意義學(xué)習(xí)
本章內(nèi)容從生活中的自然現(xiàn)象入手，激發(fā)學(xué)生對每天都能接觸到的液體—水的探知欲，同時體會生活中充滿了物理，充滿了科學(xué)，只要細心的觀察就會有驚喜的發(fā)現(xiàn)。教材按照“從現(xiàn)象到本質(zhì)”的認識規(guī)律，從觀察、感受水的表面張力，到液體表面的微觀特性，認識液體表面張力產(chǎn)生的原因。同樣從觀察浸潤與不浸潤現(xiàn)象和毛細現(xiàn)象，認識附著層分子間的微觀特性及現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，這樣從分子動理論的角度認識了液體與氣體、液體與固體接觸的薄層所表現(xiàn)的某些現(xiàn)象的本質(zhì)。對液晶的認識以及液晶的應(yīng)用方面的介紹中，注意引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注與所學(xué)知識的有關(guān)的技術(shù)與社會問題，進一步激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索與液體相關(guān)的科學(xué)問題的熱情，體現(xiàn)“科學(xué)、技術(shù)、社會”（STS）的課程理念。
高考聚焦
本章內(nèi)容為選考內(nèi)容，能力層次要求較低，液體的表面張力和液晶的微觀結(jié)構(gòu)是高考的重點。
課題探究
1.你能讓硬幣漂浮在水面上嗎？如果能，你能解釋原因嗎？
提示：根據(jù)液體表面張力的相關(guān)知識進行分析解答。
2.葉片上的小露珠成球形，這是為什么呢？
提示：根據(jù)液體的表面張力的相關(guān)知識進行分析解答。
3.調(diào)查研究液晶在生活和生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用？
提示：充分利用電視媒體、網(wǎng)絡(luò)、報刊、雜志等工具收集資料。
創(chuàng)新學(xué)習(xí)法
1.學(xué)習(xí)液體表面張力時，要充分利用生活、生產(chǎn)中的實例和趣味物理實驗，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增加知識的直觀性。
2.對于液晶的學(xué)習(xí)，通過對晶體、液晶、液體特點的比較，加深對液晶特點和應(yīng)用的理解。
第一節(jié) 液體的表面張力
教材分析與教學(xué)建議
【三維目標(biāo)】
知識與技能
知道液體表面存在表面張力，了解表面張力產(chǎn)生的原因
過程與方法
通過實驗，觀察液體的表面張力現(xiàn)象，解釋表面張力產(chǎn)生的原因。交流討論日常生活中表面張力現(xiàn)象的實例，闡述自己的觀點。
情感態(tài)度與價值觀
認識液體表面張力的特點及在生活實際中的應(yīng)用，發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲。
【重點難點】
重點和難點：液體的表面張力及其產(chǎn)生原因
在實驗觀察的基礎(chǔ)上，知道液體表面存在表面張力，并利用分子動理論的相關(guān)知識解釋表面張力產(chǎn)生的原因，既可以增加知識的直觀性，又可以通過加深知識的前后聯(lián)系，促進知識結(jié)構(gòu)的建立和完善。
【課時建議】
新授課1課時
【情境設(shè)計】
把縫衣針在頭發(fā)上輕輕摩擦一下，放在水面上，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
問題導(dǎo)引：如果縫衣針能夠漂浮在水面上，你能解釋為什么嗎？
點撥提示：根據(jù)液體表面張力的相關(guān)知識進行分析解答。
【資料備選】
液體表面張力這一概念，比較抽象，學(xué)生一時難以掌握，現(xiàn)介紹一些小實驗，以幫助學(xué)生理解．
【實驗1】人浸沒在水中時，頭發(fā)會豎起散立在水中，當(dāng)人的頭從水中伸出來時，頭發(fā)就會粘在一起貼在腦袋上了．
【簡析】 水跟頭發(fā)是浸潤的．人的頭伸出水后，如果頭發(fā)仍是分散的，那么水的表面積很大，只有當(dāng)頭發(fā)粘在一起時，水的表面積才能大大減?。鐖D3-1-1所示．
圖3-1-1
表示頭發(fā)橫截面
表示附在頭發(fā)
上的水層表面
【實驗2】用竹管吹出一個肥皂泡后，放開吹氣口，則泡自行縮?。?
