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人教版 (新课标)选修32 液体教案
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这是一份人教版 (新课标)选修32 液体教案，共1页。教案主要包含了三维目标，重点难点，课时建议，情境设计，资料备选，阅读与积累，重点·难点·疑点，新理念典型探究等内容，欢迎下载使用。
意义学习
本章内容从生活中的自然现象入手，激发学生对每天都能接触到的液体—水的探知欲，同时体会生活中充满了物理，充满了科学，只要细心的观察就会有惊喜的发现。教材按照“从现象到本质”的认识规律，从观察、感受水的表面张力，到液体表面的微观特性，认识液体表面张力产生的原因。同样从观察浸润与不浸润现象和毛细现象，认识附着层分子间的微观特性及现象产生的原因，这样从分子动理论的角度认识了液体与气体、液体与固体接触的薄层所表现的某些现象的本质。对液晶的认识以及液晶的应用方面的介绍中，注意引导学生关注与所学知识的有关的技术与社会问题，进一步激发和培养学生探索与液体相关的科学问题的热情，体现“科学、技术、社会”（STS）的课程理念。
高考聚焦
本章内容为选考内容，能力层次要求较低，液体的表面张力和液晶的微观结构是高考的重点。
课题探究
1.你能让硬币漂浮在水面上吗？如果能，你能解释原因吗？
提示：根据液体表面张力的相关知识进行分析解答。
2.叶片上的小露珠成球形，这是为什么呢？
提示：根据液体的表面张力的相关知识进行分析解答。
3.调查研究液晶在生活和生产中有哪些应用？
提示：充分利用电视媒体、网络、报刊、杂志等工具收集资料。
创新学习法
1.学习液体表面张力时，要充分利用生活、生产中的实例和趣味物理实验，激发学生学习的兴趣，增加知识的直观性。
2.对于液晶的学习，通过对晶体、液晶、液体特点的比较，加深对液晶特点和应用的理解。
第一节 液体的表面张力
教材分析与教学建议
【三维目标】
知识与技能
知道液体表面存在表面张力，了解表面张力产生的原因
过程与方法
通过实验，观察液体的表面张力现象，解释表面张力产生的原因。交流讨论日常生活中表面张力现象的实例，阐述自己的观点。
情感态度与价值观
认识液体表面张力的特点及在生活实际中的应用，发展对科学的好奇心与求知欲。
【重点难点】
重点和难点：液体的表面张力及其产生原因
在实验观察的基础上，知道液体表面存在表面张力，并利用分子动理论的相关知识解释表面张力产生的原因，既可以增加知识的直观性，又可以通过加深知识的前后联系，促进知识结构的建立和完善。
【课时建议】
新授课1课时
【情境设计】
把缝衣针在头发上轻轻摩擦一下，放在水面上，观察发生的现象。
问题导引：如果缝衣针能够漂浮在水面上，你能解释为什么吗？
点拨提示：根据液体表面张力的相关知识进行分析解答。
【资料备选】
液体表面张力这一概念，比较抽象，学生一时难以掌握，现介绍一些小实验，以帮助学生理解．
【实验1】人浸没在水中时，头发会竖起散立在水中，当人的头从水中伸出来时，头发就会粘在一起贴在脑袋上了．
【简析】 水跟头发是浸润的．人的头伸出水后，如果头发仍是分散的，那么水的表面积很大，只有当头发粘在一起时，水的表面积才能大大减小．如图3-1-1所示．
图3-1-1
表示头发横截面
表示附在头发
上的水层表面
【实验2】用竹管吹出一个肥皂泡后，放开吹气口，则泡自行缩小．
【简析】由于液体表面张力的作用，液面有收缩趋势．
【实验3】用细金属丝做成图3-1-2所示的圆环，环下有两根金属丝作支架，插入一个小玻璃瓶（装药片用的）上端的软木塞上，瓶中装适量的砂子，使整体能竖直地漂浮在水中，并只有环和支架露出水面．然后竖直向下压圆环使它浸入水中，轻轻释放后可看到圆环不能浮出水面；如图3-1-3所示．
【简析】由于液体表面张力，圆环被水的表面层所阻挡而不能浮出水面．
图3-1-3
图3-1-2
【实验4】用水和酒精配制成与橄榄油密度相同的液体，用吸管将少许橄榄油注入到这种液体中间，可看到橄榄油滴呈球形悬浮．
【简析】由于橄榄油液体表面张力的作用，橄榄油液体表面有收缩的趋势，使得橄榄油滴呈球形；又由于橄榄油与水和酒精的混合液密度相同，故悬浮．
【实验5】水面浮针或浮硬币：由于它们经常和手接触，所以针和硬币表面有一层油脂，使水对它们不浸润．如果再用油脂涂—下更易成功．漂浮硬币时可以不用纸去托，轻轻地向图3-1-4
水面上平放即可．
【简析】硬币漂浮时液面形状如图3-1-4所示，把斜向上的液体表面张力分解，硬币水平面上所受的合力为零，故周界上水的表面张力的合力是竖直向上的，正是这一竖直向上的合力使水“托”住了硬币．
【实验6】水超过杯口不溢：向饮水用的玻璃杯中小心地注满水，使水面恰好与—杯口相平，注意杯口原来应当是干燥的．然后把大头针或小钉逐个地放入水杯中，要从水面的中间投放，尽量减轻水面的扰动．可以看到水面逐渐凸起高于杯口但不溢出．
【简析】水的表面张力的作用使水面高于杯口但不溢出．
图3-1-5
【实验7】表面活性剂能改变水的表面张力：在水盆中央漂浮几根火柴棍，排成图3-1-5所示的形状，然后向它们中间A处的水面上滴一些肥皂水或洗衣粉溶液或洗涤剂等这类表面活性剂，就会看到火柴棍迅速向四周散开．
【简析】由于表面活性剂使处水面的张力变小，外面四周的水面收缩而使火柴棍移动．
自主学习与问题发现
【阅读与积累】
阅读课本P41~P45页的内容，梳理知识，完成填空
液体的表面张力
液体表面的收缩趋势：液体表面有一种收缩的趋势，正是这种趋势使露珠、乳滴等变为球形
表面张力的微观解释
1.液体与气体接触的表面存在一个薄层，叫做 ，它的分子分布比液体内部 。
2. 各部分间的相互吸引力，叫做 。
3.表面张力的作用使液体表面具有 ，液体就像被一层绷紧的弹性膜覆盖。
表面层
稀疏
液体表面
表面张力
收缩的趋势
[问题与思考]
你能根据所学知识解释一下小昆虫在池塘的水面上能够自由的跑来跑去却不会沉入水底的原因吗？
提示：根据液体表面张力来解释。
合作学习与问题探究
【重点·难点·疑点】
表面张力是如何产生的？
解答：液体与气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子要比液体内部稀疏一些，在液体内部，分子间既存在引力，又存在斥力，引力和斥力的数量级相同，在通常的情况下可以认为它们之间的大小是相等的，而在表面层内，由于分子间距比较大，分子之间的作用力表现为引力，（如图3-1-6所示）我们可以假想一个分界线 ，将液体表面分割成A、B两部分，由于表面分子之间的引力作用，A部分对B部分具有引力作用，使得 向A部分收缩，同样，B部分对A部分具有引力作用，使得 向B部分收缩，我们将液面各部分之间的相互吸引的力称作为表面张力，在表面张力的作用下液体表面形成一个“弹性薄膜”。
表面张力的作用使得液体表面具有收缩的趋势，在体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积是最小的，所以露珠、水银、失重状态下的水滴等等呈现球形。
思维激活
【新理念典型探究】
题型1：液体表面张力产生的原因
例题1.液体表面张力产生的原因是：
A.在液体的表面层，分子间距大，分子间斥力消失，只有引力．
B.由于气体分子对表面层液体分子的吸引．
C.在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部大，分子间引力占优势．
D.由于受到指向液内的吸引力的作用．
审题指导：审题时注意液体表面张力产生的微观解释。
解答：液体表面张力的产生是由于表面层分子较内部稀疏，分子间的距离较大，分子力表现为引力，而使液体表面各部分间相互吸引产生的。
答案：C
题型2.用表面张力的相关知识解释生活现象
例题2.观察并分析下列实验现象：
(1)在一个碗里放些水，水面上平行静浮着两根火柴杆，在两火柴杆中间轻轻滴入一小滴酒精，会看到火柴杆向两侧迅速分开，为什么？
(2)用纸摺一只小船，船尾粘一小块肥皂，轻轻放在清水盆中，纸船会自动前进一小段距离，为什么？
审题指导：审题时注意液体表面张力的微观解释及其应用实例。
