資源簡介

(共25張PPT)
2.2　表面張力和毛細現象　
2.3　材料及其應用
1.了解液體的表面張力現象，能解釋液體表面張力產生的原因。
2.了解浸潤和不浸潤現象及毛細現象產生的原因。
3.了解液晶的特點及其應用。
學習目標
在日常生活中，有許多有趣的液體表面現象，例如，葉面上的水珠，水黽停在水面上等。這些現象都與液體表面的微觀結構有關。
為什么葉面上的露珠總是球形的？水黽為什么可以停在水面上？
思考與討論
實驗1：把一條細棉線的兩端系在鐵絲環上，要使棉線處于略為松弛的狀態。然后將鐵絲環浸入肥皂液里，再拿出來時環上就留下了一層肥皂液的薄膜。這時薄膜上的棉線仍是松弛的。用燒熱的針刺破棉線某一側的薄膜，觀察薄膜和棉線發生的變化。
一、液體的表面張力
觀察結果表明，用燒熱的針刺破棉線某一側的薄膜后，另一半肥皂膜就會立即收縮把松弛的棉線繃緊，并且始終向著肥皂膜一側收縮，液體的表面具有收縮趨勢。
實驗2：把一個棉線圈系在鐵絲環上，使環上布滿肥皂液的薄膜，這時膜上的棉線圈仍是松弛的。用燒熱的針刺破棉線圈里的薄膜，觀察棉線圈外的薄膜和棉線圈發生的變化。
觀察結果表明，刺破棉線圈里的薄膜后，棉線圈外的薄膜就會收縮，使棉線圈張緊成圓形。
思考：液面為什么會有收縮的趨勢？
1.表面層
定義：液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫作表面層如圖所示。
特點：在液體內部，分子間平均距離r略小于r0，分子間的作用力表現為斥力；在表面層，分子比較稀疏，分子間距離r略大于r0，分子間的作用力表現為引力。
2.表面張力
(1)定義：液體表面各部分間的相互引力叫作表面張力。
(2)液體表面張力的成因分析：
由于蒸發現象，液體表面層分子比較稀疏，分子間的作用力表現為引力，該引力使液面產生了表面張力，使液體表面形成一層繃緊的膜。
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。
3.表面張力及其作用
(1)表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。
(2)表面張力的大小與邊界線長度有關，還跟液體的種類、溫度有關。
(3)表面張力使液體表面具有收縮趨勢，使液體表面積趨于最小。在體積相同的情況下，球形的表面積最小。
我們已經知道液體跟氣體接觸時，在接觸的表面存在一個薄層---表面層，表面層液體有表面張力，使液體具有收縮的趨勢，那么在液體與固體接觸時，會出現什么現象呢？
二、 浸潤和不浸潤
1．浸潤和不浸潤
(1)浸潤：一種液體會潤濕某種固體并附著在固體的表面上的現象。
(2)不浸潤：一種液體不會潤濕某種固體，不會附著在這種固體的表面上的現象。
(3)當液體和與之接觸的固體的相互作用比液體分子之間的相互作用強時，液體能夠浸潤固體。反之，液體則不浸潤固體。
注意：浸潤和不浸潤是發生在兩種材料(液體與固體)之間的，與這兩種物質的性質都有關系，不能單說哪一種材料浸潤或不浸潤。如：水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟；水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鋅。
①當固體分子的吸引力大于液體分子吸引力時
附著層
固
體
液體
附著層
固
體
液體
②當固體分子的吸引力小于液體分子吸引力時
浸潤
附著層分子密集
斥力
擴展
不浸潤
附著層分子稀疏
引力
收縮
液體與固體接觸的位置形成一個液體薄層，叫附著層。
2.浸潤和不浸潤形成原因
1.定義：浸潤液體在細管中上升的現象，以及不浸潤液體在細管中下降的現象。能夠發生毛細現象的管子叫毛細管。
兩種表現：浸潤液體在細管中上升及不浸潤液體在細管中下降(如圖所示)。
三、毛細現象
2.產生原因
毛細現象的產生與表面張力及浸潤現象都有關系。如圖所示，甲是浸潤情況，此時管內液面呈凹形，因為水的表面張力作用，液體會受到一向上的作用力，因而管內液面要比管外高；乙是不浸潤情況，此時管內液面呈凸形，表面張力的作用使液體受到一向下的力，因而管內液面比管外低。