【簡析】由于液體表面張力的作用，液面有收縮趨勢．
【實驗3】用細金屬絲做成圖3-1-2所示的圓環(huán)，環(huán)下有兩根金屬絲作支架，插入一個小玻璃瓶（裝藥片用的）上端的軟木塞上，瓶中裝適量的砂子，使整體能豎直地漂浮在水中，并只有環(huán)和支架露出水面．然后豎直向下壓圓環(huán)使它浸入水中，輕輕釋放后可看到圓環(huán)不能浮出水面；如圖3-1-3所示．
【簡析】由于液體表面張力，圓環(huán)被水的表面層所阻擋而不能浮出水面．
圖3-1-3
圖3-1-2
【實驗4】用水和酒精配制成與橄欖油密度相同的液體，用吸管將少許橄欖油注入到這種液體中間，可看到橄欖油滴呈球形懸?。?br>【簡析】由于橄欖油液體表面張力的作用，橄欖油液體表面有收縮的趨勢，使得橄欖油滴呈球形；又由于橄欖油與水和酒精的混合液密度相同，故懸?。?br>【實驗5】水面浮針或浮硬幣：由于它們經(jīng)常和手接觸，所以針和硬幣表面有一層油脂，使水對它們不浸潤．如果再用油脂涂—下更易成功．漂浮硬幣時可以不用紙去托，輕輕地向圖3-1-4
水面上平放即可．
【簡析】硬幣漂浮時液面形狀如圖3-1-4所示，把斜向上的液體表面張力分解，硬幣水平面上所受的合力為零，故周界上水的表面張力的合力是豎直向上的，正是這一豎直向上的合力使水“托”住了硬幣．
【實驗6】水超過杯口不溢：向飲水用的玻璃杯中小心地注滿水，使水面恰好與—杯口相平，注意杯口原來應(yīng)當(dāng)是干燥的．然后把大頭針或小釘逐個地放入水杯中，要從水面的中間投放，盡量減輕水面的擾動．可以看到水面逐漸凸起高于杯口但不溢出．
【簡析】水的表面張力的作用使水面高于杯口但不溢出．
圖3-1-5
【實驗7】表面活性劑能改變水的表面張力：在水盆中央漂浮幾根火柴棍，排成圖3-1-5所示的形狀，然后向它們中間A處的水面上滴一些肥皂水或洗衣粉溶液或洗滌劑等這類表面活性劑，就會看到火柴棍迅速向四周散開．
【簡析】由于表面活性劑使處水面的張力變小，外面四周的水面收縮而使火柴棍移動．
自主學(xué)習(xí)與問題發(fā)現(xiàn)
【閱讀與積累】
閱讀課本P41~P45頁的內(nèi)容，梳理知識，完成填空
液體的表面張力
液體表面的收縮趨勢：液體表面有一種收縮的趨勢，正是這種趨勢使露珠、乳滴等變?yōu)榍蛐?br>表面張力的微觀解釋
1.液體與氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做 ，它的分子分布比液體內(nèi)部 。
2. 各部分間的相互吸引力，叫做 。
3.表面張力的作用使液體表面具有 ，液體就像被一層繃緊的彈性膜覆蓋。
表面層
稀疏
液體表面
表面張力
收縮的趨勢
[問題與思考]
你能根據(jù)所學(xué)知識解釋一下小昆蟲在池塘的水面上能夠自由的跑來跑去卻不會沉入水底的原因嗎？
提示：根據(jù)液體表面張力來解釋。
合作學(xué)習(xí)與問題探究
【重點·難點·疑點】
表面張力是如何產(chǎn)生的？
解答：液體與氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，表面層里的分子要比液體內(nèi)部稀疏一些，在液體內(nèi)部，分子間既存在引力，又存在斥力，引力和斥力的數(shù)量級相同，在通常的情況下可以認為它們之間的大小是相等的，而在表面層內(nèi)，由于分子間距比較大，分子之間的作用力表現(xiàn)為引力，（如圖3-1-6所示）我們可以假想一個分界線 ，將液體表面分割成A、B兩部分，由于表面分子之間的引力作用，A部分對B部分具有引力作用，使得 向A部分收縮，同樣，B部分對A部分具有引力作用，使得 向B部分收縮，我們將液面各部分之間的相互吸引的力稱作為表面張力，在表面張力的作用下液體表面形成一個“彈性薄膜”。
表面張力的作用使得液體表面具有收縮的趨勢，在體積相等的各種形狀的物體中，球形物體的表面積是最小的，所以露珠、水銀、失重狀態(tài)下的水滴等等呈現(xiàn)球形。
思維激活
【新理念典型探究】
題型1：液體表面張力產(chǎn)生的原因
例題1.液體表面張力產(chǎn)生的原因是：
A.在液體的表面層，分子間距大，分子間斥力消失，只有引力．
B.由于氣體分子對表面層液體分子的吸引．
C.在液體的表面層里，由于分子間距比液體內(nèi)部大，分子間引力占優(yōu)勢．
D.由于受到指向液內(nèi)的吸引力的作用．
審題指導(dǎo)：審題時注意液體表面張力產(chǎn)生的微觀解釋。
解答：液體表面張力的產(chǎn)生是由于表面層分子較內(nèi)部稀疏，分子間的距離較大，分子力表現(xiàn)為引力，而使液體表面各部分間相互吸引產(chǎn)生的。
答案：C
題型2.用表面張力的相關(guān)知識解釋生活現(xiàn)象
例題2.觀察并分析下列實驗現(xiàn)象：
(1)在一個碗里放些水，水面上平行靜浮著兩根火柴桿，在兩火柴桿中間輕輕滴入一小滴酒精，會看到火柴桿向兩側(cè)迅速分開，為什么？
(2)用紙摺一只小船，船尾粘一小塊肥皂，輕輕放在清水盆中，紙船會自動前進一小段距離，為什么？
審題指導(dǎo)：審題時注意液體表面張力的微觀解釋及其應(yīng)用實例。
