人教版（2019）高中物理選修性必修第三冊(cè) 2.5液體-教案

液體

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識(shí)與技能

1．理解液體表面張力的概念。了解表面張力產(chǎn)生的原因。

2．能夠解釋日常生活中表面張力現(xiàn)象。

3．了解浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的原因和應(yīng)用。

4．了解毛細(xì)現(xiàn)象的原因和應(yīng)用。

5．了解液晶性質(zhì)及應(yīng)用。

二、過(guò)程與方法

1．經(jīng)歷液體表面性質(zhì)的探究，體會(huì)科學(xué)探究的方法。

2．通過(guò)類(lèi)比法，感知物理化抽象為具體的魅力。

三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

1．領(lǐng)略科學(xué)奧妙，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和對(duì)科學(xué)的求知欲。

2．增強(qiáng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)本質(zhì)的科學(xué)意識(shí)。

【教學(xué)重點(diǎn)】

1．理解液體表面張力的概念。

2．會(huì)應(yīng)用液體表面張力解釋相關(guān)現(xiàn)象。

【教學(xué)難點(diǎn)】

液體表面張力產(chǎn)生的原因。

【教學(xué)過(guò)程】

一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)入

上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了固體，知道了固體分成晶體和非晶體兩類(lèi)，并且了解了某些晶體

沿不同方向?qū)岷蛯?dǎo)電性能不同或沿不同方向的光學(xué)性質(zhì)不同，這類(lèi)現(xiàn)象叫各向異性。

今天我們來(lái)繼續(xù)學(xué)習(xí)物質(zhì)的另一種狀態(tài)——液體。

發(fā)問(wèn)設(shè)疑：同學(xué)們能想到它和固體有什么樣的區(qū)別。

二、新課教學(xué)

設(shè)置疑問(wèn)：液體有流動(dòng)性，會(huì)自發(fā)的從高處向低處流，我現(xiàn)在塑料薄膜上扎小孔，

把一杯水扣在其上，水會(huì)從塑料薄膜上扎小孔上流下來(lái)嗎？

教師實(shí)驗(yàn)

為什么水不會(huì)從塑料薄膜上的小孔中流下，我們帶著這個(gè)疑問(wèn)來(lái)學(xué)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容，

我們先看四張圖片。（PPT展示圖片）

學(xué)生觀察、思考：

為什么水珠、水銀滴總是能夠呈現(xiàn)出一個(gè)固定的形狀？水黽停在水面上，水面能夠

發(fā)生形變？

學(xué)生討論：將水珠與裝有水的氣球相類(lèi)比

啟發(fā)思考：引出本節(jié)課研究的對(duì)象——液體的表面好像水氣球似的有層膜。

（一）液體的表面張力

學(xué)生得到猜想——液體表面具有收縮性質(zhì)的力

1．學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：真在感受液體的表面張力。

①把一根棉線拴在鐵絲上（棉線不要拉緊），鐵絲環(huán)在肥皂水里浸過(guò)后，環(huán)上出現(xiàn)

肥皂水的薄膜，用熱針刺破鐵絲環(huán)上、棉線兩側(cè)肥皂水薄膜的任意一部分，造成棉線被

另一側(cè)薄膜拉成弧形，棉線被拉緊。

②把一個(gè)棉線圈拴在鐵絲環(huán)上，讓環(huán)上布滿肥皂水的薄膜。如果用熱針刺破棉線圈

內(nèi)的那部分薄膜，外邊的薄膜會(huì)把棉線拉緊呈圓形。

以上實(shí)驗(yàn)說(shuō)明液體表面好像緊張的橡皮膜一樣，具有收縮的趨勢(shì)。

2．液體表面具有收縮趨勢(shì)的微觀解釋

液體與氣體接觸的表面形成一薄層，叫表面層。由于表面層上方是氣體，所以表面

層內(nèi)的液體分子受到周?chē)肿幼饔昧π∮谝后w內(nèi)部分子，表面層里的分子要比液體內(nèi)部

分子稀疏一些，這樣表面層分子間引力比液體內(nèi)部更大一些。在液體內(nèi)部分子間引力和

斥力處于平衡狀態(tài)，而表面層內(nèi)由于分子引力較大，因此表面層有收縮的趨勢(shì)。

3．表面張力和表面張力系數(shù)

