高中物理选修3-3 9.2液体性质

2 液体

[学科素养与目标要求]

物理观念：1.了解液体的表面张力现象，能解释液体表面张力产生的原因.2.了解液体的微观结构、浸润和不浸润现象、毛细现象，了解这些现象的产生原因.3.了解液晶的特点及其应用．科学探究：通过观察和实验，知道液体的表面张力现象，浸润和不浸润现象及毛细现象．

一、液体的微观结构及表面张力

1．液体的微观结构及宏观特性

(1)液体分子的排列更接近于固体，是密集排列在一起的，因而液体具有一定的体积，不易压缩．

(2)液体之间的分子作用力比固体分子间的作用力要小，所以液体没有固定的形状，具有流动性．由于液体分子的移动比固体分子容易，所以在温度相同时，液体的扩散速度比固体的扩散速度快．

(3)非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格地说，只有晶体才能叫做真正的固体．(选填“晶体”或“非晶体”)

2．液体的表面张力

(1)表面张力：由于表面层内分子比较稀疏，分子间的作用力表现为引力，作用是使液体表面绷紧．

(2)作用效果：使液面具有收缩的趋势．

二、浸润和不浸润及毛细现象

1．浸润和不浸润

(1)浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上的现象．

(2)不浸润：一种液体不会润湿某种固体，不会附着在这种固体的表面上的现象．

(3)浸润和不浸润是分子力作用的表现．

2．毛细现象

(1)定义：浸润液体在细管中上升的现象，以及不浸润液体在细管中下降的现象．

(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关，毛细管内径越小，高度差越大．

三、液晶

1．液晶的概念：像液体一样具有流动性，其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性的有机化合物，称为液晶．

2 液体

教材分析与整合：

教科书从分子动理论出发，分析构成气体、固体、液体的分子间相互作用力的差异，引出液体微观结构的特点。随后围绕液体表面张力、浸润和不浸润、毛细现象三个问题展开讨论。在讨论这三个问题时教科书从生活现象，实验演示切入，再从分子动理论的角度研究液体表面张力产生的原因，从而提到浸润与不浸润以及毛细现象，这都符合学生的认识特点。本节课教科书中也涉及到了液晶的相关知识，这部分内容安排在第2课时中讲授。

教学目标：

知识与技能：

（1）知道液体具有一定的体积，不易被压缩，没有固定形状，具有流动性，掌握液体的微观结构。

（2）知道液体表面有收缩的趋势，会分析表面层分子的微观结构，理解液体表面张力，会对相关现象做出解释。

（3）知道浸润和不浸润现象，会从分子微观结构对浸润与不浸润想象进行解释。

（4）知道什么是毛细现象，会进行原因分析。

过程与方法：

通过演示实验和学生实验，让学生对液体的相关特殊现象产生兴趣，培养学生分析问题的方法——从现象到本质，由潜入深用分子的微观结构来分析物质的宏观特性和主动、积极的科学探究能力。

情感态度与价值观：

让学生猛然发觉看似简单的液体竟会蕴含如此多的相关想象，激发了学生学习物理的兴趣和积极性，让学生体会到分子动理论不但能在微观意义上研究气体、固体，而且能研究液体。

教学重点：

液体的表面张力、浸润与不浸润、毛细现象。

教学难点：

对浸润与不浸润的微观解释。

实验器材：表面张力演示器、肥皂水、儿童吹泡泡液

一分钱硬币、培养皿

毛细现象演示

脱脂棉与普通棉花

新课引入：

复习分子动理论：【学生汇报整理的结果】

液体

知识元

液体

知识讲解

一、液体的表面张力

分子分布特点：由于蒸发现象，液体表面层分子分布比内部分子稀疏

分子力特点：液体内部分子间引力、斥力基本上相等，而液体表面层分子之间距离较大，分子力表现为引力

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。如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体表面绷紧，所以叫做液体的表面张力

方向：与液面相切，垂直于液面上的各条分界线

作用：表面张力使液体表面具胡收缩趋势，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

大小：表面张力的大小除跟边界的长度有关外，还跟液体的种类、温度有关

二、液晶

1.定义：有些有机化合物像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，人们把处于这种状态的物质叫液晶

2.物理性质

（1）液晶具有液体的流动性

（2）液晶具胡晶体的各向异性

（3）液晶分子的排列特点：从某个方向上看液晶分子的排列比较整齐，但是从另一个方向

看，液晶分子的排列是杂乱无章的

（4）液晶的物理性质很容易在外界的影响（如电场、压力、光照、温度等）下发生改变

3.应用

液晶在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要作用

例题精讲

液体

例1.