解答：(1)兩火柴桿中間部分水中因摻雜，使每單位長度上的表面張力減小，兩火柴桿外側(cè)水面向外收縮的表面張力大于內(nèi)側(cè)水面向里收縮的表面張力，于是兩火柴桿迅速分開．(2)船尾溶有肥皂，每單位長度的表面張力減小，船四周水面收縮的表面張力的合力向前，使船自動向前．
思維創(chuàng)新
【綜合·探究·實踐】
探究課題：硬幣能不能在水面上漂浮？如果加入幾滴洗潔精會看到什么現(xiàn)象？
提示：純凈的水面上，硬幣可以漂浮在上面，可是滴入洗潔精后破壞水面的表面張力，硬幣會沉到水底。
反思學(xué)習(xí)與課時測控
【思維誤區(qū)警示】
【課時標(biāo)準(zhǔn)測控】
1.關(guān)于液體表面的收縮趨勢正確說法是：
A.因為液體表面分子分布比內(nèi)部密，所以有收縮趨勢．
B.液體表面分子有向內(nèi)運動的趨勢，表現(xiàn)為收縮趨勢．
C.因為液體表面分子分布比內(nèi)部稀，所以有收縮趨勢．
D.因為液體表面分子所受引力與斥力恰好互相平衡，所以有收縮趨勢．
答案：C
2..關(guān)于表面張力的方向，正確的是
A.垂直液面指向液體外面．
B.垂直液面指向液體內(nèi)部．
C.跟液面相切，垂直于液面的邊界線．
D.跟液面相切，平行于液面的邊界線．
答案：C
3.下列現(xiàn)象中與水的表面張力有關(guān)的是:
A.水中的氣泡呈球形 B.草葉上的露珠呈球形
C.剛洗完頭，頭發(fā)粘在一起 D.木塊浮在水面上
答案：AB
4.用一段金屬絲做成環(huán)狀，把棉線的兩端松弛的系在環(huán)上的兩點上，然后浸入肥皂水中，再拿出來使環(huán)上形成肥皂膜，如果用真刺穿棉線一側(cè)的肥皂膜，則如圖3-1-7所示A、B、C三個圖中，可能的是圖：
A.a、b、c
B.a、b
C.b、c
D.a、c
答案：B
點撥：由于液體表面張力的作用使液體表面象張緊的橡皮膜。
5.如圖3-1-8所示，若玻璃在空氣中的重力為G1，排開的水重G2，則圖中彈簧秤的示數(shù)為：
A.等于G1
B.等于G2
C.等于（G1-G2）
D.大于（G1-G2）
答案：D
點撥：由于存在表面張力，玻璃會受到水面的向下的作用力。
第二節(jié) 毛細現(xiàn)象
教材分析與教學(xué)建議
【三維目標(biāo)】
知識與技能
1.認識浸潤與不浸潤現(xiàn)象，了解浸潤和不浸潤的產(chǎn)生原因
2.認識毛細現(xiàn)象，了解毛細現(xiàn)象產(chǎn)生的原因
3.了解浸潤和不浸潤現(xiàn)象、毛細現(xiàn)象在實際中的應(yīng)用
過程與方法
通過實驗，觀察浸潤與不浸潤現(xiàn)象、毛細現(xiàn)象，解釋其各自產(chǎn)生的原因。交流討論日常生活中實例，闡述自己的觀點。
情感態(tài)度與價值觀
認識浸潤與不浸潤現(xiàn)象、毛細現(xiàn)象的規(guī)律及應(yīng)用，發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲。
【重點難點】
重點和難點：浸潤和不浸潤現(xiàn)象、毛細現(xiàn)象的解釋和應(yīng)用
從生活實例入手，了解浸潤和不浸潤現(xiàn)象、毛細現(xiàn)象的特點，并利用表面張力的相關(guān)知識簡單解釋各種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，進而解釋生活中的實例，可以通過加深知識的前后聯(lián)系，促進知識結(jié)構(gòu)的建立和完善。
【課時建議】
新授課1課時
【情境設(shè)計】
演示實驗：在臉盆架上搭一條毛巾，下端浸在水里
問題導(dǎo)引：發(fā)生了什么現(xiàn)象？你知道這是怎么回事？水為什么會沿著毛巾上升？
點撥提示：閱讀課本浸潤與不浸潤現(xiàn)象和毛細現(xiàn)象的相關(guān)知識解答。
【資料備選】
毛細現(xiàn)象與植物飲水
毛細現(xiàn)象在生物學(xué)中有廣泛的應(yīng)用，如動植物的毛細血管，鋤松土壤以破壞土壤的毛細管，減少表面水分的蒸發(fā)等．將毛細現(xiàn)象實驗與植物體內(nèi)的毛細現(xiàn)象實驗進行對比，可以初步了解物理學(xué)與生物學(xué)綜合的意義．
1、根和莖的毛細現(xiàn)象
根是維管植物由胚根發(fā)育而來的體軸的地下部分．由主根及其許多側(cè)根構(gòu)成根系．主要的功能是為了固著植物體和支持地上部，并從土壤中吸收水和溶于水中的無機養(yǎng)料，亦有運輸、貯存和合成某些有機物質(zhì)的功能，并能向外分泌代謝物質(zhì)．根尖表皮細胞向外突出的毛狀物稱為根毛，是根吸收水分和無機鹽的主要部分．
由于根的上述功能，在演示植物喝水時，一般用有根的鳳仙花進行喝水實驗；將鳳仙花插入有紅墨水的水杯中，水面上滴入植物油，杯口用棉花堵塞，以減少蒸發(fā)．靜置十多小時后，首先觀察液面的下降．為了說明植物喝水導(dǎo)致液面下降，可以進行對照實驗，幾只杯子的水同樣多，水面滴入同樣多的植物油，并都用棉花塞住瓶口，經(jīng)過同樣長的時間后，插有鳳仙花的瓶子水面下降更明顯．還可觀察鳳仙花的葉子和莖，剪斷或揭去表皮，可以看到紅色墨水已沿莖的表皮上升．后者只需幾個小時．
