1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小-2021-2022学年高二物理精品课件（2019人教版选择性必修第三册）

第一章 分子动理论 1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 晓峰物理 分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。 情景引入 一、实验思路 油酸分子 把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 水 油酸分子 d 油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度就是分子的直径。 ①模型化 ②理想化 ③估算 实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。 二、物理量的测量 1、测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ⑴配制油酸溶液： ⑵测量一滴油酸溶液的体积： ⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。 用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比为 的油酸酒精溶液。 二、物理量的测量 2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S ⑷待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 ⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。 ⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。 ⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。 二、物理量的测量 2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S= s0 N 。 不足半个的舍去 根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数。 多于半个的算一个 三、数据分析 水 油酸分子 d d-----单分子油酸的直径 V-----一滴油酸分子的体积 S-----一滴油酸分子的面积 S= s0 N 大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10 m。 四、误差分析 溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变。 油滴的体积过大，水面面积过小，溶液浓度，痱子粉的用量等因素，形成的油膜不是单分子油膜。 1、油酸酒精溶液浓度改变 2、形成的油膜不是单分子油膜 4、纯油酸体积的测量和计算产生误差 5、油膜的面积S测量和计算产生的误差 ①油膜形状画线误差。 ②数格子法带来的误差。 3、不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。 五、注意事项 7、利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一个。 1、测1滴酒精油酸溶液的体积时，滴入量筒中的酒精油酸溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。 2、浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。 3、痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。 4、在水面撒痱子粉后，不要再触动盘中的水。 5、滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。 6、待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩。 1、实验思路 ⑴把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 ⑵油分子一个个紧挨着整齐排列，且把分子看成球形 ⑶计算原理： 2、物理量的测量 ⑴测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ⑵测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 3、数据分析 一般分子直径的数量级是10-10m。 随堂小结 【例题1】用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是______________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以______________________  _______________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_____________________。  解析： 一、实验原理与操作 使油酸在浅盘