7.2液体的性质及应用（一）（教案）（表格式）中职《物理（上册）》（上海交通大学出版社）

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课题 第二节 液体的性质及应用（一）
课时 1课时（45 min） 总 27 课时
教学目标 知识技能目标： 了解液体的表面张力 知道表面张力产生的原因 了解润湿和不润湿现象 理解毛细现象 了解气体栓塞的成因及预防措施 思政育人目标： 培养用理论解决实际问题的能力，不断积累科学文化知识，与祖国共成长。
教学重难点 教学重点：液体表面张力产生的原因 教学难点：气体栓塞的成因及预防措施
教学方法 讲练结合法
教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材
教学过程 主要教学内容及步骤 设计意图
问题导入 （4 min） 【教师】提出以下问题： 昆虫能在水面上行走、杯子中的水满了却不溢出、自来水管口滴下的水滴和荷叶上的露珠皆呈球形，这些现象说明了什么？ 【学生】思考、举手回答 通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣
传授新知 （24 min） 【教师】通过学生的回答引入要讲的知识 知识点 表面张力 【教师】讲解表面张力产生的原因、特征、系数 1．表面张力产生的原因 如图7-10所示，在液态物质与气态物质的分界面上，分子间存在相互吸引的力量，欲将彼此拉近，这使得液面像一张弹性膜，此为表面张力的来源。下面分别从分子运动论的观点和能量观点，说明液体表面张力产生的原因。 图7-10 表面张力的成因 1）从分子运动论的观点说明 如图7-11（a）所示，在液体内部任取一分子A，以分子A为球心，以分子有效作用半径R（约为）为半径做一球，称为分子作用球。对分子A进行受力分析：球外分子对分子A无作用力；球内分子对分子A的作用力对称分布，合力为零，如图7-11（b）所示。 从液体表面任取一分子B，对其进行受力分析：该分子所受合力与液面垂直，指向液体内部，如图7-11（c）所示。由此可知，液体表面的分子与液体内部的分子不同，液体表面的分子会受到一个指向液体内部的合力，在该合力的作用下，液体表面的分子有被拉进液体内部的趋势，在宏观上表现为液体表面有收缩趋势。 （a） （b） （c） 图7-11 表面张力 2）从能量观点说明 把分子从液体内部移到表面，需克服做功。外力做功，分子势能增加，即液体表面分子的势能比液体内部分子的势能大，表面为高势能区。各个分子势能增量的总和称为表面能，用E表示。 任何系统的势能越小越稳定，所以液体表面的分子有尽量挤入液体内部的趋势，即液面有收缩趋势。 2．表面张力的特性 表面张力只出现在液体与其他物体的分界面上，液体内部并不存在表面张力。表面张力是宏观力，其作用方向垂直于边界且沿着液面的切线方向。如果液面是平面，表面张力就在这个平面上；如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。 表面张力的大小与液体的种类和温度有关。一般情况下，液体掺了杂质或者温度升高后，表面张力会变小。 3．表面张力系数 如图7-12所示，假想在液面上画一条直线段，线段两侧液面均有收缩的趋势，即有表面张力的作用，且两侧的表面张力均与液面相切、与线段垂直并指向各自的一方。分别用f和表示这两侧的表面张力，则f和是一对作用力与反作用力，即。 图7-12 表面张力示意图 由于线段上各点均有表面张力作用，则线段越长，合力越大。设线段长为l，则。为表面张力系数，数值上等于单位长度直线段两侧液面的表面张力，单位为N/m。 液体的表面张力系数与液体的种类、温度、相邻物质的化学性质及是否掺杂杂质有关。例如，液氢和液氦的密度小且容易蒸发，其表面张力系数小；在钢液结晶时加入少量硼，可以促使钢液加快结晶。 【学生】聆听、理解、记笔记 知识点 润湿和不润湿 【教师】应用图示讲解润湿和不润湿 液体沿固体表面延展的现象，称为液体润湿固体。如图7-13（a）所示，水可以润湿玻璃。液体在固体表面收缩的现象，称为液体不润湿固体。如图7-13（b）所示，水不能润湿石蜡。润湿、不润湿与相互接触的液体和固体的性质有关。 （a） （b） 图7-13 润湿和不润湿现象 （a）润湿；（b）不润湿 固液接触处，固体表面与液体表面的切线在液体内部形成的角称为接触角。润湿时，；当时，称为完全润湿。不润湿时，；当时，称为完全不润湿。 典型的润湿与不润湿现象如下： （1）纯水能润湿洁净的玻璃，水银能润湿洁净的锌板、铜板或铁板。 （2）纯水不润湿石蜡，水银不润湿玻璃。 