事實上，直接用莖來做實驗，同樣可以看到紅色墨水上升的現(xiàn)象．莖是維管植物由胚芽發(fā)育而來的體軸部分．其主要功能出是輸導(dǎo)及支持．如果我們用蠶豆、油菜、蔥、柳枝、松樹及菊花的莖等，插入到紅色水中，幾個小時后，就可以在莖的表皮下觀察到水的上升現(xiàn)象，在花瓣和葉脈上也可見紅色．
2、植物的蒸騰作用
植物體能由根、莖輸送水分，主要由根床(地下水的壓力)、毛細現(xiàn)象和蒸騰作用．大氣壓由于互相抵消，不應(yīng)是主要原因．
蒸騰作用主要是由葉下表面的氣孔產(chǎn)生．將密閉的塑料袋扎在植物的樹葉上，在陽光下很快就會有大量水珠在塑料袋中形成．這一蒸發(fā)導(dǎo)致植物要不斷地從根莖中輸送水分．
葉下表皮的氣孔觀察也是很有趣的活動．用蠶豆葉或蔥葉，由刮胡刀片在葉背面淺淺劃一小方塊，再用及時貼揭下表皮，并用酒精洗(或用刀片刮)去葉綠體，然后直接貼到載玻片上，就可以用顯微鏡觀察氣孔了．
葉的氣孔在早晨張開的較大，中午太熱，為了減少蒸發(fā)量，張開的?。疄榱擞^察氣孔，顯然應(yīng)選擇在早晨摘取的葉子．證明這一結(jié)論也是一項有趣的研究活動．在同一植株(如同一棵蠶豆植株)上，分別在早晨及中午摘取多片葉子，獲得葉下表皮，并盡可能用同樣處理方法，在顯微鏡下觀察，結(jié)果是早晨的葉子氣孔多且大．
實驗時，為了比較莖中存在的毛細現(xiàn)象與蒸騰作用的大小，進行對照實驗：分別用剪去葉子和未剪去葉子的同一種植物的莖，插入同一個紅色水的瓶中，結(jié)果，莖中都有紅色水上升，而沒有去掉葉子的莖上升的時間長．
莖能傳輸水分與蒸騰作用有關(guān)，同時葉的氣孔能進行蒸騰，也是通過葉的毛細現(xiàn)象來傳輸水分的．
自主學(xué)習(xí)與問題發(fā)現(xiàn)
【閱讀與積累】
閱讀課本P46~P50頁的內(nèi)容，梳理知識，完成填空
毛細現(xiàn)象
浸潤
1. 的現(xiàn)象叫做浸潤
2.發(fā)生浸潤現(xiàn)象時，附著力 內(nèi)聚力，附著層中分子比液體內(nèi)部更密。
3.液體裝在浸潤的容器內(nèi)，液面呈
。
不浸潤
1. 的現(xiàn)象叫做不浸潤
2.發(fā)生不浸潤現(xiàn)象時，附著力 內(nèi)聚力，附著層中分子比液體內(nèi)部稀疏。
3.液體裝在不浸潤的容器內(nèi)，液面呈
。
毛細現(xiàn)象
1. 的現(xiàn)象叫做毛細現(xiàn)象。能夠發(fā)生毛細現(xiàn)象的管叫做 。
2.毛細現(xiàn)象是由于 產(chǎn)生的。
液體附著在固體表面上
大于
凹形月面
液體不附著在固體表面上
小于
凸形月面
浸潤液體在細管里上升和不浸潤液體在細管里下降
毛細管
表面張力的收縮作用
[問題與思考]
在天旱的季節(jié)，農(nóng)民都要不斷的給莊稼松土，保證莊稼健康生長扛過旱季，你能解釋其中的原理嗎？
提示：土壤里有很多像毛細管一樣的細小孔道，土壤中的水分可以沿著它們上升到地面，通過松土，破壞土壤表層的毛細管，來保持土壤中的水分。
合作學(xué)習(xí)與問題探究
【重點·難點·疑點】
1.什么是浸潤現(xiàn)象？什么是不浸潤現(xiàn)象？它們產(chǎn)生的原因是什么？
解答：液體附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做浸潤；液體不附著在固體表面上的現(xiàn)象叫做不浸潤。
當(dāng)液體和固體接觸時，在接觸處形成一液面薄層，叫做附著層。附著層中的液體分子一方面受到液體內(nèi)部分子的吸引力（內(nèi)聚力），另一方面受到固體分子的吸引力（附著力）。液體能否浸潤固體由內(nèi)聚力和附著力的大小決定。如果內(nèi)聚力大于附著力，附著層的分子就比液體內(nèi)部稀疏，在附著層內(nèi)出現(xiàn)與液體表面張力相似的收縮力，這時跟固體接觸的液體表面有縮小的趨勢，形成不浸潤現(xiàn)象。相反，如果附著力大于內(nèi)聚力，附著層中的分子比液體內(nèi)部更密，在附著層中就出現(xiàn)液體相互排斥的力，這時跟固體接觸的液面有擴展的趨勢，液體將沿固體表面蔓延開來，形成浸潤現(xiàn)象。
2.什么是毛細現(xiàn)象？毛細現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？
解答：浸潤液體在細管里上升的現(xiàn)象和不浸潤液體在細管里下降的現(xiàn)象，叫做毛細現(xiàn)象。能夠發(fā)生毛細現(xiàn)象的管叫做毛細管。
浸潤液體在與毛細管內(nèi)壁接觸時，液體表面發(fā)生彎曲，呈凹形。液體表面就像一張張緊了的凹形彈性薄膜，表面張力的收縮作用總是力圖使凹形表面的面積縮小，對表面下的液體產(chǎn)生向上的提拉作用，于是管內(nèi)液體上升，直到表面張力向上的提拉作用與管內(nèi)升高的液柱所受的重力達到平衡時，管內(nèi)液體才停止上升，穩(wěn)定在一定的高度。不浸潤液體在毛細管里下降則是由于表面張力的收縮作用總是力圖使凸形表面的面積縮小，對表面下的液體產(chǎn)生向下的作用導(dǎo)致的。
毛細管越細，毛細現(xiàn)象越明顯。
思維激活
【新理念典型探究】
