2016新课标创新人教物理选修3-2 第九章 第2节 液体

一、液体的微观结构和表面张力┄┄┄┄┄┄┄┄①1．液体的微观结构及性质(1)分子距离：液体分子之间的距离比气体分子间的距离小得多，比固体分子之间的距离略大。

(2)分子力：液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小。

(3)流动性：液体没有固定的形状，而且液体能够流动。

2．液体的表面张力(1)表面层：液体与气体接触的表面形成的薄层。

(2)表面张力：使液体的表面绷紧的力或者说促使液体表面收缩的力。

[说明]1．液体表面层的分子比液体内部稀疏，分子间距较大，分子力表现为引力。

2．液体表面张力促使液体表面积收缩到最小，小水珠是球形就是这个原因。

①[判一判]1．表面张力是液体分子间的作用力的宏观表现(√)2．表面张力使液体表面具有向外扩张的趋势(×)3．有些昆虫可以在水面上自由走动是由于它们受到了液体表面张力的作用(√)二、浸润和不浸润及毛细现象、液晶┄┄┄┄┄┄┄┄②1．浸润和不浸润及毛细现象(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，也不会附着在固体表面上的现象。

(3)毛细现象：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。

(4)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。

2．液晶(1)液晶的物理性质①液晶具有液体的流动性；②液晶具有晶体的光学各向异性。

(2)液晶分子的微观结构从某个方向分子排列整齐有规则，从另一方向分子排列杂乱无章。

(3)液晶的用途液晶可以用作显示元件，在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要应用。

[注意]1．同种物质可能对某些液体浸润，对某些液体不浸润，如玻璃浸润水，但不浸润水银。

2．同一种液体，对某些固体是浸润的，对某些固体则是不浸润的，如水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡。

②[选一选][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解析：选AB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，所以同一液体对不同的固体，有的可能发生浸润现象，有的可能发生不浸润现象，这与液体和固体的分子作用力有关。

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。

1.液体的微观结构与宏观特性液体中的分子是密集在一起的，所以液体具有一定的体积，液体分子的移动比固体容易，具有流动性并且扩散比固体要快。

2．表面张力的形成(1)分子分布：液体表面层的分子分布比液体内部分子稀疏。

(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：表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面绷紧。

(4)表面张力的方向：与液面相切，垂直于液面上的各条分界线。

如图所示。

(5)表面张力的大小跟液体的种类、温度有关。

3．表面张力的作用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，在体积相同的条件下，球形的表面积最小。

[典型例题]例1.[多选]以下说法正确的是()A．小昆虫能在水面上自由走动而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用B．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C．喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠，是因为表面张力的作用D．缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果[解析]本题考查的是液体表面现象及其产生的原因。

仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样。

因此，这是液体的表面张力在起作用，故A选项正确；小木块浮于水面上，实际上木块的一部分已经陷入水中(排开一部分水)受到水的浮力作用，而非表面张力作用，因此，B选项错误；喷到空中的水分散时每一小部分的表面都有表面张力在起作用，且又处于失重状态，因此形成球形的小水珠，故C选项正确。

缝衣针浮在水面上的道理同小昆虫浮在水面上的道理相同，D选项错误。

[答案]AC[点评]1．对小昆虫和缝衣针而言，表面张力仅是产生向上力的原因，液体表面施加的向上的力属弹力范畴，是表面要恢复形变引起的(恢复形变的力源于表面张力)。

表面张力不是向上的力，是表面各部分相互吸引的力。

2．浮力是浸入液体中的物体上、下表面的压强差产生的。

[即时巩固]1．液体表面具有收缩趋势的原因是()A．液体可以流动B．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离C．与液面接触的容器壁的分子对液体表面层分子有吸引力D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离解析：选D由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，所以表面层分子间的相互作用力表现为引力，这种引力使液体表面层的相邻部分之间有相互吸引的力(即表面张力)，表面张力使液体表面具有收缩的趋势，D正确。

1.附着层内分子的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，附着层内液体分子比液体内部分子稠密，附着层中分子之间表现为斥力，具有扩展的趋势，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，附着层内液体分子比液体内部分子稀疏，附着层中分子之间表现为引力，具有收缩的趋势，这时表现为液体不浸润固体。

4．毛细现象(1)两种表现：浸润液体在细管中上升及不浸润液体在细管中下降。

(2)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。

[典型例题]例2.[多选]把极细的玻璃管分别插入水中与水银中，如图所示，正确表示毛细现象的是()[解析]因为水能浸润玻璃，无论管内外均为浸润，所以选项A正确，选项B错误。

