2019-2020年新課標(biāo)教科版3-3選修三2.4《液晶》WORD教案1.doc

2019-2020年新課標(biāo)教科版3-3選修三2.4液晶WORD教案1【例1】把一根縫衣針小心地放在水面上，可以把水面壓彎而不沉沒，為什么？【分析】根據(jù)液面被壓彎后對(duì)縫衣針產(chǎn)生的力的特點(diǎn)即可解釋【答】當(dāng)針放在水面上把水面壓彎時(shí)，仍處于水的表面層以上，就好像放在彈性薄膜上一樣作用在針上的力有：（1）重力G、豎直向下（2）水面的托力N由于水面的表面張力使被壓彎的水面收縮，有使它力圖恢復(fù)原來的水平狀態(tài)的趨勢(shì)，壓彎處水面產(chǎn)生的表面張力方向如圖所示，使彎曲液面對(duì)針產(chǎn)生豎直向上的托力（3）水面壓彎后水產(chǎn)生的靜壓力F結(jié)果，縫衣針就在重力、水面托力、水的靜壓力的共同作用下處于平衡狀態(tài)，所以可以不致沉沒【說明】（1）由于縫衣針常與手指接觸，使針的表面附有一層油脂，可以不被水浸潤(rùn)，所以仍能處于水的表面層以上如果用酒精棉花把縫衣針洗擦干凈后小心地用鑷子夾放在水面上，由于針的表面層已不再有油脂，會(huì)被水浸潤(rùn)，縫衣針就會(huì)沉沒下去了（2）不能認(rèn)為針的重力被液體的表面張力相平衡因?yàn)楸砻鎻埩κ且好娓鞑糠种g的相互作用力，并不作用在針上（3）由于鋼針很細(xì)，置于水面上形成的水面高度差很小，因此產(chǎn)生的靜壓力很小可忽略不計(jì)?！纠?】網(wǎng)孔較小的篩子里盛有少量的水時(shí)，水不會(huì)從網(wǎng)孔中流出試解釋這一現(xiàn)象【解】網(wǎng)孔較小的篩子里盛有少量水時(shí)，在每個(gè)網(wǎng)孔下面都有微微凸出的水滴（如圖1所示）如果將凸出網(wǎng)孔的水滴從靠近根部的地方分隔為上下兩部分，那么在它們的分界線處，下部水滴表面要受到上部水滴根部表面的表面張力f的作用（如圖2所示）由于表面張力f的豎直分力可與下部水滴的重量保持平衡，所以水才不會(huì)從篩子的網(wǎng)孔中流出【例3】如圖1所示，如果用一根細(xì)玻璃管將兩個(gè)半徑大小不同的肥皂泡連通起來，那么這兩個(gè)肥皂泡的大小將如何變化？【解】在肥皂泡的表面上，各部分液面間的表面張力是跟液面相切的，若取單位面積表面作分析可知，作用于單位面積表面邊界上的表面張力f的合力F，將使這一表面對(duì)泡內(nèi)的氣體產(chǎn)生一附加壓力，從而形成附加壓強(qiáng)（如圖2所示），球形肥皂泡的半徑越小，表面的曲率越大，每單位面積表面邊界上表面張力f的臺(tái)力F越大，即單位面積表面產(chǎn)生的附加壓力越大，因而肥皂泡表面對(duì)泡內(nèi)氣體的附加壓強(qiáng)也就越大由此可知，對(duì)半徑較小的肥皂泡來說，泡內(nèi)的氣體將被壓入到半徑較大的肥皂泡中去，從而變得越來越小，直至消失半徑較大的肥皂泡則隨著氣體被壓入而逐漸變大【例4】如圖，把橄欖油滴入水和酒精的混合液里，當(dāng)混合液的密度與橄欖油密度相同時(shí)，滴入的橄欖油呈球狀懸浮在液體中，為什么？【分析】根據(jù)油滴的受力情況和表面層的特點(diǎn)即可解釋【答】滴入混合液中的油滴，受到豎直向下的重力和液體對(duì)它豎直向上的浮力作用由于油的密度與液體的密度相同，使得油滴好像處于失重狀態(tài)油滴在表面張力的作用力，收縮液面有使液面盡量減小的趨勢(shì)因?yàn)樵谕w積的幾何體中，球表面的面積最小，所以油滴在表面張力作用下收縮成球狀懸浮在混合液內(nèi)【說明】表面張力的大小與液面邊界線長(zhǎng)度（設(shè)為L(zhǎng)）成正比，可以表示為：f=L式中稱為表面張力系數(shù)，它表示液面單位長(zhǎng)度的邊界線上所受的表面張力的大小的大小與液體性質(zhì)、溫度以及液體內(nèi)是否有雜質(zhì)有關(guān)溫度升高時(shí)，液體的表面張力系數(shù)減小實(shí)驗(yàn)中用燒熱的針容易刺破液膜，就是這個(gè)道理通常情況下，液體內(nèi)含有雜質(zhì)時(shí)的表面張力系數(shù)也會(huì)減小【例5】在宇宙飛船中放一個(gè)盛有液體的容器，將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？