【物理】2023-2024學(xué)年魯科版（2019）選擇性必修第三冊(cè) 表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象 材料及其應(yīng)用 課件

第2節(jié)表面張力和毛細(xì)現(xiàn)象第3節(jié)材料及其應(yīng)用[學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]物理觀念：1.了解液體的表面張力現(xiàn)象，能解釋液體表面張力產(chǎn)生的原因。2．了解液體的微觀結(jié)構(gòu)、浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象、毛細(xì)現(xiàn)象，了解這些現(xiàn)象的產(chǎn)生原因。3．了解液晶的特點(diǎn)及其應(yīng)用。4．了解材料的種類(lèi)及應(yīng)用。科學(xué)探究：通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)，知道液體的表面張力現(xiàn)象，浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象及毛細(xì)現(xiàn)象。必備知識(shí)自主學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力合作探究課時(shí)作業(yè)鞏固演練課堂檢測(cè)素養(yǎng)達(dá)標(biāo)一、表面張力1．在液體內(nèi)部，分子間的距離等于分子力

的距離，在表面層，分子比較

，分子間距

分子力平衡的距離，因此分子間的作用力表現(xiàn)為_(kāi)____。平衡稀疏大于引力2．液體的表面張力(1)表面張力：由于表面層內(nèi)分子比較稀疏，分子間的作用力表現(xiàn)為_(kāi)_力，使液體表面繃緊。(2)作用效果：使液面具有

的趨勢(shì)。引

收縮到表面積最小二、浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)及毛細(xì)現(xiàn)象1．浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)(1)浸潤(rùn)：一種液體______某種固體并______在該固體表面上的現(xiàn)象。(2)不浸潤(rùn)：一種液體不_____某種固體也_______在該固體表面上的現(xiàn)象。(3)浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)是_______作用的表現(xiàn)。潤(rùn)濕

附著

潤(rùn)濕

不附著

分子力

2．毛細(xì)現(xiàn)象(1)定義：浸潤(rùn)液體在細(xì)管里_____的現(xiàn)象和不浸潤(rùn)液體在細(xì)管里_____的現(xiàn)象。(2)毛細(xì)管內(nèi)外液面的高度差與毛細(xì)管的內(nèi)徑有關(guān)，毛細(xì)管內(nèi)徑越小，高度差越____。上升

下降

大

三、液晶1．液晶的概念：既具有像液體那樣的______性和連續(xù)性，又具有像晶體那樣的_________特點(diǎn)的流體，稱(chēng)為液晶。2．液晶分子的特性液晶分子的排列________(選填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”)，液晶在______改變時(shí)會(huì)改變顏色。流動(dòng)

各向異性

不穩(wěn)定

溫度

四、材料及應(yīng)用1．材料的種類(lèi)(1)按材料特性分為：_____材料和_____材料。(2)按應(yīng)用領(lǐng)域分為：_____材料、能源材料、建筑材料，_____材料、航空航天材料等。(3)按習(xí)慣分為：_____材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和______材料。結(jié)構(gòu)

功能

信息

生物

金屬

復(fù)合

2．材料的應(yīng)用(1)微電子材料：_______。(2)力、熱、聲、光、磁等方面的某些性能會(huì)發(fā)生突變的_____材料。(3)________具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，是已知強(qiáng)度最高的材料之一。半導(dǎo)體

納米

石墨烯

自主評(píng)價(jià)———————————————————1．判斷下列說(shuō)法的正誤。(1)表面張力的作用是使液面具有收縮的趨勢(shì)，是分子力的宏觀表現(xiàn)。(

)(2)昆蟲(chóng)可以在水面上自由走動(dòng)是表面張力在起作用。(

)(3)復(fù)合材料是由幾類(lèi)不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的新型材料。(

)(4)毛細(xì)管插入水中，管的內(nèi)徑越大，管內(nèi)水面升高的越高。(

)(5)液晶是液體和晶體的混合物。(

)√

√

√

×

×

2．要增強(qiáng)雨傘的防水作用，傘面可選擇對(duì)水是________(選填“浸潤(rùn)”或“不浸潤(rùn)”)的布料；布料經(jīng)緯線間空隙很小，小水珠落在傘面上由于________的作用，不能透過(guò)空隙。答案：不浸潤(rùn)表面張力要點(diǎn)1液體的微觀結(jié)構(gòu)液體的表面張力[探究導(dǎo)入]

