2019-2020学年高中物理 第三章 固体和液体 第3节 液 晶 第4节 液体的表面张力课件 教科

第3节液晶第4节液体的表面张力第三章固体和液体1.知道液晶的分子结构特点，了解液晶的特性及应用．2.了解液体的微观结构．3．通过观察和实验，知道液体的表面张力现象，能用液体的微观结构解释液体的表面张力现象．第三章固体和液体一、液晶1．什么是液晶：像液体一样具有_________性，一种介于__________和__________之间的中间态物质．2．液晶的分子结构：分子位置的有序性丧失，与液体中大体相同的方式自由地来回运动，但仍倾向于保持在固体中确定的取向，分子排列在液晶中的有序性介于__________和__________之间．如图所示.流动固态液态固体液体3．液晶显示：液晶分子的排列会因温度、____________、摩擦、____________作用、容器表面的差异等外界条件的微小变动而发生变化，液晶显示就是通过加____________来改变其光学性质的．压强电磁电压二、液体的表面张力1．液体的微观结构：液体分子间距离很小，分子间作用力比固体分子间作用力要弱．液体有一定的体积，不易压缩，具有_________性，比固体扩散速度_______．2．奇异的表面张力现象：使液体表面具有___________趋势的引力叫表面张力．流动快收缩3．液体表面张力的成因：液体表面层中的分子要比液体内部___________些．在表面层，分子间相互作用力表现为___________．这些相互吸引力的宏观表现就是液体的表面张力．如图所示．稀疏引力对液晶的认识1．特点(1)液晶具有液体的流动性；(2)液晶具有光学上的各向异性；(3)液晶分子的排列不稳定，微小的外界变动都会改变分子排列，从而改变液晶的某些性质；(4)有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态；有些物质溶解在适当的溶剂中，在一定的浓度范围内具有液晶态；不是所有物质都具有液晶态；(5)天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的．2．液晶的应用液晶可以用作显示元件，液晶在生物医学、电子工业、航空工业中都有重要作用，液晶可以作为显示元件，有一种液晶，受外加电压的影响，会由透明状态变成浑浊状态，去掉电压，又恢复透明，当输入电信号，加上适当电压，透明的液晶变得浑浊，从而显示出设定的文字或数码．(多选)关于液晶，下列说法中正确的是()A．液晶是一种晶体B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性C．液晶的光学性质随温度的变化而变化D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化[解析]液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A、B错误．外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质，温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质．选项C、D正确．综上所述，该题的答案为C、D.[答案]CD本题易误选A、B.错误原因一是盲目认为液晶是晶体，二是由于液晶分子空间排列是有序的，具有各向异性，因此认为是晶体．忽视了可自由移动性．1.关于液晶下列说法正确的是()A．液晶是液体和晶体的混合物B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定C．液晶是一种特殊的物质，具有光学的各向同性D．所有物质在一定条件下都能成为液晶解析：选B.有些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，所以A项错误；虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，所以B项正确；有许多不同类型的液晶相，这可以通过其不同的光学性质(如双折射现象)来区分，具有晶体的光学各向异性，所以C项错误；有些化合物像液体一样具有流动性，并不是所有物质在一定条件下都能成为液晶，所以D项错误．对液体微观结构及性质的理解1．液体的微观结构液体中的分子跟固体一样是密集在一起的，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，但液体分子只在很小的区域内有规则的排列，这种区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解，有时又重新形成．液体由大量这种暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章地分布着．2．液体的宏观特性(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．对于液体，下列说法不正确的是()A．液体的性质介于固体和气体之间B．液体分子在平衡位置附近做微小振动和移动，因而液体具有流动性C．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离，表面张力为斥力D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，表面张力为引力[解析]由于液体分子平均距离一般大于固体分子平均距离，小于气体分子平均距离，其性质介于固、气之间，所以A对；液体分子没有确定的平衡位置，故具有流动性，B对；表面层内的分子距离大于液体内部的分子距离，分子力表现为引力，表面张力是分子力的宏观表现，故表面张力为引力，C错、D对．[答案]C注意对气体、液体和固体微观结构及性质的理解．2.关于液体，下列各种说法中正确的是()A．液体性质介于气体与固体之间，更接近于气体B．液体表现出各向异性C．液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在固定的平衡位置附近做微小的振动D．液体的扩散比固体的扩散快解析：选D.液体的性质介于气体与固体之间，更接近于固体，A错．液体分子只在很小的区域内有规则地排列，并且这些小区域又杂乱无章地分布，因而液体表现出各向同性，B错．液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，但平衡位置在不断移动，C错．液体分子在液体中移动较固体分子在固体中移动更容易，液体的扩散较固体快，D对．对表面张力的理解和应用1．液体的表面张力的形成(1)分子分布特点：由于蒸发现象，液体表面分子分布比内部分子稀疏．(2)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．(3)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．(4)表面张力的方向：表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线．如图所示．2．表面张力及其作用(1)表面张力使液体表面具有收缩趋势，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．例如，吹出的肥皂泡呈球形，滴在洁净玻璃板上的水银滴呈球形．但由于受重力的影响，往往呈扁球形，在失重条件下才呈球形．(2)表面张力的形成原因是表面层(液体跟空气接触的一个薄层)中分子间距离大，分子间的相互作用表现为引力．(3)表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关．(1)在体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积最小，所以草叶上的露珠、小水银滴等，都因表面张力使液面收缩而呈球形．(2)表面张力是跟液面相切的．如果液面是平面，表面张力就在这个平面上；如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上．作用在任何一部分液面上的表面张力，总是跟这部分液面的分界线垂直．(3)表面张力是根据效果命名的力，是液体的表面层内大量分子力的宏观表现．(多选)下列说法正确的是()A．表面张力就是分子力B．水面托起缝衣针表明表面张力与缝衣针的重力相平衡C．表面张力的大小跟液面上分界线的长短有关D．液体表面好像张紧的橡皮膜具有收缩趋势[解析]表面张力是液体表面层内分子引力的宏观表现，不能说表面张力就是分子力．故A选项错误；缝衣针在水面上静止是液膜对其弹力与重力平衡，B选项错误；表面张力的大小与液面上分界线的长短有关，且表面张力有使液面收缩的趋势，因此C、D选项正确．[答案]CD本题主要考查了表面张力的产生、大小和作用效果．正确理解表面张力是解题的关键．3.如图所示，金属框上阴影部分表示肥皂膜，它被棉线分割成a、b两部分．若将肥皂膜的a部分用热针刺破，棉线的形状是下图中的哪一个()解析：选D.肥皂膜未被刺破时，作用在棉线两侧的表面张力互相平衡，棉线可以有任意形状．当把a部分液膜刺破后，在b部分液膜表面张力的作用下，棉线将被绷紧．因液体表面有收缩到面积最小的趋势，而在同周长的几何图形中，圆面积最大，所以棉线被拉成凹的圆弧形状．正确选项为D.