新人教版高中物理选修3-3 9.2 液体

第二节液体
教学目标：
1、知道液体的宏观性质（具有一定的体积，不易压缩，有流动性），从而了解液体的微观结构。

2、能用分子动理论的观点初步说明液体表面张力现象。

了解表面张力现象在实际中的应用，并能解释一些简单的自然现象。

3、知道什么是浸润和不浸润现象。

能用浸润和不浸润解释有关的简单现象。

4、知道什么是毛细现象以及毛细现象是怎样产生的。

5、知道毛细现象在实际中的应用和防止。

教学重点：液体的表面张力、浸润与不浸润、毛细现象。

教学难点：对浸润与不浸润的理解。

教学方法：讲述法、实验法、演示法、讨论法
教学用具：多媒体设备
教学过程：
（一）引入新课
分子在不停的做无规则的运动，分子之间的的相互作用力使得分子聚集在一起，而分子的无规则运动又使它们分散开来，我们看到自然界中物质的三种状态：液态、气态和固态，便是由于分子的这两种作用而产生的三种不同的聚集状态。

为了更好的研究微观分子的排布对物质宏观性质的影响，我们分别研究物质的固态、液态和气态——固体、液体和气体；前面，我们已经研究了固体，今天，我们来研究液体。

（二）新课教学
1、对比液态、气态、固态研究液体的性质
问题：对比气体、固体，讨论液体与这两种物态的宏观性质具有哪些相似的特性？
教师给一提示：宏观性质有形状、颜色、硬度、延展性等等。

教师总结：
（1）液体和气体没有一定的形状，是流动的。

（2）液体和固体具有一定的体积；而气体的体积可以变化千万倍。

（3）液体和固体都很难被压缩；而气体可以很容易的被压缩。

教师讲解：通过上面的研究，我们发现，液体的性质介于气体和固体之间，它与固体一样具有一定的体积，不易压缩，同时，又像气体一样没有固定的形状，具有流动性。

这些性质是由它的微观结构决定的。

下面，我们来对比一下分子的这三种聚集形式。

2、液体的微观结构
（教师在讲解时，可以通过视频演示来表现分子的三种聚集形式；可以参考媒体资料）
如果我们假设，固态时物质体积为1，液化后的体积大约为10，汽化后的体积则为。

通过对比可以看出，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可压缩性和体积不变性。

跟固体一样，液体分子间的排列也很紧密，分子间的作用力也比较强，在这种分子力的作用下，液体分子只在很小的区域内做有规则的排列，这种区域是不稳定的：边界、大小随时改变，液体就是由这种不稳定的小区域构成，而这些小区域又杂乱无章的排布着，使得液体表现出各向同性。

非晶体的微观结构跟液体非常类似，可以看作是粘滞性极大的液体，所以严格说来，只有晶体才能叫做真正的固体。

教师出示表格对比：
固体液体气体
体积对比 1 10
单个分子表现在固定的平衡位置附
近做微小的振动
在非固定的平衡位置
附近做振动
没有平衡位置
局部（小区域）表现
分子规则的排列 形成暂时的分子规则排布 无规则 宏观性质 各向异性 各向同性 各向同性
教师讲解：由于液体分子排布这种特点，使得液体具有一些特有的物理性质。

3、液体的表面张力
教师出示媒体课件（表面张力的系列图片展示）
自然界的水、流动的水银，炽热的铁水等等都是物质的液态形式。

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，一滴汞能成为球形在玻璃板上滚动，这些现象的产生是什么原因呢？
这些现象都与液体表面的性质有关。

跟气体接触的液面薄层叫做表面层。

下面我们通过实验来研究液体表面层的性质。

实验1： 将一个拴有松弛棉线的铁丝环浸入肥皂水中再拿出来，使环上布满肥皂液膜，用烧热的针刺破棉线一侧的肥皂液膜。

观察另一侧肥皂液膜的变化情况和棉线的形状。

学生观察并得出结论：环内棉线另一侧的肥皂液膜收缩，棉线变成张紧的弧形。

教师展示课件：表面张力实验的演示以及原理说明
实验表明，液体的表面层好像是绷紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势。

