第2章 气体、固体和液体

第5节 液体

一、教学内容分析

《液体》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》选择性必修第三册模块“固体、液体和气体”主题下的内容。课程标准要求为：观察液体的表面张力现象。了解表面张力产生的原因。知道毛细现象。分析生活中与表面张力相关的实例。设计实验，比较肥皂水和清水的表面张力。《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程标准的解读为：要求学生通过日常现象和实验观察液体的表面张力现象，并且能够应用分子动理论解释液体表面张力产生的原因。学生应该对实验现象进行观察和思考，尝试解释实验现象。例如，把一条细棉线系在铁丝环上，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，棉线圈外的薄膜就会收缩，使棉线圈张紧成圆形。又如，让学生在装满水的杯子内轻轻放入一些小硬币，观察杯边水面形状，说明现象产生的原因。由于表面张力的问题与日常生活联系紧密，所以要求学生交流日常生活中所见到的表面张力现象，并讨论、解释这些现象。例如为什么叶面上的露珠呈球形？为什么硬币能够浮在水面上？为什么雨天使用布制的伞，虽然伞面能看到纱线之间的缝隙，但却不漏水。学生要知道浸润和不浸润的概念，知道毛细现象，通过观察日常生活中的现象，了解浸润现象和毛细现象的应用。

二、学情分析

学生在生活中了解与表面张力有关的现象，例如露珠呈现为球形，太空中的水失重时呈现为球形，荷叶上的水呈现为水珠——不浸润现象，硬币浮在水面上等。通过生活实例引入表面张力，引发学生思考。演示实验能让学生认识表面张力，形成感性认识，要展示大量真实情境让学生感知表面张力的存在。学生已经了解分子间作用力特点，当分子间距比较大时，分子间作用力表现为吸引力，从微观角度解释表面张力的产生机理。但学生对液体表面层不了解，知识缺乏，这部分知识教师要向学生讲解，为学生用分子间作用力解释表面张力奠定知识基础。

三、教学目标

1.学生了解液体的基本性质。

2.学生知道液体的表面张力，了解表面张力形成的原因。

3.学生知道浸润和不浸润的含义，了解浸润和不浸润在生活、生产中的应用。

4.学生知道液晶态的物理特性，了解液晶在生活中的应用。

四、教学重难点

教学重点： 表面张力的含义、浸润和不浸润、液晶的性质

教学难点： 表面张力的本质，从微观角度认识表面张力的产生

教学方法： 实验教学、讲授法、启发式教学、对话讨论

教学工具：水杯、硬币、铁丝、棉线、肥皂水、毛细管、多媒体课件

五、教学过程

问题：液体有哪些特点？和固体、气体相比有哪些异同？

生：有固定体积，液体具有流动性。

师：液体的性质是分子间作用力和分子热运动共同作用的结果。对于固体，分子间作用力远大于分子热运动，固体分子在平衡位置作热振动。液体分子的分子间作用力和热运动两种作用势均力敌，分子也作热运动，但热运动的平衡位置可以变化，分子在某个位置振动上千次，接着到临近位置振动。液体分子犹如草原上的羊群吃草，每只羊相当于一个分子，在一处吃一会，又到邻近处进食，位置变动，表现为液体具有流动性。

图 1 

液体分子的运动犹如羊群吃草，在一个地方吃一会，又换到邻近处进食

活动一、液体的表面张力

问题1-1：将一枚硬币放在水面上，硬币会沉下去吗？

生：会沉下去。

演示实验1 在杯子里加入清水，水静止后。将一枚5分硬币轻轻放在水面上。硬币面要和水面平行。

实验现象：硬币浮在水面上，不下沉。

图 2

问题1-2：硬币受哪些力？为何不下沉？

问题1-3：挂在草尖上的液滴呈球形，在真空中的水滴呈现为完美的球形。为什么不是其他形状？

问题1-4：水黾停在液面上，观察液面形状。和重物在橡皮膜上静止，形状有共同点吗？

演示实验2 肥皂膜和棉线变化

图 3

问题1-5：刺破肥皂膜后，棉线张紧。棉线受到的作用力有何特点？

图 4

表面张力

液体表面好像一层张紧的橡皮膜，沿着表面具有一种使其收缩的作用力。这种作用力只存在于液体的表面层，在液体表面层内的各个方向都存在，称为液体的表面张力。表面张力使液体表面积尽量缩小。

图 5 表面张力

表面张力的产生  

表面层内分子与周期分子相互作用的情况与液体内部分子的情况不同，表面层内分子稀疏，分子间作用力为引力，且表面层中分子受其他分子的作用力不对称，表面张力是分子间吸引力的一种表现形式。

活动二、浸润和不浸润

投影图片，观察现象。

图 6 玻璃面             蜡面

问题2-1：将水滴在洁净玻璃片上和涂有石蜡的玻璃片上，水的形状有何不同？

问题2-2：什么是浸润，什么是不浸润？造成差别的原因是什么？

浸润：液体润湿某种固体并附着在固体表面的现象。

不浸润：液体不能附着在固体上。

例如，水能浸润洁净的玻璃，但水银不能浸润玻璃，水银能浸润铅、铜等。

图 7 (a)浸润             (b)不浸润

解释：液体与固体接触的位置形成一个液体薄层，叫附着层.附着层中的液体分子同时受到固体分子的吸引力和液体分子的吸引力。固体分子对附着层内的分子吸引力大于液体分子间的分子吸引力，表现为浸润；固体分子对附着层内液体分子吸引力小于液体分子间的吸引力，表现为不浸润。

浸润和不浸润的应用

毛细现象：浸润液体在细管中上升、不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象.能够发生毛细现象的管叫毛细管.

活动三、液晶

阅读教材，回答下列问题：

问题3-1：液晶有哪些性质？

问题3-2：液体分子的排列有何特点？

问题3-3：举例说明液晶的应用

教师活动：结合PPT介绍液晶的发现过程和液晶的性质。

液晶：①流动性   ②晶体物理性质的各向异性

课堂小结

作业

六、板书设计

七、教学反思

本节内容要求不高，定性了解液体的性质，教学中加强对演示实验的重视，要通过直观现象让学生形成对表面张力、浸润和不浸润的认识，形成感性的物理图像。课后可以要求学生在家动手将教材肥皂沫和棉线的实验重新做一遍，加深对表面张力的认识。

定性解释实验现象和表面张力的产生，不可追究太严谨的物理图像，可以采用形象化的语言和类比方法形成对液体特点的认识。