1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小- 【物理优课PPT】高中物理选择性必修第三册同步PPT课件（人教版2019）

yan shi 授课老师：张三 实验素养提升 1. 用油膜法估测油酸分子的大小 2. 学会间接测量微观量的方法 一、实验目的 1. 理想化:认为在水面上形成的油酸薄膜是由单层的油酸分子组成的 2. 模型化:把油酸分子简化为球形 3. 估算:认为油膜的厚度就是油酸分子的直径 二、实验原理 问题导入 直径:10-1m 苹果 直径:107m 地球 分子十分微小，用肉眼无法观察。既然分子的直径这么小，我们是怎么测出来的呢？ 分子 直径:10-10m 一、实验思路 ① 把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 分子 水 油酸分子 d ② 油分子一个个紧挨着整齐排列，且把分子看成球形 ③ 计算原理： 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 记下液滴的总滴数 1滴溶液中油酸含量： 油酸的稀释：使用酒精（与油酸和水都能互溶） 1mL油酸 200mL油酸酒精溶液 酒精 稀释后，1mL溶液中油酸的含量： 假设1mL=50滴 1滴溶液的体积： 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 ① 撒爽身粉 ② 滴1滴油酸酒精溶液 ③ 放上玻璃板，等液面稳定 ④ 画出轮廓 ⑤ 放坐标纸，数格子 假设每个格子边长是a，如果数得n个格子： s=na 2 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 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。 记录原则 不足半个的舍去 多于半个的算一个 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 。 三、数据分析 水 油酸分子 d S= s0 N 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 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。 油酸酒精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，从而给实验带来较大的误差。 四、误差分析 1 2 利用量筒测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差。 3 油滴的体积过大，同时水同同积过小， 不能形成单分子油膜。 利用小正方形数计算轮廓的面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。 描绘油膜形状的画线误差。 不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。 四、误差分析 5 4 6 课堂练习 练 习 例1：“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是（ ） 答案 A.将油酸形成的膜看成单分子油膜 B.不考虑各油酸分子间的间隙 C.考虑了各油酸分子间的间隙 D.将油酸分子看成球形 ABD 课堂练习 练 习 例2：在“油膜法”估测分子大小的实验中，认为油酸分子在水面上形成的是单分子层，这体现的物理思想方法是（ ） 答案 A.等效替代法 B. 控制变量法 C. 理想模型法 D. 累积法 C 课堂练习 练 习 例3：某同学在“用油膜法估测分子直径”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于（ ） 答案 A.油酸未完全散开程 B.油酸中含有大量的酒精 C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D.求每液体积时，1mL的溶液的滴效多记了10液 ABC 课堂练习 练 习 例4：在做“用油膜法:估测分子的大小”实验时，每103mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL。用注射器测得58滴这样的溶液为1mL。把1滴这样的溶液滴入的浅盘里，等油膜稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。 问题 (1)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少? (2)油酸膜的面积是多少? (3)按以上数据，估算油酸分子的大小。 课堂练习 解析 （1）1mL油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为： 1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为： （2）小方格的面积：S1=10 -2×10 -2m 2=10 -4m 2 小方格的个数n=114 油酸膜的面积为：S=nS1=114×10-4m2=1.14×10-2m2 课堂练习 解析 （3）油酸分子的直径： 带入数据得： 课堂小结 一 实验思路 ① 把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 ② 油分子一个个紧挨着整齐排列，且把分子看成球形 ③ 计算原理： 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 ② 测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 三 数据分析： 一般分子直径的数量级是10 -10m。 yan shi 授课老师：张三 $