1.2科学测量：油膜法估测油酸分子的大小 学案-2021-2022学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

1.2科学测量：油膜法估测油酸分子的大小 【学习目标】 1.学会用油膜法估测油酸分子的大小 2.理解间接测量微观量的原理和方法． 【课上探究】 1、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。 2、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＝即可求出分子直径d。 3、实验器材 酒精油酸溶液、 、注射器(或胶头滴管)、 、玻璃板、痱子粉、 、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 ，由此求出一滴酒精油酸溶液的平均体积。 (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， (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)。 (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。 4、数据记录与处理 2．数据处理 （1）记录实验数据： 实验次数 一滴纯油酸 的体积V 分子的大小(m) 平均值 1 2 （2）计算方法： (1)一滴油酸溶液的平均体积 ＝ (2)一滴溶液中含纯油酸的体积V V＝ (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＝(代入数据时注意统一单位) 5、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形体有区别，所以实验只能得到分子直径的数量级，而不能得到准确值 6、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。 (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，水将粉粒拉开；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。 【典型例题】 .例1.(2011·全国卷)在“油膜法估测油酸分子的大小”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油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。 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油酸酒精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，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 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。 完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是__________。(填写步骤前面的数字) (2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。(结果保留1位有效数字) 变式1、“用油膜法估测分子的大小”实验的方法及步骤如下： ①向体积V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500 mL； ②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL； ③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，然