液體表面各個(gè)部分之間的相互吸引力，叫表面張力。如同一根彈簧被拉伸后，其中

的一圈與另一圈之間有收縮作用一樣。

說(shuō)明表面張力的方向垂直液面分界線，又與液面相切。

表面張力系數(shù)是液體表面上單位長(zhǎng)度分界線上的表面張力。同一種液體溫度升高，

表面張力系數(shù)減小。不同液體表面張力系數(shù)不同，如水銀的表面張力系數(shù)較大，而水又

比酒精的表面張力系數(shù)大。

4．液面的受力分析：

在液體表面畫(huà)這樣一條線，線兩側(cè)的液體之間的作用是引力，這就是液體的表面張

力。它的方向垂直于所畫(huà)的直線。正是由于液面分子間這種相互吸引，才使得液面存在

這樣的引力，使液面收縮。

活動(dòng)：解釋日常生活中的表面張力現(xiàn)象

（1）葉面上的露珠為什么是扁球體，不是球體？

學(xué)生回答：重力的影響

提問(wèn)：如果重力比較小是不是就是球體了

學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：同學(xué)體驗(yàn)兒時(shí)的美好時(shí)光——吹泡泡

提問(wèn)：為什么吹出來(lái)的泡泡總是球形的？而不是其他形狀？

得出因?yàn)楸砻鎻埩κ沟靡后w表面趨于最小，在數(shù)學(xué)上，具有相同體積的物體，球形

的表面積最小。

（2）太空授課

播放一段我國(guó)宇航員王亞平在天宮一號(hào)上進(jìn)行太空授課的視頻，引導(dǎo)學(xué)生自主解釋

太空中的表面張力現(xiàn)象。

展示神舟十號(hào)中太空水膜與太空水球，使學(xué)生深刻感受表面張力的作用效果。

提問(wèn)：讓學(xué)生解釋課前實(shí)驗(yàn)，為什么，水不會(huì)從塑料膜的小孔中流下來(lái)？

教師總結(jié)，和我們雨天打傘，雨滴不會(huì)從傘面上線的間隙中流下原理是一樣的。

（二）浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)

設(shè)置疑問(wèn)：我們剛才看到的是液體表面層具有表面張力，這個(gè)表面層是液體和空氣

之間的夾層所具有的特點(diǎn)，那液體和固體接觸接觸面之間有什么樣的特點(diǎn)呢？

設(shè)置疑問(wèn)：我們回想在化學(xué)課上用量桶裝液體時(shí)，應(yīng)該如何讀取數(shù)據(jù)？液面又有什

么樣的特點(diǎn)呢？

設(shè)置疑問(wèn)：是不是所有的液體和玻璃量筒之間的液面都向上彎曲？

1．演示實(shí)驗(yàn)：用實(shí)物投影幻燈來(lái)觀察浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)現(xiàn)象。

兩塊方形潔凈的玻璃片上各滴一滴水和一滴水銀，觀察兩種液滴在玻璃片上的狀態(tài)。

再用潔凈的玻璃片分別浸入盛有水和水銀的燒杯內(nèi)，玻璃片從水中取出時(shí)其上附著

一層水，而玻璃片從水銀中取出時(shí)玻璃片上不附著水銀。

2．說(shuō)明浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的定義

液體與固體接觸時(shí)，液體與固體的接觸面擴(kuò)大而相互附著的現(xiàn)象叫做浸潤(rùn)。如果接

觸面趨于縮小而不附著，則叫做不浸潤(rùn)。

3．演示實(shí)驗(yàn)：用實(shí)物投影幻燈來(lái)觀察燒杯內(nèi)水面和另一燒杯內(nèi)水銀面。

由于液體對(duì)固體有浸潤(rùn)或不浸潤(rùn)，造成液面在器壁附近上升或下降，液面彎曲，形

成凹形或凸形的彎月面。

4．浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的微觀解釋

液體與固體接觸處形成一個(gè)液體薄層，叫做附著層。附著層里的分子既受固體分子

的吸引，又受到液體內(nèi)部分子的吸引。如果受到固體分子的吸引力較弱，附著層的分子

就比液體內(nèi)部稀疏，在附著層里分子間吸引力較大，造成跟固體接觸的液體表面有縮小

的趨勢(shì)，形成不浸潤(rùn)。反之，如果附著層分子受固體分子吸引力相當(dāng)強(qiáng)，附著層分子比

液體內(nèi)部更密集，附著層就出現(xiàn)液體相互推斥的力，造成跟固體接觸的液體表面有擴(kuò)展

的趨勢(shì)，形成浸潤(rùn)。

與學(xué)生討論課本中習(xí)題里講到的縫衣針?lè)旁谒嫔喜怀翛](méi)、布雨傘不漏雨水等現(xiàn)象。

5．毛細(xì)現(xiàn)象

（1）演示實(shí)驗(yàn)：

用兩側(cè)直徑大小不等的U形玻璃管，放入水銀后，細(xì)管內(nèi)水銀面低于粗管水銀面。

（2）毛細(xì)現(xiàn)象的定義：

浸潤(rùn)液體在細(xì)管里上升的現(xiàn)象和不浸潤(rùn)液體在細(xì)管里下降的現(xiàn)象，叫做毛細(xì)現(xiàn)象。

（3）毛細(xì)現(xiàn)象的解釋?zhuān)?/p>

解釋浸潤(rùn)液體在毛細(xì)管里上升的現(xiàn)象。浸潤(rùn)液體與毛細(xì)管內(nèi)

