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液体表面张力讲课


液体的表面张力
高二物理 石佳玉

观察液体表面现象

为什么泡泡膜能 呈球形而且被拉得很 大而不破裂? 大而不破裂?

为什么这只蜥蜴 能在水上行走 行走? 能在水上行走?

为什么蛛网上的 水珠呈球状? 水珠呈球状?

视频:在硬币上滴水 视频:在硬币上滴水 现象: 现象:水面凸起但水没有溢出

结论:水面是一张有弹性的膜 结论:水面是一张有弹性的膜

如何产生的? 如何产生的?

自学提纲
(1)生活中与液体表面张力有关的现象:_______ )生活中与液体表面张力有关的现象: (2)液体表面张力产生的原因:________ )液体表面张力产生的原因: (3)液体表面张力的方向:____________ )液体表面张力的方向: (4)液面收缩的原因 :_______________ )

一、探究液体表面张力 实验一: 实验一: 将针放入清水中 现象: 现象:针停在水面 结论:液体表面对针有力的作用 结论: 思考:液面对针的作用是什么力? 思考:液面对针的作用是什么力?

实验二: 实验二:
(1)将两端系有红棉线的铁环放入肥皂水中, )将两端系有红棉线的铁环放入肥皂水中, 拿出后,使铁环上布满肥皂膜( 拿出后,使铁环上布满肥皂膜(将肥皂膜 及棉线的位置画于纸上) (2)刺破一侧的肥皂膜,仔细观察另 )刺破一侧的肥皂膜, 一侧肥皂膜和棉线的变化情况。 一侧肥皂膜和棉线的变化情况。 现象:刺破棉线左边的薄膜,右侧的薄膜___, ___, 现象:刺破棉线左边的薄膜,右侧的薄膜收缩 向右弯成圆弧 刺破棉线右侧的薄膜, 使棉线___________;刺破棉线右侧的薄膜 使棉线___________;刺破棉线右侧的薄膜, 收缩 使棉线_____________. 左侧的薄膜____,使棉线 向左弯成圆弧 左侧的薄膜____,使棉线_____________.

实验三: 实验三:
(1)将系有红棉线圈的铁环放入肥皂水中, )将系有红棉线圈的铁环放入肥皂水中, 拿出后, 拿出后,使铁环上布满肥皂膜 (2)刺破中间线圈的肥皂膜,仔细观察剩余 )刺破中间线圈的肥皂膜, 液面及棉线圈的变化情况
圆形 现象:此时棉线圈成_____. 现象:此时棉线圈成_____.

结论:液面有收缩的趋势, 结论:液面有收缩的趋势,且收缩到液面表 面积最小

二、理论分析

汽 表面层 液体

表面层是一个厚 度大概为10 度大概为 -9m 的薄层,液体分 的薄层,液体分 子间距比较大

液体表面微观图

(1)液面收缩的微观解释 )
1、从分子力的角度, 、从分子力的角度,
F

r0

F引

0

F

r

B分子合力表现为 分子合力表现为 垂直指向液体内部的吸引力 垂直指向液体内部的吸引力 _________________

液体表面层收缩的微观解释
2、( )从功能关系的角度, 、(1)从功能关系的角度, 、( 液体分子从内部A移到表 液体分子从内部 移到表 面层B须 克服分子引力做功 面层 须_____________ 所以表面层的分子势能比 内部的分子势能_____ 内部的分子势能 大 (2)势能总是有减少 )势能总是有____ 的趋势, 的趋势,所以液面有收 缩的趋势

F引

总结: 总结:液面有收缩的趋势

(2)具有收缩趋势的液面类似于张紧的弹性膜 )具有收缩趋势的液面类似于张紧的弹性膜 在液体表面设想一条任意直线, 在液体表面设想一条任意直线,把液面分成两个部分
表面张力方向垂直于所画的线MN 表面张力方向垂直于所画的线

N


线两侧液体分子之间 相互作用的引力
液体的表面张力

F1


F2

M

平行于液体表面 使液体表面绷紧

液体表面张力的分析图

总结
液体表面层的液体分子之间存在相互作用的引力 液体表面层的液体分子之间存在相互作用的引力 表面层的液体分子之间存在相互作用的

平行于液面方向的液体表面张力 平行于液面方向的液体表面张力 液面张紧,有将液面收缩到表面积最小的趋势 液面张紧,有将液面收缩到表面积最小的趋势 最小

液面对缝衣针的作用是液体的表面张力吗? 知识巩固 液面对缝衣针的作用是液体的表面张力吗?

不是

结论: 结论: 表面张力的作用是使液体表面形成一层薄膜 液面对回形针的作用其实是这层膜对它有作用

蛛网上的水珠为何呈球状? 知识巩固 蛛网上的水珠为何呈球状?

