2017年高中物理第二章固体液体和气体第五讲液体的表面张力教案粤

子击出，遭田子方于道，下车伏谒。子方不为礼。子击怒，谓子方曰：“富贵者骄人乎？贫贱者骄人乎？”子方曰：“亦贫贱者骄人耳！富贵者安敢骄人！国君而骄人，则失去国；大夫而骄人则失去家。失其国者未闻有以国待之者也，失其家者未闻有以家待之者也。第五讲 液体的表面张力

[目标定位] 1.通过实验，观察液体的表面张力现象.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.

1.表面层

(1)液体的表面是一个厚度为分子有效作用距离(10m)的薄层. (2)液体表面层分子的势能比液体内部分子的势能大.

(3)液体表面层的分子受到的全部分子引力的合力垂直液面指向液内，因此液体表面就有收缩的趋势. 2.表面张力

(1)定义：液体表面各部分间相互作用的拉力.

(2)作用效果：由于表面张力的作用，液体表面总要收缩到尽可能小的面积.而体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积最小.因此小水珠、小露珠等都呈现球形.若露珠过大，重力影响不能忽略则呈椭球形.完全失重环境下，可形成标准的球形.

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一、表面张力及液体的表面现象

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，在完全失重条件下才呈球形).

2.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.

例1 如图1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( )

图1

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子击出，遭田子方于道，下车伏谒。子方不为礼。子击怒，谓子方曰：“富贵者骄人乎？贫贱者骄人乎？”子方曰：“亦贫贱者骄人耳！富贵者安敢骄人！国君而骄人，则失去国；大夫而骄人则失去家。失其国者未闻有以国待之者也，失其家者未闻有以家待之者也。答案 D

解析 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.

二、表面张力的微观解释

1.分子力特点：分子作用球是半径等于分子有效作用距离的球，液体内部的分子A受到的所有球内分子对它的作用力为零，表面层分子B受到的斥力可认为是球对称的，但缺少了表面层外分子的引力，因此分子B受到的引力的合力垂直液面指向液内，如图2所示.

图2

2.表面特性：因把液体内部的分子移到表面层上时，分子力做负功，分子势能增加，所以分子在表面层时比在液体内具有较大的势能，表面层越大，分子数越多，表面层的势能就越大，液体表面减小时，表面层的势能就要减少，又势能总有减少的倾向，因此，液体表面具有收缩的趋势.

3.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3所示.

图3

例2 下列叙述中正确的是( ) A.液体表面张力随温度升高而增大 B.液体尽可能在收缩它们的表面积

C.液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的势能 D.液体表面层的分子分布要比液体内部分子分布紧密些 答案 BC

解析 这是有关液体表面层分子相互作用的问题，液体的表面层由于和气体接触，与内部情况不同，表面层分子的分布要比内部稀疏.这样分子间就表现为引力了，宏观上即表面张力，这样液体表面就有收缩到最小的趋势.随温度的升高，表面层分子距离更要增大，引力作用随之减小，所以表面张力要减小.而在液体内，分子间的引力基本等于斥力，即r＝r0，分子势能最小，在表面层r＞r0，所以分子势能比液体内部的分子势能大.

借题发挥 表面层液体分子间距离大于r0，升温时，表面层分子距离增大，要克服分子引力

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子击出，遭田子方于道，下车伏谒。子方不为礼。子击怒，谓子方曰：“富贵者骄人乎？贫贱者骄人乎？”子方曰：“亦贫贱者骄人耳！富贵者安敢骄人！国君而骄人，则失去国；大夫而骄人则失去家。失其国者未闻有以国待之者也，失其家者未闻有以家待之者也。做功，故液体分子势能增大，而由分子间作用的特点可知表面张力将随分子间距的增大而减小.

液体表面现象

1.下列关于液体表面张力的说法中不正确的是( ) 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绷紧

C.有些小昆虫能在水面上自由行走，这是由于水的表面张力的缘故 D.用滴管滴液滴，滴的液滴总是近似球形，这是由于表面张力的缘故 答案 A

解析 表面张力的作用效果是使液体表面绷紧，由于表面张力，使小昆虫站在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形.故B、C、D说法正确，答案选A.

表面张力的微观解释

2.下列关于液体表面张力的说法中，正确的是( )

A.液体表面张力的存在，使得表面层内分子的分布比内部要密些

B.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离，从而表现为引力，因而产生表面张力

C.液体表面层分子间只有引力而无斥力是产生表面张力的原因 D.表面张力使液体表面有收缩到最小面积的趋势 答案 BD

(时间：60分钟)

题组一 液体的表面张力

1.下列现象中，由于液体的表面张力而引起的是( )

A.小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体的表面张力作用 B.小木块能够浮于水面上是液体表面张力与其重力平衡的结果 C.缝衣针浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的结果 D.喷泉喷射到空中形成一个个球形的小水珠是表面张力作用的结果 答案 AD

解析 仔细观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比周围水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非常好的膜上一样，因此，这是液体的表

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