如圖所示是液體表面附近分子分布的大致情況。請(qǐng)結(jié)合圖片思考：(1)液體表面層內(nèi)的分子間距離和分子力各有什么特點(diǎn)？(2)液體像氣體一樣沒(méi)有固定的形狀，具有流動(dòng)性，而又像固體一樣具有一定的體積，不易被壓縮，液體的這些特點(diǎn)是由什么決定的？(3)小昆蟲(chóng)、縫衣針在水面上不下沉與小木塊浮在水面上的道理相同嗎？提示：(1)表面層內(nèi)分子間距離大于r0，分子間作用力表現(xiàn)為引力。(2)液體的微觀結(jié)構(gòu)。(3)不同。小昆蟲(chóng)、縫衣針能在水面上不下沉是液體表面張力在起作用。小木塊浮在水面上是重力和水的浮力平衡的結(jié)果。1．液體表面張力的成因分析(1)分子間距離特點(diǎn)：由于蒸發(fā)現(xiàn)象，液體表面層分子分布比內(nèi)部分子稀疏。(2)分子力特點(diǎn)：液體內(nèi)部分子間引力、斥力基本上相等，而液體表面層分子之間距離較大，分子力表現(xiàn)為引力。(3)表面特性：表面層分子之間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面形成一層繃緊的膜。2．表面張力及其作用(1)表面張力使液體表面具有收縮趨勢(shì)，使液體表面積趨于最小。而在體積相同的條件下，球形的表面積最小。例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在潔凈玻璃板上的水銀滴呈球形(但由于受重力的影響，往往呈扁球形，在完全失重條件下才呈球形)。(2)表面張力的大小除了跟邊界線長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟液體的種類(lèi)、溫度有關(guān)。(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線，如圖所示。[典例1]

關(guān)于液體的表面張力，下列說(shuō)法正確的是(

)A．表面張力是液體內(nèi)部各部分之間的相互作用力B．液體表面層分子的分布比內(nèi)部稀疏，分子力表現(xiàn)為引力C．液體的表面張力隨溫度的升高而增大D．表面張力的方向與液面垂直[解析]

液體表面層分子比液體內(nèi)部稀疏，故分子力表現(xiàn)為引力，表面張力的方向沿液面的切線方向，與分界線垂直。表面張力是液體表面層分子間的作用力，隨溫度的升高，液體表面層分子間的距離增大，引力作用隨之減小，所以表面張力減小，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。[答案]

B1．如圖所示，金屬框架的A、B間系一個(gè)棉線圈，先使框架布滿(mǎn)肥皂膜，然后將P和Q兩部分的肥皂膜刺破，線的形狀將變成下列選項(xiàng)圖中的(

)解析：由于液體表面張力的作用，液體表面有收縮到最小的趨勢(shì)，故C正確。答案：C要點(diǎn)2浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)及毛細(xì)現(xiàn)象[探究導(dǎo)入]

(1)把一塊玻璃分別浸入水和水銀里再取出來(lái)，可觀察到從水銀中取出的玻璃上沒(méi)有附著水銀，從水中取出的玻璃上會(huì)沾上一層水。為什么會(huì)出現(xiàn)上述不同的現(xiàn)象呢？(2)如圖所示，在灌溉完土地后農(nóng)民伯伯往往利用翻松地表土壤的方法來(lái)保存土壤里的水分，你知道這是為什么嗎？提示：(1)水銀不浸潤(rùn)玻璃，而水浸潤(rùn)玻璃。(2)把地表土壤鋤松，破壞了土壤表層的毛細(xì)管，地下的水分就不會(huì)沿毛細(xì)管上升到地面而被蒸發(fā)掉。1．浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的形成原因(1)附著層內(nèi)分子受力情況液體和固體接觸時(shí)，附著層的液體分子除受液體內(nèi)部的分子吸引外，還受到固體分子的吸引。(2)浸潤(rùn)的成因當(dāng)固體分子吸引力大于液體內(nèi)部分子力時(shí)，這時(shí)表現(xiàn)為液體浸潤(rùn)固體。(3)不浸潤(rùn)的成因當(dāng)固體分子吸引力小于液體內(nèi)部分子力時(shí)，這時(shí)表現(xiàn)為液體不浸潤(rùn)固體。[特別提醒]

浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)是發(fā)生在兩種材料(液體與固體)之間的，與這兩種物質(zhì)的性質(zhì)都有關(guān)系，不能單說(shuō)哪一種材料浸潤(rùn)或不浸潤(rùn)。例如,水能浸潤(rùn)玻璃，但不能浸潤(rùn)石蠟；水銀不能浸潤(rùn)玻璃，但能浸潤(rùn)鉛。2．毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生與表面張力及浸潤(rùn)現(xiàn)象都有關(guān)系。如圖所示，甲是浸潤(rùn)情況，此時(shí)管內(nèi)液面呈凹形，因?yàn)橐后w的表面張力的作用，液體會(huì)受到向上的作用力，因而管內(nèi)液面要比管外高；乙是不浸潤(rùn)情況，管內(nèi)液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到向下的力，因而管內(nèi)液面比管外低。[典例2]

(多選)下列說(shuō)法正確的有(

)A．因?yàn)樗y滴在玻璃板上呈橢球狀，所以說(shuō)水銀是一種不浸潤(rùn)液體B．液體對(duì)固體是否發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象，是由液體和固體兩者的性質(zhì)共同決定的C．在運(yùn)行的人造衛(wèi)星中，由于一切物體都處于完全失重狀態(tài)，所以當(dāng)一個(gè)固定的容器中裝有浸潤(rùn)其器壁的液體時(shí)，必須用蓋子蓋緊，否則容器中的液體一定會(huì)沿器壁流散D．當(dāng)液體A和固體B接觸時(shí)，是否發(fā)生浸潤(rùn)現(xiàn)象，取決于固體B的分子對(duì)附著層分子的作用力與液體內(nèi)部的分子對(duì)附著層分子作用力之間的大小關(guān)系[解析]

液體浸潤(rùn)固體，附著層有擴(kuò)展的趨勢(shì)；液體不浸潤(rùn)固體，附著層有收縮的趨勢(shì)，固體分子和液體內(nèi)部分子都對(duì)附著層分子有作用力，是否發(fā)生浸潤(rùn)取決于兩者之間的關(guān)系，水銀不浸潤(rùn)玻璃，但有可能浸潤(rùn)其他固體，浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)是由液體和固體兩者的性質(zhì)共同決定的，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B、D正確；在處于完全失重狀態(tài)的人造衛(wèi)星上，如果液體浸潤(rùn)容器器壁，液體會(huì)沿著器壁流散，故必須蓋緊蓋子，選項(xiàng)C正確。[答案]

BCD2．(多選)下列情況屬于毛細(xì)現(xiàn)象的是(

)A．墨水打翻了，用粉筆可以把墨水吸干B．洗頭的時(shí)候，頭發(fā)聚在一起C．植物根部的養(yǎng)分，能升到植物的上部D．鋼筆灌墨水時(shí)，把皮管按幾下，墨水就被吸到皮管里去了解析：墨水打翻了，用粉筆可以把墨水吸干，屬于毛細(xì)現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；洗頭的時(shí)候，頭發(fā)聚在一起，是表面張力的作用，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；植物根部的養(yǎng)分，能升到植物的上部，是毛細(xì)現(xiàn)象，選項(xiàng)C正確；鋼筆灌墨水時(shí)，把皮管按幾下，墨水就被吸到皮管里去了，這是大氣壓的作用，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：AC要點(diǎn)3液晶[探究導(dǎo)入]

液晶是指液態(tài)晶體，這種說(shuō)法對(duì)嗎？提示：這種說(shuō)法不對(duì)，液晶不是晶體，只是與某些晶體相似，具有各向異性。1．液晶的特點(diǎn)(1)液晶具有流動(dòng)性，具有液體的特點(diǎn)。(2)液晶在不同方向上光學(xué)性質(zhì)不同。(3)在不同方向上液晶分子的排列情況不同。(4)液晶受到外界影響時(shí)，物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生明顯的變化。2．液晶的應(yīng)用(1)液晶顯示器：用于電子手表、電子計(jì)算器、電腦等。(2)利用溫度改變時(shí)液晶顏色會(huì)發(fā)生改變的性質(zhì)來(lái)探測(cè)溫度。(3)液晶在電子工業(yè)、航空工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。[典例3]

