1、熱熱學學講課順序：講課順序：1、按照競賽真題題型來講、按照競賽真題題型來講 抓住重點、突破難點抓住重點、突破難點 2、新增內容、新增內容 真題研究：真題研究：1、題目的構成、題目的構成 2、包含的概念、規律、方法、包含的概念、規律、方法 3、重點難點、重點難點 4、易錯點、易錯點 5、拓展點、拓展點表面張力現象表面張力現象為什么水面上的小昆蟲能在水面上行走，而不會沉入水中？牛奶滴落在盤中的瞬間飛濺情形，呈現球狀，在盤上方的牛奶呈現近乎完美的球形？表面張力的演示實驗（表面張力的演示實驗（1）圓形金屬框上沾有肥皂泡沫，若將膜面上的棉線圈內部的圓形金屬框上沾有肥皂泡沫，若將膜面上的棉線圈內部的膜戳破

2、，那么棉線圈將被液體的表面張力拉成圓形；膜戳破，那么棉線圈將被液體的表面張力拉成圓形；表面張力的演示實驗（表面張力的演示實驗（2）橄欖油滴橄欖油滴浮在浮在同密度同密度的水和酒精的水和酒精的混合液體中，由于表面張力的的混合液體中，由于表面張力的作用，油滴形成作用，油滴形成完美的球形完美的球形。一、表面張力一、表面張力1.1.現象：現象：說明：說明：液面上存在沿表面的收縮力作用，這種力液面上存在沿表面的收縮力作用，這種力只存在于液體表面。只存在于液體表面。(2).(2).液面像緊繃的彈性薄膜。液面像緊繃的彈性薄膜。(1).(1).液體表面有收縮到最小的趨勢；液體表面有收縮到最小的趨勢；2.2.表面

3、張力表面張力(1)(1)表面表面層：層：在液體與氣體交界面，厚度等于分在液體與氣體交界面，厚度等于分子有效作用距離子有效作用距離( =10-8 m) 的一層液體。的一層液體。(2)(2)表面張力：表面張力：液體的表面層中有一種使液面盡液體的表面層中有一種使液面盡可能收縮成最小的宏觀張力。可能收縮成最小的宏觀張力。分子力觀點：分子力觀點：表面張力是由于液體表面層表面張力是由于液體表面層內分子間相互內分子間相互作用與液體內部分子間相互作用不同。作用與液體內部分子間相互作用不同。(3)(3)表面張力產生的微觀本質表面張力產生的微觀本質 任何系統的勢能越小越穩定，所以表面層內的分子有盡任何系統的勢能越

4、小越穩定，所以表面層內的分子有盡量擠入液體內部的趨勢，即液面有收縮的趨勢，使液面量擠入液體內部的趨勢，即液面有收縮的趨勢，使液面呈緊張狀態，宏觀上就表現為液體的表面張力。呈緊張狀態，宏觀上就表現為液體的表面張力。 體積一定體積一定, , 球體的表面積最小球體的表面積最小; ;從能量觀點來分析從能量觀點來分析u把分子從液體內部移到表面層，需克服把分子從液體內部移到表面層，需克服 f 作功作功; ;外外力作功力作功, ,分子勢能增加分子勢能增加, ,即即表面層內分子的勢能比液體表面層內分子的勢能比液體內部分子的勢能大，表面層為高勢能區內部分子的勢能大，表面層為高勢能區; ; 設想在液面上畫一條直線

5、設想在液面上畫一條直線段，線段兩側液面均有收縮的段，線段兩側液面均有收縮的趨勢，即有趨勢，即有表面張力作用，該表面張力作用，該力與液面相切力與液面相切, ,與線段垂直，與線段垂直，指指向各自的一方向各自的一方, ,分別用分別用F 和和F表表示，這恰為一對作用力與反作示，這恰為一對作用力與反作用力，用力， F = -F。(4). (4). 表面張力系數（定義一）表面張力系數（定義一） 為為表面張力系數表面張力系數，表示液體表面單位長度直線段表示液體表面單位長度直線段上的表面張力，單位：上的表面張力，單位：N / m 。 由于線段上各點均有表面張力作用由于線段上各點均有表面張力作用, ,線段越長線

