第1章 实验 用油膜法测分子直径-2020-2021学年高中物理选修3-3【导学教程】同步辅导（鲁科版）课件PPT

第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 实验　用油膜法测分子直径 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 教材梳理·新知探究 一、实验目的 (1)估测油酸分子的大小。 (2)学会间接测量微观量的原理和方法。 二、实验原理 把事先测出的一定体积V的油酸滴在水面上形成单分子油膜，不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球体模型，油膜的厚度就等于油酸分子的直径，把油膜的轮廓画在玻璃板上，通过坐标纸求得单分子油膜的面积S，利用公式d＝eq \f(V,S)即可求出分子直径d。 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 三、实验器材 酒精油酸溶液、浅水盘、注射器(或胶头滴管)、坐标纸、玻璃板、痱子粉、量筒、彩笔。 四、实验步骤 (1)配制酒精油酸溶液。体积比已知。 (2)用注射器或滴管将酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积(如1 mL)时的滴数N，由此求出一滴酒精油酸溶液的平均体积eq \x\to(V)。 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 (3)向浅水盘中倒入清水，在水面上轻轻而均匀地撒一层痱子粉，在水面上用滴管滴一滴酒精油酸溶液。当油层不再扩散，形状稳定时，就近似形成了单分子油膜。 (4)将玻璃板盖在浅水盘上，用彩笔将油膜的形状描绘在玻璃板上。 (5)将描有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 (6)根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据油酸的体积V和油膜的面积S算出油酸分子的直径。 五、数据处理 计算方法： (1)一滴油酸溶液的平均体积eq \x\to(V) eq \x\to(V)＝eq \f(N滴油酸溶液的体积,N) 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 (2)一滴溶液中含纯油酸的体积V V＝eq \x\to(V)×油酸溶液的体积比 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(体积比＝\f(纯油酸体积,溶液的体积))) (3)油膜的面积S＝n×1 cm2(n为有效格数，小方格的边长为1 cm) (4)分子直径d＝eq \f(V,S)(代入数据时注意统一单位) 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 六、误差分析 产生原因 减小方法 偶然误差 数不完整格数时，对不足半个的判断存在误差 数出全部不完整的格数n，它们相当于有eq \f(n,2)个完整的格数 系统误差 油酸分子(C17H33COOH)的形状为长链形，将其视为球体则与实际分子型体有区别，所以实验只能得到分子直径的数量级，而不能得到准确值 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 七、注意事项 (1)酒精油酸溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差。酒精油酸溶液的浓度以小于eq \f(1,1 000)为宜。 (2)实验之前应练习好滴定方法，注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内。 (3)待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 (4)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁。 (5)从盘的中央加痱子粉，粉自动扩散至均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒打开；第二，粉粒之间的排斥。这样做比将粉直接撒在水面上的效果好。 (6)本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 典例剖析·规律总结 考向一　基本实验步骤和原理 [例1]　在“用油膜法测量油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水。待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。 ②用注射器将事先配好的酒精油酸溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。 第1章　分子动理论 物理·选修3-3（LK） 菜 单 ③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 ④用注射器将事先配好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴酒精油酸溶液的体积。 ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。 第1章　分子动理论 物理·选修3-3