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9.2 液体
资料简介
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9.2 液体
一．教材分析
本节教学内容属于选修内容，高考时属于选做题的命题范围，难度要求不大。所以在教学中应该以传授基础知识为主，不宜出现难度太大的练习题。
二．教学目标
1．知道液体的微观结构特点；知道液体的各向同性和流动性可用液体的微观结构来说明。
2．知道生活中的表面张力现象。
3．知道生活中的浸润和不浸润现象，了解毛细现象。
4．了解液晶的特性及应用。
三．教学重点、难点．
1液体的三种特殊物理现象。
2．液晶的特性及其在现实技术中的应用。
四．学情分析：
学生在生活中虽然对液体有一些感性认识，但是这部分的理论对于学生仍旧是全新的。教学时应该通过让学生回忆日常生活中的现象，结合阅读课本，使之上到理论的高度。
五．教学方法：
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由于本节课的实验效果比较明显，因此，应该创造条件，尽可能地通过实验，使学生增加感性知识，并通过教师的引导，使学生能较轻松地学好本节内容。
六．教学过程
（一）引入新课
教师：液体的性质介于气体和固体之间，它一方面像固体，具有一定的体积，不易压缩，另一方面又像气体，没有一定的形状，具有流动性。这些性质都是由液体的微观结构决定的，本节课我们就来学习液体的有关知识。
（二）进行新课
1．液体的微观结构
教师介绍：液体分子也像固体一样是聚集在一起的，且液体分子间的相互作用不像固体中的微粒那样强。
［多媒体模拟液体的微观结构情况］
学生阅读课文，回答思考题。
（投影）阅读思考题
（1）为什么液体具有一定的体积，且不易压缩？
（2）为什么液体具有流动性？
（3）为什么液体的扩散比固体快？
（4）为什么说只有晶体才能叫做真正的固体？
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学生解答思考题：
（1）因为液体中的分子也像固体分子一样聚集在一起，且分子间有较强的相互作用，所以液体具有一定的体积，且不易压缩．
（2）液体分子间的相互作用力比固体分子间的作用力小，液体分子可以在液体中移动，这是液体具有流动性的原因．
（3）由于分子在液体里的移动比在固体中容易得多，所以液体的扩散比固体的扩散快．
（4）非晶体的微观结构跟液体非常类似，可看作是粘滞性极大的液体，所以严格说来，只有晶体才能叫做真正的固体。
2．液体的表面张力
［学生每两人一组实验］
实验一：
把一根棉线的两端系在铁丝环上（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，这时薄膜上的棉线是松弛的。
用针刺破棉线左侧的薄膜，观察薄膜和棉线的变化。
重做这个实验，再用热针刺破棉线右侧的薄膜，观察棉线和薄膜发生的变化。
实验二：
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把一个棉线圈系在铁丝环上，使环上布满肥皂水的薄膜，这时膜上的棉线圈是松弛的。
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。
［学生描述观察到的现象］
在实验一中，刺破棉线左侧的薄膜，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，左侧的薄膜就会收缩，使棉线向左弯成弧形。
在实验二中，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。
教师：从上述二个实验中，我们看到了肥皂膜有一种收缩趋势，这里必然存在着力的作用，那么上述情况中棉线受到怎样的力呢？
学生：在实验一中，棉线受到肥皂膜的拉力，实验二中，棉线圈受到肥皂膜的沿圆环半径方向的向外拉力。
教师：为什么会存在这样一种力，而导致液体的表面具有收缩的趋势呢，这是因为表面层的位置而决定的。
［介绍表面层］
教师：液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层。
［投影］液体表面附近分子分布的示意图，［用课本图9.2－5在实物投影仪上投影即可］
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教师：从分子分布密度来看，在液体的表面层与液体的内部有什么区别？
学生：表面层的分子分布比内部疏些。
教师：表面层的分子分布之所以比内部疏些，是因为处于液体表面层的分子，只显著受到液体内侧分子的作用，其外侧气体分子的作用与之相比可忽略不计，故受力不均，这样使速度较大的分子很容易冲出液面，成为蒸汽，就造成表面层分子较稀疏。
教师：液体表面层与内部的分子分布疏密不同，又造成了它们分子相互作用的怎样的不同特点呢？
液体内部分子较密，分子和分子间几乎是紧挨着的，稍远一些就相吸，稍近一些就相斥，分子间经常保持平衡距离，决定了液体分子不像气体分子那样可以无限扩散，而只能在平衡位置附近振动和旋转。
液体表面层由于分子较稀，分子之间距离就较大些，彼此之间的斥力随距离的增大而减小，在这个特殊层中分子间的引力作用占优势，所以液体表面层中，任何两部分之间存在着相互牵引力，这就造成液体表面层具有收缩趋势。
［投影］
［师据图说明］
上图所示是在液面上画一条分界线MN，把液面分为①和②两部分，由于液体表面层中的引力作用，液面①对液面②有引力F1
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的作用，液面②对液面①有引力F2的作用，F1和F2大小相等，方向相反．
［总结］像F1、F2这种液面各部分之间相互吸引的力，叫做表面张力．
液体的表面张力使液面有收缩的趋势．
3．浸润和不浸润
［演示］取一块洁净的玻璃板，分别插入水银和水中，然后再取出来，观察现象．
［现象］玻璃板从水银中取出来后，玻璃板上没有附着水银；玻璃板从水中取出来后，玻璃板上会沾上一层水．
［总结］液体附着在固体表面的现象叫浸润现象．液体不附着在固体表面的现象叫不浸润现象．
［演示］把玻璃板、蜡板分别插入水中取出，观察现象．
［现象］水能浸润玻璃板；水不能浸润石蜡板．