解答：(1)两火柴杆中间部分水中因掺杂，使每单位长度上的表面张力减小，两火柴杆外侧水面向外收缩的表面张力大于内侧水面向里收缩的表面张力，于是两火柴杆迅速分开．(2)船尾溶有肥皂，每单位长度的表面张力减小，船四周水面收缩的表面张力的合力向前，使船自动向前．
思维创新
【综合·探究·实践】
探究课题：硬币能不能在水面上漂浮？如果加入几滴洗洁精会看到什么现象？
提示：纯净的水面上，硬币可以漂浮在上面，可是滴入洗洁精后破坏水面的表面张力，硬币会沉到水底。
反思学习与课时测控
【思维误区警示】
【课时标准测控】
1.关于液体表面的收缩趋势正确说法是：
A.因为液体表面分子分布比内部密，所以有收缩趋势．
B.液体表面分子有向内运动的趋势，表现为收缩趋势．
C.因为液体表面分子分布比内部稀，所以有收缩趋势．
D.因为液体表面分子所受引力与斥力恰好互相平衡，所以有收缩趋势．
答案：C
2..关于表面张力的方向，正确的是
A.垂直液面指向液体外面．
B.垂直液面指向液体内部．
C.跟液面相切，垂直于液面的边界线．
D.跟液面相切，平行于液面的边界线．
答案：C
3.下列现象中与水的表面张力有关的是:
A.水中的气泡呈球形 B.草叶上的露珠呈球形
C.刚洗完头，头发粘在一起 D.木块浮在水面上
答案：AB
4.用一段金属丝做成环状，把棉线的两端松弛的系在环上的两点上，然后浸入肥皂水中，再拿出来使环上形成肥皂膜，如果用真刺穿棉线一侧的肥皂膜，则如图3-1-7所示A、B、C三个图中，可能的是图：
A.a、b、c
B.a、b
C.b、c
D.a、c
答案：B
点拨：由于液体表面张力的作用使液体表面象张紧的橡皮膜。
5.如图3-1-8所示，若玻璃在空气中的重力为G1，排开的水重G2，则图中弹簧秤的示数为：
A.等于G1
B.等于G2
C.等于（G1-G2）
D.大于（G1-G2）
答案：D
点拨：由于存在表面张力，玻璃会受到水面的向下的作用力。
第二节 毛细现象
教材分析与教学建议
【三维目标】
知识与技能
1.认识浸润与不浸润现象，了解浸润和不浸润的产生原因
2.认识毛细现象，了解毛细现象产生的原因
3.了解浸润和不浸润现象、毛细现象在实际中的应用
过程与方法
通过实验，观察浸润与不浸润现象、毛细现象，解释其各自产生的原因。交流讨论日常生活中实例，阐述自己的观点。
情感态度与价值观
认识浸润与不浸润现象、毛细现象的规律及应用，发展对科学的好奇心与求知欲。
【重点难点】
重点和难点：浸润和不浸润现象、毛细现象的解释和应用
从生活实例入手，了解浸润和不浸润现象、毛细现象的特点，并利用表面张力的相关知识简单解释各种现象产生的原因，进而解释生活中的实例，可以通过加深知识的前后联系，促进知识结构的建立和完善。
【课时建议】
新授课1课时
【情境设计】
演示实验：在脸盆架上搭一条毛巾，下端浸在水里
问题导引：发生了什么现象？你知道这是怎么回事？水为什么会沿着毛巾上升？
点拨提示：阅读课本浸润与不浸润现象和毛细现象的相关知识解答。
【资料备选】
毛细现象与植物饮水
毛细现象在生物学中有广泛的应用，如动植物的毛细血管，锄松土壤以破坏土壤的毛细管，减少表面水分的蒸发等．将毛细现象实验与植物体内的毛细现象实验进行对比，可以初步了解物理学与生物学综合的意义．
1、根和茎的毛细现象
根是维管植物由胚根发育而来的体轴的地下部分．由主根及其许多侧根构成根系．主要的功能是为了固着植物体和支持地上部，并从土壤中吸收水和溶于水中的无机养料，亦有运输、贮存和合成某些有机物质的功能，并能向外分泌代谢物质．根尖表皮细胞向外突出的毛状物称为根毛，是根吸收水分和无机盐的主要部分．
由于根的上述功能，在演示植物喝水时，一般用有根的凤仙花进行喝水实验；将凤仙花插入有红墨水的水杯中，水面上滴入植物油，杯口用棉花堵塞，以减少蒸发．静置十多小时后，首先观察液面的下降．为了说明植物喝水导致液面下降，可以进行对照实验，几只杯子的水同样多，水面滴入同样多的植物油，并都用棉花塞住瓶口，经过同样长的时间后，插有凤仙花的瓶子水面下降更明显．还可观察凤仙花的叶子和茎，剪断或揭去表皮，可以看到红色墨水已沿茎的表皮上升．后者只需几个小时．
事实上，直接用茎来做实验，同样可以看到红色墨水上升的现象．茎是维管植物由胚芽发育而来的体轴部分．其主要功能出是输导及支持．如果我们用蚕豆、油菜、葱、柳枝、松树及菊花的茎等，插入到红色水中，几个小时后，就可以在茎的表皮下观察到水的上升现象，在花瓣和叶脉上也可见红色．
2、植物的蒸腾作用
植物体能由根、茎输送水分，主要由根床(地下水的压力)、毛细现象和蒸腾作用．大气压由于互相抵消，不应是主要原因．
蒸腾作用主要是由叶下表面的气孔产生．将密闭的塑料袋扎在植物的树叶上，在阳光下很快就会有大量水珠在塑料袋中形成．这一蒸发导致植物要不断地从根茎中输送水分．
叶下表皮的气孔观察也是很有趣的活动．用蚕豆叶或葱叶，由刮胡刀片在叶背面浅浅划一小方块，再用及时贴揭下表皮，并用酒精洗(或用刀片刮)去叶绿体，然后直接贴到载玻片上，就可以用显微镜观察气孔了．
叶的气孔在早晨张开的较大，中午太热，为了减少蒸发量，张开的小．为了观察气孔，显然应选择在早晨摘取的叶子．证明这一结论也是一项有趣的研究活动．在同一植株(如同一棵蚕豆植株)上，分别在早晨及中午摘取多片叶子，获得叶下表皮，并尽可能用同样处理方法，在显微镜下观察，结果是早晨的叶子气孔多且大．
实验时，为了比较茎中存在的毛细现象与蒸腾作用的大小，进行对照实验：分别用剪去叶子和未剪去叶子的同一种植物的茎，插入同一个红色水的瓶中，结果，茎中都有红色水上升，而没有去掉叶子的茎上升的时间长．
茎能传输水分与蒸腾作用有关，同时叶的气孔能进行蒸腾，也是通过叶的毛细现象来传输水分的．
自主学习与问题发现
【阅读与积累】
阅读课本P46~P50页的内容，梳理知识，完成填空
毛细现象
浸润
1. 的现象叫做浸润
2.发生浸润现象时，附着力 内聚力，附着层中分子比液体内部更密。
3.液体装在浸润的容器内，液面呈
。
不浸润
1. 的现象叫做不浸润
2.发生不浸润现象时，附着力 内聚力，附着层中分子比液体内部稀疏。
3.液体装在不浸润的容器内，液面呈
。
毛细现象
1. 的现象叫做毛细现象。能够发生毛细现象的管叫做 。
2.毛细现象是由于 产生的。
液体附着在固体表面上
大于
凹形月面
液体不附着在固体表面上
小于
凸形月面
浸润液体在细管里上升和不浸润液体在细管里下降
毛细管
表面张力的收缩作用
[问题与思考]
在天旱的季节，农民都要不断的给庄稼松土，保证庄稼健康生长扛过旱季，你能解释其中的原理吗？
提示：土壤里有很多像毛细管一样的细小孔道，土壤中的水分可以沿着它们上升到地面，通过松土，破坏土壤表层的毛细管，来保持土壤中的水分。
合作学习与问题探究
【重点·难点·疑点】
1.什么是浸润现象？什么是不浸润现象？它们产生的原因是什么？
解答：液体附着在固体表面上的现象叫做浸润；液体不附着在固体表面上的现象叫做不浸润。
当液体和固体接触时，在接触处形成一液面薄层，叫做附着层。附着层中的液体分子一方面受到液体内部分子的吸引力（内聚力），另一方面受到固体分子的吸引力（附着力）。液体能否浸润固体由内聚力和附着力的大小决定。如果内聚力大于附着力，附着层的分子就比液体内部稀疏，在附着层内出现与液体表面张力相似的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象。相反，如果附着力大于内聚力，附着层中的分子比液体内部更密，在附着层中就出现液体相互排斥的力，这时跟固体接触的液面有扩展的趋势，液体将沿固体表面蔓延开来，形成浸润现象。
2.什么是毛细现象？毛细现象是如何产生的？
解答：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，叫做毛细现象。能够发生毛细现象的管叫做毛细管。
浸润液体在与毛细管内壁接触时，液体表面发生弯曲，呈凹形。液体表面就像一张张紧了的凹形弹性薄膜，表面张力的收缩作用总是力图使凹形表面的面积缩小，对表面下的液体产生向上的提拉作用，于是管内液体上升，直到表面张力向上的提拉作用与管内升高的液柱所受的重力达到平衡时，管内液体才停止上升，稳定在一定的高度。不浸润液体在毛细管里下降则是由于表面张力的收缩作用总是力图使凸形表面的面积缩小，对表面下的液体产生向下的作用导致的。
毛细管越细，毛细现象越明显。
思维激活
【新理念典型探究】
题型1.对浸润和不浸润现象的考查
