Mục lục
Trong bài viết ngày hôm nay, Kiến Guru sẽ cùng bạn khám phá những hiện tượng thú vị SGK Vật lý 10 Bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng để từ đó giải một số ví dụ minh họa điển hình như bài 11 trang 203 sgk lý 10.
1. Lý thuyết áp dụng giải bài 11 trang 203 sgk lý 10
Phạm vi lý thuyết vận dụng trong quá trình giải bài 11 trang 203 sgk lý 10 có mối tương quan với kiến thức Bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng. Chủ đề này sẽ trang bị cho bạn đọc những tri thức về một số hiện tượng thú vị như: căng bề mặt, dính ướt,… Hãy cùng chúng mình khám phá về chúng ngay trong phần tổng hợp lý thuyết dưới đây nhé!
1.1. Tìm hiểu về hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng
- Khái niệm: Lực căng bề mặt của chất lỏng là các lực tác động và là nguyên nhân gây ra hiện tượng chất lỏng bị kéo căng ở bề mặt.
- Xác định phương, chiều và độ lớn của lực căng bề mặt của chất lỏng: Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có:
- Phương: vuông góc với đoạn đường bị tác dụng lên bề mặt chất lỏng và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng.
- Có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng
- Độ lớn f: tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó.
f = σ.l
Trong đó: σ là hệ số căng mặt ngoài (Được đo bằng đơn vị N/m). Giá trị của σ phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng (σ giảm khi nhiệt độ tăng và ngược lại).
- Ứng dụng của hiện tượng này trong thực tế:
Người ta vận dụng hiện tượng này và khiến nước mưa không thể lọt qua các lỗ nhỏ giữa các sợi vải căng trên ô dù hoặc trên các mui bạt ô tô (quan sát hình vẽ):
Caption: Hiện tượng căng bề mặt được ứng dụng để sản xuất ô dù che mưa
1.2. Ôn tập về hiện tượng dính ướt:
Hiện tượng dính ướt là gì?
Nếu một vật liệu nào đó bị dính chất lỏng và bị ướt, chất lỏng lan rộng ra trên bề mặt tiếp xúc và có hình dạng bất kỳ thì đó là hiện tượng dính ướt.
Khái niệm hiện tượng không dính ướt: Hiện tượng không dính ướt là hiện tượng vật liệu đó khi tiếp xúc với chất lỏng và vật giữ nguyên được trạng thái khô ráo, chất lỏng có xu hướng co tròn lại thành một khối cầu sau đó bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực.
Ví dụ minh họa:
Giả sử phần bề mặt chất lỏng ở sát thành bình có hiện tượng bị kéo dịch lên phía trên một chút và có dạng một khum lõm, ta kết luận: thành bình xảy ra hiện tượng dính ướt. Ngược lại, nếu thành bình không bị dính ướt thì bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch xuống phía dưới một chút và có dạng một khum lồi.
Ứng dụng: Người ta sử dụng phương pháp “ tuyển nổi” để làm giàu quặng dựa trên hiện tượng dính ướt của chất lỏng, cụ thể như hình vẽ dưới đây:
1.3. Nét đặc biệt của hiện tượng mao dẫn
Khái niệm: Hiện tượng mao dẫn xảy ra khi mức chất lỏng ở bên trong các ống có đường kính nhỏ luôn dâng cao hơn hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống. Trong đó, các ống xảy ra hiện tượng này thường được gọi là ống mao dẫn.
Hệ số căng mặt ngoài càng lớn, đường kính trong của ống càng nhỏ, mức chênh lệch chất lỏng trong ống và ngoài ống càng lớn.
Vừa rồi, Kiến Guru đã tổng hợp xong những kiến thức bạn đọc cần nắm trong quá trình giải bài 11 trang 203 sgk lý 10, để ghi nhớ nhanh hơn, mời bạn tham khảo sơ đồ tư duy sau để có cách tiếp cận trực quan, sinh động nhất về những hiện tượng đặc biệt của bề mặt chất lỏng:
2. Hỗ trợ giải đáp bài 11 trang 203 sgk lý 10
Sau khi đã nắm được những nội dung kiến thức đầy đủ, chi tiết nhất về Bài 7: Các hiện tượng của bề mặt chất lỏng, mời bạn đọc cùng Kiến Guru bắt tay đi tìm đáp án cho bài 11 trang 203 sgk lý 10 nhé!