3.應用舉例
植物的根輸送水、下雨時磚墻滲水，鋤松土壤，種地時踩實土壤等。
1.液晶：介于固態和液態之間的一種物質狀態。
2.特點：既具有像液體那樣的流動性和連續性，又具有像晶體那樣的各向異性。
四、液晶
注意：有些物質在特定的溫度范圍之內具有液晶態；另一些物質，在適當的溶劑中溶解時，在一定的濃度范圍具有液晶態。
3.用途：液晶可以用作顯示元件，液晶在生命科學、電子工業、航空工業都有重要應用。
1.材料的種類
(1)按照材料的特性，可以把材料分為結構材料和功能材料兩類。
(2)按照材料的應用領域，可以把材料分為信息材料、能源材料、建筑材料、生物材料、航空航天材料等。
(3)習慣上，人們把材料分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和復合材料。
2.材料的應用
(1)半導體：半導體是電子信息產業的基礎，是許多工業整機設備的核心，作為芯片、存儲器等應用在計算機、通信、軍事、工業醫療等各個領域。
五、材料及其應用
(2)納米材料：粒度在1～ 100 nm的材料稱為納米材料。當材料小到納米尺度時，其力、熱、聲、光、磁等方面的某些性能會突變。碳納米管是目前納米材料研究領域的熱點之一。
(3)石墨烯：石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，是已知強度最高的材料之一，并且能彎曲，有很好的韌性。石墨烯可制作傳感器，其靈敏度可與單分子檢測的極限相比擬；還可用來制作晶體管，這種晶體管在接近單個原子的尺度上依然能穩定地工作。石墨烯的研究與應用在化學、材料、物理、生物、環境、能源等眾多學科領域已取得了一系列重要進展。
1.關于液體的表面張力，下列說法正確的是(　　)
A．液體的表面張力使表面層內液體分子間的平均距離小于r0
B．液體表面張力的方向與液面垂直并指向液體內部
C．產生表面張力的原因是表面層內液體分子間只有引力沒有斥力
D．液體表面張力與浸潤現象都是分子力作用的表現
隨堂檢測
解析：與氣體接觸的液體表面層內分子間距離大于液體內部分子間距離，液體表面層的分子間同時存在相互作用的引力與斥力，但由于分子間的距離大于分子的平衡距離r0，分子引力大于分子斥力，分子力表現為引力，即存在表面張力，A、C錯誤；表面張力的方向平行于液體表面，而非與液面垂直，B錯誤；液體表面張力與浸潤現象都是分子力作用的表現，D正確．
答案： D
2.水對玻璃是浸潤液體，而水銀對玻璃是不浸潤液體，它們在毛細管中將發生上升或下降現象，現把粗細不同的三根毛細管插入水和水銀中，液柱如圖所示，其中正確的現象應是(　　)
解析：水銀對玻璃是不浸潤液體，不浸潤液體在毛細管內附著層液體的分子密度較小，液體分子間距較大(大于r0)，此時附著層內的分子間相互作用表現為引力，液面呈現收縮的趨勢，即液面下降，故不浸潤液體在毛細管內下降，而且毛細管越細，不浸潤液體在毛細管內下降的高度越大，故A、C錯誤。水對玻璃是浸潤液體，浸潤液體在毛細管附著層內液體的分子密度較大，液體分子間距較小(小于r0)，分子相互作用表現為斥力，液面呈現擴展的趨勢，即在毛細管內上升，而且毛細管越細，浸潤液體在毛細管內上升的高度越大，故B錯誤，D正確。
答案： D
3.關于液晶分子的排列，下列說法正確的是(　　)
A.液晶分子在特定方向排列整齊
B.液晶分子的排列不穩定，外界條件的微小變動都會引起液晶分子排列的變化
C.液晶分子的排列整齊而穩定
D.液晶的物理性質穩定
解析：液晶分子的排列是不穩定的，外界條件的微小變動都會引起液晶分子排列的變化，從而改變其某些性質，例如：溫度、壓力、摩擦、電磁作用、容器表面的差異性等，都可以改變液晶的光學性質，即物理性質，故A、B正確.
答案：AB

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