结论: 表面张力会使液面收缩,并使其表面积收缩到最小。 结论 表面张力会使液面收缩,并使其表面积收缩到最小。

1.如下图所示 布满了肥皂膜的金属框架上有一段质 如下图所示,布满了肥皂膜的金属框架上有一段质 如下图所示 量不计的棉纱,现将金属框架下部分的肥皂膜刺破 量不计的棉纱 现将金属框架下部分的肥皂膜刺破, 现将金属框架下部分的肥皂膜刺破 则棉纱将为下图中的( 则棉纱将为下图中的 )

答案: 答案 D

2.下列现象中 由表面张力引起的现象是 下列现象中,由表面张力引起的现象是 下列现象中 由表面张力引起的现象是( A.酒精和水混合后体积减小 酒精和水混合后体积减小 B.水银温度计中的水银柱的升或降 水银温度计中的水银柱的升或降 C.荷叶上的水珠呈球形 荷叶上的水珠呈球形

)

D.游泳时 当头发浸泡在水中时呈散开状 露出水面 游泳时,当头发浸泡在水中时呈散开状 游泳时 当头发浸泡在水中时呈散开状,露出水面 后头发聚拢到一起 解析:因为液体表面张力使液面具有收缩的趋势 故选项 解析 因为液体表面张力使液面具有收缩的趋势,故选项 因为液体表面张力使液面具有收缩的趋势 C?D正确 酒精和水混合后体积减小 是由于分子间存在 正确;酒精和水混合后体积减小 ? 正确 酒精和水混合后体积减小,是由于分子间存在 着空隙形成的,水银柱的升降是由于水银柱的热胀冷缩 着空隙形成的 水银柱的升降是由于水银柱的热胀冷缩 造成的. 造成的 答案: 答案 CD

3.下列说法正确的是( 下列说法正确的是( 下列说法正确的是



A.小昆虫能在水面自由往来而不陷入水中,是液体 小昆虫能在水面自由往来而不陷入水中, 小昆虫能在水面自由往来而不陷入水中 表面张力在起作用 B.小木块能够负载水面上,是液体表面张力和重力 小木块能够负载水面上, 小木块能够负载水面上 平衡的结果 C.缝衣针浮在水面上不下沉,是重力和水的浮力平 缝衣针浮在水面上不下沉, 缝衣针浮在水面上不下沉 衡的结果 D.喷泉喷射到空中的水形成一个个球行的小水珠, 喷泉喷射到空中的水形成一个个球行的小水珠, 喷泉喷射到空中的水形成一个个球行的小水珠 是表面张力作用的结果

答案: 答案 AD

课堂小结
液体的表面张力 1、方向 平行于液面方向 、方向: _______________ 2、作用效果:使液面 张紧 ,液面有将液面总面积 、作用效果:使液面______, _____________趋势 收缩到最小的 趋势 3、液体表面张力产生的原因(微观分析) 、液体表面张力产生的原因(微观分析) 从分子力的角度:液体表面层分子间距较____液面分 从分子力的角度:液体表面层分子间距较 大 液面分 子之间的合力表现为________ 子之间的合力表现为 引力 液面收缩的原因(微观分析) 液面收缩的原因(微观分析) (1)分子力的角度:表面层的液体分子所受的合 )分子力的角度: 力为________________的引力 力为 垂直液面向下 的引力 (2)分子势能的角度:表面层的分子势能 大于 )分子势能的角度:表面层的分子势能_____ 液体内部的,而势能有______的 液体内部的,而势能有 减小 的趋势

知识拓展
视频: 视频:酒精滴入红墨水 红墨水滴入酒精

结论: 结论: 不同液体其表面张力大小存在差异 不同液体其表面张力大小存在差异

五、作业 必做题:课本习题: 必做题:课本习题:第37页 1、2 页 、 选做题:把两枚硬币水平轻轻放在水面上, 选做题:把两枚硬币水平轻轻放在水面上,
硬币会漂浮着,用嘴轻轻吹气,使两枚硬币逐 硬币会漂浮着,用嘴轻轻吹气, 渐靠拢,当它们相距小于1cm 1cm时 渐靠拢,当它们相距小于1cm时,可以发现两 枚硬币会“自动”靠拢,最后聚集在一起, 枚硬币会“自动”靠拢,最后聚集在一起,为 什么? 什么?

知识拓展
视频: 视频:酒精滴入红墨水 红墨水滴入酒精

结论: 结论: 不同液体其表面张力大小存在差异

微观解释) (2)液体表面张力产生的原因 微观解释) )液体表面张力产生的原因(微观解释
从分子力的角度, 从分子力的角度,
汽 表面层 液体

表面层液体分子间距比较大 液体分子之间的相互作用 引力 主要表现为_______ 主要表现为_______

液体表面微观图


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