【分析】應(yīng)分液體浸潤(rùn)容器和不浸潤(rùn)容器兩情況，根據(jù)物體處于失重狀態(tài)，在分子力作用下的表現(xiàn)加以討論【答】當(dāng)液體浸潤(rùn)容器時(shí)，附著層內(nèi)分子較液體內(nèi)部分子分布密時(shí)，分子斥力占優(yōu)勢(shì)，使液面沿器壁擴(kuò)展，由于盛有液體的容器置于宇宙飛船中，處于失重狀態(tài)，液體重力為零。在表面張力的作用下，液體會(huì)不斷地沿著器壁上升，直至全部流失。當(dāng)液體不浸潤(rùn)容器時(shí)，附著層內(nèi)分子較液體內(nèi)部分子分布稀時(shí)，分子引力占優(yōu)勢(shì)，具有收縮趨勢(shì)，而液體又處于失重狀態(tài)，所以它不再粘附在器壁上，整個(gè)附著層變成表面層，使液體收縮成一個(gè)球形液滴【說明】在內(nèi)徑較小的容器里，浸潤(rùn)液體形成凹彎月面，不浸潤(rùn)液體形成凸彎月面觀察液面的位置時(shí)，浸潤(rùn)液體以凹彎月面底部為準(zhǔn)；不浸潤(rùn)液體以凸彎月面頂部為準(zhǔn)如圖所示【例6】在表面張力的作用下，水沿毛細(xì)管上升后，水的溫度將 A升高 B降低 C不變 D上述三情況都可能【分析】水沿毛細(xì)管上升后，這部分水的勢(shì)能增加由于整個(gè)系統(tǒng)沒有從外界吸收能量，因此，這部分水增加的勢(shì)能只能由水的內(nèi)能轉(zhuǎn)化而來所以，水沿毛細(xì)管上升的過程中，水溫將稍微下降【說明】本題如不從能的轉(zhuǎn)化和守恒上考慮，會(huì)覺得很棘手由于在毛細(xì)管中的水的勢(shì)能增加量很小，所以水溫的變化也極為微小【例7】將一充滿水銀的細(xì)管氣壓計(jì)下端浸在水銀容器中，其讀數(shù)為p0=0.950105Pa試求：（1）水銀柱的高度；（2）考慮到毛細(xì)現(xiàn)象后，試問真實(shí)大氣壓強(qiáng)為多大？已知細(xì)管直徑d=2.0mm，接觸角=，水銀的表面張力系數(shù)=0.490Nm（3）若允許測(cè)量的相對(duì)誤差為0.1，則管徑所能允許的最小值dmin是多少？【分析】若不考慮毛細(xì)現(xiàn)象，水銀柱所產(chǎn)生的壓強(qiáng)就等于大氣壓強(qiáng)。若考慮毛細(xì)現(xiàn)象，由于水銀與玻璃相互間不浸潤(rùn)，水銀柱的高度比沒有毛細(xì)現(xiàn)象時(shí)有所降低。所降低的那部分水銀柱的重力等于水銀的表面張力?！窘猓骸浚?）由于gh=p0，所以 （2）水銀與玻璃相互間不浸潤(rùn)，所以考慮到毛細(xì)現(xiàn)象的作用，水銀柱的高度比沒有毛細(xì)現(xiàn)象時(shí)有所降低，故真實(shí)的大氣壓強(qiáng)為 =0.96105 pa答：水銀柱的高度是0.712m；真實(shí)大氣壓強(qiáng)應(yīng)是0.960105Pa；為使0.1，細(xì)管半徑不得小于1.04cm【例8】*以下說法正確的是 A玻璃是晶體，它有規(guī)則的幾何形狀B單晶體和多晶體都具有各向異性的物理性質(zhì)C荷葉上的小水滴呈球形，這是表面張力使液面收縮的結(jié)果。D形成液體表面張力的原因是由于液體表現(xiàn)層的分子分布比內(nèi)部稀疏【分析】由單晶體、多晶體、非晶體的主要區(qū)別可知，加工后的玻璃有規(guī)則的幾何外形，但物理性質(zhì)各向同性，且沒有溶點(diǎn)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；多晶體由于是單晶體無規(guī)則排列而成，表現(xiàn)為各向同性，故選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的對(duì)液體來說，因?yàn)楸砻鎸拥姆肿臃植急葍?nèi)部稀疏，所以液體的表面有張力，這一張力作用的結(jié)果要使液體的表面收縮到最小，而體積相同的液體呈球體時(shí)表面積最小，故荷葉上的小水滴呈球形所以選項(xiàng)C、D均正確【答】CD