高中物理 第2章 第4、5節(jié) 液體的性質(zhì) 液晶 液體的表面張力課件 粵教版選修3-3.ppt

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第四節(jié)液體的性質(zhì)液晶第五節(jié)液體的表面張力 考點(diǎn)一液體的性質(zhì)液晶 欄目鏈接 1 液體像氣體一樣沒有固定的形狀 具有流動性 而又像固體一樣具有一定的體積 不易被壓縮 液體的這些特點(diǎn)是由什么決定的 提示 液體的微觀結(jié)構(gòu) 2 液晶在現(xiàn)代生活中扮演著重要角色 從最初的電子手表到如今的筆記本電腦 液晶電視 可視電話 液晶一步步地深入到我們生活的方方面面 為什么 液體 和 晶體 聯(lián)系在一起了 液晶是液體嗎 提示 某些有機(jī)化學(xué)物像液體一樣具有流動性 連續(xù)性 而其光學(xué)性質(zhì) 電學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似 具有各向異性 液晶不是液體 欄目鏈接 1 液體的微觀結(jié)構(gòu)及特性 1 液體的微觀結(jié)構(gòu) 液體中的分子跟固體一樣是密集在一起的 液體分子的熱運(yùn)動主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小的振動 但液體分子只在很小的區(qū)域內(nèi)有規(guī)則的排列 這種區(qū)域是暫時形成的 邊界和大小隨時改變 有時瓦解 有時又重新形成 液體由大量這種暫時形成的小區(qū)域構(gòu)成 這種小區(qū)域雜亂無章地分布著 欄目鏈接 2 液體的宏觀特性 一定體積 液體中的分子密集在一起 分子間距接近于r0 相互間的束縛作用強(qiáng) 主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小振動 所以液體具有一定的體積 各向同性 液體由大量暫時形成的雜亂無章分布的小區(qū)域構(gòu)成 所以液體表現(xiàn)出各向同性 欄目鏈接 流動性 液體分子能在平衡位置附近做微小的振動 但沒有長期固定的平衡位置 液體分子可以在液體中移動 這是液體具有流動性的原因 擴(kuò)散特點(diǎn) 液體的擴(kuò)散現(xiàn)象是由液體分子熱運(yùn)動產(chǎn)生的 分子在液體里的移動比在固體中容易得多 所以液體的擴(kuò)散要比固體的擴(kuò)散快 2 液晶 1 定義 有些有機(jī)化學(xué)物在固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的過程中存在著混濁的中間態(tài) 它具有和晶體相似的性質(zhì) 故稱為液態(tài)晶體 簡稱液晶 2 長絲狀液晶 分子排列特點(diǎn) 呈長棒形排列 自然狀態(tài)下分子有彼此平行排列的傾向 沿一定方向的排列比較整齊 但彼此間前后左右的位置可以變動 特性及應(yīng)用 對外界的作用很敏感 當(dāng)外加電壓時 液晶分子不再平行排列 液晶由透明狀態(tài)變成混濁狀態(tài) 去掉電壓又恢復(fù)透明 因此可制作顯示元件 3 螺旋狀液晶 分子排列特點(diǎn) 分子分層排列 每層分子的排列方向相同 相鄰各層分子的取向相差一個小角度 形成各層分子排列方向依次旋轉(zhuǎn) 構(gòu)成一個螺旋狀結(jié)構(gòu) 特性及應(yīng)用 具有顯著的溫度效應(yīng) 可以用來探測溫度 醫(yī)學(xué)上檢查腫瘤 檢查電路中的短路點(diǎn) 注意 1 液晶的性質(zhì)具有雙重性 既具有液體的流動性 連續(xù)性 又在光學(xué)性質(zhì) 電學(xué)性質(zhì)等方面具有晶體的各向異性的性質(zhì) 2 液晶分子的排列不穩(wěn)定 微小的外界變動都會改變分子排列 從而改變液晶的某些性質(zhì) 3 不是所有的物質(zhì)都具有液晶態(tài) 欄目鏈接 例1關(guān)于液晶的下列說法中正確的是 A 液晶是液體和晶體的混合物B 液晶分子在特定方向排列比較整齊C 電子手表中的液晶在外加電壓的影響下 能夠發(fā)光D 所有物質(zhì)在一定條件下都能成為液晶 欄目鏈接 解析 液晶是某些特殊的有機(jī)化合物 在某些方向上分子排列規(guī)則 某些方向上雜亂 液晶本身不能發(fā)光 所以選項(xiàng)A C D錯 選項(xiàng)B正確 答案 B方法總結(jié) 1 液晶是既具有流動性和連續(xù)性又具有各向異性的流體 2 向列型液晶在外加電壓下會由透明變?yōu)椴煌该?