1.2 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（鲁科版）

(2)1 kg的40 ℃的水跟2 kg的40 ℃的水比较，2 kg的40 ℃的水内能多，因为后者分子数目多。 (3)虽然100 ℃的开水的水分子平均动能较大，但池塘的水的分子数比一杯水的分子数多得多，故一池塘常温下的水的内能比一杯100 ℃的开水的内能多。 (4)它们的质量相等，因而所含分子数相等，分子的平均动能也相同，但100 ℃的水蒸气分子势能比100 ℃的水的分子势能大，故1 kg的100 ℃的水蒸气的内能比1 kg的100 ℃的水的内能多。 答案：见解析 第2节　科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小 [学科素养与目标要求] 科学探究：通过油膜法估测油酸分子的大小，让学生经历“实验设计、现象分析、仪器使用”，体会估测法的巧妙。 1．实验原理 把一滴油酸(事先测出其体积V)滴在水面上，油酸在水面上形成油酸薄膜，将其认为是单分子层，且把分子看成球形。油膜的厚度就是油酸分子的直径d，测出油膜面积S，则油酸分子直径 d＝。 2．实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅水盘、清水、痱子粉(或细石膏粉)、注射器、量筒、玻璃板、彩笔、坐标纸。 3．实验步骤 (1)用注射器取出按一定比例配制好的油酸酒精溶液，缓缓推动活塞，把溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积V1时的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V′＝。再根据油酸酒精溶液中油酸的浓度η，算出一滴油酸酒精溶液中的纯油酸体积V＝V′η。 (2)在水平放置的浅水盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上，再用注射器将配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上。 (3)待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板平放到浅水盘上，然后用彩笔将油酸膜的形状描在玻璃板上。 (4)将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油膜的面积S(以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓范围内的正方形个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。 (5)根据测出的一滴油酸酒精溶液里纯油酸的体积V和油酸薄膜的面积S，求出油膜的厚度d，则d可看作油酸分子的直径，即d＝。 4．注意事项 (1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差。 (2)实验前应注意检查浅水盘是否干净，否则难以形成油膜。 (3)浅水盘中的水应保持平稳，痱子粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上。 (4)向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成。 (5)待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓。 　在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL，用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字) (1)油酸薄膜的面积是________m2。 (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________m3。 (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。(结果保留两位有效数字) (4)某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小，可能是由于________。 A．油酸未完全散开 B．油酸酒精溶液中含有大量酒精 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D．在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴 [解析]　(1)由于每个小方格边长为1 cm，则每一个小方格的面积就是1 cm2，数出在油膜轮廓范围内的格子数(超过半格的以一格计算，小于半格的舍去)为40个，则油酸薄膜的面积S＝40 cm2＝4.0×10－3 m2。 (2)由题意知，80滴油酸酒精溶液的体积为1 mL，且油酸酒精溶液的体积分数为0.02%，故每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V0＝×0.02%＝×0.02%×10－6m3＝2.5×10－12 m3。 (3)油酸分子直径d＝＝ m≈6.3×10－10 m。 (4)计算油酸分子直径的公式是d＝，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。若水面上痱子粉撒得较多，油酸未完全散开，即油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致计算结果偏大，A错误；大量的酒精更易使油酸分子形成单分子层薄膜，会使测量结果更精确，B错误；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，计算结果将偏大，C错误；若在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴，则计算所得的V偏小，故d偏小，D正确。 [答案]　(1)4.0×10－3　(2)2.5×10－12　(3)6.3×10－10　(4)D 1．在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中。 (1)实验简要步骤如下： A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数，再根据方