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【金版新学案】2013-2014学年高中物理同步配套辅导与检测（粤教版，选修3-3）：第二章 第五节 液体的表面张力（39张ppt）
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上传时间: 2014-08-17
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第五节 液体的表面张力
固体、液体和气体
1．通过实验，观察液体表面张力的现象．
2．解释表面张力产生的原因．
3．交流讨论日常生活中表面张力现象的实例．
水是我们最常见的液体，你一定见过停留在树叶上晶莹透亮的雨滴，茶叶上圆溜溜的水珠吧！自然界中的水、流动
的水银、炽热的铁水等等都是物质存在的液态形式．在观察这些液态景观时，我们会注意到：荷叶上的小水滴和草上的露珠会呈球形，一小滴水银能形成椭圆球状在玻璃板上滚
动，这些现象的产生又是什么原因呢？这些现象都是与液体的性质有关的，学了这一节的内容，我们就可以解释这些现象了．
1．液体表面有一种________的趋势，正是这种趋势使露珠、乳滴等变为________．
2．液体表面有________的趋势，好像紧张的弹性薄膜，液体表面一定存在着张力，称为表面________．
3．表面张力的微观解释：
(1)液体与气体接触的表面存在一个薄层，叫做________，它的分子分布比液体内部________．
收缩
球形
收缩
张力
表面层 稀疏
(2)________各部分间的相互吸引力，叫做________．
(3)表面张力的作用使液体表面具有__________，液体就像被一层绷紧的弹性薄膜覆盖着一样．
液体表面 表面张力
收缩的趋势
对液体表面张力的认识
液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层．
想象在液体表面上画一直线MN，直线两旁的液膜一定存在着相互作用的拉力F1和F2，液体表面出现的这种张力，称为表面张力. 它的方向垂直于所画的直线．
液体的表面张力作用效果使液面具有收缩的趋势．
由于液面分子间这种相互吸引，才使得液面存在这样的引力，使液面收缩．
关于表面张力的方向，正确的是( )
A．垂直液面指向液体外面
B．垂直液面指向液体内部
C．跟液面相切，垂直于液面的边界线
D．跟液面相切，平行于液面的边界线
解析：如图所示，我们可以假想一个分界线OO′，将液体表面分割成A、B两部分，由于表面分子之间的引力作用，A部分对B部分具有引力作用，使得OO′向A部分收缩，同样，B部分对A部分具有引力作用，使得OO′向B部分收缩，所以表面张力的方向跟液面相切，垂直于液面的边界线，C正确．
答案：C
1．下列现象中，不是由表面张力引起的现象是( )
A．木块浮在水面上
B．水中的气泡呈球形
C．荷叶上的小水球呈球形
D．洗头发时，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：木块浮在水面上是因为浮力的原因，选项A错误；气泡呈球形、露珠呈球形都是因液面具有收缩的趋势，是液体表面张力的现象；湿头发粘在一起时，水的表面积才能大大减小，也是体表面张力的表现.
答案：A
液体表面张力的微观解释
液体表面是一个厚度为分子有效作用距离(10－9 m)的薄层，而分子力的作用范围是一个半液体表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子的势能也比液体内部的大，分子间的相互作用表现为引力．就象要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势．正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走．
见右图，分子A在液体内部，分子作用球内分子分布是对称的，球内所有分子对分子A的斥力和引力的合力为零．
分子B在液体表面层内，分子作用球一部分在液体外．分子B受到的斥力仍然是球对称的，引力不再是球对称．分子B受到的引力的合力垂直液面指向液体内，分子从液体内移到表面层，要克服引力做功，分子势能增大，所以表面层比液体内具有较大的势能．因为势能总是有减小的倾向，因此液体表面就有收缩的趋势．
液体表面张力产生的原因是( )
A．在液体的表面层，分子间距大，分子之间斥力消失，只有引力
B．由于气体分子对表面层液体分子的吸引
C．在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部大，分子间引力占优势
D．由于受到指向液外的斥力的作用
解析：分子之间斥力引力都存在，斥力并没有消失，A错；由于液体表面层里分子的分布密度比液体内部的小，分子间的距离比液体内部大，分子间的相互作用表现为引力，因此C正确，B、D错．
答案：C
2．关于液体的表面张力的下列说法中正确的是( )
A．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0
B．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0
C．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力
D．表面张力使液体的表面有收缩的趋势
解析：由分子运动论可知：在液体与空气接触面附近的液体分子，液面上方的空气分子对它们的作用极其微弱，所以它们基本上只受到液体内部分子的作用，因而在液面处便形成一个特殊的薄层，称为表面层．在液体表面层内，分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离r ＞ r0，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势．
答案：D
1．如下图所示，布满了肥皂膜的金属框架上有一段质量不计的棉纱，现将金属框架下部分的肥皂膜刺破，则棉纱将为下图中的( )
解析：由于液体表面张力的作用使液体表面象张紧的橡皮膜，D图正确．
答案：D
2. （2012·江苏卷）（双选）下列现象中，能说明液体存在表面张力的有（）
A.水黾可以停在水面上
B.叶面上的露珠呈球形
C.滴入水中的红墨水很快散开
D.悬浮在水中的花粉做无规则运动
解析：A、B说明液体存在表面张力，C是扩散现象，D是布朗运动说明分子做热运动.
