水的毛细现象
《水的毛细现象》教学设计
第四届全国中小学“教学中的互联网搜索” 优秀教学案例评选教案设计学校：江苏省连云港市赣榆县赣马镇中心小学姓名：刘伟全国中小学“教学中的互联网搜索”教案设计一、教案背景1、面向学生：□中学小学2、学科：科学（三年级上册）4、课时： 1 课时5、【活动材料】教师准备：水槽、红墨水、玻璃片、滴管、餐巾纸等分组材料：（1）玻璃片、塑料片、铁片、棉布片、餐巾纸、海绵片、木条、粉笔、小砖头块、干土块、玻璃棒、水槽（2）粗细不同的三根空心玻璃管、装满粗沙子和细沙子且用纱布封好管口的玻璃管各一根。
二、教材分析1、教学内容：三年级上册《神奇的水》——认识水的毛细现象。
2、活动意图毛细现象是生活中比较常见的自然现象，贴近孩子的生活实际。
如何让学生在探索中了解毛细现象的成因，是本次实验活动的重点。
教学中以餐巾纸和粉笔吸红墨水等常见的生活实例为课堂教学的导入点，提出活动中需要解决的问题。
拟通过探究水滴滴在餐巾纸上的实验活动、根据提供材料完成认识哪些材料能发生毛细现象的实验活动、利用玻璃管和沙子完成水“爬”高度不一的实验活动，引导学生从发现问题、猜测假设、实验探究、得出结论、实践应用等一系列探究中认识毛细现象，总结出毛细现象发生的条件。
继而在延伸课堂环节，让学生通过“设计自动浇花装置”等拓展活动体验科学源于生活，又服务于生活的道理。
3、活动目标1.通过观察水滴滴在餐巾纸上，及完成根据提供材料认识哪些材料能发生毛细现象的实验活动，探究水的毛细现象，了解毛细现象发生的条件，归纳出不同的物体产生的毛细现象也不同。
2.利用玻璃管和沙子完成水“爬”高度不一的实验活动，让学生通过猜想与实验，去探究水在不同材料中上升的高低与物体孔隙大小之间的关系。
3.了解毛细现象在生活中的应用，初步学会科学利用，培养学生根据科学程序进行探究的能力和利用毛细现象的知识解决实际问题的能力。
4、活动重点认识毛细现象，了解产生毛细现象的条件。
5、活动难点探究产生毛细现象的条件因素。
毛细现象
理论上细管中的水会上升，但实际上你几乎看不到，水受热膨胀的幅度是非常小的，除非细管特别特别细，但当管非常非常细的时候就算你不用手捂住瓶子，你也会看到细管中有一点水上升，这叫毛细现象。
现象：液体表面类似张紧的橡皮膜，如果液面是弯曲的，它就有变平的趋势.因此凹液面对下面的液体施以拉力，凸液面对下面的液体施以压力。
浸润液体在毛细管中的液面是凹形的，它对下面的液体施加拉力，使液体沿着管壁上升，当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时，管内的液体停止上升，达到平衡。
同样的分析也可以解释不浸润液体在毛细管内下降的现象。
毛细作用，是液体表面对固体表面的吸引力。
毛细管插入浸润液体中，管内液面上升，高于管外，毛细管插入不浸润液体中，管内液体下降，低于管外的现象。
毛巾吸水，地下水沿土壤上升都是毛细现象。
在洁净的玻璃板上放一滴水银，它能够滚来滚去而不附着在玻璃板上。
把一块洁净的玻璃板浸入水银里再取出来，玻璃上也不附着水银。
这种液体不附着在固体表面上的现象叫做不浸润。
对玻璃来说，水银是不浸润液体。
在自然界和日常生活中有许多毛细现象的例子。
植物茎内的导管就是植物体内的极细的毛细管，它能把土壤里的水分吸上来。
砖块吸水、毛巾吸汗、粉笔吸墨水都是常见的毛细现象。
在这些物体中有许多细小的孔道，起着毛细管的作用。
有些情况下毛细现象是有害的。