例题1.不浸润现象中，附着层里的液体分子稀疏的原因是：
A.附着层里液体分子间的斥力，比液体内部分子的斥力强
B.附着层里液体分子间的引力，比液体内部分子的引力强
C.固体分子对附着层中液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱
D.固体分子对附着层中液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强
解答：在不浸润现象中，固体分子对附着层中液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱，附着层的分子就比液体内部稀疏，在附着层内出现与液体表面张力相似的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象。
答案：C
例题2.若液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管时，则：
A.附着层分子密度大于液体内分子的密度
B.附着层分子的作用力表现为引力
C.管中的液面一定是凹弯月面的
D.液面跟固体接触的面积有扩大的趋势
解答：液体对固体浸润时，附着层中的分子比液体内部更密，在附着层中就出现液体相互排斥的力，这时跟固体接触的液面有扩展的趋势，管中液面呈凹弯月面，所以答案ACD正确。
答案：ACD
题型2.对毛细现象的应用进行考查
例题3.为什么铺砖的地面容易返潮？
解答：土地、砖块里有许多毛细管. 地下的水能沿着土地的毛细管上升，到达砖下面后继续沿着砖块中的毛细管上升，到达砖的上表面，使地面返潮.
变式迁移：下列现象中，与毛细现象有关的是哪些？
A.砖块吸水
B.毛巾的一角浸入水中，水会沿毛巾上升，使整个毛巾湿润
C.洗净的衣服在太阳下被晒干
D.自来水笔从墨水瓶中把墨水吸进笔中
答案：AB
思维创新
【综合·探究·实践】
探究课题：把内径不同的细玻璃管插入不同的液体中，观察管内外液面的高度情况并总结即雨润不浸润的区别，以及毛细现象与管径大小的关系。
提示：实验中采用分组对比的方式，先用不同内径的玻璃管插入同种液体比较，然后再用相同内径的玻璃管插入不同液体进行比较分析。
反思学习与课时测控
【思维误区警示】
【课时标准测控】
1.下列现象与毛细现象有关的是：
A.水银压强计示数比实际稍小
B.吸水纸有吸水性
C.油沿灯芯向上升
D.水顺着树向上爬
答案：ABCD
2.将不同材料制成的两根很细的罐子A和B插入同种液体中，A管内的液面比管外液面高，B管内的液面比管外液面低，那么：
A.该液面对A管壁是浸润的，对B管壁是不浸润的
B.该液面对B管壁是浸润的，对A管壁是不浸润的
C.A管内发生的是毛细现象，B管内发生的不是毛细现象
D.A管和B管内发生的都是毛细现象
答案：AD
3.在绕轨道飞行的人造地球卫星上的开口容器中有某种液体，若该液体在地球上是可浸润器壁的，则：
A.在卫星上该液体不在浸润器壁
B.在卫星上该液体仍可浸润器壁
C.在卫星上该液体将沿器壁流到容器外
D.在卫星上该液体仍保留与在地面时相同的形状
答案：BC
4.要想把凝在衣料上的蜡去掉，可以把两层吸墨纸分别放在蜡迹的上面和下面，然后用热熨斗在吸墨纸上来回熨。为什么这样做可以去掉衣料上的蜡？
答案：吸墨纸中有许多毛细管。蜡受热熔化成为蜡液后沿吸墨纸中的毛细管上升，蜡液凝固后就留在其中，从而去掉衣料上的蜡。
第三节 液 晶
教材分析与教学建议
【三维目标】
知识与技能
1.了解液晶的微观结构
2.通过实例了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用
过程与方法
调查了解液晶在实际生活、生产、科研等领域的广泛应用，关注科学技术的新成就和发展趋势。
情感态度与价值观
通过了解液晶的广泛应用，体会科学技术对人类生活和科学发展的影响
【重点难点】
重点和难点：液晶的微观结构和应用
通过对液晶与固体、液体、气体的比较，了解液晶的特点及构造，并通过大量的实例和查阅资料了解液晶在现在生产生活中的广泛应用。
【课时建议】
新授课1课时
【情境设计】
液晶在我们的生活中广泛的被应用，电子表、手机、液晶电视等，液晶使我们的生活丰富多彩起来。
问题导引：什么是液晶？液晶有什么特点？
点拨提示：对照固体和液体的特征，查阅相关资料理解液晶的特点。
【资料备选】
液晶显示器的工作原理
液晶显示器(LCD/Liquid Crystal Display）的显像原理，是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能，在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来，若加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度，所以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入电场时，光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色（如图3-3-1左）；当玻璃基板加入电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被下方偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色（如图3-3-1右）。液晶显示器便是根据此电压有无，使面板达到显示效果。
液晶显示器的分类
液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。
1. 被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Duble layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。
2. 目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(Thin Film Transistr-LCD，薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。
液晶显示器的工作原理
我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家Reinitzer发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。
1. 被动矩阵式LCD工作原理
TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。
在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板 外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。 每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。
在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白色。为了达到在面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩，多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。
2. 主动矩阵式LCD工作原理
TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同，只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET晶体管，而下夹层改为共通电极。
TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。
自主学习与问题发现
【阅读与积累】
阅读课本P51~P54页的内容，梳理知识，完成填空
液 晶
液晶的特点
1.物理学中把既有像液体那样的 和 ，又具有晶体那样的 特点的流体，叫做液晶。
