[科學(xué)探究]觀察肥皂膜和棉線的變化
學(xué)習(xí)任務(wù)一 液體的表面張力
[物理觀念]閱讀教材“液體的表面張力”相關(guān)內(nèi)容,完成下列填空:(1)表面層:液體跟氣體接觸表面存在一個(gè)薄層,叫作表面層.如圖所示是液體表面附近分子分布的大致情況.表面層特點(diǎn):由于蒸發(fā),表面層里的分子比液體內(nèi)部　　　　,分子間的距離比液體內(nèi)部　　　,分子力表現(xiàn)為　　　　.?(2)表面張力:液體表面存在的使　　　　　　　　的相互吸引力叫作表面張力.?(3)表面張力是表面層內(nèi)　　　　　作用的結(jié)果.表面張力使液體表面具有　　　　　　,使液體表面積趨于　　　　.?
表面層分子間距比較稀疏，分子間距r>r0
在表面層，分子間的作用表現(xiàn)為引力。使液面收縮繃緊，使其收縮到表面積最小。
由于蒸發(fā)現(xiàn)象，液體跟氣體接觸的表面有一薄層，叫做表面層
線兩側(cè)液體之間的作用力為引力，合成為液體的表面張力
在液體表面設(shè)想一條任意直線，把液面分成兩個(gè)部分
2、表面張力：液面各部分間的相互吸引力就叫做表面張力
表面張力會(huì)使液面收縮， 使其收縮到表面積最小。
在體積相同的各種形狀中，球形表面積最小，故表面張力要使液滴收縮成球形。（周長相同時(shí)，圓面積最大）
在空間站里，水滴的形狀是一個(gè)完美的球形。生活中我們還經(jīng)常看到荷葉上的露珠呈扁平球形等現(xiàn)象。你能解釋這是為什么嗎？
表面張力的作用是使液面收縮，而在體積相同的各種形狀中，球形表面積最小，如果完全消除重力的影響，再大的液滴也會(huì)收縮成規(guī)則的球形。
但由于重力作用，液滴會(huì)呈扁平球，因液滴越小，重力的影響越小，故液滴越小，形狀就越接近球形。
2、為什么那么多曲別針沉入杯中水卻還沒溢出？為什么水黽可以停在水面上？
表面層分子之間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面好像一層繃緊的薄膜。
薄膜對(duì)水黽的作用力使其停在水面上
薄膜有收縮的趨勢(shì)，“包裹”著水杯的杯口。
例1 [2023·大慶一中月考] 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,線的形狀將變成圖中的(　)
[解析]由于液體表面張力的作用,液體表面有收縮的趨勢(shì),故C正確.
變式1 (多選)[2023·格致中學(xué)月考] 如圖所示,下列說法中正確的有( 　)A.甲圖中露珠呈球形,這是地球引力作用的結(jié)果B.乙圖中液體表面層分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離,產(chǎn)生表面張力C.丙圖中水黽可以停在水面上,是由于水的浮力作用D.丁圖中液體表面張力方向與液面平行
學(xué)習(xí)任務(wù)二 浸潤和不浸潤
某種液體會(huì)潤濕某種固體并附著在固體的表面上，這種現(xiàn)象叫浸潤.如：水浸潤玻璃.某種液體不會(huì)潤濕某種固體，也就不會(huì)附著在這種固體的表面，這種現(xiàn)象叫做不浸潤.如：水銀不浸潤玻璃.
液體與固體接觸的位置形成一個(gè)液體薄層，叫附著層.附著層中的液體分子同時(shí)受到固體分子的吸引力和液體分子的吸引力。浸潤不和浸潤，是由固體分子和液體分子對(duì)附著層內(nèi)液體分子的吸引力不同引起的。
附著層：液體和固體接觸位置形成的液體薄膜
固體分子的吸引力大于液體內(nèi)部分子的吸引
附著層內(nèi)液體液體分子靠近固體分子
固體分子的吸引力小于液體內(nèi)部分子的吸引
附著層內(nèi)液體液體分子遠(yuǎn)離固體分子
液體浸潤管壁，液體邊緣部分的表面張力如圖，表面張力使管中的液體上升，當(dāng)液體的重力跟表面張力相等時(shí)，液面穩(wěn)定。
能夠發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象的管叫做毛細(xì)管。(不一定是直的)
管子越細(xì)，液柱上升（或下降）的越高。即：毛細(xì)管內(nèi)徑越小，高度差越大。
[物理觀念]毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用
例2 (多選)浸潤現(xiàn)象和不浸潤現(xiàn)象在日常生活中是常見的,下列判斷正確的是( 　)　　　　　　　　　　　　　　A.水銀滴在玻璃上呈球形,說明水銀是不浸潤液體B.細(xì)管中液面邊緣部分的表面張力使管中的液體向上運(yùn)動(dòng),形成毛細(xì)現(xiàn)象C.容器中的液體與器壁接觸的位置如果向下凹,是一種不浸潤現(xiàn)象D.浸潤和不浸潤是分子力作用的表現(xiàn)
[解析]浸潤與不浸潤是相對(duì)的,水銀對(duì)玻璃不是浸潤液體,對(duì)鉛是浸潤液體,故A錯(cuò)誤;細(xì)管中液面邊緣部分的表面張力使管中的液體向上運(yùn)動(dòng),形成毛細(xì)現(xiàn)象,故B正確;在容器中,如果液體能夠浸潤器壁,液面呈凹形,故C錯(cuò)誤;當(dāng)液體和固體間的作用力大于液體分子間的作用力時(shí)表現(xiàn)出液體浸潤固體,反之表現(xiàn)出不浸潤,所以浸潤和不浸潤都是分子力作用的表現(xiàn),D正確.