例如，建筑房屋的时候，在砸实的地基中毛细管又多又细，它们会把土壤中的水分引上来，使得室内潮湿。
建房时在地基上面铺油毡，就是为了防止毛细现象造成的。
水沿毛细管上升的现象，对农业生产的影响很大。
土壤里有很多毛细管，地下的水分经常沿着这些毛细管上升到地面上来。
如果要保存地下的水分，就应当锄松地面的土壤，破坏土壤表层的毛细管，以减少水分的蒸发。
实验不同液体的毛细现象用三种液体进行比较：肥皂液、风油精、水。
拉伸的同一根尖嘴玻璃管，分别插入到三种液体中，上升的高度各不相同。
风油精上升的高度最小，肥皂液其次。
风油精实验，直接将玻璃管的尖端插入风油精的瓶中即可。
水的毛细现象实验作文
水的毛细现象实验作文在我们的日常生活中，水是无处不在的。
但你是否曾留意过水的一些奇妙行为，比如它能沿着细小的缝隙或管道上升？这其实就是水的毛细现象在起作用。
为了更深入地了解这一神奇的现象，我决定亲自做一个实验来探究一番。
实验开始前，我准备了以下材料：几根粗细不同的玻璃管、几块材质不同的布料（棉布、麻布、丝绸）、一些彩色的水、一个量杯以及一个记录实验数据的笔记本。
首先，我将彩色的水倒入量杯中，然后拿起一根较细的玻璃管，将其一端轻轻地插入水中。
神奇的事情发生了！我看到水沿着玻璃管的内壁慢慢上升，而且上升的高度还不低。
我赶紧用笔在玻璃管上标记下水上升的位置，然后将玻璃管取出，测量了水上升的高度，记录在了笔记本上。
接着，我换了一根更粗的玻璃管，重复了刚才的步骤。
这次我发现，水上升的高度明显降低了。
这让我初步认识到，玻璃管的粗细似乎会影响水的毛细上升高度。
然后，我又开始对不同材质的布料进行实验。
我将棉布、麻布和丝绸分别平铺在桌面上，然后用滴管将彩色的水滴在布料的一端。
观察发现，棉布上的水扩散得最快，而且蔓延的距离也最远；麻布上的水扩散速度次之；丝绸上的水扩散相对较慢。
这说明不同材质的布料对水的毛细作用也是有差异的。
为了进一步探究影响水毛细现象的因素，我又改变了实验环境的温度。
我先将一部分材料放在较冷的环境中，另一部分放在较热的环境中，然后分别进行实验。
结果发现，在较热的环境中，水的毛细现象似乎更加明显，水上升的速度和高度都有所增加。
通过这次实验，我不仅亲眼见证了水的毛细现象，还对影响它的因素有了一定的了解。
玻璃管的粗细、布料的材质以及环境的温度都会对水的毛细现象产生影响。
那么，水的毛细现象在生活中有哪些实际应用呢？其实，这种现象在植物的生长中就起到了重要作用。
植物的根部通过毛细作用吸收土壤中的水分和养分，然后将它们输送到植物的各个部位。
此外，毛巾能够吸水也是因为毛细现象。
还有一些印刷技术也利用了毛细现象，让墨水能够均匀地分布在纸张上。
水的表面张力和毛细现象
水的表面张力和毛细现象水是地球上最常见的物质之一，也是生命的基础。
我们每天都与水密切接触，但你知道吗？水的表面张力和毛细现象是水独特而有趣的性质。
本文将介绍水的表面张力和毛细现象的概念、原理以及相关应用。
一、水的表面张力水的表面张力是指水分子之间由于相互作用而形成的薄薄的膜，使得水的表面具有一定的弹性和抗拉的能力。
这种表面张力使得水在形成水滴或液面时存在一定的曲率。
表面张力是由于水分子的极性和氢键作用产生的。
水分子由一个氧原子和两个氢原子组成，氧原子具有一定的负电性，而氢原子带有一定的正电性。
水分子之间的氢键作用使得水分子在液态时具有一定的连接性，形成了薄薄的分子膜，从而表现出表面张力的效果。
表面张力的存在使得水的液面呈现一种“薄膜”的形态，类似于弹性薄膜一样。