2.在微观结构上，从某个方向上看，液晶的分子排列比较整齐，有 ，这是其物理性质
的主要原因；从另一方向看，液晶分子的排列杂乱无章，因而液晶具有液体的性质，具有一定的
。
液晶的分类
1.向列型：向列型液晶的分子呈 ，彼此间的长度、方向大体一致，但彼此间前后左右位置并不规则。
2.胆甾型：胆甾型液晶的分子呈 ，在每一层内分子排列方向相同，但相邻两层分子排列稍有旋转，多层分子排列方向依次旋转，形成 。
3.近晶型：近晶型液晶的分子呈 ，在每一层分子的排列近似于晶体的有序排列。
液晶的应用
液晶显示器（向列型）
液晶测温（胆甾型）
流动性、连续性
各向异性
特殊的取向
各向异性
流动性
长棒形
分层排列
螺旋形结构
分层排列
[问题与思考]
你能不能根据所学的知识，简单解释液晶显示器的工作原理？
提示：阅读课本，根据向列型液晶的特点进行解释。
合作学习与问题探究
【重点·难点·疑点】
1.什么叫液晶？它与液体、晶体在微观结构上有什么不同？
解答：物理学中把既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有晶体那样的各向异性特点的流体，叫做液晶。液晶是一种介于固态物质和液态物质之间的中间态物质。在微观结构上，从某个方向上看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向，这是其物理性质各向异性的主要原因；从另一方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性。
2.液晶有哪些主要性质？举例说明人们如何利用液晶的这些性质。
解答：液晶的主要性质有：（1）液晶具有液体的流动性；（2）液晶具有晶体的各向异性的特点。
应用：（1）制造液晶显示器。向列型液晶在外加电压影响下，液晶的分子排列会发生改变，使液晶由透明变为不透明，去掉电压又恢复透明。利用向列型液晶的这种性质可以制成各种液晶显示器。（2）液晶测温。胆甾型液晶在温度改变时会改变颜色。随温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到1ºC的温度差内就可以显示出整个色谱。利用液晶的这种温度效应可以探测温度。
思维激活
【新理念典型探究】
题型：对液晶的性质及应用进行考查
例题：关于液晶的下列说法，正确的是：
A.液晶是液体与晶体的混合物
B.液晶分子在特定方向上排列比较整齐，但不稳定
C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D.所有物质在一定条件下都能成为液晶
解答：液晶是介于液体与固体之间的一种中间态的物质，在特定方向上分子排列整齐，其物理性质表现为各向异性，另一方向上分子排列是杂乱的，具有液体的特征，所以晶体还具有流动性。液晶的性质在外界条件发生变化时会发生变化，例如向列型液晶在加上电压后会使液晶由透明变为不透明，去掉电压又恢复透明，利用液晶的这个特点，可以把液晶制成显示器，例如电子表、手机、液晶电视的显示屏。经研究表明，并不是所有的物质都有液晶，天然存在的液晶并不多。综上，正确答案为B。
答案：B
思维创新
【综合·探究·实践】
探究课题：取一块电子手表，观察其液晶屏幕在加电压或压力时有何变化？
提示：实验中可以取旧一点的电子手表，加电压或压力的时候，不要过大。
反思学习与课时测控
【思维误区警示】
【课时标准测控】
1.液晶属于：
A.固态 B.液态
C.气态 D.固态和液态之间的中间态
答案：D
2.液晶分子的排列是：
A.稳定的 B.变化无常的
C.随外界影响而变 D.无法判定
答案：C
3.液晶只存在于一定的温度范围内。温度低于这个温度范围的下限，液晶失去液体的流动性成为 ；温度高于它的上限，液体变为各向同性的 。
答案：普通晶体 透明液体
4.利用液晶 的特性，可以做成显示器。
答案：在外加电压的影响下，会由透明变为浑浊而不透明，去掉电压后，又恢复透明
5.利用液晶 的特性，可以做成探测温度的元件。
答案：在温度改变时会改变颜色。随温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降又按相反顺序变色
综合提升与自主评价
【单元知识框图】
导入 神奇的液体表面
液体
毛细现象
浸润与不浸润现象
毛细现象
液体的表面张力
液体表面的收缩趋势
表面张力及其微观解释
液晶
认识液晶
液晶的应用
液晶显示器
液晶显示器
液晶测温
【单元题型研究】
【单元标准测控】时间10min，满分50分
1.有些小昆虫可以在水面上停留或能跑来跑去而不会沉入水中，这是由于昆虫受到向上的力跟重力平衡，这向上的力主要是：
A.弹力 B.表面张力
C.弹力和表面张力 D.浮力和表面张力
答案：B
2.关于液体表面张力的正确理解是：
A.表面张力是由于液体表面发生形变引起的
B.表面张力是由于液体表面层内分子间引力大于斥力所引起的
C.表面张力是由于液体表面层内分子单纯具有一种引力所致
D.表面张力就其本质来说也是万有引力
答案：B
3.关于液体表面张力的方向和大小，正确的说法是：
A.表面张力的方向与液面垂直
B.表面张力的方向与液面相切，并垂直于分界线
C.表面张力的大小跟分界线的长度成正比
D.表面张力就其本质来说也是弹力
答案：BC
4.如图3-1所示，ABCD是一个刚从肥皂液中取出的布满肥皂膜的金属框架，AB边可在框架上自由滑动，如果不考虑摩擦，AB边将：
A.向左运动 B.向右运动
C.来回运动 D.静止不动
答案：B
5.夏天荷叶上的一颗颗小水珠呈球形，其原因是：
A.表面张力具有使液面收缩到表面积为最小的趋势
B.小水滴的重力影响比表面张力小得多
C.液体内部分子对表面层的分子具有引力作用
D.水对荷叶是不浸润的
答案：ABD
6.如果一种液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管中时：
A.附着层分子的密度大于液体内分子的密度
B.附着层分子的作用表现为引力
C.管内的液面一定是凹弯月面的
D.液体跟固体接触面积有扩大的趋势
答案：ACD
7. 下列说法中正确的是：
A．附着层分子密度和表面层分子密度一样，小于液体内部的分子密度
B．若固体分子和液体分子间相互引力较弱，则附着层中分子密度小于液体内部分子密度，
但大于表面层分子密度
C．由于固体分子对液体分子的引力，肯定大于液体内部的分子引力，所以附着层分子密度肯定大于液体内部分子密度
D．若固体分子和液体分子间引力比较大，则附着层分子密度就大于液体内部分子密度
答案：BD
8. 在水中浸入两个同样细的毛细管，一个是直的，另一个是弯的，如图3-2所示，水在直管中上升的高度比弯管的最高点还要高，那么弯管中的水将：
A．会不断地流出
B．不会流出
C．不一定会流出
D．无法判断会不会流出
答案：B
9.洗涤剂能除去衣服上的污垢，其原因是：
A．降低了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间
B．增加了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间
C．洗涤剂分子的吸引力将污垢粒子吸入水中
D．洗涤剂的分子斥力将污垢粒子推离织物表面
答案：A
意义学习
本章内容从生活中的自然现象入手，激发学生对每天都能接触到的液体—水的探知欲，同时体会生活中充满了物理，充满了科学，只要细心的观察就会有惊喜的发现。教材按照“从现象到本质”的认识规律，从观察、感受水的表面张力，到液体表面的微观特性，认识液体表面张力产生的原因。同样从观察浸润与不浸润现象和毛细现象，认识附着层分子间的微观特性及现象产生的原因，这样从分子动理论的角度认识了液体与气体、液体与固体接触的薄层所表现的某些现象的本质。对液晶的认识以及液晶的应用方面的介绍中，注意引导学生关注与所学知识的有关的技术与社会问题，进一步激发和培养学生探索与液体相关的科学问题的热情，体现“科学、技术、社会”（STS）的课程理念。
高考聚焦
本章内容为选考内容，能力层次要求较低，液体的表面张力和液晶的微观结构是高考的重点。
课题探究
1.你能让硬币漂浮在水面上吗？如果能，你能解释原因吗？
提示：根据液体表面张力的相关知识进行分析解答。