下列现象中，能说明液体存在表面张力的有（）

A．缝衣针可以浮在静止的水面上

B．荷叶叶面上的露珠呈球形

C．滴入水中的红墨水很快散开

D．液体和固体间的浸润和不浸润现象的凸面和凹面

例2.

关于液晶，下列说法中正确的是（）

A．其光学性质具有各向异性，故液晶属于晶体

B．人们常利用温度改变时液晶颜色会发生改变的性质来探测温度

2液体

1．液体的微观结构

(1)液体的宏观性质

①液体具有一定的体积；

②液体不易被压缩；

③液体没有固定的形状，具有流动性；

④液体的物理性质表现为各向同性。

(2)液体的分子间距离大约为r0，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，这一点跟固体分子的运动情况类似，但液体分子没有固定的平衡位置，它们在某一平衡位置附近振动一小段时间后，又转到另一个平衡位置去振动。这就是液体具有流动性的原因。这一个特点明显区别于固体。

A．非晶体的结构跟液体非常类似，可以看成是黏滞性很大的液体

B．液体的物理性质一般表现为各向同性

C．液体的密度总是小于固体的密度

D．所有的金属在常温下都是固体

解析：由液体的微观结构知A、B正确；有些液体的密度大于固体的密度，例如汞的密度就大于铁、铜等固体的密度，故C错；金属汞在常温下就是液体，故D错。

答案：AB

点技巧：非晶体的微观结构

跟液体非常相似，所以严格地说，只有晶体才叫做真正的固体。

2．液体的表面张力

(1)实验探究：用肥皂水做实验来证明液面有收缩趋势。

①把一根棉线拴在铁丝环上(棉线不要拉紧)，铁丝环在肥皂水里浸过后，环上出现肥皂水的薄膜，用热针刺破铁丝环上棉线两侧肥皂水薄膜的任意一部分，棉线会被另一侧薄膜拉成弧形，棉线被拉紧。

②把一个棉线圈拴在铁丝环上，让环上布满肥皂水的薄膜。如果用热针刺破棉线圈内的那部分薄膜，外边的薄膜会把棉线拉紧呈圆形。

实验现象表明，液体的表面层好像是绷紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势。

(2)理论分析：与气体相接触的液体的表面层中，液体分子分布较液体内部稀疏，即分子间距大于r0，所以分子力表现为引力。

第二节液体

教学目标：

1、知道液体的宏观性质（具有一定的体积，不易压缩，有流动性），从而了解液体的微观结构。

2、能用分子动理论的观点初步说明液体表面张力现象。了解表面张力现象在实际中的应用，并能解释一些简单的自然现象。

3、知道什么是浸润和不浸润现象。能用浸润和不浸润解释有关的简单现象。

4、知道什么是毛细现象以及毛细现象是怎样产生的。

5、知道毛细现象在实际中的应用和防止。

教学重点：液体的表面张力、浸润与不浸润、毛细现象。

教学难点：对浸润与不浸润的理解。

教学方法：讲述法、实验法、演示法、讨论法

教学用具：多媒体设备

教学过程：

（一）引入新课

分子在不停的做无规则的运动，分子之间的的相互作用力使得分子聚集在一起，而分子的无规则运动又使它们分散开来，我们看到自然界中物质的三种状态：液态、气态和固态，便是由于分子的这两种作用而产生的三种不同的聚集状态。为了更好的研究微观分子的排布对物质宏观性质的影响，我们分别研究物质的固态、液态和气态——固体、液体和气体；前面，我们已经研究了固体，今天，我们来研究液体。

