版物理选修33学案第九章 固体液体和物态变化.docx
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版物理选修33学案第九章固体液体和物态变化
2 液体
[学习目标] 1.了解液体的表面张力现象,能解释液体表面张力产生的原因.2.了解液体的微观结构,了解浸润和不浸润现象及毛细现象,了解毛细现象的产生原因.3.了解液晶的特点及其应用.
一、液体的微观结构、液体的表面张力
图1
[导学探究]
(1)如图1所示是液体表面附近分子分布的大致情况.
请结合图片思考:
液体表面层内的分子距离和分子力各有什么特点?
(2)液体像气体一样没有固定的形状,具有流动性,而又像固体一样具有一定的体积,不易被压缩,液体的这些特点是由什么决定的?
答案
(1)表面层内分子间距离大于r0,分子间作用力表现为引力.
(2)液体的微观结构.
[知识梳理]
1.液体的微观结构及宏观特性
(1)液体分子的排列更接近于固体,是密集在一起的,因而液体具有一定的体积,不易压缩.
(2)液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要小,所以液体没有固定的形状,具有流动性.由于液体分子的移动比固体分子容易,所以扩散速度比固体要快.
(3)液体分子的热运动的特点表现为振动与移动相结合.
(4)非晶体的微观结构跟液体非常相似,所以严格地说,只有晶体才能叫做真正的固体.(填“晶体”或“非晶体”)
2.液体的表面张力
(1)表面张力:
由于表面层内分子比较稀疏,分子间的作用力表现为引力,作用是使液体表面绷紧.
(2)方向:
和液面相切,垂直于液面上的各条分界线,如图2所示.
图2
3.作用效果:
使液面具有收缩的趋势.
[即学即用] 判断下列说法的正误.
(1)表面张力的作用是使液面具有收缩的趋势.( √ )
(2)表面张力是分子力的宏观表现.( √ )
(3)表面张力是液体表面各部分分子间存在的相互排斥力.( × )
(4)昆虫可以在水面上自由走动是表面引力作用引起的.( √ )
二、浸润和不浸润、毛细现象
[导学探究]
(1)把一块玻璃分别浸入水和水银里再取出来,可观察到从水银中取出的玻璃上没有附着水银,从水中取出的玻璃上会沾上一层水,为什么会出现上述两种不同的现象呢?
(2)如图3所示,在灌溉完土地后农民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法来保存土壤的水分,你知道这是为什么吗?
图3
答案
(1)水银不浸润玻璃,而水浸润玻璃.
(2)把地表土壤锄松,破坏了土壤表层的毛细管,地下的水分就不会沿毛细管上升到地面而被蒸发掉.
[知识梳理]
1.浸润和不浸润
(1)浸润:
一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象.
(2)不浸润:
一种液体不会润湿某种固体,不会附着在这种固体的表面上的现象.
(3)浸润和不浸润是分子力作用的表现.
2.毛细现象
(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.
(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关,毛细管内径越小,高度差越大.
[即学即用] 判断下列说法的正误.
(1)水对所有固体都浸润.( × )
(2)毛细管插入水中,管的内径越大,管内水面升高的越高.( × )
三、液晶
[知识梳理]
1.液晶
某些化合物像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,于是把这些化合物取名为液晶.
2.液晶的特点
(1)位置无序使它像液体一样具有流动性,而排列有序使它像晶体一样具有各向异性.
(2)液晶的物理性质容易在外界的影响(如电场、压力、光照、温度)下发生改变.
3.液晶分子的排列特点
从某个方向上看液晶分子排列比较整齐,但从另一个方向看,液晶分子的排列是杂乱无章的.
4.液晶的应用
(1)液晶显示器.
(2)利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度.
(3)液晶在电子工业、航空工业、生物医学等领域有广泛应用.
一、液体的微观结构及表面张力
1.液面表面张力的成因分析
(1)分子间距离特点:
由于蒸发现象,液体表面分子分布比内部分子稀疏.
(2)分子力特点:
液体内部分子间引力、斥力基本上相等,而液体表面层分子之间距离较大,分子力表现为引力.
(3)表面特性:
表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面形成一层绷紧的膜.
2.表面张力及其作用
(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小.而在体积相同的条件下,球形的表面积最小.例如,吹出的肥皂泡呈球形,滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形(但由于受重力的影响,往往呈扁球形,在完全失重条件下才呈球形).
(2)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外,还跟液体的种类、温度有关.
例1
关于液体的表面张力,下列说法正确的是( )
A.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为引力
C.液体的表面张力随温度的升高而增大
D.表面张力的方向与液面垂直
答案 B
解析 液体表面层分子较液体内部稀疏,故分子力表现为引力,表面张力的方向沿液面的切线方向与分界线垂直.表面张力是液体表面层分子间的作用力,随温度的升高,液体表面层的分子间的距离增大,引力作用随之减小,所以表面张力减小.故选项B正确,选项A、C、D错误.
