第1章 第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 1.知道用油膜法估测油酸分子大小的思路、原理. 科学思维 2.通过估测油酸分子大小的实验，体会建立模型在研究物理问题中的应用. 科学探究 知识点一　实验思路 1．实验目的：用__单分子__油膜法估测油酸分子的大小． 2．实验原理：把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层由__单__层油酸分子中的烃基C17H33－组成的油膜(如图所示)．把分子简化为__球__形处理，并认为它们__紧密__排布，测出油膜的__厚度d__，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中__纯油酸__的体积V与它在水面上摊开的__面积S__之比． 3．实验器材：配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、__爽身__粉、注射器、烧杯、带有__坐标__方格的玻璃板、彩笔． 4．实验步骤 (1)用注射器往烧杯中滴入1 mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴__油酸酒精溶液__的体积V0. (2)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将__爽身__粉均匀撒在水面上． (3)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上． (4)待油膜形状__稳定__后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔(或钢笔)画出油膜的形状． (5)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的__坐标方格__，算出油膜的面积S. (6)根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中__纯油酸__的体积V. (7)计算油膜的厚度d＝　　，即为油酸分子直径的大小． 知识点二　数据处理 1．一滴油酸酒精溶液的平均体积＝. 2．一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V＝×油酸溶液的体积比. 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＝(代入数据时注意单位的统一)． 知识点三　注意事项 1．实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果． 2．待测油酸液面扩散后又收缩，要在油膜形状稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩． 3．本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可． 4．爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于为宜． 5．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮廓难以形成． 6．计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个． 考点一　实验原理与操作 【例题1】 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列操作步骤，请补充实验步骤C的内容及实验步骤E中的计算式： A．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，记下滴入1 mL的油酸酒精溶液的滴数N； B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足够大，且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n； C．__________________________________________________________； D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长1 cm的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数m； E．用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径d＝__________cm. 解析 由题意可知，滴入油酸酒精溶液后，需要等油酸在水面上形成的薄膜达到稳定状态后才能把玻璃板放在浅盘上画出薄膜的形状，以便于计算油膜的面积；纯油酸的体积V＝n××0.05×10－2 mL＝×5×10－4 mL，纯油酸的体积与油膜的体积是相等的，即V＝Sd＝md，所以单个油酸分子的直径d＝＝ cm. 答案 待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔画出油酸薄膜的外围形状　 【变式1】 (多选)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的科学依据是(　　) A．将油膜看成单分子油膜 B．不考虑各油酸间的间隙 C．考虑各油酸分子间的间隙 D．将油酸分子看成球形 答案　ABD 解析　将一滴油酸酒精溶液滴到水面上形成单分子油膜，将油酸分子简化为球形处理，认为它们一个挨一个紧密排布，不存在间隙，这样单分子油膜的厚度就相当于油酸分子的直径，选项A、B、D正确，C错误． 考点二　实验数据处理与分析 【例题2】 (1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)． 　　　　　　 (2)在该实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有1 mL纯油酸．用注射器测得1 mL上述溶液有100滴，把2滴该溶液滴入盛水的浅盘里，画出油膜的形状如图所示，坐标格的正方形大小为20 mm×20 mm.可以估算出油膜的面积是________m2