第二课 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（课件）-2022-2023学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

§1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 油酸分子 1 分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！ 思考：通过什么途径可以知道分子的大小呢？ 新课引入 分子 直径:10－10m 直径:10－1m 苹果 直径:107m 地球 问题1：曹冲怎么称象？ 化整为零 问题2：怎样估测绿豆的直径？ 逆向思维 化零为整 新课引入 方法一：将绿豆排成一行，测出总长，数出个数。 新课引入 方法二：测出总体积，量出单层铺开的面积。 新课引入 实验目的: 1.知道用油膜法测定分子大小的思路。通过估测油酸分子的大小，加深对分子大小数量级的认识 2.学会模型法，估算法等科学方法的应用 3.体验科学探究过程，体验实验方法的巧妙运用，把宏观和微观两个领域联系起来，用宏观的方法测定非常微小的分子的大小 4.了解一般分子大小的数量级 实验思路: 水 油酸分子 d 油酸分子 ①模型化 ②理想化 ③估算 d-----单分子油酸的直径 V-----纯油酸的体积 S-----油酸单分子膜的面积 2.滴油 1.撒粉 实验过程： 3.描线 4.数格子，算出S 5.得出结果d=V/S 方法小结：放大的思想。 实验步骤： 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 ⑴配制油酸溶液： ⑵测量一滴油酸溶液的体积： ⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。 用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比为 的油酸酒精溶液。 2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S ⑷待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 ⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。 ⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。 ⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。 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 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 。 不足半个的舍去 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。 多于半个的算一个 物理量的测量： 水 油酸分子 d 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 S= s0 N 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。 数据的处理： 例1.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滴这样的溶液滴入到浅盘里，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。 (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。 解：(1)1mL溶液中含纯油酸体积 V1= mL=10－3mL 1滴溶液中含纯油酸体积 V2= mL = 1.7×10－5 mL = 1.7×10－11 m3 (2)小方格面积S0 = 10－2×10－2m2 = 10－4m2， 小方格数n =257， 油膜的面积 S = nS0 = 2.57×10－2m2。 (3)油酸分子的直径 = m≈6.6×10－10 m 数据归纳 我们头发的直径约是900nm。 钨原子 水分子 氢分子 分子直径数量级 10-10m （1nm=10-9m） 分子的数量级很小，说明分子很小 水 油酸分子 d 误差的分析： 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。 油滴的体积过大，水面面积过小，溶液浓度，痱子粉的用量等因素，形成的油膜不是单分子油膜。 1、油酸酒精溶液浓度改变 2、形成的油膜不是单分子油膜 4、纯油酸体积的测量和计算产生误差 5、油膜的面积S测量和计算产生的误差 ①油膜形状画线误差。 ②数格子法带来的误差。 3、不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。 实验的注意事项： 7、利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一个。 1、