變式2 (多選)[2023·啟東中學(xué)月考] 液體在器壁附近的液面會(huì)發(fā)生彎曲,如圖所示,對(duì)此有下列幾種解釋,正確的是( 　)A.表面層Ⅰ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏B.表面層Ⅱ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏C.液體在器壁Ⅰ內(nèi)的高度變高D.液體在器壁Ⅱ內(nèi)的高度變高
[解析]液體表面具有收縮的趨勢(shì),即液體表面表現(xiàn)為張力,液體表面分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離,密度較小,且液面分子間表現(xiàn)為引力,故表面層Ⅰ、Ⅱ內(nèi)分子的分布比液體內(nèi)部疏,故A、B正確;液體表現(xiàn)為浸潤,在器壁Ⅰ內(nèi)的高度變高,故C正確;液體表現(xiàn)為不浸潤,在器壁Ⅱ內(nèi)的高度變低,故D錯(cuò)誤.
[物理觀念]液晶顯示的原理
學(xué)習(xí)任務(wù)三 液晶
扭曲持列的液晶分子具有旋光性，即光的偏振方向沿液晶的排列方向被轉(zhuǎn)。
例3 [2023·杭二中月考] 圖中屬于液晶分子示意圖的是(　)
[解析]液晶在某個(gè)方向上看其分子排列比較整齊,但從另一方向看,分子的排列是雜亂無章的,圖A、C中,分子排列非常有序,不符合液晶分子的排列特點(diǎn),故A、C錯(cuò)誤;圖B中,分子排列比較整齊,但從另一個(gè)方向看卻是無序的,符合液晶分子的排列特點(diǎn),故B正確.圖D中,分子排列完全是無序的,不符合液晶分子的排列特點(diǎn),故D錯(cuò)誤.
【要點(diǎn)總結(jié)】1.液晶態(tài)是介于固態(tài)和液態(tài)之間的中間態(tài),既具有液體的流動(dòng)性,又在一定程度上具有晶體分子的規(guī)則排列.2.液晶分子的排列特點(diǎn):從某個(gè)方向上看液晶分子排列比較整齊,但從另一個(gè)方向看,液晶分子的排列是雜亂無章的.3.液晶具有光學(xué)上的各向異性,液晶分子的排列不穩(wěn)定,微小的外界變動(dòng)都會(huì)改變分子排列,從而改變液晶的某些性質(zhì).4.液晶的應(yīng)用(1)液晶顯示器.(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.
1.把玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，它的尖端就會(huì)變鈍（圖2.5-12）。這是什么緣故？
1.由于玻璃熔化變成液體后，其表面受到表面張力的作用，使表面收縮，從而玻璃管的尖端變鈍。
2.在玻璃的蒸發(fā)皿中，較小的水銀滴接近球形，較大的水銀滴呈扁平形（圖2.5-13）。那么，在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會(huì)呈什么形狀？
2.呈標(biāo)準(zhǔn)的球形。提示：在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，水銀的表面層在表面張力的作用下會(huì)收縮到表面積最小，由于消除了重力的影響，所以呈標(biāo)準(zhǔn)的球形。
3.把一枚縫衣針在手上蹭一蹭，然后放到一張餐巾紙上。用手把餐巾紙輕放在水面上。餐巾紙浸濕下沉，而縫衣針會(huì)停在水面。把針按入水下，針就不再浮起。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，并解釋上述現(xiàn)象。
3.由于水對(duì)餐巾紙是浸潤的，并且餐巾紙里面有很多毛細(xì)管，當(dāng)把餐巾紙輕放在水面上時(shí)，水分會(huì)隨著餐巾紙上的毛細(xì)管上升到餐巾紙上，這樣餐巾紙浸濕后會(huì)下沉。由于縫衣針的表面有油脂，不能被水浸潤，當(dāng)餐巾紙吸水下沉后，縫衣針被放在水面上，它把水面壓彎，但仍處在水的表面層之上。而水面的表面張力為縫衣針提供了一個(gè)向上的合力，與針?biāo)艿闹亓ζ胶猓贯樋梢愿≡谒嫔?。把針按入水下，由于水中表面張力消失，針?biāo)艿母×π∮谒艿闹亓?，故針就不再浮起?br/>4.要想把凝固在衣料上的蠟跡去掉，可以把兩層棉紙分別放在蠟跡處衣服的上面和下面，然后用熱熨斗在棉紙上來回燙熨。為什么這樣做可以去掉衣料上的蠟跡？
4.放在衣料上、下面的棉紙內(nèi)有許多細(xì)小的孔道起著毛細(xì)管的作用，當(dāng)蠟受熱熔化成液體后，由于毛細(xì)現(xiàn)象，它們就會(huì)被棉紙吸走。
5.若你和家人要外出度假一段時(shí)間，家里的盆栽又需要時(shí)常澆少量的水。你能否利用毛細(xì)現(xiàn)象設(shè)計(jì)一種自動(dòng)澆水裝置呢？請(qǐng)繪制一個(gè)設(shè)計(jì)圖。

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