［结论］同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体可能是不浸润的．例如：水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡．
教师：通过刚才的实验我们知道了同种液体相对于不同固体可能浸润也可能不浸润，那么是什么原因使其浸润，又是什么原因使其不浸润呢？
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［学生阅读课文46页第四段］
教师：液体跟气体接触有表面层，液体跟固体接触有附着层，什么叫附着层？
学生：当液体与固体接触时，在接触处形成一个液体薄层，叫做附着层．
教师：与表面层相比，附着层的分子分布情况，以及分子间相互作用力有什么不同？
［学生讨论总结］
表面层中分子分布较稀，距离较远，分子间表现为相互吸引作用．
附着层里的分子，一方面受液体内部的分子作用，另一方面受固体的分子作用，由于受到固体分子作用，附着层里分子的分布，比起表面层来，总是较密些，分子间距离较远些，分子间作用力可能显示出斥力，也可能显示出引力．
［教师］解释浸润和不浸润现象
附着层分子分布比表面层密，但是比液体内部是稀还是密，分子间作用显示引力还是斥力， 要根据固体分子对液体分子的作用比液体分子间的相互作用是弱还是来强来决定．
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如果固体分子对液体分子引力比液体分子间的引力弱，那么附着层内分子的分布虽然比表面层密，但仍比液体内部稀，这样在附着层里分子间表现出引力，跟表面张力相似，附着层就有收缩趋势，形成了不浸润现象．
如果固体分子对液体分子的引力比液体分子间的引力强，那么附着层里分子的分布就会比液体内部更密，这样在附着层里分子间表现出斥力，跟表面层情形相反，附着层就有扩大趋势，形成了浸润现象．
［演示］（1）将水装入小内径量筒里；（2）将水银装入小内径量筒里。
观察液面有什么不同。
［现象］水装入内径小的量筒中时，水面成凹形．水银装入内径小的量筒中时，水银面成凸形．
［教师解释现象］因为水能浸润玻璃，所以在跟量筒内壁接触处，附着层中的斥力使接触面扩大，从而水面向下弯曲，相反，因为水银不能浸润玻璃，所以在跟量筒内壁接触处，附着层中的收缩力使接触面缩小，从而水银面向下弯曲．
［学生阅读课文46页“说一说”，了解生活中的浸润和不浸润现象，并举例。］
4．毛细现象
［演示实验，并进行实物投影］
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把几根内径不同的细玻璃管插入红色的水中，观察发生的现象．
把这些不同的细玻璃管插入水银中，观察发生的现象．
［现象］把几根细管插入水中时，看到管中的水面比容器中的水面高，且管的内径越小，管里的水面越高；
如果插入水银中，管中的水银面比容器中的水银面低，且管的内径越小，管里的水银面越低．
［总结］浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象叫毛细现象． 能够发生毛细现象的管叫毛细管．
教师：为什么会出现上述现象呢？
［学生阅读课文第47页第二段］
［投影］
（1）当细管插入浸润液体中时，浸润液体跟毛细管内壁接触时，引起液面的弯曲，使液面变大，而表面张力的收缩作用要使液面变小，于是管内液体随着上升，以减小液面，直到表面张力向上的拉引作用跟管内升高的液柱的重力达到平衡时，管内液体停止上升，稳定在一定的高度．
（2）当细管插入不浸润液体中时，由于附着力小于内聚力，液体沿管壁下降，形成凸形弯月面，其表面张力的合力竖直向下，在表面张力的作用下，管内液体下降，直到下降液柱的重力等于表面张力的合力为止．
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［学生阅读课文47页“说一说”了解生活中的毛细现象，并举例。］
5．液晶
［放录像］介绍并比较固态、液晶态和液态的分子排列示意图．
［教师介绍］
从分子排列可以看出，液晶态是介于固态和液态之间的中间态．
在这种状态下的物质，一方面像液体具有流动性，另一方面又像晶体，分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性．
［学生活动］
阅读课文，并解答思考题。
思考题：（1）所有物质都存在液晶态吗？（2）什么样的分子的物质容易具有液晶态？
学生：不是所有物质都具有液晶态，且大多数的液晶是人工合成的。通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。
教师：液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变动都会引起分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质．
［放录像］
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（1）有一种液晶，加上电压时，液晶变为混浊状态，去掉电压时，液晶变为透明状态．
（2）有一种液晶，温度升高时，液晶按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序来改变颜色，温度降低时，又按相反方向改变颜色．
教师总结：液晶的温度、压力、摩擦、电磁作用等的改变，都可以改变液晶的光学性质，这种性质在实际中有广泛的应用．
学生阅读课文并叙述液晶的用途．
总结：利用电压对液晶的影响，可以制作电子手表、电子计算器、微电脑及其他仪器的显示元件．
利用液晶随温度变化改变颜色的性质可以用来探测温度、检查肿瘤和检查电路中的短路点．
［放录像］具体展示液晶的应用．
［学生活动］阅读课文，培养学生学习物理的兴趣．
（三）课堂总结、点评
通过本节课的学习，我们知道了：
1．液体表面层具有收缩 趋势，这是液体表面张力的作用结果。
2．表面张力的本质是分子引力，这是因为表面层的分子较稀，距离较大，分子间引力和斥力的合力表现为引力作用的效果。在表面张力作用下，液体表面积有收缩到最小的趋势
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3．知道了生活中的浸润和不浸润现象，了解了毛细现象。
4．了解了液晶的特性及应用。
七．课余作业
完成P49“问题与练习”的题目。
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