙，但雨伞不漏雨水是因为水对伞面不浸润D．酒精灯的灯芯经常是用丝线做成，因为酒精对丝线浸润
5.下列说法正确的是（　　）A．为了估测一容器中气体分子间的平均距离，需要知道该气体的密度、体积和摩尔质量B．如果分子间作用力表现为引力，则两分子间距离增大时，一定是克服分子力做功C．物体的速度增大，则分子的动能增加，内能也一定增加D．在阳光的照射下，经常看见空气中尘埃所做的无规则运动不是布朗运动E．露珠通常呈现球状，是水的表面张力作用的结果