題型1.對浸潤和不浸潤現(xiàn)象的考查
例題1.不浸潤現(xiàn)象中，附著層里的液體分子稀疏的原因是：
A.附著層里液體分子間的斥力，比液體內(nèi)部分子的斥力強
B.附著層里液體分子間的引力，比液體內(nèi)部分子的引力強
C.固體分子對附著層中液體分子的吸引，比液體內(nèi)部分子的吸引弱
D.固體分子對附著層中液體分子的吸引，比液體內(nèi)部分子的吸引強
解答：在不浸潤現(xiàn)象中，固體分子對附著層中液體分子的吸引，比液體內(nèi)部分子的吸引弱，附著層的分子就比液體內(nèi)部稀疏，在附著層內(nèi)出現(xiàn)與液體表面張力相似的收縮力，這時跟固體接觸的液體表面有縮小的趨勢，形成不浸潤現(xiàn)象。
答案：C
例題2.若液體對某種固體是浸潤的，當(dāng)液體裝在由這種固體物質(zhì)做成的細管時，則：
A.附著層分子密度大于液體內(nèi)分子的密度
B.附著層分子的作用力表現(xiàn)為引力
C.管中的液面一定是凹彎月面的
D.液面跟固體接觸的面積有擴大的趨勢
解答：液體對固體浸潤時，附著層中的分子比液體內(nèi)部更密，在附著層中就出現(xiàn)液體相互排斥的力，這時跟固體接觸的液面有擴展的趨勢，管中液面呈凹彎月面，所以答案ACD正確。
答案：ACD
題型2.對毛細現(xiàn)象的應(yīng)用進行考查
例題3.為什么鋪磚的地面容易返潮？
解答：土地、磚塊里有許多毛細管. 地下的水能沿著土地的毛細管上升，到達磚下面后繼續(xù)沿著磚塊中的毛細管上升，到達磚的上表面，使地面返潮.
變式遷移：下列現(xiàn)象中，與毛細現(xiàn)象有關(guān)的是哪些？
A.磚塊吸水
B.毛巾的一角浸入水中，水會沿毛巾上升，使整個毛巾濕潤
C.洗凈的衣服在太陽下被曬干
D.自來水筆從墨水瓶中把墨水吸進筆中
答案：AB
思維創(chuàng)新
【綜合·探究·實踐】
探究課題：把內(nèi)徑不同的細玻璃管插入不同的液體中，觀察管內(nèi)外液面的高度情況并總結(jié)即雨潤不浸潤的區(qū)別，以及毛細現(xiàn)象與管徑大小的關(guān)系。
提示：實驗中采用分組對比的方式，先用不同內(nèi)徑的玻璃管插入同種液體比較，然后再用相同內(nèi)徑的玻璃管插入不同液體進行比較分析。
反思學(xué)習(xí)與課時測控
【思維誤區(qū)警示】
【課時標(biāo)準(zhǔn)測控】
1.下列現(xiàn)象與毛細現(xiàn)象有關(guān)的是：
A.水銀壓強計示數(shù)比實際稍小
B.吸水紙有吸水性
C.油沿?zé)粜鞠蛏仙?br>D.水順著樹向上爬
答案：ABCD
2.將不同材料制成的兩根很細的罐子A和B插入同種液體中，A管內(nèi)的液面比管外液面高，B管內(nèi)的液面比管外液面低，那么：
A.該液面對A管壁是浸潤的，對B管壁是不浸潤的
B.該液面對B管壁是浸潤的，對A管壁是不浸潤的
C.A管內(nèi)發(fā)生的是毛細現(xiàn)象，B管內(nèi)發(fā)生的不是毛細現(xiàn)象
D.A管和B管內(nèi)發(fā)生的都是毛細現(xiàn)象
答案：AD
3.在繞軌道飛行的人造地球衛(wèi)星上的開口容器中有某種液體，若該液體在地球上是可浸潤器壁的，則：
A.在衛(wèi)星上該液體不在浸潤器壁
B.在衛(wèi)星上該液體仍可浸潤器壁
C.在衛(wèi)星上該液體將沿器壁流到容器外
D.在衛(wèi)星上該液體仍保留與在地面時相同的形狀
答案：BC
4.要想把凝在衣料上的蠟去掉，可以把兩層吸墨紙分別放在蠟跡的上面和下面，然后用熱熨斗在吸墨紙上來回熨。為什么這樣做可以去掉衣料上的蠟？
答案：吸墨紙中有許多毛細管。蠟受熱熔化成為蠟液后沿吸墨紙中的毛細管上升，蠟液凝固后就留在其中，從而去掉衣料上的蠟。
第三節(jié) 液 晶
教材分析與教學(xué)建議
【三維目標(biāo)】
知識與技能
1.了解液晶的微觀結(jié)構(gòu)
2.通過實例了解液晶的主要性質(zhì)及其在顯示技術(shù)中的應(yīng)用
過程與方法
調(diào)查了解液晶在實際生活、生產(chǎn)、科研等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，關(guān)注科學(xué)技術(shù)的新成就和發(fā)展趨勢。
情感態(tài)度與價值觀
通過了解液晶的廣泛應(yīng)用，體會科學(xué)技術(shù)對人類生活和科學(xué)發(fā)展的影響
【重點難點】
重點和難點：液晶的微觀結(jié)構(gòu)和應(yīng)用
通過對液晶與固體、液體、氣體的比較，了解液晶的特點及構(gòu)造，并通過大量的實例和查閱資料了解液晶在現(xiàn)在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用。
【課時建議】
新授課1課時
【情境設(shè)計】
液晶在我們的生活中廣泛的被應(yīng)用，電子表、手機、液晶電視等，液晶使我們的生活豐富多彩起來。
問題導(dǎo)引：什么是液晶？液晶有什么特點？
點撥提示：對照固體和液體的特征，查閱相關(guān)資料理解液晶的特點。
【資料備選】
液晶顯示器的工作原理
