第一章 2 实验 用油膜法估测油酸分子的大小-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习全书word（人教版）

2　实验:用油膜法估测油酸分子的大小

[定位·学习目标]

1.知道将分子简化为球形建立水面上油酸单分子油膜的模型,理解测量分子直径的公式。

2.能获取并测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和在水面上的油膜面积。

3.能够测量分析数据,得到油酸分子直径的数量级。

4.体会用宏观量测量微观量的模型计算法。

一、实验目的

1.估测油酸分子的大小。

2.学会间接测量油酸分子的思想和方法。

二、实验原理

1.理想化:认为在水面上形成的油酸薄膜是由单层油酸分子组成的,如图所示。

2.模型化:把油酸分子简化为球形。

3.估算:为了使油酸充分展开,获得一块单分子油膜,我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面上,溶液中的酒精将溶于水并很快挥发,从而获得纯油酸形成的油膜。这里可

以粗略地认为,油膜的厚度等于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,即d=。

三、实验器材

油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘及水、玻璃板、坐标纸、爽身粉、彩色笔。

四、实验步骤

1.配溶液:取1 mL的油酸溶于酒精中,制成500 mL的油酸酒精溶液。

2.计算一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积:用注射器向量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知),记下滴入的滴数N,算出一滴油酸酒精溶液的体积V′= mL,则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=× mL。

3.倒水撒粉:在浅盘中倒入约2 cm深的水,将爽身粉均匀地撒在水面上。

4.滴油:将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的水面上。

5.盖板画轮廓:待油膜形状稳定后,将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。

6.计算油膜面积:根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,计算轮廓范围内的正方形的个数,不足半个的舍去,多于半个的算一个。用正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。

五、数据记录

根据实验记录数据,填在下面表格中。

六、数据分析

1.1滴油酸酒精溶液的平均体积

=。

2.1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积

V=×油酸酒精溶液的体积比(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)。

七、误差分析