分析表面张力问题的三点注意
1表面张力是液体表面层中大量分子间引力的宏观表现.
2表面张力的大小除了跟分界线长度有关外,还跟液体的性质和温度有关.一般情况下,温度越高,表面张力就越小.
3表面张力的方向与液面相切.
针对训练 关于液体表面的特征,下列说法正确的是( )
A.液体表面层的分子分布比内部密
B.液体有使其体积收缩到最小的趋势
C.液体表面层分子之间只有引力而无斥力
D.液体有使其表面积收缩到最小的趋势
答案 D
解析 液体表面层的分子分布比内部稀疏,故A错;液体由于表面张力作用,有使其表面积收缩到最小的趋势,故B错,D对;液体表面层分子之间既有引力也有斥力,只是由于分子间距离较大,表现为引力,故C错.
二、浸润和不浸润及毛细现象
1.浸润和不浸润的形成原因
(1)附着层内分子受力情况
液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引.
(2)浸润的成因
当固体分子吸引力大于液体内部分子力时,这时表现为液体浸润固体.
(3)不浸润的成因
当固体分子吸引力小于液体内部分子力时,这时表现为液体不浸润固体.
(4)浸润和不浸润是发生在两种材料(液体与固体)之间的,与这两种物质的性质都有关系,不能单说哪一种材料浸润或不浸润.例如:
水能浸润玻璃,但不能浸润石蜡;水银不能浸润玻璃,但能浸润铅.
2.毛细现象的产生原因
毛细现象的产生与表面张力及浸润现象都有关系.
如图4所示,甲是浸润情况,此时管内液面呈凹形,因为液体的表面张力的作用,液体会受到向上的作用力,因而管内液面要比管外高;乙是不浸润情况,管内液面呈凸形,表面张力的作用使液体受到向下的力,因而管内液面比管外低.
图4
例2
(多选)将不同材料制成的甲、乙两细管插入相同的液体中,甲管内液面比管外液面低,乙管内液面比管外液面高,则( )
A.液体对甲材料是浸润的
B.液体对乙材料是浸润的
C.甲管中发生的不是毛细现象,而乙管中发生的是毛细现象
D.若甲、乙两管的内径变小,则甲管内液面更低,乙管内液面更高
答案 BD
解析 液体对固体浸润的情况下,在附着层分子的排斥力和表面层分子的吸引力的共同作用下,液面将上升,所以A错,B对;毛细现象是指浸润液体在细管中上升,以及不浸润液体在细管中下降的现象,所以C错;在液体和毛细管材料一定的情况下,管越细毛细现象越明显,所以D对.
三、液晶
例3
(多选)关于液晶,下列说法中正确的有( )
A.液晶是一种晶体
B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性
C.液晶的光学性质随温度的变化而变化
D.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化
答案 CD
解析 液晶的微观结构介于固体和液体之间,虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的,选项A、B错误.外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质.温度、压力、外加电压等因素变化时,都会改变液晶的光学性质,选项C、D正确.
液晶的特点
(1)液晶具有流动性,具有液体的特点.
(2)液晶在不同方向上光学性质不同.
(3)在不同方向上液晶分子的排列情况不同.
(4)液晶受到外界影响时,物理性质会发生明显的变化.
1.如图5所示,先把一个棉线圈拴在铁丝环上,再把铁丝环在肥皂液里浸一下,使铁丝环上布满肥皂液薄膜.如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜,则棉线圈将成为圆形,主要原因是( )
图5
A.液体表面层分子间的斥力作用
B.液体表面受重力作用
C.液体表面的张力作用
D.棉线圈的张力作用
答案 C
解析 由于液体表面层内分子间距离比较大,液体表面张力使得液体表面具有收缩的趋势,故松弛的棉线圈变为圆形,C正确.
2.下列现象中,不是由于液体的表面张力造成的是( )
A.船浮于水面上
B.硬币或钢针浮于水面上
C.绸布伞有缝隙但不漏雨水
D.锋利的玻璃片,用酒精灯烧一定时间后变钝了
答案 A
解析 A项中船浮于水面上是浮力造成的,故选A.
3.关于液晶,以下说法正确的是( )
A.液晶态只是物质在一定温度范围内才具有的存在状态
B.因为液晶在一定条件下发光,所以可以用来做显示屏
C.人体组织中不存在液晶结构
D.笔记本电脑的彩色显示器,是因为在液晶中掺入了少量多色性染料,液晶中电场强度不同时,它对不同色光的吸收强度不一样,所以显示出各种颜色
答案 D
一、选择题
1.关于液体的说法不正确的是( )
A.液体表现出各向同性
B.液体表现出各向异性
C.分子在液体中的移动比在固体中容易得多
D.液体的扩散比固体的扩散快
答案 B
解析 液体由大量暂时形成的杂乱无章分布的小区域构成,所以液体表现出各向同性,所以选项A正确,B错误;液体中扩散现象是由液体分子运动产生的,分子在液体里的移动比在固体中容易得多,所以液体的扩散要比固体的扩散快,选项C、D都是正确的.