Yêu cầu mà đề bài đưa ra
Một vòng xuyến có đường kính ngoài là 44mm và đường kính trong là 40 mm. Trọng lượng của vòng xuyến là 45mN. Lực bứt vòng xuyến này ra khỏi bề mặt của glixerin ở 20oC là 64,3 mN. Tính hệ số căng bề mặt của glixerin ở nhiệt độ này.
Hướng dẫn giải chi tiết
Khi thực hiện nhấc vòng xuyến lên, lực căng bề mặt thoáng glixerin hướng xuống cùng hướng trọng lực P của vòng xuyến, do đó ta có:
Fbứt = Fc + P
Fc = Fbứt – P = 64,3.10-3 – 45.10-3 = 19,3.10-3 (N)
Khi đó, đường giới hạn mặt thoáng bằng tổng chu vi ngoài và chu vi trong của vòng xuyến:
l = d1π + d2π = π(d1 + d2) = 3,14 . (0,044 + 0,04) = 0,264 m
Áp dụng công thức tính lực căng bề mặt, ta có:
3. Lời giải và đáp án các bài tập khác trang 203 sgk vật lý 10
Hy vọng thông qua giải chi tiết bài 11 trang 203 sgk vật lý 10 vừa rồi, bạn đọc đã phần nào hiểu và nắm được các bước làm bài. Để rèn luyện các thao tác tính toán chuẩn xác hơn, sau đây các bạn hãy cùng chúng mình giải thêm một số bài tập trang 203 sgk vật lý 10 khác nhé!
3.1. Bài 7
Tại sao chiếc kim khâu có thể nổi trên mặt nước khi đặt nằm ngang?
A. Vì chiếc kim không bị dính ướt nước.
B. Vì khối lượng riêng của chiếc kim nhỏ hơn khối lượng riêng của nước.
C. Vì trọng lượng của chiếc kim đè lên mặt nước khi nằm ngang không thắng nổi lực đẩy Ác-si-mét.
D. Vì trọng lượng của chiếc kim đè lên mặt nước khi nằm ngang không thắng nổi lực căng bề mặt của nước tác dụng lên nó.
Hướng dẫn giải chi tiết bài 7 trang 203 sgk vật lý 10:
Đây là một dạng bài tập thông hiểu kiến thức về hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng, cụ thể đáp án như sau:
Giải thích: Khi chiếc kim khâu đặt nằm ngang trên mặt nước sẽ tạo ra một đoạn đường nhỏ trên bề mặt nước → Từ đó, lực căng mặt ngoài xuất hiện, có phương vuông góc với đường dọc biên cây kim, chiều hướng lên. Đồng thời trọng lực cây kim quá nhỏ so với lực căng mặt ngoài nên cây kim nổi trên mặt nước.
Từ đó, ta chọn D là câu trả lời phù hợp nhất.
3.2. Bài 8
Câu nào dưới đây là không đúng khi nói về hiện tượng dính ướt và hiện tượng không dính ướt của chất lỏng?
A. Vì thủy tinh bị nước dính ướt, nên giọt nước nhỏ trên mặt bản thủy tinh lan rộng thành một hình có dạng bất kỳ.
B. Vì thủy tinh bị nước dính ướt, nên bề mặt của nước ở sát thành bình thủy tinh có dạng mặt khum lõm.
C. Vì thủy tinh không bị thủy ngân dính ướt, nên giọt thủy ngân nhỏ trên mặt bản thủy tinh vo tròn lại và bị dẹt xuống do tác dụng của trọng lực.