壁接觸的附著層有擴(kuò)展的趨勢(shì)，造成液體與空氣接觸面彎曲，呈

凹形彎曲，液面與管壁接觸的附近的表面張力是沿液面切線方向

向上的。表面張力有使液面收縮趨勢(shì)，造成管內(nèi)液柱上升。直到

表面張力向上的拉引作用與管內(nèi)升高的液柱重力平衡，管內(nèi)液體

停止上升，液柱穩(wěn)定在一定的高度，如圖所示。細(xì)管越細(xì)，即管

截面積小，那么液柱上升高度就越大。

可用相似的分析方法，解釋不浸潤(rùn)液體在毛細(xì)管里下降的現(xiàn)象。

（4）舉例說(shuō)明毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用：

紙張、棉花脫脂后能夠吸水的原因在于其內(nèi)部有許多細(xì)小的孔道，起到毛細(xì)管作用。

田間農(nóng)作物的重要管理措施是鋤地松土，防止土地板結(jié)，其目的是破壞土壤里的毛

細(xì)管，使地下水分不會(huì)快速引上而蒸發(fā)掉。

（三）液晶

讓學(xué)生以小組為單位自學(xué)液晶，弄清楚什么是液晶？液晶的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和目前的主

要應(yīng)用。

請(qǐng)同學(xué)上前來(lái)代表小組講解。

教師補(bǔ)充講解液晶的微觀結(jié)構(gòu)和一些特點(diǎn)。

1．液晶態(tài)：物質(zhì)既有液體的流動(dòng)性，又具有晶體的分子排列整齊，各向異性的狀

態(tài)，叫做物質(zhì)的液晶態(tài)。

2．液晶的特點(diǎn)：液晶分子的位置無(wú)序使它像液體，排列有序使它像晶體。

3．液晶的光學(xué)性質(zhì)對(duì)外界條件的變化反應(yīng)敏捷：

液晶分子的排列是不穩(wěn)定的，外界條件的微小變動(dòng)都會(huì)引起液晶分子排列的變化，

因而改變液晶的某些性質(zhì)，例如溫度、壓力、摩擦、電磁作用、容器表面的差異等。都

可以改變液晶的光學(xué)性質(zhì)。

4．液晶的外形特征：

液晶物質(zhì)都具有較大的分子，分子形狀通常是棒狀分子、碟狀分子、平板狀分子。

5．液晶的一般用途

液晶的特性決定了它的用途，它在顯示技術(shù)、電子工業(yè)、航空工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等多

方面都有廣泛的應(yīng)用。

【練習(xí)鞏固】

1．下列說(shuō)法正確的是（）

A．表面張力就是分子力

B．水面托起縫衣針表明表面張力與縫衣針的重力相平衡

C．表面張力的大小跟液面上分界線的長(zhǎng)短有關(guān)

D．液體表面好像張緊的橡皮膜具有收縮趨勢(shì)

答案：CD

2．下列有關(guān)表面張力的說(shuō)法中，正確的是（）

A．表面張力的作用是使液體表面伸張

B．表面張力的作用是使液體表面收縮

C．有些小昆蟲(chóng)能在水面自由行走，這是由于有表面張力的緣故

D．用滴管滴液滴，滴的液滴總是球形，這是由于表面張力的緣故

答案：BCD

3．關(guān)于浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)現(xiàn)象，下面的幾種說(shuō)法中正確的是（）

A．水是浸潤(rùn)液體

B．水銀是不浸潤(rùn)液體

C．同一種液體對(duì)不同的固體，可能是浸潤(rùn)的，也可能是不浸潤(rùn)的

D．只有浸潤(rùn)液體在細(xì)管中才會(huì)產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象

答案：C

4．把極細(xì)的玻璃管分別插入水中與水銀中，如圖所示，正確表示毛細(xì)現(xiàn)象的是

（）

答案：AC

5．若液體對(duì)某種固體是浸潤(rùn)的，當(dāng)液體裝在由這種固體物質(zhì)做成的細(xì)管中時(shí)，則

（）

A．附著層分子密度大于液體內(nèi)部分子的密度

B．附著層分子的作用力表現(xiàn)為引力

C．管中的液體一定是凹彎月面的

D．液體跟固體接觸的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì)

答案：ACD

6．關(guān)于液晶，下列說(shuō)法正確的是（