6、段越長, ,則則合力越大。設線段長為合力越大。設線段長為 l , ,則：則： F = l 。FF如圖所示，鐵絲框上掛有液膜，表面如圖所示，鐵絲框上掛有液膜，表面張力系數為張力系數為 ，將，將AB邊邊無摩擦無摩擦、勻速勻速、等溫等溫地右移地右移x，在，在AB邊上加的力為：邊上加的力為：F =2=2 l ，則在這個過程中外力，則在這個過程中外力F 所所做的功為做的功為: :其中其中S S = 2lx ,是是AB 向右移動過程中液面面積的增量向右移動過程中液面面積的增量。外。外力克服分子間引力做功，液體表面能增加，若用力克服分子間引力做功，液體表面能增加，若用E 表示表表示表面能增量，則：面能增量，

7、則：SxlxFW 2SWE SWSE 表面張力系數在數值上等于增加單位液體表面積時，外力所表面張力系數在數值上等于增加單位液體表面積時，外力所需做的功，或增加單位液體表面積時，所增加的表面能需做的功，或增加單位液體表面積時，所增加的表面能比表面能比表面能；(5). (5). 表面張力系數與表面能增量（定義二）表面張力系數與表面能增量（定義二）f BAB A F二：附加壓強的產生二：附加壓強的產生 在液體表面上取一小面積在液體表面上取一小面積S ,由于液面水平，由于液面水平，表面張力沿水平方向，表面張力沿水平方向， S 平衡時，其邊界表平衡時，其邊界表面張力相互抵消面張力相互抵消,S 內外壓強相

8、等：內外壓強相等： PB = PA0PS PffAB 1.1.平液面平液面2. 2. 液面彎曲液面彎曲1)凸液面凸液面時，如圖時，如圖 S周界上周界上表面張力沿切線方向，合力表面張力沿切線方向，合力指向液面內，指向液面內， S好象緊壓在好象緊壓在液體上，使液體受一附加壓液體上，使液體受一附加壓強強ps，由力平衡條件，液面，由力平衡條件，液面下液體的壓強：下液體的壓強：ps為正為正;附加壓強使得液體內部壓強大于外部壓強。附加壓強使得液體內部壓強大于外部壓強。S 0PsPPffAB sp0BPP 2）凹凹液面液面時，如圖時，如圖 S周界周界上表面張力的合力指向外上表面張力的合力指向外部，部， S好

9、象被拉出，液面好象被拉出，液面內部壓強小于外部壓強，內部壓強小于外部壓強，液面下壓強：液面下壓強：總之：附加壓強使彎曲液面內外壓強不等，與液面總之：附加壓強使彎曲液面內外壓強不等，與液面曲率中心同側的壓強恒大于另一側，曲率中心同側的壓強恒大于另一側， 任何彎曲液面都對液體產生附加壓強；任何彎曲液面都對液體產生附加壓強； 附加壓強方向恒指向彎曲液面的曲率中心；附加壓強方向恒指向彎曲液面的曲率中心；sp0BPP S 0PsPPffA B 三、球形液面的附加壓強三、球形液面的附加壓強-拉普拉斯公式拉普拉斯公式設有一半徑為設有一半徑為R的球形的球形液滴液滴，其表，其表面張力系數為面張力系數為 ，是凸液

10、面，則液，是凸液面，則液滴表面層內外的壓強滴表面層內外的壓強:sp外內PPlp內內P外外r l R F F/ F n在液體表面，取微小球冠形液在液體表面，取微小球冠形液體元，球冠的邊緣線體元，球冠的邊緣線l存在表面張存在表面張力力F，沿球冠表面切線方向。，沿球冠表面切線方向。n由于球冠很小，忽略其重力。由于球冠很小，忽略其重力。n受力分析：受力分析：,P2r內,P2r外表面張力Fn沿邊緣線一周，沿邊緣線一周， F/相互抵消，作相互抵消，作用在球冠邊緣線上用在球冠邊緣線上 的表面張力的合的表面張力的合力為：力為：sinsinsinllFFFrl2n受力平衡受力平衡：Frr22PP外內rsin2P

