高中物理 第2章 第4、5节 液体的性质 液晶 液体的表面张力课件 粤教版选修3-3.ppt

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第四节液体的性质液晶第五节液体的表面张力 考点一液体的性质液晶 栏目链接 1 液体像气体一样没有固定的形状 具有流动性 而又像固体一样具有一定的体积 不易被压缩 液体的这些特点是由什么决定的 提示 液体的微观结构 2 液晶在现代生活中扮演着重要角色 从最初的电子手表到如今的笔记本电脑 液晶电视 可视电话 液晶一步步地深入到我们生活的方方面面 为什么 液体 和 晶体 联系在一起了 液晶是液体吗 提示 某些有机化学物像液体一样具有流动性 连续性 而其光学性质 电学性质与某些晶体相似 具有各向异性 液晶不是液体 栏目链接 1 液体的微观结构及特性 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 栏目链接 2 液体的宏观特性 一定体积 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 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 栏目链接 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 扩散特点 液体的扩散现象是由液体分子热运动产生的 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 2 液晶 1 定义 有些有机化学物在固态向液态转化的过程中存在着混浊的中间态 它具有和晶体相似的性质 故称为液态晶体 简称液晶 2 长丝状液晶 分子排列特点 呈长棒形排列 自然状态下分子有彼此平行排列的倾向 沿一定方向的排列比较整齐 但彼此间前后左右的位置可以变动 特性及应用 对外界的作用很敏感 当外加电压时 液晶分子不再平行排列 液晶由透明状态变成混浊状态 去掉电压又恢复透明 因此可制作显示元件 3 螺旋状液晶 分子排列特点 分子分层排列 每层分子的排列方向相同 相邻各层分子的取向相差一个小角度 形成各层分子排列方向依次旋转 构成一个螺旋状结构 特性及应用 具有显著的温度效应 可以用来探测温度 医学上检查肿瘤 检查电路中的短路点 注意 1 液晶的性质具有双重性 既具有液体的流动性 连续性 又在光学性质 电学性质等方面具有晶体的各向异性的性质 2 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 3 不是所有的物质都具有液晶态 栏目链接 例1关于液晶的下列说法中正确的是 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C 电子手表中的液晶在外加电压的影响下 能够发光D 所有物质在一定条件下都能成为液晶 栏目链接 解析 液晶是某些特殊的有机化合物 在某些方向上分子排列规则 某些方向上杂乱 液晶本身不能发光 所以选项A C D错 选项B正确 答案 B方法总结 1 液晶是既具有流动性和连续性又具有各向异性的流体 2 向列型液晶在外加电压下会由透明变为不透明 但本身不会发光 课堂训练1 下列有关液晶的一些性质的说法中 不正确的是 A A 液晶分子的空间排列是稳定的B 液晶是光学性质随温度而变化C 液晶的光学性质随所加电场的变化而变化D 液晶的光学性质随所加压力的变化而变化 解析 液晶分子既有排列的有序性 又可以自由移动 故A错 B C D均正确 考点二液体的表面张力 栏目链接 液体的表面张力是如何形成的 提示 1 表面张力形成的原因可以从分子间距离上来解释 表面层中相邻分子间距离大于r0 分子力表现为引力 引力方向沿液面的切向 但每个分子受到周围多个分子对它的引力 合力方向是竖直向下的 2 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 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 栏目链接 1 液体的表面现象 1 实验一 实验过程 如图所示 把一根棉线的两端系于铁丝环上 棉线不要张紧 然后把环浸入肥皂水里 再拿出来 环上就布满了肥皂水的薄膜 观察这时的棉线是张紧还是松弛的 用热针刺破棉线左侧的薄膜 观察薄膜和棉线发生的变化 重做这个实验 再用热针刺破棉线右侧的薄膜 观察薄膜和棉线发生的变化 实验现象 刺破棉线左侧的薄膜后 右侧的薄膜就会收缩 使棉线向右弯成弧形 刺破棉线右侧的薄膜后 左侧的薄膜就会收缩 使棉线向左弯成弧形 2 实验二 实验过程 如图所示 把一个棉线圈系在铁丝环上 使环上布满肥皂水的薄膜 观察此时的棉线圈是松弛还是张紧的 用热针刺破棉线圈里的肥皂膜 观察棉线圈外的薄膜和棉线圈有什么变化 实验现象 刺破棉线圈里的肥皂膜后 棉线圈外的薄膜就会收缩 使棉线圈张紧成圆形 实验结论 液体的表面就像张紧的橡皮膜一样 具有收缩的趋势 2 液体的表面张力及其微观解释 1 表面层 液体和气体接触的表面存在的液体薄层 2 表面张力的定义 在液体表面上想象的画一根直线 直线两旁的液膜一定存在着相互作用的拉力 液体表面出现的这种张力 称为表面张力 3 表面张力的形成 如图 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 表面特性 因把液体内部的分子移到表面层去时 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 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 注意 1 表面张力形成的原因也可从分子间距离上来解释 表面层中相邻分子间距离大于r0 分子力表现为引力 引力方向沿液面的切向 但每个分子受到周围多个分子对它的引力 合力方向是竖直向下的 2 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 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 例2 多选 液体表面张力产生的原因是 A 表面张力产生在液体表面层 它的方向跟液面垂直B 表面张力产生在液体表面层 它的方向跟液面相切C 表面张力产生在液体附着层 它的方向跟液面垂直D 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 解析 液体表面张力产生在液体表面层 与液面相切 B选项正确 如果在液体表面画一条线 线两侧的液体之间的作用力是引力 引力方向与这条分界线垂直 D选项正确 答案 BD方法总结 液体表面张力产生的原因是由于液体表面分子蒸发 使得分子间距离大于r0而产生引力 引力总是与液体表面相切 与液面任意一条分界线垂直 课堂训练2 下列现象中 不是由表面张力引起的现象是 A A 木块浮在水面上B 水中的气泡呈球形C 荷叶上的小水珠呈球形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 气泡呈球形 露珠呈球形都是因液面具有收缩的趋势 是液体表面张力的表现 湿头发粘在一起时 水的表面积才能大大减小 也是液体表面张力的表现