1.2油膜法估测油酸分子大小-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第三册）

选择性必修三学案 第一章 分子动理论 第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 一、新课标要求 1.理解分子模型，知道分子直径的数量级。 2.学会用油膜法估测分子大小。 3.能够对实验数据进行处理，掌握“互补法”计算油膜面积。 二、科学素养要求 1.物理观念：知道用单分子油膜方法估算分子的直径，运用理想化方法，建立物质分子是球体的模型。 2.科学思维：体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法。 3.科学探究：培养在物理学中的估算能力。 三、教材研习 （一）、实验目的 用油膜法估测油酸分子的大小。 （二）、实验原理 把一定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图所示。不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形，计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积并测出油膜面积，求出油膜的厚度，即就是油酸分子的直径。 （三）、实验器材 油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、爽身粉或细石膏粉。 （四）、实验步骤 1.用注射器往小量筒中滴入油酸酒精溶液，记下滴入的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积。 2.在浅盘中倒入约深的水，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.待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔（或钢笔）画出油酸薄膜的形状。 5.将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积；或者玻璃板上有边长为的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积。 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。 7.计算油酸薄膜的厚度，即油酸分子直径的大小。 （五）、数据处理 在实验中由计算分子直径，是经过换算后一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，各物理量的计算方法如下： 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 。（体积）。 3.油膜的面积（为小正方形的有效个数，为小正方形的边长）。 （六）、误差分析 1.油酸酒精溶液配制后长时间放置，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。 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，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。 4.描绘油膜形状的画线误差。 5.利用小正方形个数计算轮廓的面积时，轮廓的不规则性容易带来误差。 6.不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径的误差。 （七）、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不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。 2.待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸酒精溶液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要适宜。 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。 四、互动探究 探究点一、实验原理和实验操作 【典例】在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中： （1）与实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法相同的是。 A.引入质点的概念 B.平均速度的定义 C.引入重心的概念 D.研究加速度与力或质量关系的实验 （2）有下列实验步骤： ①往边长约为的浅盘里倒入约深的水。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，待油膜形状稳定。 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，根据油酸的体积和油膜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。 上述步骤中，正确的顺序是。（填写步骤前面的数字） （3）将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液；测得的油酸酒精溶液有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。由此估算出油酸分子的直径约为。（结果保留一位有效数字） （4）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，可能是由哪些原因造成的？（试写出两条） 【探究归纳】 实验中渗透的“放大”思想 为了测量分子大小这一极其微小的量，在用油膜法估测分子直径的实验中两次用了间接测量法来达到“放大”的效果：一是油酸溶于酒精，配制成油酸酒精溶液，对油酸进行稀释；二是数出油酸酒精溶液有多少滴，得出一滴油酸酒精溶液的体积。 【迁移运用】 1.（2021福建永安第三中学高三月考）用单分子油膜测分子的直径时，对其所用实验方法的正确认识是( ) A.用量筒测得油酸酒精溶液的体积，计算油酸分子直径时要用到 “ ” B.用透明方格纸，