液晶顯示器(LCD/Liquid Crystal Display）的顯像原理，是將液晶置于兩片導(dǎo)電玻璃之間，靠兩個電極間電場的驅(qū)動，引起液晶分子扭曲向列的電場效應(yīng)，以控制光源透射或遮蔽功能，在電源關(guān)開之間產(chǎn)生明暗而將影像顯示出來，若加上彩色濾光片，則可顯示彩色影像。在兩片玻璃基板上裝有配向膜，所以液晶會沿著溝槽配向，由于玻璃基板配向膜溝槽偏離90度，所以液晶分子成為扭轉(zhuǎn)型，當(dāng)玻璃基板沒有加入電場時，光線透過偏光板跟著液晶做90度扭轉(zhuǎn)，通過下方偏光板，液晶面板顯示白色（如圖3-3-1左）；當(dāng)玻璃基板加入電場時，液晶分子產(chǎn)生配列變化，光線通過液晶分子空隙維持原方向，被下方偏光板遮蔽，光線被吸收無法透出，液晶面板顯示黑色（如圖3-3-1右）。液晶顯示器便是根據(jù)此電壓有無，使面板達到顯示效果。
液晶顯示器的分類
液晶顯示器按照控制方式不同可分為被動矩陣式LCD及主動矩陣式LCD兩種。
1. 被動矩陣式LCD在亮度及可視角方面受到較大的限制，反應(yīng)速度也較慢。由于畫面質(zhì)量方面的問題，使得這種顯示設(shè)備不利于發(fā)展為桌面型顯示器，但由于成本低廉的因素，市場上仍有部分的顯示器采用被動矩陣式LCD。被動矩陣式LCD又可分為TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Duble layer STN-LCD，雙層超扭曲向列LCD)。
2. 目前應(yīng)用比較廣泛的主動矩陣式LCD，也稱TFT-LCD(Thin Film Transistr-LCD，薄膜晶體管LCD)。TFT液晶顯示器是在畫面中的每個像素內(nèi)建晶體管，可使亮度更明亮、色彩更豐富及更寬廣的可視面積。與CRT顯示器相比，LCD顯示器的平面顯示技術(shù)體現(xiàn)為較少的零件、占據(jù)較少的桌面及耗電量較小，但CRT技術(shù)較為穩(wěn)定成熟。
液晶顯示器的工作原理
我們很早就知道物質(zhì)有固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種型態(tài)。液體分子質(zhì)心的排列雖然不具有任何規(guī)律性，但是如果這些分子是長形的(或扁形的)，它們的分子指向就可能有規(guī)律性。于是我們就可將液態(tài)又細分為許多型態(tài)。分子方向沒有規(guī)律性的液體我們直接稱為液體，而分子具有方向性的液體則稱之為“液態(tài)晶體”，又簡稱“液晶”。液晶產(chǎn)品其實對我們來說并不陌生，我們常見到的手機、計算器都是屬于液晶產(chǎn)品。液晶是在1888年，由奧地利植物學(xué)家Reinitzer發(fā)現(xiàn)的，是一種介于固體與液體之間，具有規(guī)則性分子排列的有機化合物。一般最常用的液晶型態(tài)為向列型液晶，分子形狀為細長棒形，長寬約1nm～10nm，在不同電流電場作用下，液晶分子會做規(guī)則旋轉(zhuǎn)90度排列，產(chǎn)生透光度的差別，如此在電源ON/OFF下產(chǎn)生明暗的區(qū)別，依此原理控制每個像素，便可構(gòu)成所需圖像。
1. 被動矩陣式LCD工作原理
TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之間的顯示原理基本相同，不同之處是液晶分子的扭曲角度有些差別。下面以典型的TN-LCD為例，向大家介紹其結(jié)構(gòu)及工作原理。
在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶顯示屏面板中，通常是由兩片大玻璃基板，內(nèi)夾著彩色濾光片、配向膜等制成的夾板 外面再包裹著兩片偏光板，它們可決定光通量的最大值與顏色的產(chǎn)生。彩色濾光片是由紅、綠、藍三種顏色構(gòu)成的濾片，有規(guī)律地制作在一塊大玻璃基板上。每一個像素是由三種顏色的單元(或稱為子像素)所組成。假如有一塊面板的分辨率為1280×1024，則它實際擁有3840×1024個晶體管及子像素。 每個子像素的左上角(灰色矩形)為不透光的薄膜晶體管，彩色濾光片能產(chǎn)生RGB三原色。每個夾層都包含電極和配向膜上形成的溝槽，上下夾層中填充了多層液晶分子(液晶空間不到5×10-6m)。在同一層內(nèi)，液晶分子的位置雖不規(guī)則，但長軸取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同層之間，液晶分子的長軸沿偏光板平行平面連續(xù)扭轉(zhuǎn)90度。其中，鄰接偏光板的兩層液晶分子長軸的取向，與所鄰接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夾層的液晶分子按照上部溝槽的方向來排列，而下部夾層的液晶分子按照下部溝槽的方向排列。最后再封裝成一個液晶盒，并與驅(qū)動IC、控制IC與印刷電路板相連接。