水银不浸润玻璃，选项C正确。

选项D中外面浸润，里面不浸润，所以是不可能的。

[答案]AC[点评]毛细现象与浸润、不浸润1．毛细现象中，若液体与管浸润，则管壁给液体向上的拉力，使靠近管壁处的液体上升，液面下凹。

2．若液体不浸润管，则管壁给液体向下的拉力，使靠近管壁处的液体下降，液面上凸。

[即时巩固]2．关于浸润和不浸润及毛细现象，下列说法中正确的是()A．水银是浸润液体，水是不浸润液体B．在内径小的容器里，如果液体能浸润容器壁，则液面成凹形，且液体在容器内上升C．如果固体分子对液体分子的引力较弱，就会形成浸润现象D．两端开口，内径不同的几支细玻璃管竖直插入水中，管内水柱高度相同解析：选B液体对固体是否发生浸润现象，是由液体和固体共同决定的，A错误；如果液体浸润容器壁就会形成凹面，且在容器中上升，B正确；如果固体分子对液体表面层分子的引力大于液体内部分子的引力，附着层内的分子较密，分子力表现为斥力，会看到液体的浸润现象，C错误；内径不同的几支细玻璃管，管内水柱的高度不同，管越细，高度越高，毛细现象越明显，D错误。

1．[多选]下列关于液体的说法中正确的是()A．非晶体的微观结构跟液体非常类似，可以看做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解析：选AB由液体的微观结构知A、B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错误；金属汞在常温下就是液体，故D错误。

2．液体表面张力产生的原因是()A．液体表面层分子较紧密，分子间斥力大于引力B．液体表面层分子较紧密，分子间引力大于斥力C．液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力D．液体表面层分子较稀疏，分子间斥力大于引力解析：选C液体表面层的分子比内部稀疏，液体表面层分子间的相互作用力表现为引力，即分子间的引力比斥力大，故正确答案为C。

3．关于液体表面现象，下列说法正确的是()A．把缝衣针小心地放在水面上，针可以把水面压弯而不沉没，是因为针受到液面浮力的缘故B．在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会变成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力C．玻璃管裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到面积最小的缘故D．飘浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体各向同性的缘故解析：选C A项的缝衣针是因为受表面张力的作用；B项水银会成球状是因为表面张力的作用；D项也是表面张力的作用，只有C正确。

4．下列关于液晶的说法中正确的是()A．液晶是液体和晶体的混合物B．液晶分子在特定方向排列比较整齐C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光D．所有物质在一定条件下都能成为液晶解析：选B液晶是某些特殊的有机化合物，在某些方向上分子排列规则，某些方向上杂乱，液晶本身不能发光，A、C、D错误，B正确。

5．在水中浸入两个同样细的毛细管，一个是直的，另一个是弯的，如图所示，水在直管中上升的高度比弯管的最高点还要高，那么弯管中的水将如何变化？(说明理由)解析：因为水滴从弯管管口N处落下之前，弯管管口的水面在重力作用下要向下凸出，这时表面张力的合力竖直向上，从直管中水柱上升的高度可以看出，水的表面张力完全可以使管中的水不流出。

答案：见解析[基础练]一、选择题1．液体与固体具有的相同特点是()A．都具有确定的形状B．体积都不易被压缩C．物质分子的位置都确定D．物质分子都在固定位置附近振动解析：选B液体与固体具有的相同特点是体积都不易被压缩，B正确。

2．[多选]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分子间的相互作用力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．不论是水还是水银，表面张力都会使表面收缩D．表面张力的方向与液面垂直解析：选BC液体表面层分子比液体内部稀疏，故分子力表现为引力，表面张力的作用使液面具有收缩的趋势，其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分子间的作用力。

故B、C正确，A、D错误。

3.如图所示，一环形金属丝布满一层肥皂膜，环上系三根松弛棉线，中间连在一起，用热针刺破B面皂膜，则A和C部分皂膜形状变为选项图中的()解析：选D当用热针刺破B面皂膜时，A、C区域的皂膜失去B皂膜的表面张力，而A、C的皂膜表面张力使皂膜收缩，因各点受力特点相同，则皂膜形状应为D图，D正确。

4．[多选]关于液晶分子的排列，下列说法正确的是()A．液晶分子在特定方向排列整齐B．液晶分子的排列不稳定，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化C．液晶分子的排列整齐而稳定D．液晶的物理性质稳定解析：选AB液晶分子在某些特定方向上排列整齐，液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的光学性质，例如：温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异性等，都可以改变液晶的光学性质，即物理性质，故A、B正确。