2.叶片上的小露珠成球形，这是为什么呢？
提示：根据液体的表面张力的相关知识进行分析解答。
3.调查研究液晶在生活和生产中有哪些应用？
提示：充分利用电视媒体、网络、报刊、杂志等工具收集资料。
创新学习法
1.学习液体表面张力时，要充分利用生活、生产中的实例和趣味物理实验，激发学生学习的兴趣，增加知识的直观性。
2.对于液晶的学习，通过对晶体、液晶、液体特点的比较，加深对液晶特点和应用的理解。
第一节 液体的表面张力
教材分析与教学建议
【三维目标】
知识与技能
知道液体表面存在表面张力，了解表面张力产生的原因
过程与方法
通过实验，观察液体的表面张力现象，解释表面张力产生的原因。交流讨论日常生活中表面张力现象的实例，阐述自己的观点。
情感态度与价值观
认识液体表面张力的特点及在生活实际中的应用，发展对科学的好奇心与求知欲。
【重点难点】
重点和难点：液体的表面张力及其产生原因
在实验观察的基础上，知道液体表面存在表面张力，并利用分子动理论的相关知识解释表面张力产生的原因，既可以增加知识的直观性，又可以通过加深知识的前后联系，促进知识结构的建立和完善。
【课时建议】
新授课1课时
【情境设计】
把缝衣针在头发上轻轻摩擦一下，放在水面上，观察发生的现象。
问题导引：如果缝衣针能够漂浮在水面上，你能解释为什么吗？
点拨提示：根据液体表面张力的相关知识进行分析解答。
【资料备选】
液体表面张力这一概念，比较抽象，学生一时难以掌握，现介绍一些小实验，以帮助学生理解．
【实验1】人浸没在水中时，头发会竖起散立在水中，当人的头从水中伸出来时，头发就会粘在一起贴在脑袋上了．
【简析】 水跟头发是浸润的．人的头伸出水后，如果头发仍是分散的，那么水的表面积很大，只有当头发粘在一起时，水的表面积才能大大减小．如图3-1-1所示．
图3-1-1
表示头发横截面
表示附在头发
上的水层表面
【实验2】用竹管吹出一个肥皂泡后，放开吹气口，则泡自行缩小．
【简析】由于液体表面张力的作用，液面有收缩趋势．
【实验3】用细金属丝做成图3-1-2所示的圆环，环下有两根金属丝作支架，插入一个小玻璃瓶（装药片用的）上端的软木塞上，瓶中装适量的砂子，使整体能竖直地漂浮在水中，并只有环和支架露出水面．然后竖直向下压圆环使它浸入水中，轻轻释放后可看到圆环不能浮出水面；如图3-1-3所示．
【简析】由于液体表面张力，圆环被水的表面层所阻挡而不能浮出水面．
图3-1-3
图3-1-2
【实验4】用水和酒精配制成与橄榄油密度相同的液体，用吸管将少许橄榄油注入到这种液体中间，可看到橄榄油滴呈球形悬浮．
【简析】由于橄榄油液体表面张力的作用，橄榄油液体表面有收缩的趋势，使得橄榄油滴呈球形；又由于橄榄油与水和酒精的混合液密度相同，故悬浮．
【实验5】水面浮针或浮硬币：由于它们经常和手接触，所以针和硬币表面有一层油脂，使水对它们不浸润．如果再用油脂涂—下更易成功．漂浮硬币时可以不用纸去托，轻轻地向图3-1-4
水面上平放即可．
【简析】硬币漂浮时液面形状如图3-1-4所示，把斜向上的液体表面张力分解，硬币水平面上所受的合力为零，故周界上水的表面张力的合力是竖直向上的，正是这一竖直向上的合力使水“托”住了硬币．
【实验6】水超过杯口不溢：向饮水用的玻璃杯中小心地注满水，使水面恰好与—杯口相平，注意杯口原来应当是干燥的．然后把大头针或小钉逐个地放入水杯中，要从水面的中间投放，尽量减轻水面的扰动．可以看到水面逐渐凸起高于杯口但不溢出．
【简析】水的表面张力的作用使水面高于杯口但不溢出．
图3-1-5
【实验7】表面活性剂能改变水的表面张力：在水盆中央漂浮几根火柴棍，排成图3-1-5所示的形状，然后向它们中间A处的水面上滴一些肥皂水或洗衣粉溶液或洗涤剂等这类表面活性剂，就会看到火柴棍迅速向四周散开．
【简析】由于表面活性剂使处水面的张力变小，外面四周的水面收缩而使火柴棍移动．
自主学习与问题发现
【阅读与积累】
阅读课本P41~P45页的内容，梳理知识，完成填空
液体的表面张力
液体表面的收缩趋势：液体表面有一种收缩的趋势，正是这种趋势使露珠、乳滴等变为球形
表面张力的微观解释
1.液体与气体接触的表面存在一个薄层，叫做 ，它的分子分布比液体内部 。
2. 各部分间的相互吸引力，叫做 。
3.表面张力的作用使液体表面具有 ，液体就像被一层绷紧的弹性膜覆盖。
表面层
稀疏
液体表面
表面张力
收缩的趋势
[问题与思考]
你能根据所学知识解释一下小昆虫在池塘的水面上能够自由的跑来跑去却不会沉入水底的原因吗？
提示：根据液体表面张力来解释。
合作学习与问题探究
【重点·难点·疑点】
表面张力是如何产生的？
解答：液体与气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子要比液体内部稀疏一些，在液体内部，分子间既存在引力，又存在斥力，引力和斥力的数量级相同，在通常的情况下可以认为它们之间的大小是相等的，而在表面层内，由于分子间距比较大，分子之间的作用力表现为引力，（如图3-1-6所示）我们可以假想一个分界线 ，将液体表面分割成A、B两部分，由于表面分子之间的引力作用，A部分对B部分具有引力作用，使得 向A部分收缩，同样，B部分对A部分具有引力作用，使得 向B部分收缩，我们将液面各部分之间的相互吸引的力称作为表面张力，在表面张力的作用下液体表面形成一个“弹性薄膜”。
表面张力的作用使得液体表面具有收缩的趋势，在体积相等的各种形状的物体中，球形物体的表面积是最小的，所以露珠、水银、失重状态下的水滴等等呈现球形。
思维激活
【新理念典型探究】
题型1：液体表面张力产生的原因
例题1.液体表面张力产生的原因是：
A.在液体的表面层，分子间距大，分子间斥力消失，只有引力．
B.由于气体分子对表面层液体分子的吸引．
C.在液体的表面层里，由于分子间距比液体内部大，分子间引力占优势．
D.由于受到指向液内的吸引力的作用．
审题指导：审题时注意液体表面张力产生的微观解释。
解答：液体表面张力的产生是由于表面层分子较内部稀疏，分子间的距离较大，分子力表现为引力，而使液体表面各部分间相互吸引产生的。
答案：C
题型2.用表面张力的相关知识解释生活现象
例题2.观察并分析下列实验现象：
(1)在一个碗里放些水，水面上平行静浮着两根火柴杆，在两火柴杆中间轻轻滴入一小滴酒精，会看到火柴杆向两侧迅速分开，为什么？
(2)用纸摺一只小船，船尾粘一小块肥皂，轻轻放在清水盆中，纸船会自动前进一小段距离，为什么？
审题指导：审题时注意液体表面张力的微观解释及其应用实例。
解答：(1)两火柴杆中间部分水中因掺杂，使每单位长度上的表面张力减小，两火柴杆外侧水面向外收缩的表面张力大于内侧水面向里收缩的表面张力，于是两火柴杆迅速分开．(2)船尾溶有肥皂，每单位长度的表面张力减小，船四周水面收缩的表面张力的合力向前，使船自动向前．
思维创新
【综合·探究·实践】
探究课题：硬币能不能在水面上漂浮？如果加入几滴洗洁精会看到什么现象？
提示：纯净的水面上，硬币可以漂浮在上面，可是滴入洗洁精后破坏水面的表面张力，硬币会沉到水底。
反思学习与课时测控
【思维误区警示】
【课时标准测控】
1.关于液体表面的收缩趋势正确说法是：
A.因为液体表面分子分布比内部密，所以有收缩趋势．
B.液体表面分子有向内运动的趋势，表现为收缩趋势．
C.因为液体表面分子分布比内部稀，所以有收缩趋势．
D.因为液体表面分子所受引力与斥力恰好互相平衡，所以有收缩趋势．
答案：C
2..关于表面张力的方向，正确的是
A.垂直液面指向液体外面．
B.垂直液面指向液体内部．
C.跟液面相切，垂直于液面的边界线．
D.跟液面相切，平行于液面的边界线．
答案：C
3.下列现象中与水的表面张力有关的是:
A.水中的气泡呈球形 B.草叶上的露珠呈球形
C.刚洗完头，头发粘在一起 D.木块浮在水面上
答案：AB
4.用一段金属丝做成环状，把棉线的两端松弛的系在环上的两点上，然后浸入肥皂水中，再拿出来使环上形成肥皂膜，如果用真刺穿棉线一侧的肥皂膜，则如图3-1-7所示A、B、C三个图中，可能的是图：
A.a、b、c
B.a、b
C.b、c
D.a、c
答案：B
点拨：由于液体表面张力的作用使液体表面象张紧的橡皮膜。
5.如图3-1-8所示，若玻璃在空气中的重力为G1，排开的水重G2，则图中弹簧秤的示数为：