（二）新课教学

1、对比液态、气态、固态研究液体的性质

问题：对比气体、固体，讨论液体与这两种物态的宏观性质具有哪些相似的特性？

教师给一提示：宏观性质有形状、颜色、硬度、延展性等等。

教师总结：

（1）液体和气体没有一定的形状，是流动的。

（2）液体和固体具有一定的体积；而气体的体积可以变化千万倍。

（3）液体和固体都很难被压缩；而气体可以很容易的被压缩。

教师讲解：通过上面的研究，我们发现，液体的性质介于气体和固体之间，它与固体一

《液体》第一课时教学设计

教材分析：《液体》是人教版高中物理选修 3-3 第九章第二节的内容。本节内容是“分子动理论”的具体应用。本节课从液体的微观结构、液体的表面张力、浸润和不浸润三部分进行述。承接分子动理论和各物态变化关系等内容，又为本节后面液起着承上启下的重要作用。

学情分析：高二学生已经具备了一定的物理知识基础，具有一定的观察、综合分析的能力。但学生对生活中的物理现象缺乏一定的认知理解，需要老师进一步的分析。

教学目标：

1、知识与技能

（1）以对比固体的性质来学习液体的微观特点，了解液体

的微观结构

（2）结合自制泡泡水、金属环等进行实验，逐步地分析并掌握液体的表面张力的产生原因、大小和方向

（3）用自己的语言说出浸润和不浸润概念并能对不同现象区分。

2、过程与方法

（1）通过对比固体与液体性质的方法理解液体的微观特性，培养独立思考能力

（2）观察各种演示实验并参与探究、讨论和分析，学习从物质的分子间作用力解释宏观现象的方法

3、情感、态度与价值观

（1）领会生活中的叶片上水珠呈球形等物理现象，培养对自然现象的观察能力

（2）经历对回形针、金属环、硬币等演示实验的观察、分组实验，参与、交流，养成积极探索的科学态度和合作精神

教学重点：

（1）液体表面张力的产生原因、大小和方向.

（2）浸润与不浸润及毛细现象

教学难点

液体表面张力的方向

教学设计及理念

为突出重点，突破难点，全面提高学生素质，培养学生的能力，并激发学生的学习兴趣，使学生深刻认识液体微观结构以及液体表面张力的产生原因、大小、方向等知识内容，在教学过程中采用与生活中相贴切的视频及自然图片等引入，引导学生提出猜想，结合猜想进行分组实验：硬币“浮沉”实验、金属环实验，并对实验进行分析，逐步激发学生的兴趣，依据实验设计的层层递进，依次对液体表面张力的产生原因、大小、方向以及浸润和不浸润现象的了解和掌握。同时结合微观图分析,

2 液体

【课前自主学习】

一、液体的微观结构和液体表面张力

1.微观结构：分子间距离很小，分子间作用力比固体分子间作用力要．（选填“大”或“小”）；

(1)液体内部，分子间的距离在r0左右，分子间引力、斥力基本上相等；

(2)液体表面层分子之间距离较大(大于r0)，分子间比较，分子间的作用表现为相互．（选填“排斥”或“吸引”）

2. 宏观特性

(1)各向同性：液体由大量暂时形成的杂乱无章分布的小区域构成，所以液体表现出各向同性．

(2)一定体积：液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子密集在一起，分子间距接近于r0，相互间的束缚作用强，主要表现为在平衡位置附近做微小振动，所以液体具有一定的体积．

(3)流动性：液体分子能在平衡位置附近做微小的振动，但没有长期固定的平衡位置，液体分子可以在液体中移动，这是液体具有流动性的原因．

(4)扩散特点：液体中扩散现象是由液体分子运动产生的，分子在液体里的移动比在固体中容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快．

3.非晶体的微观结构跟液体非常相似，可以看做是粘滞性极大的流体，所以严格说来，只有晶体才能叫做真正的固体．

4. 液体的表面张力

(1) 形成原因：表面层(液体跟空气接触的一个薄层)中分子间距离较大，分子间的作用表现为，表面张力不是指个别分子间的相互引力，而是表面层中大量分子间引力的宏观表现．凡是液体与气体接触的表面都存在表面张力．

(2)表面特性：表面层分子之间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面形成一层的膜（选填“绷紧”或“松弛”）．

(3)表面张力的方向：表面张力的方向和液面（选填“相切”或“垂直”）．如图所示．（选填“相切”或“垂直”）于液面上的各条分界线