这就解释了为什么水滴可以在表面上移动而不易破裂，以及为什么昆虫可以在水面上行走等现象。
二、毛细现象毛细现象是水在细小管道中上升或下降的现象，其原理同样与水分子之间的相互作用有关。
当一根细小的玻璃管或毛细管浸泡在水中时，由于表面张力的存在，水分子在管道内壁上形成一层连续的水膜。
此时，由于内外压力的差异，水会上升或下降，形成毛细现象。
毛细现象的上升高度与管道的半径及液体的性质有关。
根据毛细现象的原理，我们可以利用这一现象来测量液体的表面张力以及粘度，并且在实际生活中有诸多应用。
比如，眼泪的流动、树木的液态输送、纸巾吸水、血管中的输液等等。
三、应用领域水的表面张力和毛细现象在科学研究以及工程技术中有广泛的应用。
1. 生物科学领域：表面张力是细胞生物学和生物化学研究中的重要参数之一。
通过研究表面张力的变化，可以了解生物膜的特性及其与周围环境的相互作用。
2. 灌溉与农业：毛细现象在土壤中的水分运移中起着重要作用。
通过研究毛细现象，可以更好地掌握土壤水分的分布和运动规律，从而合理调控农业灌溉。
3. 印刷技术：利用墨水在印刷网板上的分布和毛细现象，可以实现精确的印刷效果，提高印刷质量。
毛细现象-会爬高的水JKY
重力与压力差
重力的作用
在地球上，所有物体都受到重力的作用。对于水而言，重力使得水向下流淌。
压力差的作用
由于毛细管中的液体受到重力的作用，上方的液体对下方的液体产生压力，使 得下方的液体受到更大的压力。这种压力差使得水分子在毛细管中向上爬升。
04
毛细现象的实验验证
实验材料与设备
Байду номын сангаас
玻璃板或塑料板
水
纸巾
03 拓展应用领域
将毛细现象应用于更多的实际场景，如微流体控 制、纳米技术、生物医学等领域，为科学技术的 发展做出贡献。
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毛细现象的物理机制
表面张力
表面张力是液体表面分子之间的吸引力，它使得液体表面 尽可能地收缩。在毛细现象中，表面张力促使液体沿细管 上升或下降。
附着力
附着力是液体与固体接触时，分子间的吸引力。在毛细现 象中，附着力促使液体克服重力作用，沿细管壁爬升。
润湿性
润湿性是指液体与固体表面的接触状态。根据润湿性的不 同，可以分为浸润和不浸润两种情况。浸润时，液体在细 管中上升；不浸润时，液体在细管中下降。
05
毛细现象的实际应用
植物的吸水过程
植物通过根部吸收水分，并在茎部和叶片中传输。毛细 现象使得水分在植物体内的细小通道中上升，从根部到 达叶片，维持植物的正常生长。
植物的细胞壁和细胞间隙具有亲水性，能够吸引水分并 使其在植物体内流动。毛细现象在植物的吸水过程中起 着关键作用，使得水分能够克服重力，向上传输。
表面张力
表面张力的定义
表面张力是指液体表面所受到的垂直于液面方向的拉力。由 于表面分子的排列较为稀疏，使得表面分子间的相互作用力 小于内部分子间的相互作用力，从而产生表面张力。
水的毛细现象
当θ>90度，这表示弯液面为凸面
毛细现象的利与弊
有些情况下毛细现象是有害的.例如,建筑房屋 的时候,在砸实的地基中毛细管又多又细,它们 会把土壤中的水分引上来,使得室内潮湿.建房 时在地基上面铺油毡,就是为了防止毛细现象造 成的潮湿. 水沿毛细管上升的现象,对农业生产 的影响很大.土壤里有很多毛细管,地下的水分 经常沿着这些毛细管上升到地面上来.如果要保 存地下的水分,就应当锄松地面的土壤,破坏土 壤表层的毛细管,以减少水分的蒸发.
