第14章 实验14 用油膜法估测油酸分子的大小（PPT课件）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（老教材老高考）

2024版·物理（②） 第十四章　热学[选修3－3] 实验十四　用油膜法估测油酸 分子的大小 【实验目的】 　1.估测油酸分子的大小。2.学会间接测量微观量的原理和方法。 　备考第1步——理清实验过程，注意实验事项 一、实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小(油酸分子简化成球形)。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中并很快挥发，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜，如图所示。 二、实验器材 清水、浅盘、胶头滴管(或注射器)、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。 三、实验过程 1．配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500 mL含1 mL纯油酸的油酸酒精溶液。 2．用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n。 3．向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。 4．用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。 5．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。 6．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S。 7．根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝ eq \f(V,S) 算出油酸薄膜的厚度d。 8．重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小。 四、数据处理 根据上面记录的数据，完成以下表格内容。 实验次数 量筒内增加1 mL溶液时的滴数 轮廓内的小格子数 轮廓面积S 1 2 3 实验次数 一滴纯油酸的体积V 分子的大小(m) 平均值 1 2 3 五、误差分析 1．油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差。 2．一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差。 3．油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子纯油酸层”间存在偏差。 【注意事项】 [实验原理]　 　　　　 实验中如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S，即可算出油酸分子的大小，直径d＝ eq \f(V,S) [实验过程]　　　　　 ①用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差。 ②根据V0＝ eq \f(Vn,n) 算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。 ③求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 ④当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁。 ⑤本实验只要求估测分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。 [数据处理]　　　　　 多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值 [误差分析]　　　　　 采用“互补法”(即不足半个的舍去，大于半个的算一个)计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差。 　备考第2步——研典题破重难，透析高考考法 【典例引领】 【例1】(1)如图1所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是__________(用符号表示)。 (2)在该实验中，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有1 mL油酸。用注射器测得1 mL上述溶液有100滴，把2滴该溶液滴入盛水的浅盘里，画出油膜的形状如图2所示，坐标格的正方形大小为20 mm×20 mm。可以估算出油膜的面积是________m2，2滴油酸溶液中纯油酸的体积为__________m3，由此估算出油酸分子的直径是________m(所有结果均保留两位有效数字)。 (3)某同学通过测量出的数据计算分子直径时，发现计算结果比实际值偏大，可能是由于(　　 ) A．油酸未完全散开 B．油酸溶液浓度低于实际值 C．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格算作一格 D．求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多记了10滴 解析：(1)“用油膜法估测分子的大小”实验步骤为配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径，因此操作先后顺序排列应是dacb。 (2)由图示油膜可知，小方格的个数为75。油膜的面积S＝75×20 mm×20 mm＝30 000 mm2＝0.030 m2，2滴油酸溶液含纯油酸的体积为V＝2× eq \f(