分析：表面层里的分子要比液体内部稀疏一些（出示图片或者视频），在液体内部，分子间既存在引力，又存在斥力，引力和斥力的数量级相同，在通常的情况下可以认为它们之间的大小是相等的，而在表面层内，由于分子间距比较大，分子之间的作用力表现为引力，（如图所示）我们可以假想一个分界线 ，将液体表面分割成A 、B 两部分，由于表面分子之间的引力作用，A 部分对B 部分具有引力作用，使得
向A 部分收缩，同样，B 部分对A 部分具有引力作用，使得 向B 部分收缩，我们将液面各部分之间的相互吸引的力称作为表面张力，在表面张力的作用下液体表面形成一个“弹性薄膜”。

表面张力的作用使得液体表面具有收缩的趋势，在体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积是最小的，所以露珠、水银、失重状态下的水滴等等呈现球形。

问题：请学生们分析下面这些现象，并解释产生的原因？
（1）雨伞的伞面有细小的孔，为什么水不会从孔里漏下去？（因为水将纱线浸湿后，在纱线孔隙中形成水膜，水膜的表面张力使得雨水不致漏下．）（2）将分币轻轻地放在一碗水的水面上，为什么分币会浮在水面上不沉下去？
这是由于表面张力使得液体表面形成一个张紧的薄膜，当分币放置上后，使得液体表面发生形变，产生弹力，这样受力平衡，所以分币会浮在水面上不沉下去。

4、浸润和不浸润
我们研究了液体和气体之间的交界面的性质——表面张力的作用，那么固体和液体之间的交界面又具有什么性质呢？我们将液体和固体之间的交界面叫做附着层。

下面我们通过实验来研究液体附着层的性质。

实验1：将洁净的玻璃片和石蜡块分别浸入水中，然后拿出来。

观察水在玻璃片上和石蜡块上的附着情况。

学生观察并讨论，得出结论：水能够附着在玻璃片上。

水不能附着在石蜡上。

（教师出示图片）
总结：实验表明，在洁净的玻璃片上放一滴水，水能扩展形成薄层，附着在玻璃板上。

这种液体附着在固体表面上的现象叫做浸润。

对玻璃来说，水是浸润液体。

在石蜡面上放一滴水，水不能附着在石蜡表面上，这种液体不能附着在固体表面上的现象叫做不浸润。

对石蜡来说，水是不浸润液体。

同一种液体，对一些固体是浸润的，而对另一些固体可以是不浸润的。

浸润现象在日常生活中，我们可以经常看到：盛有液体的容器器壁附近的液面会成弯曲的形状，是由浸润或不浸润现象引起的。

如果液体能浸润器壁，在接近器壁处液面向上弯曲。

如果液体不浸润器壁，在接近器壁处液面向下弯曲。

焊接时，熔融了的焊锡与被焊金属必须是浸润的；医药上要用脱脂棉，就是要使酒精，药液与棉花浸润；在有些物体上写字困难，是因为墨水不浸润物体；有些动
物羽毛上能分泌脂肪，水就不浸润羽毛；有些矿石在冶炼前必须采用浮选矿石的措施，利用液体不浸润矿粒但浸润砂石的性质将矿粒与砂石分离开来。

下面通过实验来观察液体的一种有趣的现象——毛细现象。

5、毛细现象
实验2：将几根内径不同的细玻璃管插入水中，观察实验现象。

学生观察并讨论：管内水面比容器里的水面高，管的内径越小，管内水面越高。

实验还表明把内径不同的细玻璃管插在汞中，管内汞面比容器里的汞面低，管的内径越小，管内汞面越低。

像这种浸润液体在细管内液面升高的现象和不浸润液体在细管内液面降低的现象，叫做毛细现象。

具有大量毛细管的物体，只要液体与该物体浸润，就能把液体吸入物体中。

教师讲解同时展示图片，毛巾吸水、砖块吸水、灯芯吸油，都是这个原因。

土壤中有许多毛细管，容易将地下水吸上来，有时为了防止水分蒸发，就将地表面的土锄松，以破坏过多的毛细管。

毛细现象在生理中有很大的作用，因为植物与动物的大部分组织，都是以各种各样的细微管道连通起来的。

（三）课堂小结
学生自己总结并与同学交流，教师进行点评。

（四）布置作业
1、阅读课文液晶部分
2、完成问题与练习。