但本身不會發(fā)光 課堂訓(xùn)練1 下列有關(guān)液晶的一些性質(zhì)的說法中 不正確的是 A A 液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的B 液晶是光學(xué)性質(zhì)隨溫度而變化C 液晶的光學(xué)性質(zhì)隨所加電場的變化而變化D 液晶的光學(xué)性質(zhì)隨所加壓力的變化而變化 解析 液晶分子既有排列的有序性 又可以自由移動 故A錯 B C D均正確 考點(diǎn)二液體的表面張力 欄目鏈接 液體的表面張力是如何形成的 提示 1 表面張力形成的原因可以從分子間距離上來解釋 表面層中相鄰分子間距離大于r0 分子力表現(xiàn)為引力 引力方向沿液面的切向 但每個分子受到周圍多個分子對它的引力 合力方向是豎直向下的 2 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 而在體積相同的條件下 球形的表面積最小 3 表面張力的大小除了跟邊界線長度有關(guān)外 還跟液體的種類 溫度有關(guān) 欄目鏈接 1 液體的表面現(xiàn)象 1 實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)過程 如圖所示 把一根棉線的兩端系于鐵絲環(huán)上 棉線不要張緊 然后把環(huán)浸入肥皂水里 再拿出來 環(huán)上就布滿了肥皂水的薄膜 觀察這時的棉線是張緊還是松弛的 用熱針刺破棉線左側(cè)的薄膜 觀察薄膜和棉線發(fā)生的變化 重做這個實(shí)驗(yàn) 再用熱針刺破棉線右側(cè)的薄膜 觀察薄膜和棉線發(fā)生的變化 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 刺破棉線左側(cè)的薄膜后 右側(cè)的薄膜就會收縮 使棉線向右彎成弧形 刺破棉線右側(cè)的薄膜后 左側(cè)的薄膜就會收縮 使棉線向左彎成弧形 2 實(shí)驗(yàn)二 實(shí)驗(yàn)過程 如圖所示 把一個棉線圈系在鐵絲環(huán)上 使環(huán)上布滿肥皂水的薄膜 觀察此時的棉線圈是松弛還是張緊的 用熱針刺破棉線圈里的肥皂膜 觀察棉線圈外的薄膜和棉線圈有什么變化 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 刺破棉線圈里的肥皂膜后 棉線圈外的薄膜就會收縮 使棉線圈張緊成圓形 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 液體的表面就像張緊的橡皮膜一樣 具有收縮的趨勢 2 液體的表面張力及其微觀解釋 1 表面層 液體和氣體接觸的表面存在的液體薄層 2 表面張力的定義 在液體表面上想象的畫一根直線 直線兩旁的液膜一定存在著相互作用的拉力 液體表面出現(xiàn)的這種張力 稱為表面張力 3 表面張力的形成 如圖 分子力特點(diǎn) 分子作用球是半徑等于分子有效作用距離的球 液體內(nèi)部的分子A受到的所有球內(nèi)分子對它的作用力為零 表面層分子B受到的斥力可認(rèn)為是球?qū)ΨQ的 但缺少了表面層外分子的引力 因此分子B受到的引力的合力垂直液面指向液內(nèi) 表面特性 因把液體內(nèi)部的分子移到表面層去時 分子力做負(fù)功 分子勢能增加 所以分子在表面層時比在液體內(nèi)具有較大的勢能 表面層越大 分子數(shù)越多 表面層的勢能就越大 液體表面減小時 表面層的勢能就要減少 又勢能總有減少的傾向 因此 液體表面具有收縮的趨勢 表面張力的方向 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 注意 1 表面張力形成的原因也可從分子間距離上來解釋 表面層中相鄰分子間距離大于r0 分子力表現(xiàn)為引力 引力方向沿液面的切向 但每個分子受到周圍多個分子對它的引力 合力方向是豎直向下的 2 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 而在體積相同的條件下 球形的表面積最小 3 表面張力的大小除了跟邊界線長度有關(guān)外 還跟液體的種類 溫度有關(guān) 例2 多選 液體表面張力產(chǎn)生的原因是 A 表面張力產(chǎn)生在液體表面層 它的方向跟液面垂直B 表面張力產(chǎn)生在液體表面層 它的方向跟液面相切C 表面張力產(chǎn)生在液體附著層 它的方向跟液面垂直D 作用在任何一部分液面上的表面張力 總是跟這部分液面的分界線垂直 解析 液體表面張力產(chǎn)生在液體表面層 與液面相切 B選項(xiàng)正確 如果在液體表面畫一條線 線兩側(cè)的液體之間的作用力是引力 引力方向與這條分界線垂直 D選項(xiàng)正確 答案 BD方法總結(jié) 液體表面張力產(chǎn)生的原因是由于液體表面分子蒸發(fā) 使得分子間距離大于r0而產(chǎn)生引力 引力總是與液體表面相切 與液面任意一條分界線垂直 課堂訓(xùn)練2 下列現(xiàn)象中 不是由表面張力引起的現(xiàn)象是 A A 木塊浮在水面上B 水中的氣泡呈球形C 荷葉上的小水珠呈球形D 洗頭發(fā)時 當(dāng)頭發(fā)浸泡在水中時呈散開狀 露出水面后頭發(fā)聚攏到一起 解析 木塊浮在水面上是因?yàn)楦×Φ脑?氣泡呈球形 露珠呈球形都是因液面具有收縮的趨勢 是液體表面張力的表現(xiàn) 濕頭發(fā)粘在一起時 水的表面積才能大大減小 也是液體表面張力的表現(xiàn)