A.等于G1
B.等于G2
C.等于（G1-G2）
D.大于（G1-G2）
答案：D
点拨：由于存在表面张力，玻璃会受到水面的向下的作用力。
第二节 毛细现象
教材分析与教学建议
【三维目标】
知识与技能
1.认识浸润与不浸润现象，了解浸润和不浸润的产生原因
2.认识毛细现象，了解毛细现象产生的原因
3.了解浸润和不浸润现象、毛细现象在实际中的应用
过程与方法
通过实验，观察浸润与不浸润现象、毛细现象，解释其各自产生的原因。交流讨论日常生活中实例，阐述自己的观点。
情感态度与价值观
认识浸润与不浸润现象、毛细现象的规律及应用，发展对科学的好奇心与求知欲。
【重点难点】
重点和难点：浸润和不浸润现象、毛细现象的解释和应用
从生活实例入手，了解浸润和不浸润现象、毛细现象的特点，并利用表面张力的相关知识简单解释各种现象产生的原因，进而解释生活中的实例，可以通过加深知识的前后联系，促进知识结构的建立和完善。
【课时建议】
新授课1课时
【情境设计】
演示实验：在脸盆架上搭一条毛巾，下端浸在水里
问题导引：发生了什么现象？你知道这是怎么回事？水为什么会沿着毛巾上升？
点拨提示：阅读课本浸润与不浸润现象和毛细现象的相关知识解答。
【资料备选】
毛细现象与植物饮水
毛细现象在生物学中有广泛的应用，如动植物的毛细血管，锄松土壤以破坏土壤的毛细管，减少表面水分的蒸发等．将毛细现象实验与植物体内的毛细现象实验进行对比，可以初步了解物理学与生物学综合的意义．
1、根和茎的毛细现象
根是维管植物由胚根发育而来的体轴的地下部分．由主根及其许多侧根构成根系．主要的功能是为了固着植物体和支持地上部，并从土壤中吸收水和溶于水中的无机养料，亦有运输、贮存和合成某些有机物质的功能，并能向外分泌代谢物质．根尖表皮细胞向外突出的毛状物称为根毛，是根吸收水分和无机盐的主要部分．
由于根的上述功能，在演示植物喝水时，一般用有根的凤仙花进行喝水实验；将凤仙花插入有红墨水的水杯中，水面上滴入植物油，杯口用棉花堵塞，以减少蒸发．静置十多小时后，首先观察液面的下降．为了说明植物喝水导致液面下降，可以进行对照实验，几只杯子的水同样多，水面滴入同样多的植物油，并都用棉花塞住瓶口，经过同样长的时间后，插有凤仙花的瓶子水面下降更明显．还可观察凤仙花的叶子和茎，剪断或揭去表皮，可以看到红色墨水已沿茎的表皮上升．后者只需几个小时．
事实上，直接用茎来做实验，同样可以看到红色墨水上升的现象．茎是维管植物由胚芽发育而来的体轴部分．其主要功能出是输导及支持．如果我们用蚕豆、油菜、葱、柳枝、松树及菊花的茎等，插入到红色水中，几个小时后，就可以在茎的表皮下观察到水的上升现象，在花瓣和叶脉上也可见红色．
2、植物的蒸腾作用
植物体能由根、茎输送水分，主要由根床(地下水的压力)、毛细现象和蒸腾作用．大气压由于互相抵消，不应是主要原因．
蒸腾作用主要是由叶下表面的气孔产生．将密闭的塑料袋扎在植物的树叶上，在阳光下很快就会有大量水珠在塑料袋中形成．这一蒸发导致植物要不断地从根茎中输送水分．
叶下表皮的气孔观察也是很有趣的活动．用蚕豆叶或葱叶，由刮胡刀片在叶背面浅浅划一小方块，再用及时贴揭下表皮，并用酒精洗(或用刀片刮)去叶绿体，然后直接贴到载玻片上，就可以用显微镜观察气孔了．
叶的气孔在早晨张开的较大，中午太热，为了减少蒸发量，张开的小．为了观察气孔，显然应选择在早晨摘取的叶子．证明这一结论也是一项有趣的研究活动．在同一植株(如同一棵蚕豆植株)上，分别在早晨及中午摘取多片叶子，获得叶下表皮，并尽可能用同样处理方法，在显微镜下观察，结果是早晨的叶子气孔多且大．
实验时，为了比较茎中存在的毛细现象与蒸腾作用的大小，进行对照实验：分别用剪去叶子和未剪去叶子的同一种植物的茎，插入同一个红色水的瓶中，结果，茎中都有红色水上升，而没有去掉叶子的茎上升的时间长．
茎能传输水分与蒸腾作用有关，同时叶的气孔能进行蒸腾，也是通过叶的毛细现象来传输水分的．
自主学习与问题发现
【阅读与积累】
阅读课本P46~P50页的内容，梳理知识，完成填空
毛细现象
浸润
1. 的现象叫做浸润
2.发生浸润现象时，附着力 内聚力，附着层中分子比液体内部更密。
3.液体装在浸润的容器内，液面呈
。
不浸润
1. 的现象叫做不浸润
2.发生不浸润现象时，附着力 内聚力，附着层中分子比液体内部稀疏。
3.液体装在不浸润的容器内，液面呈
。
毛细现象
1. 的现象叫做毛细现象。能够发生毛细现象的管叫做 。
2.毛细现象是由于 产生的。
液体附着在固体表面上
大于
凹形月面
液体不附着在固体表面上
小于
凸形月面
浸润液体在细管里上升和不浸润液体在细管里下降
毛细管
表面张力的收缩作用
[问题与思考]
在天旱的季节，农民都要不断的给庄稼松土，保证庄稼健康生长扛过旱季，你能解释其中的原理吗？
提示：土壤里有很多像毛细管一样的细小孔道，土壤中的水分可以沿着它们上升到地面，通过松土，破坏土壤表层的毛细管，来保持土壤中的水分。
合作学习与问题探究
【重点·难点·疑点】
1.什么是浸润现象？什么是不浸润现象？它们产生的原因是什么？
解答：液体附着在固体表面上的现象叫做浸润；液体不附着在固体表面上的现象叫做不浸润。
当液体和固体接触时，在接触处形成一液面薄层，叫做附着层。附着层中的液体分子一方面受到液体内部分子的吸引力（内聚力），另一方面受到固体分子的吸引力（附着力）。液体能否浸润固体由内聚力和附着力的大小决定。如果内聚力大于附着力，附着层的分子就比液体内部稀疏，在附着层内出现与液体表面张力相似的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象。相反，如果附着力大于内聚力，附着层中的分子比液体内部更密，在附着层中就出现液体相互排斥的力，这时跟固体接触的液面有扩展的趋势，液体将沿固体表面蔓延开来，形成浸润现象。
2.什么是毛细现象？毛细现象是如何产生的？
解答：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，叫做毛细现象。能够发生毛细现象的管叫做毛细管。
浸润液体在与毛细管内壁接触时，液体表面发生弯曲，呈凹形。液体表面就像一张张紧了的凹形弹性薄膜，表面张力的收缩作用总是力图使凹形表面的面积缩小，对表面下的液体产生向上的提拉作用，于是管内液体上升，直到表面张力向上的提拉作用与管内升高的液柱所受的重力达到平衡时，管内液体才停止上升，稳定在一定的高度。不浸润液体在毛细管里下降则是由于表面张力的收缩作用总是力图使凸形表面的面积缩小，对表面下的液体产生向下的作用导致的。
毛细管越细，毛细现象越明显。
思维激活
【新理念典型探究】
题型1.对浸润和不浸润现象的考查
例题1.不浸润现象中，附着层里的液体分子稀疏的原因是：
A.附着层里液体分子间的斥力，比液体内部分子的斥力强
B.附着层里液体分子间的引力，比液体内部分子的引力强
C.固体分子对附着层中液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱
D.固体分子对附着层中液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引强
解答：在不浸润现象中，固体分子对附着层中液体分子的吸引，比液体内部分子的吸引弱，附着层的分子就比液体内部稀疏，在附着层内出现与液体表面张力相似的收缩力，这时跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，形成不浸润现象。
答案：C
例题2.若液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管时，则：
A.附着层分子密度大于液体内分子的密度
B.附着层分子的作用力表现为引力
C.管中的液面一定是凹弯月面的
D.液面跟固体接触的面积有扩大的趋势
解答：液体对固体浸润时，附着层中的分子比液体内部更密，在附着层中就出现液体相互排斥的力，这时跟固体接触的液面有扩展的趋势，管中液面呈凹弯月面，所以答案ACD正确。
答案：ACD
题型2.对毛细现象的应用进行考查
例题3.为什么铺砖的地面容易返潮？
解答：土地、砖块里有许多毛细管. 地下的水能沿着土地的毛细管上升，到达砖下面后继续沿着砖块中的毛细管上升，到达砖的上表面，使地面返潮.
