資源描述：
《高中物理 固體與液體的性質(zhì)競賽講座講稿 新人教版》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、高中物理競賽講座講稿課題：固體與液體的性質(zhì)一、基礎(chǔ)知識部分（一）固體的特性（1）晶體與非晶體固體可以分為晶體與非晶體。晶體又可分為單晶體與多晶體。從本質(zhì)上說，非晶體是粘滯性很大的液體。因此，固體嚴(yán)格地講主要指晶體。晶體的特點：具有一定的熔點。在熔解或凝固的過程中，固、液態(tài)并存，溫度保持不變。而單晶體，除此之外還具有天然的規(guī)則幾何外形。物理性質(zhì)（如彈性模量、導(dǎo)熱系數(shù)、電阻率、吸收系數(shù)等）具有各向異性。多晶體是由許多小的單晶粒組成。（晶粒的線度約為10-3cm）由于晶粒的排列的無序性，故物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性。外形也不具
2、有規(guī)則性。（2）晶體的微觀結(jié)構(gòu)所有的晶體從微觀結(jié)構(gòu)上看，都是大量的相同的粒子（分子或原子或離子，統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)基元）在空間周期性規(guī)則排列組成的。由這些結(jié)構(gòu)基元在空間周期性排列的總體稱之為空間點陣結(jié)構(gòu)。每個幾何點稱之為結(jié)點?？臻g點陣是一種數(shù)學(xué)抽象。只有當(dāng)點陣中的結(jié)點被晶體的結(jié)構(gòu)基元代替后，才成為晶體結(jié)構(gòu)。各粒子（即結(jié)構(gòu)基元）并不是被束縛在結(jié)點不動，而是在此平衡位置不停地?zé)o規(guī)則振動。由于這種周期性的并且有某種對稱性晶體點陣的規(guī)則排列，決定了晶體宏觀上的規(guī)則的天然幾何形狀決定了物理性質(zhì)呈現(xiàn)出出各向異性。又由于晶體的空間點陣決定
3、的每個粒子所保持的嚴(yán)格的相互位置關(guān)系，即結(jié)合關(guān)系，當(dāng)晶體被加熱時達到瓦解程度的溫度是一樣的，不斷加熱，不斷對結(jié)合關(guān)系進行瓦解直到瓦解完成，完全變成液體，溫度始終不必升高。因此，晶體有一定的熔點。（3）物體的熱膨脹在外界壓強不變的條件下，物體的長度、面積、體積隨溫度升高而增加的現(xiàn)象叫熱膨脹。在相同的條件下，氣體、液體、固體的熱膨脹不同。氣體最顯著，固體最不明顯。也有極少數(shù)物質(zhì)，在某一溫度范圍內(nèi)（如：水在0℃～4℃）當(dāng)溫度升高時體積反而減小。這種現(xiàn)象叫反常膨脹。水、銻、鉍、鑄鐵等都有反常膨脹。在溫度變化范圍不太大時，線度
4、膨脹近似遵從如下關(guān)系：l=l0（1+αt）或△l=αl△T式中的α叫膨脹系數(shù)。一般金屬的膨脹系數(shù)約為10-5/度。大多數(shù)物體都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，在一定的溫度下固體的線度(如長度、直徑、周長)是一定的，當(dāng)溫度升高時固體的線度會增加．設(shè)溫度為0℃時固體的長度，溫度升高到℃時長度為，長度增量與溫度的增量成正比，也跟成正比，即，．式中稱為固體的線膨脹系數(shù)，與材料的性質(zhì)有關(guān)，其數(shù)量級為10－6K－1～10－5K－1．當(dāng)固體的線度發(fā)生膨脹時，固體的表面積和體積也在發(fā)生膨脹，分別稱為面膨脹和體膨脹，其變化規(guī)律分別為 ，．式中、
5、分別為固體在0℃時的表面積和體積，、分別為面脹系數(shù)和體脹系數(shù)．對于各向同性的固體有：，．（二）液體的性質(zhì)液體的性質(zhì)一方面像固體具有一定的體積，不易壓縮，另一方面像氣體，沒有一定的形狀，具有流動性。而且物理性質(zhì)也具有各向同性。液體的這種宏觀特性是由于其微觀結(jié)構(gòu)決定的。液體分子具有近程有序，遠程無序的特點。液體分子的熱運動與固體相近。但與固體相比，液體分子結(jié)構(gòu)松散，間隙較大，液體分子不會長時間在一個固定的平衡位置上振動，而是不斷變化的，因而導(dǎo)致宏觀上出現(xiàn)液體具有流動性。（1）液體的表面張力液體與氣體相互接觸有液體薄層（厚
6、度為10-9m）稱為表面層。液體的表面層有如一張緊的彈性薄膜，有收縮趨勢。因此表面內(nèi)有不定期定的張力，液體的表面出現(xiàn)的張力叫表面張力。設(shè)液體的表面有一長為L的線段，線段兩邊的液面間相互作用力為：f=σl式中的σ稱為液體的表面張力系數(shù)。數(shù)值上等于作用在單位長度線段上的表面張力單位：N/m。表面張力系數(shù)與液體的成分、性質(zhì)及溫度有關(guān)。與液面的大小無關(guān)。（2）液體的表面張力系數(shù)液體的表面層存在表面張力而具有收縮趨勢，要擴大液面就要做功。如圖所示：為一沾有液膜的金屬框長為L的BC邊可以自由滑動，由于所張的液膜有兩個面。故有：W
7、=F△x=2σl△x=σ△S∴σ=W/△S單位：J/m2。（3）任意彎曲液面內(nèi)外的壓強差假設(shè)有一個彎曲的液面如圖所示，圖（a）中的O點是曲面上的任意一個點，ON為曲面上O點處的法線方向/包含ON的兩個互相垂直的平面P1和P2在曲面上截出曲線A1OB1和A2OB2（稱為小曲面的兩個正截面）。對于任意一個確定的球面，正截口都是圓，且半徑為此球面的半徑。對于任意一個曲面，通過同一點O的各個不同的正截口，屬不同的幾何曲線，有不同的曲率半徑。幾何學(xué)上可以證明：過O點的任意一對相互垂直的正截口曲線的曲率之和（）為一定值，并稱此定
8、值為曲面在O點的平均曲率，曲率中心在球面內(nèi)時R1和R2為正值，在液面外時則取負值。如右下圖所示，在液面上過O點的小曲面上取非常小的以EFGHE曲線為邊界的四邊形，并設(shè)：A1B1=EF=HG=△l2，A2B2=HE=GF=△l1，小曲面邊緣HE、GF受到表面張力△f1和△f2。此微小曲面的切向分力相互抵消，法向分量的合力為：△f1’+△f2’=△