水的毛细现象
概念 应用 高度计算 毛细现象的利与弊 浸润 Nhomakorabea概念
毛细现象（又称毛细管 毛细现象（又称毛细管 作用）是指液体 液体在细管 作用）是指液体在细管 状物体内侧，由于内聚 状物体内侧，由于内聚 附着力的差异、克 力与附着力的差异、克 服地心引力而上升的现 象。当液体 固体( 象。当液体和固体(管 液体和 壁)之间的附着力大于 之间的附着力 附着力大于 液体本身内聚力 液体本身内聚力时，就 内聚力时，就 会产生毛细现象。液体 会产生毛细现象。液体 在垂直的细管中时液面 垂直的细管中时液面 呈凹或凸状、以及多孔 材质物体能吸收液体 材质物体能吸收液体皆 液体皆 为此现象所致。 由于内聚力 附着力的 由于内聚力与附着力的 内聚力与 差异，水在毛细管中， 差异，水 中央较四周凹下；汞 中央较四周凹下；汞在 毛细管中，中央较四中 凸起。
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毛细现象
纸巾即是透过毛细现象吸收液体 纸巾即是透过毛细现象吸收液体，其充满细 液体，其充满细 孔的材质使得液体 孔的材质使得液体能够被纸巾吸收。 液体能够被纸巾吸收。
液柱上升高度是：h=2γcosθ/ρgr
此处： γ = 表面张力 θ = 接触角 ρ = 液体密度 g = 重力加速度 r = 细管半径
流体力学 毛细现象
PD PC gh
h
PD PC
g
2 1 g R
1 r
5.5
103
m
4
五、悬着水和气体栓塞现象
一）、悬着水
水沿土壤颗粒间隙形成的毛细管上升，叫毛细管上升 水。土壤中的毛细管起着分配、保持土壤中的水分作用。 土壤毛细管中存在的水叫悬着水，其在土壤毛细管中能保 持的原因是：
7
第三节 弯曲液面上的饱和蒸汽压
一、蒸发和凝结
液体变成气体的过程称汽化过程。常温下的汽化过程 称蒸发，其逆过程称凝结，是气体的液化过程。
从微观角度看，动能大的分子从液面逸出，设其分子数为
n逸 , 从外面返回的分子数设为n回。
（2）n回 n逸 蒸 发 ；
•
（3）在密闭容器中，当n回 n逸
•
饱和（动平衡） 饱和蒸汽 饱和蒸汽压。
二）、毛细现象
1.毛细现象 由润湿和不润湿现象引起的，润湿管壁的液体在细管里
升高，不润湿管壁的液体在细管里下降的现象。
2.管内液面上升（或下降）的高度
细管称毛细管。
(1)液体润湿管壁
毛细管刚插入水中时，管内液面为凹
R
液面，PC = P0 ,PB < P0 , B、C 为等高点， 但PB< PC ，所以液体不能静止，管内液 面将上升，直至PB =PC 为止，此时：
2.凸液面: P P0 Ps
3.凹液面: P P0 Ps
4.单球形液面:
( 1 ) 凸液面( 如气中液滴) ：P
P0
2
R
( 2 ) 凹液面( 如液中气泡) ：P
5.球形液膜:
4
P内 P外 R
P0
2
R
13
三、润湿与不润湿
简述毛细现象
简述毛细现象毛细现象是一种物质在其本身特定温度及压强下经过某种刺激而产生的瞬变性现象，常见于生活中的煮开水、冰淇淋的滴落等，它的发生及其关联的物理现象，一直是物理学家们所探究的热点课题。
毛细现象是物理学家在理解物质性质及其转变过程时所探究的重要现象。
毛细现象产生于物质温度、压力及其他条件达到一定值时，物质经受刺激，由常态瞬间发生转变，出现可观察的现象。
毛细现象通过物质的不同性质及状态，表现为多种方式。