变式迁移：下列现象中，与毛细现象有关的是哪些？
A.砖块吸水
B.毛巾的一角浸入水中，水会沿毛巾上升，使整个毛巾湿润
C.洗净的衣服在太阳下被晒干
D.自来水笔从墨水瓶中把墨水吸进笔中
答案：AB
思维创新
【综合·探究·实践】
探究课题：把内径不同的细玻璃管插入不同的液体中，观察管内外液面的高度情况并总结即雨润不浸润的区别，以及毛细现象与管径大小的关系。
提示：实验中采用分组对比的方式，先用不同内径的玻璃管插入同种液体比较，然后再用相同内径的玻璃管插入不同液体进行比较分析。
反思学习与课时测控
【思维误区警示】
【课时标准测控】
1.下列现象与毛细现象有关的是：
A.水银压强计示数比实际稍小
B.吸水纸有吸水性
C.油沿灯芯向上升
D.水顺着树向上爬
答案：ABCD
2.将不同材料制成的两根很细的罐子A和B插入同种液体中，A管内的液面比管外液面高，B管内的液面比管外液面低，那么：
A.该液面对A管壁是浸润的，对B管壁是不浸润的
B.该液面对B管壁是浸润的，对A管壁是不浸润的
C.A管内发生的是毛细现象，B管内发生的不是毛细现象
D.A管和B管内发生的都是毛细现象
答案：AD
3.在绕轨道飞行的人造地球卫星上的开口容器中有某种液体，若该液体在地球上是可浸润器壁的，则：
A.在卫星上该液体不在浸润器壁
B.在卫星上该液体仍可浸润器壁
C.在卫星上该液体将沿器壁流到容器外
D.在卫星上该液体仍保留与在地面时相同的形状
答案：BC
4.要想把凝在衣料上的蜡去掉，可以把两层吸墨纸分别放在蜡迹的上面和下面，然后用热熨斗在吸墨纸上来回熨。为什么这样做可以去掉衣料上的蜡？
答案：吸墨纸中有许多毛细管。蜡受热熔化成为蜡液后沿吸墨纸中的毛细管上升，蜡液凝固后就留在其中，从而去掉衣料上的蜡。
第三节 液 晶
教材分析与教学建议
【三维目标】
知识与技能
1.了解液晶的微观结构
2.通过实例了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用
过程与方法
调查了解液晶在实际生活、生产、科研等领域的广泛应用，关注科学技术的新成就和发展趋势。
情感态度与价值观
通过了解液晶的广泛应用，体会科学技术对人类生活和科学发展的影响
【重点难点】
重点和难点：液晶的微观结构和应用
通过对液晶与固体、液体、气体的比较，了解液晶的特点及构造，并通过大量的实例和查阅资料了解液晶在现在生产生活中的广泛应用。
【课时建议】
新授课1课时
【情境设计】
液晶在我们的生活中广泛的被应用，电子表、手机、液晶电视等，液晶使我们的生活丰富多彩起来。
问题导引：什么是液晶？液晶有什么特点？
点拨提示：对照固体和液体的特征，查阅相关资料理解液晶的特点。
【资料备选】
液晶显示器的工作原理
液晶显示器(LCD/Liquid Crystal Display）的显像原理，是将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能，在电源关开之间产生明暗而将影像显示出来，若加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。在两片玻璃基板上装有配向膜，所以液晶会沿着沟槽配向，由于玻璃基板配向膜沟槽偏离90度，所以液晶分子成为扭转型，当玻璃基板没有加入电场时，光线透过偏光板跟着液晶做90度扭转，通过下方偏光板，液晶面板显示白色（如图3-3-1左）；当玻璃基板加入电场时，液晶分子产生配列变化，光线通过液晶分子空隙维持原方向，被下方偏光板遮蔽，光线被吸收无法透出，液晶面板显示黑色（如图3-3-1右）。液晶显示器便是根据此电压有无，使面板达到显示效果。
液晶显示器的分类
液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。
1. 被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD，扭曲向列LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD，超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(Duble layer STN-LCD，双层超扭曲向列LCD)。
2. 目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(Thin Film Transistr-LCD，薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。
液晶显示器的工作原理
我们很早就知道物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶产品其实对我们来说并不陌生，我们常见到的手机、计算器都是属于液晶产品。液晶是在1888年，由奥地利植物学家Reinitzer发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。
1. 被动矩阵式LCD工作原理
TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD之间的显示原理基本相同，不同之处是液晶分子的扭曲角度有些差别。下面以典型的TN-LCD为例，向大家介绍其结构及工作原理。
在厚度不到1厘米的TN-LCD液晶显示屏面板中，通常是由两片大玻璃基板，内夹着彩色滤光片、配向膜等制成的夹板 外面再包裹着两片偏光板，它们可决定光通量的最大值与颜色的产生。彩色滤光片是由红、绿、蓝三种颜色构成的滤片，有规律地制作在一块大玻璃基板上。每一个像素是由三种颜色的单元(或称为子像素)所组成。假如有一块面板的分辨率为1280×1024，则它实际拥有3840×1024个晶体管及子像素。 每个子像素的左上角(灰色矩形)为不透光的薄膜晶体管，彩色滤光片能产生RGB三原色。每个夹层都包含电极和配向膜上形成的沟槽，上下夹层中填充了多层液晶分子(液晶空间不到5×10-6m)。在同一层内，液晶分子的位置虽不规则，但长轴取向都是平行于偏光板的。另一方面，在不同层之间，液晶分子的长轴沿偏光板平行平面连续扭转90度。其中，邻接偏光板的两层液晶分子长轴的取向，与所邻接的偏光板的偏振光方向一致。在接近上部夹层的液晶分子按照上部沟槽的方向来排列，而下部夹层的液晶分子按照下部沟槽的方向排列。最后再封装成一个液晶盒，并与驱动IC、控制IC与印刷电路板相连接。
在正常情况下光线从上向下照射时，通常只有一个角度的光线能够穿透下来，通过上偏光板导入上部夹层的沟槽中，再通过液晶分子扭转排列的通路从下偏光板穿出，形成一个完整的光线穿透途径。而液晶显示器的夹层贴附了两块偏光板，这两块偏光板的排列和透光角度与上下夹层的沟槽排列相同。当液晶层施加某一电压时，由于受到外界电压的影响，液晶会改变它的初始状态，不再按照正常的方式排列，而变成竖立的状态。因此经过液晶的光会被第二层偏光板吸收而整个结构呈现不透光的状态，结果在显示屏上出现黑色。当液晶层不施任何电压时，液晶是在它的初始状态，会把入射光的方向扭转90度，因此让背光源的入射光能够通过整个结构，结果在显示屏上出现白色。为了达到在面板上的每一个独立像素都能产生你想要的色彩，多个冷阴极灯管必须被使用来当作显示器的背光源。
2. 主动矩阵式LCD工作原理
TFT-LCD液晶显示器的结构与TN-LCD液晶显示器基本相同，只不过将TN-LCD上夹层的电极改为FET晶体管，而下夹层改为共通电极。