在正常情況下光線從上向下照射時，通常只有一個角度的光線能夠穿透下來，通過上偏光板導(dǎo)入上部夾層的溝槽中，再通過液晶分子扭轉(zhuǎn)排列的通路從下偏光板穿出，形成一個完整的光線穿透途徑。而液晶顯示器的夾層貼附了兩塊偏光板，這兩塊偏光板的排列和透光角度與上下夾層的溝槽排列相同。當(dāng)液晶層施加某一電壓時，由于受到外界電壓的影響，液晶會改變它的初始狀態(tài)，不再按照正常的方式排列，而變成豎立的狀態(tài)。因此經(jīng)過液晶的光會被第二層偏光板吸收而整個結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)不透光的狀態(tài)，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)黑色。當(dāng)液晶層不施任何電壓時，液晶是在它的初始狀態(tài)，會把入射光的方向扭轉(zhuǎn)90度，因此讓背光源的入射光能夠通過整個結(jié)構(gòu)，結(jié)果在顯示屏上出現(xiàn)白色。為了達到在面板上的每一個獨立像素都能產(chǎn)生你想要的色彩，多個冷陰極燈管必須被使用來當(dāng)作顯示器的背光源。
2. 主動矩陣式LCD工作原理
TFT-LCD液晶顯示器的結(jié)構(gòu)與TN-LCD液晶顯示器基本相同，只不過將TN-LCD上夾層的電極改為FET晶體管，而下夾層改為共通電極。
TFT-LCD液晶顯示器的工作原理與TN-LCD卻有許多不同之處。TFT-LCD液晶顯示器的顯像原理是采用“背透式”照射方式。當(dāng)光源照射時，先通過下偏光板向上透出，借助液晶分子來傳導(dǎo)光線。由于上下夾層的電極改成FET電極和共通電極，在FET電極導(dǎo)通時，液晶分子的排列狀態(tài)同樣會發(fā)生改變，也通過遮光和透光來達到顯示的目的。但不同的是，由于FET晶體管具有電容效應(yīng)，能夠保持電位狀態(tài)，先前透光的液晶分子會一直保持這種狀態(tài)，直到FET電極下一次再加電改變其排列方式為止。
自主學(xué)習(xí)與問題發(fā)現(xiàn)
【閱讀與積累】
閱讀課本P51~P54頁的內(nèi)容，梳理知識，完成填空
液 晶
液晶的特點
1.物理學(xué)中把既有像液體那樣的 和 ，又具有晶體那樣的 特點的流體，叫做液晶。
2.在微觀結(jié)構(gòu)上，從某個方向上看，液晶的分子排列比較整齊，有 ，這是其物理性質(zhì)
的主要原因；從另一方向看，液晶分子的排列雜亂無章，因而液晶具有液體的性質(zhì)，具有一定的
。
液晶的分類
1.向列型：向列型液晶的分子呈 ，彼此間的長度、方向大體一致，但彼此間前后左右位置并不規(guī)則。
2.膽甾型：膽甾型液晶的分子呈 ，在每一層內(nèi)分子排列方向相同，但相鄰兩層分子排列稍有旋轉(zhuǎn)，多層分子排列方向依次旋轉(zhuǎn)，形成 。
3.近晶型：近晶型液晶的分子呈 ，在每一層分子的排列近似于晶體的有序排列。
液晶的應(yīng)用
液晶顯示器（向列型）
液晶測溫（膽甾型）
流動性、連續(xù)性
各向異性
特殊的取向
各向異性
流動性
長棒形
分層排列
螺旋形結(jié)構(gòu)
分層排列
[問題與思考]
你能不能根據(jù)所學(xué)的知識，簡單解釋液晶顯示器的工作原理？
提示：閱讀課本，根據(jù)向列型液晶的特點進行解釋。
合作學(xué)習(xí)與問題探究
【重點·難點·疑點】
1.什么叫液晶？它與液體、晶體在微觀結(jié)構(gòu)上有什么不同？
解答：物理學(xué)中把既具有像液體那樣的流動性和連續(xù)性，又具有晶體那樣的各向異性特點的流體，叫做液晶。液晶是一種介于固態(tài)物質(zhì)和液態(tài)物質(zhì)之間的中間態(tài)物質(zhì)。在微觀結(jié)構(gòu)上，從某個方向上看，液晶的分子排列比較整齊，有特殊的取向，這是其物理性質(zhì)各向異性的主要原因；從另一方向看，液晶分子的排列是雜亂無章的，因而液晶又具有液體的性質(zhì)，具有一定的流動性。
2.液晶有哪些主要性質(zhì)？舉例說明人們?nèi)绾卫靡壕У倪@些性質(zhì)。
解答：液晶的主要性質(zhì)有：（1）液晶具有液體的流動性；（2）液晶具有晶體的各向異性的特點。
應(yīng)用：（1）制造液晶顯示器。向列型液晶在外加電壓影響下，液晶的分子排列會發(fā)生改變，使液晶由透明變?yōu)椴煌该?，去掉電壓又恢?fù)透明。利用向列型液晶的這種性質(zhì)可以制成各種液晶顯示器。（2）液晶測溫。膽甾型液晶在溫度改變時會改變顏色。隨溫度的升高，色彩按紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的順序變化，溫度下降又按相反順序變色，而且靈敏度很高，在不到1oC的溫度差內(nèi)就可以顯示出整個色譜。利用液晶的這種溫度效應(yīng)可以探測溫度。
思維激活
【新理念典型探究】
題型：對液晶的性質(zhì)及應(yīng)用進行考查
例題：關(guān)于液晶的下列說法，正確的是：
A.液晶是液體與晶體的混合物
B.液晶分子在特定方向上排列比較整齊，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