例如，当水煮沸时，热能传导和传热的过程使水的温度升高，水的内能够达到其蒸发的临界点，当内能超过此点时，水分子突然分散，水就变成汽水。
如果把热量加热到比蒸发临界点更高的地方，水便会以非均相状态迅速汽化，这种非均相汽化就构成了毛细现象。
另外，将一些冰淇淋倒入一定温度的热水中也会表现出毛细现象，在冰淇淋的表面上，热量瞬变的作用使冰淇淋熔化，分成一个个滴滴，从表面滴落而形成毛细现象。
然而，毛细现象是物理学家探究的重要课题，从细节上研究它的发生过程和关联物理现象，比如液体的蒸发，液体的汽化，以及液体表面张力等，都是学者们持续探究的内容。
先，液体蒸发是毛细现象发生的决定性因素，其次，物质蒸发过程中，液体表面的张力会影响蒸发的速度，通常就是它的低密度导致的；最后，液体的汽化过程是毛细现象发生的根本，毛细现象是汽化发生的结果。
毛细现象在物理学研究中的应用非常广泛，在生活中的各种实际应用也非常有用。
例如，它可以用来控制物质的蒸发速度和汽化速度，控制食物中各种营养物质的释放，从而达到延长食物的保质期。
另外，它还可以用来控制蒸发系统中液体的容量，以及多相系统中材料的混合精度，比如制冷、机械设备制造等，以此达到降低成本、提高效率的目的。
总之，毛细现象是一种瞬变性现象，它的发生条件与温度、压力、张力等有关，并且它的发生过程也与物质的液体、气体及汽化有关，是物理学家们持续探究的重要现象。
此外，它还在生活中具有很多实际应用。
研究它可以探究物质性质及其转变过程，还能在提高工程效率，延长食品保质期，以及降低制造成本等方面发挥其重要作用。
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水的毛细现象
【摘要】毛细现象在日常生活和科技生产中都有着重要的作用。
我们需要了解常见液体水的毛细现象并且要知道其相关的应用和它们的利与弊以便更好地应用于生活中，另外大部分同学在计算毛细管中液面上升高度时，往往因为不能抓住模型的本质而产生错误。
我们也需要熟悉其计算方法，从本质上更全面、更深层次的的了解毛细现象。
【关键词】毛细现象;毛细现象的应用；高度计算;毛细现象的利与弊;浸润
毛细现象
毛细现象（又称毛细管作用）是指液体在细管状物体内侧，由于内聚力与附着力的差异、克服地心引力而上升的现象。
植物根部吸收的水分能够经由茎内维管束上升，即是毛细现象最常见的例子。
当液体和固体(管壁)之间的附着力大于液体本身内聚力时，就会产生毛细现象。
液体在垂直的细管中时液面呈凹或凸状、以及多孔材质物体能吸收液体皆为此现象所致。
1,水的毛细现象：
毛细管常被用来作为说明毛细现象，当垂直的细玻璃管底部置于液体中(例如水)时，管壁对水的附着力便会使液面四周稍比中央高出一些；直到液体内聚力已经无法克服其重量时，才会停止继续上升。
在毛细管中，液柱重量与管径的平方成正比，但是液体与管壁的接触面积只与管径成正比；这使得较窄的毛细管吸水会比较宽的毛细管来得高。
例如，一根管径0.5毫米的玻璃细管，理论上能够将水抬升2.8厘米，但实际观察时其高度会略低些。
2，汞的毛细现象：
在某些液体与固体的组合中，与毛细管吸水的状况略为不同，例如细玻璃管与水银(汞)，汞柱本身的原子内聚力大于汞柱与管壁之间的附着力，故汞柱液面中央会稍比四周凸起，这和毛细管吸水的状况恰为相反。
毛细现象应用
化学上的薄板层析利用了毛细现象。
纸巾透过毛细现象，将水充分吸收。
在水文学中，毛细现象常用来解释土壤对水的吸引力；在土壤中，水分会由较潮湿处移动到干燥处，即是毛细现象所致。
