师：同学们，今天我们来学习高二粤教版物理第二章第四节液体的表面张力。先来看个视频。大家在很多水面上都能看到水黾这种小生物，为什么水黾可以在水面上行走而不沉入水里呢？清晨，绿叶上有很多水珠，为什么水珠是圆滚滚的球状呢？在这两个情景里，水面就像一张有弹性的膜，轻轻托起水黾，或者紧紧包裹住水珠。这个与空气接触的液体表面层，我们叫做液体表面。液体表面有多大能耐呢？水黾是轻型生物，我们来挑战一下，试试让硬币漂浮在水面上而不下沉，看看视频。
在视频中，液体表面好像能产生某个力，不仅能让水黾来去自如，还能让金属制作的硬币浮而不沉，这其中有什么奥秘呢？接下来通过实验探究液体表面有哪些特点。我们要用到的实验器材有：肥皂水用来产生薄膜，这就是我们要研究的液体表面；还有两个特殊的铁线圈，一个中间有松弛的棉线，另一个中间有松弛的棉线圈。首先在铁线圈内形成肥皂膜，再用烧热的针刺破部分肥皂膜。现在看看实验现象是怎样的。
师：同学们，在实验中，当肥皂膜还是完整的时候，棉线圈有没有受到力的作用啊？没有，是松弛的。但刺破部分肥皂膜后，原本松弛的棉线变成弧形，右边的肥皂膜消失后，受到了左边肥皂膜对它力的作用，棉线往左边收；而刺破棉线圈内的肥皂膜，我们看见原来松弛的棉线圈变成了圆形，受到了棉线圈外侧肥皂膜的作用，向外拉紧了。
同时大家仔细观察一下剩余肥皂膜面积是怎样变化的？对，在变小。这说明了什么？这说明液体的表面有收缩的趋势，棉线圈都受到了剩余肥皂膜力的作用。我们把这一个作用在液体表面，使液面有收缩趋势的力叫做表面张力。那么表面张力是如何产生的呢？张力的方向又是怎样的呢？我们知道液体表面也是由无数分子组成，表面张力是否与分子间的相互作用力有关呢？我们先来回顾一下，这是分子力与分子间距离的关系图，当分子间距离等于 (R_{0}) 时，分子力为0。当分子间距离大于 (R_{0}) 时，分子力表现为引力；小于 (R_{0}) 时，分子力则表现为斥力。
液体表面的分子力会有什么样的特点呢？我们假设这是一杯水，由于液体表面会挥发，表面层分子分布会比液体内部分子分布要稀疏。但无论是液体内部还是表面层分子，液体分子间距离都大于平衡距离 (R_{0})，分子间相互作用力主要表现为引力。我们来试着分析一下液体内部分子和表面层分子受力有什么区别。处于液体内部的分子a，周围都有液体分子，a会受到其他分子对它各个方向的引力作用，引力大小相等，所以分子a受力平衡，合力为0；而处于表面层的分子b，由于上方没有液体分子，因此受力不平衡，且合力是指向液体内部的，使液面具有向内收缩的趋势。我们可以认为在铁线圈实验中，使液面具有收缩趋势的表面张力，在本质上就是微观世界里表面层分子间的相互吸引力。
那么表面张力的方向又是怎么样的呢？当肥皂膜还是完整的时候，铁线圈内的棉线可以理解为受到左右两侧肥皂膜向两边拉的力，从而在液面内保持静止。那么实验中剩余的肥皂膜对弧形棉线施力的方向应该是怎样的呢？我们来尝试在图中画出它的受力，棉线向左侧凸起，受到的力应该是平行于肥皂膜向左向外拉，如图所示。
对于一般的液面来说，我们可以设想一条任意直线MN，类似于实验中的棉线，它把液面分成1、2两个部分。液面1对液面2有引力 (F_{1}) 的作用，液面2对液面1也有引力 (F_{2}) 的作用。由于直线MN处于静止状态，所以 (F_{1})、(F_{2}) 大小相等，方向相反，这就是表面张力方向，要垂直于所设想的线MN，平行于液体表面。但液面可以是平面，也可以是曲面，所以表面张力方向更准确的表述是要与液面相切。
现在我们知道什么是表面张力了，来做一个小实验。这是一个六面体铁线框，如果将底面放入肥皂水中，会形成一层肥皂膜，但如果将整个六面体放入肥皂水中，还会形成6个面的肥皂膜吗？大家看看结果，这是为什么？对，因为液体表面会收缩，所以6个膜往中间吸到一块去了。那为什么6个面的肥皂膜收缩后是这样的形状呢？类似的问题在生活中还有很多，例如为什么肥皂泡水珠是球状而不是其他形状呢？其实表面张力不仅使液面收缩，而且是要收缩到最小。在数学上，体积相同的情况下，球的表面积是最小的，因此自然情况下，肥皂泡水珠会缩小成球状。我们观察到图片上的绿叶水珠也不是绝对的球状，这是因为有重力的原因。如果完全处于失重状态，我们就会看见完美的球状水珠。我国宇航员王亚平在太空航行中曾做过水球实验，现在我们一起来进入她的太空课堂。
师：那如果我们往水膜上加水，它会出现什么样的变化呢？
（展示实验过程）
师：哇哦，现在水膜已经变成了一个亮晶晶的大水球，现象更漂亮。我要把准备好的颜料注入到水球当中。
（展示实验过程）
师：现在蓝色正在慢慢地渲染着水球，水球变成了一个蓝色的漂亮水球。现在我把泡腾片放到水球里，看看会有什么样现象，大家要认真看哦。
（展示实验过程）
师：同学们看到了吗？泡腾片在水球里不断地泡腾，产生了很多欢乐的小气泡。但是在失重环境下，气泡只是在不断地产生，并没有离开水球。随着气泡的不断增多，水球逐渐变成了一个充满欢乐小气泡的气泡球。
这个精彩的快乐气泡球也完美地体现了液体表面张力的特点。那么表面张力在生产生活中有很多应用。人们测量出在常温下不同的液体表面张力，有人发现水和肥皂水的表面张力系数不同，制造出了绿色环保的灭蚊液。这是什么原理呢？原来蚊子需要在水面上产卵繁殖。我们将原来的清水换成表面张力小的肥皂水，这样就无法形成可以平衡蚊子重力的薄膜，蚊子就陷进肥皂水中，实现了灭蚊的目的。现在我们根据表面张力的知识一起来完成这道多选题，请看题解析。
师：表面张力是液体表面层分子间的相互作用，而不是液体各部分间的相互作用，A错误。由于液体挥发的原因，液体表面层的分子分布会比液体内部分子分布稀疏，合力不为零，且分子间的距离大于分子的平衡距离 (R_{0})，分子力表现为引力，B正确。对于C、D选项，表面张力使液体表面有收缩的趋势，它的方向总是垂直于所设想的线，跟液面相切，故C错误，D正确，所以正确答案是BD。表面张力是出现在液体与气体过渡的液体表面层，是液体分子之间的引力，那么液体和固体过渡的地方，分子间相互作用力与表面张力会有什么相似吗？我们先来看两个实验。实验中使用的毛细管是两端开口的玻璃管，玻璃管从左到右内径依次变大，向槽中加入红水，管内液面上升，管越细，液面上升得越高，左边毛细管内径最细，液面上升最高。