2018年鲁科版物理选修3-3第3章-第1节 液体的表面张力

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第1节 液体的表面张力
学 习 目 标 知 识 脉 络
1.知道液体表面的收缩趋势，理解液体
表面存在表面张力现象．(重点)
2．从微观角度了解液体表面张力的成
因．(难点)

液 体 表 面 的 收 缩 趋 势
[先填空]
1．实验：回形针、硬币漂在水面上
(1)现象：当回形针或硬币漂浮在水面上时，托起回形针或硬币的水面稍有
弯曲，就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲一样．
(2)结论：液面给回形针或硬币等小物品施加了向上的支持力．
2．实验：观察肥皂膜的变化
(1)现象
①铁丝框上的肥皂膜会把滑棍拉回．
②肥皂膜里的棉线圈，当刺破圈内肥皂膜，棉线圈外的肥皂膜使棉线张紧，
形成圆形．
(2)结论：液体的表面类似于张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势．
3．实验结论
由实验知，液体表面有一种收缩的趋势，正是这种收缩的趋势使露珠、乳滴
等变为球形．
[再判断]
1．液体的表面都有收缩的趋势．(√)
2．昆虫不落入水中，是因为受到了向上的支持力．(√)
3．体积相同的各种形状物体中，球形物体表面积最大．(×)
[后思考]
小木船漂浮在水面上是由水面的收缩趋势引起的吗？
【提示】 不是．小木船漂浮在水面上是由小木船受到了水对船的浮力引起
的，而不是由水面的收缩趋势引起的．

[合作探讨]
探讨：如图3-1-1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？

图3-1-1
【提示】 液体表面层内分子间距离较大，大于分子在平衡位置的距离，分
子力表现为引力．
[核心点击]
1．液体内部分子的运动特点
在液体内部，每个分子周围有许多分子．当某个分子从平衡位置向某一方向
运动时，它一方面要受到所离开的那个方向的分子的吸引，另一方面又要受到所
靠拢的那个方向的分子的推斥．引力和斥力的数量级相同，通常可认为其大小相
等，因此，液体内部分子只能在平衡位置附近振动，分子间距等于r0.
2．液体表面分子的分布
液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时，因为外部空气和蒸汽分子对它
的斥力很小，不起显著作用，它只受到内部分子的吸引力，因此使它恢复到平衡
位置的作用力就没有在液体内部时大，使得表面层里的分子振动的振幅要比液体
内部分子的振幅大，一些动能大的分子就有可能冲出吸引力范围，成为蒸汽分子，
结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子间的距离就比较
大(r＞r0)．
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1．关于液体表面的收缩趋势，错误的说法是( )
A．因为液体表面分子的分布比内部密集，所以有收缩趋势
B．液体表面分子的分布和内部相同，所以有收缩趋势
C．因为液体表面分子的分布比内部稀疏，所以有收缩趋势
D．液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用，使液体表面有收缩
趋势
E．液体表面层分子间距r>r0，分子力为引力
【解析】 液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏．在液体内部分子间
的距离是r＝r0，分子引力和分子斥力相等，对外表现的分子力为零．在表面层，
分子间的距离是r>r0，分子间的作用力表现为相互吸引，它的作用是使液体表面
绷紧，有收缩的趋势，A、B错误，CE正确；表面层上方的气体分子对液体表
面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液体表面收缩的原因，故D错误．
【答案】 ABD
2．关于液体表面张力产生的原因：液体表面层分子比较________(填“稀
疏”或“紧密”)，分子间引力________斥力(填“大于”或“小于”)
【解析】 在液体的表面层，时刻进行的蒸发现象，使得其内的分子比较稀
疏，分子间距离比较大，分子间的引力和斥力都较小，但斥力小得更多一些，因
此，分子间引力大于斥力．
【答案】 稀疏 大于