(多選)關(guān)于液晶，下列說(shuō)法中正確的有(

)A．液晶是一種晶體B．液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性C．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化而變化D．液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化[解析]

液晶的微觀結(jié)構(gòu)介于固體和液體之間，雖然液晶分子在特定方向排列比較整齊，具有各向異性，但分子的排列是不穩(wěn)定的，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；外界條件的微小變化都會(huì)引起液晶分子排列的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)，溫度、壓力、外加電壓等因素變化時(shí)，都會(huì)改變液晶的光學(xué)性質(zhì)，選項(xiàng)C、D正確。[答案]

CD3．關(guān)于液晶，下列說(shuō)法正確的是(

)A．液晶是液體和晶體的混合物B．液晶分子在特定方向排列比較整齊，但不穩(wěn)定C．電子手表中的液晶在外加電壓的影響下，能夠發(fā)光D．所有物質(zhì)在一定條件下都能成為液晶解析：液晶是一種介于液體和固體之間的特殊物質(zhì)，液晶分子在特定方向排列比較整齊，但不穩(wěn)定，液晶的光學(xué)性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化，但液晶本身不發(fā)光，并不是所有物質(zhì)都能成為液晶，故選B。答案：B要點(diǎn)4對(duì)常見(jiàn)材料的認(rèn)識(shí)1．半導(dǎo)體(1)定義：導(dǎo)電性能介于金屬導(dǎo)體和絕緣體之間，具有優(yōu)異特性的微電子材料。(2)應(yīng)用：通信衛(wèi)星、電視衛(wèi)星接收機(jī)、移動(dòng)通信、高清晰度電視以及軍用電子裝置等領(lǐng)域。2．納米材料(1)定義：粒度在1～100nm的材料稱(chēng)為納米材料。(2)應(yīng)用：醫(yī)藥、電子、生物、航空等方面都有廣闊的應(yīng)用空間。[典例4]

(多選)材料如果按特性分類(lèi)，可分為(

)A．結(jié)構(gòu)材料 B．信息材料C．復(fù)合材料 D．功能材料[解析]

按照材料的特性，可以把材料分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩類(lèi)；結(jié)構(gòu)材料主要利用材料的力學(xué)特性，功能材料主要利用材料的聲、光、熱、電、磁等特性，故選A、D。[答案]

AD4．納米材料的奇特效應(yīng)使納米材料表現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)材料的良好性能，以下關(guān)于納米材料的性能的說(shuō)法中，正確的是(

)A．在力學(xué)性能方面，納米材料具有高強(qiáng)、高硬和良好的塑性B．在熱學(xué)性能方面，納米超細(xì)微粒的熔點(diǎn)比常規(guī)粉體高得多C．在電學(xué)性能方面，納米金屬在低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)超導(dǎo)電性D．在化學(xué)性能方面，納米材料化學(xué)活性低解析：解答本題時(shí)應(yīng)注意納米材料的良好性能主要表現(xiàn)在：(1)力學(xué)性能：高強(qiáng)、高硬和良好塑性。(2)熱學(xué)性能：熔點(diǎn)較低。(3)電學(xué)性能：低溫時(shí)會(huì)呈現(xiàn)電絕緣性。(4)化學(xué)性能：具有相當(dāng)高的化學(xué)活性。答案：A1．下列現(xiàn)象中，不是由液體的表面張力造成的是(

)A．船浮于水面上B．硬幣或鋼針浮于水面上C．綢布傘有縫隙但不漏雨水D．鋒利的玻璃片，用酒精燈燒一段時(shí)間后變鈍了解析：A項(xiàng)中船浮于水面上是浮力造成的，故選A。答案：A2．不浸潤(rùn)時(shí)，附著層里的液體分子比液體內(nèi)部稀疏的原因是(

)A．附著層里液體分子間的斥力強(qiáng)B．附著層里液體分子間的引力強(qiáng)C．固體分子對(duì)附著層里的液體分子的吸引，比液體內(nèi)部分子的吸引弱D．固體分子對(duì)附著層里的液體分子的吸引，比液體內(nèi)部分子的吸引強(qiáng)解析：答案：C3．水對(duì)玻璃是浸潤(rùn)液體，而水銀對(duì)玻璃是不浸潤(rùn)液體，它們?cè)诿?xì)管中將發(fā)生上升或下降現(xiàn)象，現(xiàn)把粗細(xì)不同的三根毛細(xì)