答案：AB
3．下列有关表面张力的说法中，错误的( )
A．表面张力的作用是使液体表面伸张
B．表面张力的作用是使液体表面收缩
C．有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力的缘故
D．用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力的缘故
解析：液体的表面张力使液面有收缩的趋势，表面张力的方向跟液面相切．表面张力的作用效果是使液体表面收缩，由于表面张力，被压弯的液面收缩，使小昆虫浮在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形．
答案：A
4．关于液体表面的收缩趋势，正确的说法是( )
A．因为液体表面分子分布比内部密，所以有收缩趋势
B．液体表面分子分布和内部相同，所以有收缩趋势
C．因为液体表面分子分布比内部稀，所以有收缩趋势
D．液体表面分子受到与其接触的气体分子的斥力作用，使液体表面有收缩趋势
解析：因为液体分子实际分布是内密外疏，故选项C正确，A、B错误；在液体表面层内，它们之间的距离r﹥r0，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势， D错误．
答案：C
5．关于液体的表面张力的下列说法中正确的是( )
A．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0
B．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0
C．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力
D．表面张力使液体的表面有收缩的趋势
解析：因为液体表面层内分子间距离大于r0，分子间表现为相互引力，即表面张力，故A、B、C均错，因表面张力是引力，故表面张力使液体具有收缩的趋势，D正确．
答案：D
6．在天平的左盘挂一根铁丝，右盘放一砝码，且铁丝浸于液体中，此时天平平衡，如下图所示，现将左端液体下移使铁丝刚刚露出液面，则( )
A．天平仍然平衡
B．由于铁丝离开水面沾上液体，重量增加而使天平平衡破坏，左端下降
C．由于铁丝刚离开液面，和液面间生成一液膜，此液体膜的表面张力使天平左端下降
D．以上说法都不对
解析：铁丝在刚离开液面时，和液面之间形成一薄膜，膜中分子密度小，分子稀疏，分子力表现为引力，对铁丝产生一个斜向下的拉力作用，使天平左端下降．
答案：C
7．如图所示，由于硬币经常和手接触，所以针和硬币表面有一层油脂，把它轻轻地向水面上平放，硬币就可以漂浮在水面上，为什么？
答案：硬币漂浮时液面形状如图所示，硬币边缘的液面斜向上，把斜向上的液体表面张力分解，硬币水平面上所受的合力为零，故周界上水的表面张力的合力是竖直向上的，正是这一竖直向上的合力与硬币重力平衡，使水“托”住了硬币．
8．网孔较小的筛子里盛有少量的水时，水不会从网孔中流出．试解释这一现象．
答案：网孔较小的筛子里盛有少量水时，在每个网孔下面都有微微凸出的水滴(如图1所示)．如果将凸出网孔的水滴从靠近根部的地方分隔为上下两部分，那么在
它们的分界线处，下部水滴表面要受到上部水滴根部表面的表面张力f的作用(如图2所示)．由于表面张力f的竖直分力可与下部水滴的重量保持平衡，所以水才不会从筛子的网孔中流出．
9．在矩形铁丝框架上有一可以自由滑动的细铁丝ab，如下图，铁丝长L＝20 cm，框上布着液膜．使液膜表面积增加ΔS＝1 cm2，需要做多少功？(液体表面在单位长度上的表面张力α＝72×10－3 N/m，摩擦可以不计)
解析：液膜形成表面张力，使液膜有收缩趋势，要使液膜增大，必须是外力克服表面张力做功．由于液膜是两个液面，所以作用在ab杆上的表面张力F＝72×10－3×L×2＝0.144L.
要使液膜面积增加ΔS，ab需右移距离s=
则克服表面张力做功W＝FS′＝0.144 LS′＝0.144×ΔS＝1.44×10－5 J.
答案：1.44×10－5 J
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