2.(多选)下列现象中,哪些是液体的表面张力造成的( )
A.两滴水银相接触,立即会合并到一起
B.熔化的蜡从燃烧的蜡烛上流下来,冷却后呈球形
C.用熔化的玻璃制成各种玻璃器皿
D.水珠在荷叶上呈球形
答案 ABD
解析 用熔化的玻璃制成各种器皿,跟各种模具有关,并非表面张力造成的,故本题选A、B、D.
3.(多选)下列关于浸润(不浸润)现象与毛细现象的说法正确的是( )
A.水可以浸润玻璃但不能浸润蜂蜡
B.浸润液体和不浸润液体都有可能发生毛细现象
C.浸润液体都能发生毛细现象,不浸润液体都不能发生毛细现象
D.浸润液体和不浸润液体在细管中都上升
答案 AB
解析 水可以附着在玻璃表面上,也就是说水可以浸润玻璃,但不会附着在蜂蜡上,也就是说不浸润蜂蜡.浸润液体和不浸润液体都能发生毛细现象,在细管中沿管壁上升的是浸润液体,在细管中沿管壁下降的是不浸润液体.
4.(多选)下列现象中属于毛细现象的有( )
A.粉笔把纸上的墨水吸干
B.水银温度计里液柱的升高
C.托里拆利管内的水银面高于管外的水银面
D.植物根部的养分,能升到植物上部枝叶中
答案 AD
5.(多选)水对玻璃是浸润液体而水银对玻璃是不浸润液体,它们在毛细管中将产生上升或下降的现象,现把不同粗细的三根毛细管分别插入水和水银中,如图所示,正确的现象应是( )
答案 AD
解析 浸润液体在细管中上升以及不浸润液体在细管中下降的现象为毛细现象,管子越细,现象越明显,A、D对,B、C错.
6.关于液体的表面张力,下列说法正确的是( )
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 在液体与气体接触的表面处形成一个特殊的薄层,称为表面层,在液体表面层内,分子的分布比液体内部稀疏,它们之间的距离r>r0,分子间作用力表现为引力,因此液体表面有收缩的趋势.故D项正确.
7.(多选)对下列现象的成因解释正确的是( )
A.小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果
B.小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中是液体的表面张力在起作用
C.喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果
D.液面为凸形时表面张力使表面收缩,液面为凹形时表面张力使表面伸张
答案 BC
8.如图1所示,金属框架的A、B间系一个棉线圈,先使框架布满肥皂膜,然后将P和Q两部分的肥皂膜刺破,线的形状将变成下列选项图中的( )
图1
答案 C
解析 由于液体表面张力的作用,液体表面有收缩到最小的趋势,故C正确.
9.(多选)如图2所示,对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象,有下列几种解释,其中正确的是( )
图2
A.Ⅰ图中表面层分子的分布比液体内部疏
B.Ⅱ图中表面层分子的分布比液体内部密
C.Ⅰ图中附着层分子的分布比液体内部密
D.Ⅱ图中附着层分子的分布比液体内部疏
答案 ACD
解析 浸润的情况下,液体会沿着管壁上升,这是由于附着层内分子相互排斥,同时表面层内分子相互吸引的结果;不浸润的情况下,液体会沿着管壁下降,这是由于附着层内分子和表面层内分子均相互吸引的结果.由于液体内部分子力约为零,因此当附着层分子比液体内部疏时,分子力表现为引力,当附着层分子比液体内部密时,分子力表现为斥力.
10.如图所示,玻璃烧杯中盛有少许水银,在太空轨道上运行的宇宙飞船内,水银在烧杯中呈怎样的形状( )
答案 D
解析 因为水银不浸润玻璃,所以在完全失重的情况下,水银的形状只由表面张力决定.因为表面张力作用下水银的表面积要收缩至最小,所以最终水银呈球形.
11.(多选)关于液晶的特点及应用正确的是( )
A.液晶具有流动性,光学性质各向同性
B.彩色液晶显示屏利用了液晶的光学性质各向异性的特点
C.利用液晶在温度变化时由透明变浑浊的特性可制作电子表、电子计算器的显示元件
D.有一种液晶,随温度的逐渐升高,其颜色按顺序改变,利用这种性质,可用来探测温度
答案 BCD
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- 版物理选修33学案第九章 固体液体和物态变化 物理 选修 33 第九 固体 液体 物态 变化
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