11、P 外內R2PP外內Rrsin附加壓強：附加壓強：Rps2球形液面附加壓強公式球形液面附加壓強公式RppRppii2200凹液面：凸液面：l 球形液面附加壓強與表面張力系數成正比，與球面半徑球形液面附加壓強與表面張力系數成正比，與球面半徑R成反比。成反比。l 適用于適用于任何液面任何液面：球面、半球面、凹凸面，：球面、半球面、凹凸面，R是液面處的曲率半徑；是液面處的曲率半徑；l 半徑越小，附加壓強越大；半徑越大，附加壓強越小；半徑越小，附加壓強越大；半徑越大，附加壓強越小；l 半徑無限大時，附加壓強等于零，這正是半徑無限大時，附加壓強等于零，這正是水平液面水平液面的情況。的情況。R2PP外內

12、拉普拉斯公式拉普拉斯公式四四. .球形液泡的球形液泡的內、外壓強差內、外壓強差 如圖如圖, ,由于球形由于球形液泡液泡很薄，有內很薄，有內外兩個表面，內外膜半徑近似相外兩個表面，內外膜半徑近似相等，設等，設A、B、C 三點壓強分別為三點壓強分別為PA 、PB 、PC ，則，則：RPPAC 4 l液泡內壓強大于液泡外壓強，并與半徑成反比。液泡內壓強大于液泡外壓強，并與半徑成反比。l同樣處在大氣壓下，液泡半徑越小，內外的壓強同樣處在大氣壓下，液泡半徑越小，內外的壓強差越大差越大; ;RO ACBRPPA 2B RPP 2CB RPRP 22CA 補充：補充： 向帶有活塞的三通玻璃管向帶有活塞的三通

13、玻璃管吹氣使兩端分別掛上大小不一的肥吹氣使兩端分別掛上大小不一的肥皂泡，旋轉活塞使兩氣泡連通，觀皂泡，旋轉活塞使兩氣泡連通，觀察氣泡的變化察氣泡的變化?l 發現小泡將越來越小，大泡越脹發現小泡將越來越小，大泡越脹越大。這就是小泡的附加壓強大于越大。這就是小泡的附加壓強大于大泡的附加壓強的緣故。大泡的附加壓強的緣故。補充例補充例4 如圖，在內半徑如圖，在內半徑r0.3mm的細玻璃管中注水，一部的細玻璃管中注水，一部分水在管的下端形成一凸液面，其半徑為分水在管的下端形成一凸液面，其半徑為3mm，管中凹液面的，管中凹液面的曲率半徑與毛細管的內半徑相同。求管中所懸水柱的長度曲率半徑與毛細管的內半徑相同

14、。求管中所懸水柱的長度h。設水的表面張力系數設水的表面張力系數 73 10-3 Nm.RA 2PP0 rB 2PP0 ghBA PPcmrRgh4 . 5112 潤濕潤濕: 液體沿固體表面液體沿固體表面延展的現象，稱延展的現象，稱液體潤液體潤濕固體濕固體。(水水玻璃玻璃)五、潤濕與不潤濕五、潤濕與不潤濕1. 定義定義不潤濕：不潤濕：液體在固體表面液體在固體表面上收縮的現象，稱上收縮的現象，稱液體不液體不潤濕固體潤濕固體。(水水石蠟石蠟) 潤濕、不潤濕與相互接觸的液體、固體的性質有關。潤濕、不潤濕與相互接觸的液體、固體的性質有關。內聚力內聚力：附著層內分子所受附著層內分子所受液體液體 分子引力之

15、和。分子引力之和。2. 微觀解釋微觀解釋潤濕、不潤濕是由于分子力不對稱而引起。潤濕、不潤濕是由于分子力不對稱而引起。附著力：附著力：附著層內分子所受附著層內分子所受固體固體 分子引力之和。分子引力之和。附著層：附著層：在固體與液體接觸處，厚度等于液體在固體與液體接觸處，厚度等于液體 或固體分子有效作用半徑或固體分子有效作用半徑 （以大者為準）的一（以大者為準）的一層液體。層液體。附附f內內fA (2)(2)當當 f附附 f內內, ,A 分子所受合力分子所受合力 f 垂直垂直于附著層指向固體，于附著層指向固體，液體內部分子勢液體內部分子勢能大于附著層中分子勢能，能大于附著層中分子勢能，液體內的液