D. Vì thủy tinh không bị thủy ngân dính ướt, nên bề mặt của thủy ngân ở sát thành bình thủy tinh có dạng mặt khum lõm.
Hướng dẫn giải chi tiết bài 8 trang 203 sgk lý 10:
Đây là dạng bài tập giúp bạn đọc củng cố nội dung kiến thức liên quan đến hiện tượng dính ướt, cụ thể như sau:
Phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng và chất rắn mà có thể xảy ra hiện tượng dính ướt hoặc không dính ướt khi có sự tiếp xúc giữa 2 loại chất này.
- Hiện tượng dính ướt được xảy ra khi lực hút giữa các phân tử vật rắn và các phân tử chất lỏng mạnh hơn lực hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau.
- Khi lực hút giữa các phân tử vật rắn và các phân tử chất lỏng yếu hơn lực hút giữa các phân tử chất lỏng với nhau, thì có hiện tượng không dính ướt.
- Sát mép chất lỏng với thành bình, mặt thoáng chất lỏng hơi bị cong gọi là mặt khum. Nếu chất lỏng làm dính ướt thành bình thì mặt khum đó là mặt lõm, còn nếu chất lỏng không làm dính ướt thành bình thì mặt khum là lồi.
Từ đó, ta chọn D là đáp án chính xác.
3.3. Bài 9
Tại sao nước mưa không lọt qua được các lỗ nhỏ trên tấm vải bạt?
A. Vì tấm vải bạt bị dính ướt nước
B. Vì vải bạt không bị dính ướt nước
C. Vì lực căng bề mặt của nước ngăn cản không cho nước lọt qua các lỗ nhỏ của tấm bạt.
D. Vì hiện tượng mao dẫn ngăn cản không cho nước lọt qua các lỗ trên tấm bạt.
Hướng dẫn giải chi tiết bài 9 trang 203 sgk lý 10:
Nước mưa không lọt qua các lỗ nhỏ trên tấm vải bạt là ví dụ tiêu biểu minh họa cho hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng. Do đó, ta chọn C là đáp án chính xác nhất.
3.4. Bài 10
Tại sao giọt dầu lại có dạng khối cầu nằm lơ lửng trong dung dịch rượu có cùng khối lượng riêng với nó?
A. Vì hợp lực tác dụng lên giọt dầu bằng không, nên do hiện tượng căng bề mặt , làm cho diện tích bề mặt của giọt dầu co lại đến giá trị nhỏ nhất ứng với diện tích mặt cầu và nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.
B. Vì giọt dầu không chịu tác dụng của lực nào cả, nên do hiện tượng căng bề mặt, diện tích bề mặt giọt dầu co lại đến giá trị nhỏ nhất ứng với diện tích của mặt hình cầu và nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.
C. Vì giọt dầu không bị dung dịch rượu dính ướt, nên nó nằm lơ lửng trong dung dịch.
D. Vì lực căng bề mặt của dầu lớn hơn lực căng bề mặt của dung dịch rượu, nên nó nằm lơ lửng trong dung dịch rượu.
Hướng dẫn giải chi tiết bài 10 trang 203 sgk lý 10:
Hai khối cùng thể tích, khối dạng hình cầu có diện tích mặt ngoài là nhỏ nhất. Vì vậy, khi hợp lực tác dụng lên chất lỏng bằng không thì lực căng bề mặt làm cho khối chất có dạng hình cầu để giảm tối đa diện tích bề mặt thoáng. Do đó, A là sự lựa chọn phù hợp nhất trong trường hợp này.
Kết luận
Vừa rồi, Kiến Guru đã hướng dẫn bạn đọc ôn tập và tìm hiểu các nội dung quan trọng cần ghi nhớ trong Bài 37: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng và từ đó giải một số ví dụ minh họa như bài 11 trang 203 sgk lý 10. Hy vọng tài liệu này sẽ trang bị cho các bạn kỹ năng nhận biết điểm khác biệt giữa hiện tượng căng bề mặt của chất lỏng, dính ướt và mao dẫn,…
Ngoài ra, bạn đọc có thể tham khảo các học liệu và bài viết bổ trợ học tốt môn Vật lý 10 tại đây.
Kiến Guru chúc bạn đạt được thành tích cao trong học tập!
