1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第一章　分子动理论 2　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 学习目标 2 掌握油膜法估测分子大小的实验原理以及数据处理的思路和方法。 1 知道获得单分子油膜的方法。 重点 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！ 分子 直径:10-10m 直径:10-1m 苹果 直径:107m 地球 观察与思考 如何估测一粒黄豆的直径？ 通过测量较大量来研究较小量 观察与思考 一、实验思路 1.实验目的 估测油酸分子的大小。 观察与思考 2.　实验原理 把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜。把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于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，如图所示 水 油酸分子 d 观察与思考 油酸的分子式为C17H33COOH，无色透明，油酸分子中的一部分是羧基 —COOH对水有较强的亲和力，而另一部分烃基C17H33—对水没有亲和力，要冒出水面。因此，油酸分子会一个个地直立在水面上形成单分子油膜。 3.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； (2)测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S。 观察与思考 二、实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉、注射器、烧杯、带有坐标方格的玻璃板、彩笔。 三、实验步骤 1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液。 (2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数。 (3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积。 (4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V。 1滴油酸的体积= ×油酸酒精溶液浓度 2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S (1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上 (2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜 (3)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 撒爽身粉(或细石膏粉)后，便于观察所形成的油膜的轮廓. (4)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，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 (5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。 水 油酸分子 d 四、数据分析 1.用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度， 即油酸分子的直径 2.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 五、误差分析及注意事项 1.误差分析 (1)纯油酸体积的计算误差。 (2)油膜面积的测量误差 ①油膜形状的画线误差； ②数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。 2.注意事项 (1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差。 (2)实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉应均匀撒在水面上。 (3)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。 (4)待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓。 1.实验中为什么不直接用纯油酸而是用被稀释过的油酸酒精溶液？ 用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜，同时酒精易挥发，不影响测量结果。 思考与讨论 2.在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理，那么，有哪些地方做了理想化处理？ (1)把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层； (2)把分子看成球形； (3)油酸分子一个紧挨一个整齐排列。 水面上单分子油膜的示意图 油酸分子 思考与讨论 1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中： (1)与实验中“将油酸分子看成是球形的”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 A 导练 将油酸分子看成球形，属于理想化模型，而引入质点的概念采用的方法也是理想化模型，平均速度是采用比值定义法，重心是等效法，研究加速度与力或质量关系的实验采用的是控制变量法，故选A。 (2)有下列实验步骤： ①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爽身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，待薄膜形状稳定。 ③通过画有油膜形状的带有坐标方格的玻璃板，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