16、體內的分子盡量擠進附著層，使附著層擴展，分子盡量擠進附著層，使附著層擴展，宏觀上表現為宏觀上表現為液體潤濕固體液體潤濕固體。fA 在液體與固體接觸面的邊界處，作液體表面及在液體與固體接觸面的邊界處，作液體表面及固體表面的切線，這兩切線通過固體表面的切線，這兩切線通過液體內部液體內部的夾角稱的夾角稱接觸角接觸角 ，用，用 表示。表示。 3. 接觸角接觸角液液體體潤潤濕濕固固體體；,2 。液液體體完完全全潤潤濕濕固固體體，0 液液體體不不潤潤濕濕固固體體；,2 。液液體體完完全全不不潤潤濕濕固固體體， OO注意：注意：兩切線通過兩切線通過液體內部液體內部的夾角稱的夾角稱接觸角接觸角 六、毛細現象六

17、、毛細現象水在細玻璃管中水面上升；水在細玻璃管中水面上升；水銀在玻璃管中液面下降；水銀在玻璃管中液面下降；1.1.毛細現象毛細現象潤濕管壁的液體在細管里升高，不潤濕管壁的液體在細潤濕管壁的液體在細管里升高，不潤濕管壁的液體在細管里下降的現象。管里下降的現象。原因：表面張力及潤濕、不潤濕。原因：表面張力及潤濕、不潤濕。細管稱毛細管。細管稱毛細管。毛細管：紙張、燈芯、紗布中的纖維、土壤、植物的根莖等毛細管：紙張、燈芯、紗布中的纖維、土壤、植物的根莖等2.2.管內液面上升（或下降）的高度管內液面上升（或下降）的高度 ( (1)1)液體潤濕管壁液體潤濕管壁C B A 半徑為半徑為r的毛細管剛插入水中時

18、，的毛細管剛插入水中時，為銳角為銳角,管內液面為凹液面，管內液面為凹液面，PC = P0 ,PB P0 , B、C 為等高點，但為等高點，但PB0, 液面上升液面上升h0, 液面下降液面下降補充例題補充例題, 如圖如圖, 盛有水的盛有水的U形管中，細管的內半徑形管中，細管的內半徑rA=5.0 10-5m，粗管的內半徑粗管的內半徑rB2.0 10-4m。設水能完全潤濕玻璃管壁，。設水能完全潤濕玻璃管壁，且巳知水的表面張力系數且巳知水的表面張力系數73 10-3Nm, 試求左右兩管水面的高度差試求左右兩管水面的高度差h。；ghrB AB0BA0APP;cos2PPrcos2PPcmrrghBA3

19、.22112 氣體栓塞現象和懸著水氣體栓塞現象和懸著水毛細現象在科學技術和日常生活中都有著重要作用。l在工程技術中利用毛細管現象可使潤滑油通過孔隙進入機器零件中潤滑機器；l動物體內的微血管及植物體內的導管動物體內的微血管及植物體內的導管都可視為很細的毛細管，故毛細現象在生理學的研究中亦起著很重要的作用。一、毛細管的氣體栓塞現象一、毛細管的氣體栓塞現象 如圖，毛細管中有一段液體，液體左右兩端壓強相等如圖，毛細管中有一段液體，液體左右兩端壓強相等,形成對稱的彎液面，欲使液柱向右移動，形成對稱的彎液面，欲使液柱向右移動， 則在左側加一壓則在左側加一壓強強P，這時兩側液面形狀改變，右側曲率半徑增大，這時兩側液面形狀改變，右側曲率半徑增大 , 左左側曲率半徑減小，產生向左的附加壓強差側曲率半徑減小，產生向左的附加壓強差 ps來抵抗來抵抗P ,當當P 達到一定程度時，液柱才能移動。達到一定程度時，液柱才能移動。 當毛細管中有很多氣泡，當毛細管中有很多氣泡，則外加幾個大氣壓都不能使則外加幾個大氣壓都不能使液柱移動，形成栓塞液柱移動，形成栓塞, 稱稱氣氣體栓塞現象體栓塞現象。pppP+p（1 1）肌注、輸液、輸血時要防止氣泡進入。）肌注、輸液、輸血時要防止氣泡進入。3 3、要注意避免氣體栓塞、要注意避免氣體栓塞（