第14章 实验 20 用油膜法估测油酸分子的大小-【勤径学升】2024高考物理一轮总复习配套课件

物 理 第十四章 热学 实验二十　用油膜法估测油酸分子的大小 返回目录 续表 返回目录 续表 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 实验原理 操作要领 1．利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜。 2．将油酸分子视为球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积。 3．用d＝ eq \f(V,S) 计算出油膜的厚度(V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积)，这个厚度就近似为油酸分子的直径。 1．配制油酸酒精溶液。 2．用注射器通过累积法得到1滴油酸酒精溶液的体积，再计算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 3．借助坐标纸测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S。 误差分析 注意事项 (1)油酸酒精溶液配制后若长时间放置，溶液的浓度会改变，会给实验带来较大误差。 (2)纯油酸体积的计算误差。 (1)油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免浓度改变，产生误差。 (2)油酸酒精溶液的浓度应小于 eq \f(1,1 000) 。 (3)爽身粉(或细石膏粉)的用量不要太大，否则不易成功。 (4)测1滴油酸酒精溶液的体积时，由注射器滴入烧杯中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。 误差分析 注意事项 (3)油膜形状的画线误差。 (4)油膜面积的测量误差。 (5)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。 (5)浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。 (6)要待油膜形状稳定后，再画轮廓。 (7)本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合即可。 (8)做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。 [例1]　(2022·天津市模拟)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤： ①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定 ②往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 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，完成下列填空： (1)上述步骤中，正确的顺序是________。 (2)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸1 mL，用注射器测得1 mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1 cm，则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL，油酸膜的面积是________cm2。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m(此结果保留3位有效数字)。 (3)某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于________。 A．油酸未完全散开 B．计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格 C．计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格 解析　(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：准备油酸酒精溶液(④)→准备带水的浅盘及痱子粉(②)→形成油膜(①)→描绘油膜轮廓(⑤)→计算分子直径(③)，故正确的顺序为④②①⑤③。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积： V＝ eq \f(1,1 000) × eq \f(1,200) mL＝5×10－6 mL， 面积超过正方形一半的正方形的个数为40个，故油膜的面积 S＝40×1×1 cm2＝40 cm2， 油酸分子直径 d＝ eq \f(V,S) ＝ eq \f(5×10－6×10－6,40×10－4) m＝1.25×10－9 m。 (3)油酸未完全散开，则S测量值偏小，直径测量值偏大，选项A正确；计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，直径测量值偏小，选项B错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，直径测量值偏大，选项C正确。 答案　(1)④②①⑤③　(2)5×10－6　40 1．25×10－9　(3)AC [例2]　在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将1 mL的纯油酸配制成5 000 mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1 mL溶液为