液体表面层与液体内部分子分布特点
表面层 液体内部
分子密度 稀疏 密集
分子间距d 10－10 m分子力 表现为引力(合力) 斥力与引力平衡(合力为零)
表现 表面有收缩趋势 不易被压缩
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表 面 张 力 及 其 应 用
[先填空]
1．表面层
(1)定义：液体与气体接触的表面存在的一个薄层．
(2)特点：表面层分子的分布比液体内部稀疏．
2．表面张力
(1)定义：液体表面各部分间相互吸引的力．
(2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可能小的面
积．而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积最小．因此小水珠、小
露珠等都呈现球形．若露珠过大，重力影响不能忽略，则呈椭球形．完全失重环
境下，可形成标准的球形．
[再判断]
1．小孩用细管蘸肥皂水，吹出球形的肥皂泡是因表面张力所致．(√)
2．缝衣针漂浮在水面上是因表面张力所致．(√)
3．注满氢气的彩色气球飘向空中是因表面张力所致．(×)
[后思考]
清晨起来，如果你到开满鲜花的公园散步，会发现花蕊上沾满了露珠，很好
看．可你想过没有，花蕊上的小水珠为什么呈球形呢？
【提示】 液体表面有一种收缩的趋势，正是这种收缩的趋势使小水珠变成
球形．

[合作探讨]
探讨1：生活中有些昆虫能在水面上轻松地跑来跑去，甚至在水面上“亭亭
玉立”．它们是受到什么的作用做到的？
【提示】 水的表面张力作用．
探讨2：在液体表面画一条直线，线两侧的液体之间的作用力是表面张力，
那么表面张力的作用是什么？
【提示】 表面张力的作用是使液体表面绷紧．
[核心点击]
1．表面特性
表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的
膜．所以说表面张力是表面层内分子力作用的结果．
2．表面张力的方向
表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．如图3-1-2所示．

图3-1-2
3．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．另外，杂质也会明显地改变液体的表面张力大小．比如
洁净的水有很大的表面张力，而沾有肥皂液的水的表面张力就比较小．
4．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．而在体积相同
的条件下，球形的表面积最小．

3．下列有关表面张力的说法中，正确的是( )
A．表面张力的作用是使液体表面伸张
B．表面张力的作用是使液体表面收缩
C．温度变化时，液体的表面张力不会变化
D．有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力的缘故
E．用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力的缘故
【解析】 表面张力的作用效果是使液体表面收缩；由于表面张力，被压弯
的液面收缩，使小昆虫浮在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形；表面张力
也与温度有关，故B、D、E正确．
【答案】 BDE
4．下列说法正确的是( )
A．表面张力就是分子力
B．表面张力是表面层分子力的宏观表现
C．水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡
D．表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关
E．液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势
【解析】 表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现，不能说表面张力
就是分子力，故A选项错误，B正确；缝衣针在水面上静止是液膜对其弹力与
重力平衡，选项C错误；表面张力的大小与液面上分界线的长短有关，且表面
张力有使液面收缩的趋势，因此D、E选项正确．
【答案】 BDE
5．将一枚硬币轻轻地平放在水面上，可以不下沉，下列关于与硬币重力相
平衡的力的说法，不正确是( )
【导学号：30110029】
A．水面的支持力
B．水的表面张力
C．水的浮力和表面张力的合力
D．水的浮力和空气浮力的合力
E．水面支持力的产生是由于水的表面张力
【解析】 硬币受到重力和水面给予的支持力作用而平衡，表面张力是水面
上各部分水之间的作用力的合力，而不是硬币受到的力；当然支持力的产生是由
于水的表面张力；硬币并没有浸入水中，故不受浮力作用．故A、E正确，B、
C、D错误．
【答案】 BCD

表面张力问题的分析方法
1．产生条件：存在液体与空气相接触的表面．
2．产生原因：表面层中液体分子之间距离较大，整体表现为引力，形成各
部分相互吸引的特点．
3．现象：液体的表面层像张紧的弹性膜一样，有使液体表面收缩到最小的
趋势．