【学生】聆听、理解、记笔记 知识点 毛细现象和气体栓塞 【教师】讲解毛细现象和气体栓塞 1．毛细现象 润湿管壁的液体在细管里升高，不润湿管壁的液体在细管里下降，这种现象称为毛细现象。如图7-14（a）所示，将两端开口的细玻璃管插入水中，管内液面比管外液面高，并且管子越细，内外水面高度差越大；如图7-14（b）所示，将两端开口的细玻璃管插入水银中，管内液面比管外液面低，并且管子越细，内外水银面高度差越大。 （a） （b） 图7-14 毛细现象 当液体与固体接触时，液体的表面分子与固体的表面分子会有互相吸引的力量，称为附着力。毛细现象为内聚力（即表面张力）与附着力互相作用的结果。因水面与管壁的附着力大于水面的内聚力， 当细玻璃管插入水中时，管壁处的水面向上弯，水面上升，接触角，如图7-15（a）所示。因水银面与管壁的附着力小于水银的内聚力，当细玻璃管插入水银中时，管壁处的水银面向下弯，水银面下降，接触角，如图7-15（b）所示。 （a） （b） 图7-15 毛细现象的原因 对于玻璃管插入水中的情况，管内比管外高出部分的水柱的受力示意图如图7-16所示。水柱上下所受的压力皆为一个大气压力，可互相抵消。同样，水柱受周围管壁水平方向的压力可互相抵消。根据静力平衡的条件，水柱在竖直方向上的受力也必须抵消，即水柱的重力G被表面张力所支撑。T为水柱的表面张力，为水柱的密度，表面张力作用在上方管壁上，因此 ，可推出，此为玻璃管插入水中时管内比管外高出部分的水柱长度。 （a） （b） 图7-16 液体的受力示意图 【学生】聆听、理解、记笔记 【教师】讲解例题 【例7-2】如图7-17所示，一U形毛细管左右两管的内半径分别为和。已知管内液体的密度为，液体与玻璃的接触角为零，两管的液面差为h，则该液体的表面张力为多大？ 图7-17 例7-2图 【学生】聆听、理解、演算 2．气体栓塞 如图7-18（a）所示，毛细管中有一段液体，液体左右两端压强相等，形成对称的弯液面。如图7-18（b）所示，欲使液柱向右移动，则需在左侧加一压强，这时两侧液面形状改变，右侧曲率半径增大，左侧曲率半径减小，产生向左的附加压强差以抵抗；当达到一定程度时，液柱才能移动。如图7-18（c）所示，当毛细管中有很多气泡时，即使外加几个大气压都不能使液柱移动，这种现象称为气体栓塞。 （a） （b） （c） 图7-18 气体栓塞原理 为防止气体栓塞现象发生，在实施外科手术和静脉注射时，切忌把空气注入血管中。人们不能在高气压突然降到低气压的环境中工作，因为人的血管中有一定量的气体，其溶解度与压强成正比，如果气压突然降低，气体将析出形成气泡。如果微血管中的气泡过大过多，就会出现气体栓塞现象而危及生命。植物体内营养液通过很细的导管输送，温度升高时，溶于液汁中的气体会析出形成气泡。气泡太多时，会导致部分导管栓塞，从而使部分枝叶因缺乏营养而枯萎。 【学生】聆听、理解、整理笔记 通过教师的讲解和演示，使学生液体的表面张力，知道表面张力产生的原因，了解润湿和不润湿现象，理解毛细现象，了解气体栓塞的成因及预防措施
课堂讨论 （10 min） 【教师】组织学生以小组为单位，讨论下面哪些是液体表面张力的表现，哪些是毛细现象的表现 （1）回形针及硬币浮于水上 （2）用吸水纸将水从杯中吸上来 （3）荷叶上的露珠都是球状的 （4）水倒满时水面会有微微凸起的弧状 （5）吸管插入水中，吸管中液面高于水面 （6）浮在水表面上的水黾（min第三声，一种昆虫） （7）用洗洁精溶液吹泡泡 （8）树叶飘在水面上 （9）微风下湖面的波纹 【学生】聆听、思考、小组讨论，由小组代表上台发表讨论结果 【教师】与学生一起评价各组的发言 通过课堂讨论，巩固所学知识，加深学生对所学知识的理解，并将所学知识与实践相结合
课堂小结 （3 min） 【教师】简要总结本节课的要点 本节课学习了液体的表面张力，了解了表面张力产生的原因，了解了润湿和不润湿现象，理解了毛细现象，了解了气体栓塞的成因及预防措施等知识，重点是概念的理解与记忆；希望大家在课下多加练习，巩固课上所学知识，为后面的学习打下坚实的基础。 【学生】总结回顾知识点 总结知识点，巩固学生对液体的表面张力、润湿和不润湿现象、毛细现象相关知识的印象
作业布置 （2 min） 【教师】布置课后作业 完成教材习题7-2中与本课相关的习题 【学生】完成课后作业 通过课后作业复习巩固学到的知识，提高分析问题的能力
教学反思 本节课在教材处理上以概念教学为主，通过大量的举例以达到彻底理解概念；在课堂组织上，把大量的时间留给学生，让学生思考所举的例子；在学困生的关注上，重点关注其对概念的记忆。

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