解答：液晶是介于液體與固體之間的一種中間態(tài)的物質(zhì)，在特定方向上分子排列整齊，其物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，另一方向上分子排列是雜亂的，具有液體的特征，所以晶體還具有流動性。液晶的性質(zhì)在外界條件發(fā)生變化時會發(fā)生變化，例如向列型液晶在加上電壓后會使液晶由透明變?yōu)椴煌该?，去掉電壓又恢?fù)透明，利用液晶的這個特點，可以把液晶制成顯示器，例如電子表、手機、液晶電視的顯示屏。經(jīng)研究表明，并不是所有的物質(zhì)都有液晶，天然存在的液晶并不多。綜上，正確答案為B。
答案：B
思維創(chuàng)新
【綜合·探究·實踐】
探究課題：取一塊電子手表，觀察其液晶屏幕在加電壓或壓力時有何變化？
提示：實驗中可以取舊一點的電子手表，加電壓或壓力的時候，不要過大。
反思學(xué)習(xí)與課時測控
【思維誤區(qū)警示】
【課時標(biāo)準(zhǔn)測控】
1.液晶屬于：
A.固態(tài) B.液態(tài)
C.氣態(tài) D.固態(tài)和液態(tài)之間的中間態(tài)
答案：D
2.液晶分子的排列是：
A.穩(wěn)定的 B.變化無常的
C.隨外界影響而變 D.無法判定
答案：C
3.液晶只存在于一定的溫度范圍內(nèi)。溫度低于這個溫度范圍的下限，液晶失去液體的流動性成為 ；溫度高于它的上限，液體變?yōu)楦飨蛲缘? 。
答案：普通晶體 透明液體
4.利用液晶 的特性，可以做成顯示器。
答案：在外加電壓的影響下，會由透明變?yōu)闇啙岫煌该?，去掉電壓后，又恢?fù)透明
5.利用液晶 的特性，可以做成探測溫度的元件。
答案：在溫度改變時會改變顏色。隨溫度的升高，色彩按紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的順序變化，溫度下降又按相反順序變色
綜合提升與自主評價
【單元知識框圖】
導(dǎo)入 神奇的液體表面
液體
毛細現(xiàn)象
浸潤與不浸潤現(xiàn)象
毛細現(xiàn)象
液體的表面張力
液體表面的收縮趨勢
表面張力及其微觀解釋
液晶
認識液晶
液晶的應(yīng)用
液晶顯示器
液晶顯示器
液晶測溫
【單元題型研究】
【單元標(biāo)準(zhǔn)測控】時間10min，滿分50分
1.有些小昆蟲可以在水面上停留或能跑來跑去而不會沉入水中，這是由于昆蟲受到向上的力跟重力平衡，這向上的力主要是：
A.彈力 B.表面張力
C.彈力和表面張力 D.浮力和表面張力
答案：B
2.關(guān)于液體表面張力的正確理解是：
A.表面張力是由于液體表面發(fā)生形變引起的
B.表面張力是由于液體表面層內(nèi)分子間引力大于斥力所引起的
C.表面張力是由于液體表面層內(nèi)分子單純具有一種引力所致
D.表面張力就其本質(zhì)來說也是萬有引力
答案：B
3.關(guān)于液體表面張力的方向和大小，正確的說法是：
A.表面張力的方向與液面垂直
B.表面張力的方向與液面相切，并垂直于分界線
C.表面張力的大小跟分界線的長度成正比
D.表面張力就其本質(zhì)來說也是彈力
答案：BC
4.如圖3-1所示，ABCD是一個剛從肥皂液中取出的布滿肥皂膜的金屬框架，AB邊可在框架上自由滑動，如果不考慮摩擦，AB邊將：
A.向左運動 B.向右運動
C.來回運動 D.靜止不動
答案：B
5.夏天荷葉上的一顆顆小水珠呈球形，其原因是：
A.表面張力具有使液面收縮到表面積為最小的趨勢
B.小水滴的重力影響比表面張力小得多
C.液體內(nèi)部分子對表面層的分子具有引力作用
D.水對荷葉是不浸潤的
答案：ABD
6.如果一種液體對某種固體是浸潤的，當(dāng)液體裝在由這種固體物質(zhì)做成的細管中時：
A.附著層分子的密度大于液體內(nèi)分子的密度
B.附著層分子的作用表現(xiàn)為引力
C.管內(nèi)的液面一定是凹彎月面的
D.液體跟固體接觸面積有擴大的趨勢
答案：ACD
7. 下列說法中正確的是：
A．附著層分子密度和表面層分子密度一樣，小于液體內(nèi)部的分子密度
B．若固體分子和液體分子間相互引力較弱，則附著層中分子密度小于液體內(nèi)部分子密度，
但大于表面層分子密度
C．由于固體分子對液體分子的引力，肯定大于液體內(nèi)部的分子引力，所以附著層分子密度肯定大于液體內(nèi)部分子密度
D．若固體分子和液體分子間引力比較大，則附著層分子密度就大于液體內(nèi)部分子密度
答案：BD
8. 在水中浸入兩個同樣細的毛細管，一個是直的，另一個是彎的，如圖3-2所示，水在直管中上升的高度比彎管的最高點還要高，那么彎管中的水將：
A．會不斷地流出
B．不會流出
C．不一定會流出
D．無法判斷會不會流出
答案：B
9.洗滌劑能除去衣服上的污垢，其原因是：
A．降低了水的表面張力，使水和洗滌劑容易進入被洗物質(zhì)的纖維和附著的污垢粒子之間
B．增加了水的表面張力，使水和洗滌劑容易進入被洗物質(zhì)的纖維和附著的污垢粒子之間
C．洗滌劑分子的吸引力將污垢粒子吸入水中
D．洗滌劑的分子斥力將污垢粒子推離織物表面
答案：A

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