1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小-2022-2023学年高二物理备课必备讲义（人教2019选择性必修第三册 ）

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 【核心素养目标】 物理观念 知道用油膜法估测油酸分子大小的实验思路. 科学思维 通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用. 科学探究 实验探究一般分子大小的数量级 科学态度与责任 通过油膜法测分子直径应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 一、实验目的 1．估测油酸分子大小的数量级。 2．体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法。 二、实验原理 　油酸是一种脂肪酸，把一滴油酸滴到平静的水面上，油酸会展开形成一片油膜。油膜面积最大且稳定时，可近似认为是单层油酸分子油膜。把油酸分子视为球体，则单分子油膜的厚度就近似等于分子的直径。只要测量出这一滴油酸的体积V和油膜的面积S，就可估算出油酸分子的直径d＝。 三、实验器材 　油酸、酒精、清水、滴管(或注射器)、量筒、笔、爽身粉、玻璃片、浅水盘、坐标纸。 四、实验步骤 1．用滴管(或注射器)将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内溶液增加一定体积(如1 mL)时的滴数，由此求出一滴油酸酒精溶液的平均体积 。 2．向浅水盘内倒入清水，在水面上轻轻并均匀地撒一层爽身粉。用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液，待油层不再扩散并且形状稳定时，就近似形成了单分子油膜，如图所示。 3．将玻璃板片盖在浅水盘上，用笔将油膜的轮廓描绘在玻璃片上。 4．将描有油膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，算出油膜的面积S。求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)。 5．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。根据油酸的体积V和油膜的面积S算出油酸分子的直径。 五、数据处理 　根据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，并代入公式d＝算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子直径的大小。 计算方法如下： (1)一滴油酸溶液的平均体积 ＝。 (2)一滴油酸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＝。(代入数据时注意统一单位) 六、注意事项 1．实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，否则难以形成油膜；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．油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差。 3．浅盘中的水应保持平衡，爽身粉应均匀地撒在水面上。爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于为宜。 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．待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。 6．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。 七、误差分析 　本实验误差通常来自以下方面： (1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差； (2)向浅盘内滴入1滴油酸酒精溶液后，没有形成单分子油膜，产生误差； (3)油滴的体积的测量产生误差； (4)数出配制好的油酸酒精溶液1 mL的滴数时不准确，产生误差； (5)油膜形状的画线或数格数时不准确，计算油膜的面积有误差(每个方格面积越小，误差越小)。 针对训练 一、实验题 1．某同学进行了“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。 （1）关于他的实验，下列操作正确的是______。 A．在浅盘里盛上水，将爽身粉（痱子粉或细石膏粉）均匀地撒在水面上 B．用注射器向水面上滴油酸酒精溶液，若希望油膜面积大些可多滴一滴油酸酒精溶液 C．在油膜面积最大时快速将油膜轮廓描绘在带格子的玻璃板上 （2）该同学在做实验时，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为A，又用滴管测得N滴这种酒精油酸的总体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上（如图所示）测得油膜占有的小正方形个数为X。 ①用以上字母表示油酸分子的大小d＝______。 ②从图中数得油膜占有的小正方形个数为X＝______。 2．在“用油膜法估测分子大小”的实验中所用的油酸酒精溶液的浓度为每1：400。用注射器和量筒测得1mL上述溶液为40滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开。请完成下列填空： （1）本实验中做了三点理想化假设：油酸分子视为球形；___________；油酸分子是紧挨在一起的。 （2）在滴入油滴之前，要先在水面上均匀撒上痱子粉，这样做的目的是