TFT-LCD液晶显示器的工作原理与TN-LCD却有许多不同之处。TFT-LCD液晶显示器的显像原理是采用“背透式”照射方式。当光源照射时，先通过下偏光板向上透出，借助液晶分子来传导光线。由于上下夹层的电极改成FET电极和共通电极，在FET电极导通时，液晶分子的排列状态同样会发生改变，也通过遮光和透光来达到显示的目的。但不同的是，由于FET晶体管具有电容效应，能够保持电位状态，先前透光的液晶分子会一直保持这种状态，直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。
自主学习与问题发现
【阅读与积累】
阅读课本P51~P54页的内容，梳理知识，完成填空
液 晶
液晶的特点
1.物理学中把既有像液体那样的 和 ，又具有晶体那样的 特点的流体，叫做液晶。
2.在微观结构上，从某个方向上看，液晶的分子排列比较整齐，有 ，这是其物理性质
的主要原因；从另一方向看，液晶分子的排列杂乱无章，因而液晶具有液体的性质，具有一定的
。
液晶的分类
1.向列型：向列型液晶的分子呈 ，彼此间的长度、方向大体一致，但彼此间前后左右位置并不规则。
2.胆甾型：胆甾型液晶的分子呈 ，在每一层内分子排列方向相同，但相邻两层分子排列稍有旋转，多层分子排列方向依次旋转，形成 。
3.近晶型：近晶型液晶的分子呈 ，在每一层分子的排列近似于晶体的有序排列。
液晶的应用
液晶显示器（向列型）
液晶测温（胆甾型）
流动性、连续性
各向异性
特殊的取向
各向异性
流动性
长棒形
分层排列
螺旋形结构
分层排列
[问题与思考]
你能不能根据所学的知识，简单解释液晶显示器的工作原理？
提示：阅读课本，根据向列型液晶的特点进行解释。
合作学习与问题探究
【重点·难点·疑点】
1.什么叫液晶？它与液体、晶体在微观结构上有什么不同？
解答：物理学中把既具有像液体那样的流动性和连续性，又具有晶体那样的各向异性特点的流体，叫做液晶。液晶是一种介于固态物质和液态物质之间的中间态物质。在微观结构上，从某个方向上看，液晶的分子排列比较整齐，有特殊的取向，这是其物理性质各向异性的主要原因；从另一方向看，液晶分子的排列是杂乱无章的，因而液晶又具有液体的性质，具有一定的流动性。
2.液晶有哪些主要性质？举例说明人们如何利用液晶的这些性质。
解答：液晶的主要性质有：（1）液晶具有液体的流动性；（2）液晶具有晶体的各向异性的特点。
应用：（1）制造液晶显示器。向列型液晶在外加电压影响下，液晶的分子排列会发生改变，使液晶由透明变为不透明，去掉电压又恢复透明。利用向列型液晶的这种性质可以制成各种液晶显示器。（2）液晶测温。胆甾型液晶在温度改变时会改变颜色。随温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降又按相反顺序变色，而且灵敏度很高，在不到1ºC的温度差内就可以显示出整个色谱。利用液晶的这种温度效应可以探测温度。
思维激活
【新理念典型探究】
题型：对液晶的性质及应用进行考查
例题：关于液晶的下列说法，正确的是：
A.液晶是液体与晶体的混合物
B.液晶分子在特定方向上排列比较整齐，但不稳定
C.电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光
D.所有物质在一定条件下都能成为液晶
解答：液晶是介于液体与固体之间的一种中间态的物质，在特定方向上分子排列整齐，其物理性质表现为各向异性，另一方向上分子排列是杂乱的，具有液体的特征，所以晶体还具有流动性。液晶的性质在外界条件发生变化时会发生变化，例如向列型液晶在加上电压后会使液晶由透明变为不透明，去掉电压又恢复透明，利用液晶的这个特点，可以把液晶制成显示器，例如电子表、手机、液晶电视的显示屏。经研究表明，并不是所有的物质都有液晶，天然存在的液晶并不多。综上，正确答案为B。
答案：B
思维创新
【综合·探究·实践】
探究课题：取一块电子手表，观察其液晶屏幕在加电压或压力时有何变化？
提示：实验中可以取旧一点的电子手表，加电压或压力的时候，不要过大。
反思学习与课时测控
【思维误区警示】
【课时标准测控】
1.液晶属于：
A.固态 B.液态
C.气态 D.固态和液态之间的中间态
答案：D
2.液晶分子的排列是：
A.稳定的 B.变化无常的
C.随外界影响而变 D.无法判定
答案：C
3.液晶只存在于一定的温度范围内。温度低于这个温度范围的下限，液晶失去液体的流动性成为 ；温度高于它的上限，液体变为各向同性的 。
答案：普通晶体 透明液体
4.利用液晶 的特性，可以做成显示器。
答案：在外加电压的影响下，会由透明变为浑浊而不透明，去掉电压后，又恢复透明
5.利用液晶 的特性，可以做成探测温度的元件。
答案：在温度改变时会改变颜色。随温度的升高，色彩按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序变化，温度下降又按相反顺序变色
综合提升与自主评价
【单元知识框图】
导入 神奇的液体表面
液体
毛细现象
浸润与不浸润现象
毛细现象
液体的表面张力
液体表面的收缩趋势
表面张力及其微观解释
液晶
认识液晶
液晶的应用
液晶显示器
液晶显示器
液晶测温
【单元题型研究】
【单元标准测控】时间10min，满分50分
1.有些小昆虫可以在水面上停留或能跑来跑去而不会沉入水中，这是由于昆虫受到向上的力跟重力平衡，这向上的力主要是：
A.弹力 B.表面张力
C.弹力和表面张力 D.浮力和表面张力
答案：B
2.关于液体表面张力的正确理解是：
A.表面张力是由于液体表面发生形变引起的
B.表面张力是由于液体表面层内分子间引力大于斥力所引起的
C.表面张力是由于液体表面层内分子单纯具有一种引力所致
D.表面张力就其本质来说也是万有引力
答案：B
3.关于液体表面张力的方向和大小，正确的说法是：
A.表面张力的方向与液面垂直
B.表面张力的方向与液面相切，并垂直于分界线
C.表面张力的大小跟分界线的长度成正比
D.表面张力就其本质来说也是弹力
答案：BC
4.如图3-1所示，ABCD是一个刚从肥皂液中取出的布满肥皂膜的金属框架，AB边可在框架上自由滑动，如果不考虑摩擦，AB边将：
A.向左运动 B.向右运动
C.来回运动 D.静止不动
答案：B
5.夏天荷叶上的一颗颗小水珠呈球形，其原因是：
A.表面张力具有使液面收缩到表面积为最小的趋势
B.小水滴的重力影响比表面张力小得多
C.液体内部分子对表面层的分子具有引力作用
D.水对荷叶是不浸润的
答案：ABD
6.如果一种液体对某种固体是浸润的，当液体装在由这种固体物质做成的细管中时：
A.附着层分子的密度大于液体内分子的密度
B.附着层分子的作用表现为引力
C.管内的液面一定是凹弯月面的
D.液体跟固体接触面积有扩大的趋势
答案：ACD
7. 下列说法中正确的是：
A．附着层分子密度和表面层分子密度一样，小于液体内部的分子密度
B．若固体分子和液体分子间相互引力较弱，则附着层中分子密度小于液体内部分子密度，
但大于表面层分子密度
C．由于固体分子对液体分子的引力，肯定大于液体内部的分子引力，所以附着层分子密度肯定大于液体内部分子密度
D．若固体分子和液体分子间引力比较大，则附着层分子密度就大于液体内部分子密度
答案：BD
8. 在水中浸入两个同样细的毛细管，一个是直的，另一个是弯的，如图3-2所示，水在直管中上升的高度比弯管的最高点还要高，那么弯管中的水将：
A．会不断地流出
B．不会流出
C．不一定会流出
D．无法判断会不会流出
答案：B
9.洗涤剂能除去衣服上的污垢，其原因是：
A．降低了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间
B．增加了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间
C．洗涤剂分子的吸引力将污垢粒子吸入水中
D．洗涤剂的分子斥力将污垢粒子推离织物表面
答案：A
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