毛细现象也是眼泪能够自眼睛不断流出的必要因素。
现今某些材质的运动衣料，会透过毛细现象吸汗。
化学家常利用毛细现象来进行薄板层析(薄板色谱分析)。
纸巾即是透过毛细现象吸收液体，其充满细孔的材质使得液体能够被纸巾吸收。
海绵有非常多的细小孔洞(相当于毛细管)，这使得海绵能够吸收大量的液体。
蜡烛芯将蜡引到火附近。
高度计算
毛细现象在日常生活及生命活动的过程中都有着重要的意义，液体透过多孔性物质、植物的吸收和输运水分以及动物的血液在毛细血管中的流动等过程中，毛细现象都起着重要的作用。
在计算毛细管中润湿液体上升高度时，综合拉普拉斯公式和静止液柱内部某两点压强差的联系进行计算.则由表面张力的合力与液柱重量相平衡的关系有
πdσcosθ=1/4πd2hρgh (1)
整理得
h=(4σcosθ)/ρgd (2)
注：σ为液体的表面张力
θ为页面与管壁的接触角
ρ为液体的密度
g为重力加速度
d为细管的管径
当θ>90度，这表示弯液面为凸面；同时h<0 ，表示流体在毛细管下降，即汞在玻璃管的情况。
由上式可知，毛细管中液面上升或下降的高度与管径成反比，即管内径越小，管内外液面相对差值h就越大。
因此，为减小误差，测压管内经一般应小于10mm。
对于在海平面上，装了水的玻璃管，
γ= 0.0728 J m-2
θ= 20°
ρ= 1000 kg m-3
g = 9.8 m s-2
液柱高度为：h≈1.4*10-5/r（m）
根据此方程式，理论上在 1 米宽的管中，水可以上升 0. 000 014 米（因此极不容易被察觉）；另外在 1 厘米宽的管中，水可以上升 0.14 厘米；而在半径 0.1 毫米的毛细管中，水可以上升 140 毫米。
毛细现象的利与弊
有些情况下毛细现象是有害的.例如,建筑房屋的时候,在砸实的地基中毛细管又多又细,它们会把土壤中的水分引上来,使得室内潮湿.建房时在地基上面铺油毡,就是为了防止毛细现象造成的潮湿. 水沿毛细管上升的现象,对农业生产的影响很大.土壤里有很多毛细管,地下的水分经常沿着这些毛细管上升到地面上来.如果要保存地下的水分,就应当锄松地面的土壤,破坏土壤表层的毛细管,以减少水分的蒸发.
毛细现象与浸润
1浸润
放在洁净的玻璃板上的一滴水银，能够在玻璃板上滚来滚去，而不附着在上面。
把一块洁净的玻璃片进入水银里再取出来，玻璃上也不附着水银。
这种现象才叫做不浸润。
对玻璃来说，水银是不浸润液体。
放在洁净的玻璃板上的一滴水，会附着在玻璃板上形成薄层。
把一块洁净的玻璃片进入水里再取出来，玻璃表面会沾上一层水。
这种现象叫做浸润。
对玻璃来说，水是浸润液体.
2 对于毛细现象:
浸润液体在毛细管中上升（如水-玻璃），液面成凹月面型，液体附着在器壁;
不浸润液体在毛细管中下降（如水银-玻璃），液面成凸月面型，液体不附着在器壁，表面张力使其凸出。
浸润液体在细管里升高的现象和不浸润液体在细管里降低的现象,叫做毛细现象.能够产生明显毛细现象的管叫毛细管.
【参考文献】
邓爱华，张宇华。
2007.水力学与桥涵水文（高职高专道路桥梁专业系列规划教材）。
科学出版社
《全日制普通中学教科书（必修加选修）》物理第二册第十二章第四节
雷志栋、杨诗秀、谢森传，《土壤水动力学》，北京：清华大学出版社，1998.
张瑜芳，《土壤水动力学》，武汉水利电大大学研究生教材，1987
张蔚榛，《地下水与土壤水动力学》，北京，中国水利水电出版社，1996。