第14章 实验20 用油膜法估测油酸分子的大小-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 新教材 新高考）

实验二十　用油膜法估测油酸分子的大小 授课提示：对应学生用书第360页 1．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。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，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜。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，即可算出油酸分子的大小。用V表示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸分子的直径，如图乙所示，则d＝。 　 2．实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。 3．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。 (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时的滴数，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。 (3)向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将爽身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(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，不足半格的舍去，多于半格的算一个)。 (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＝，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。 1．数据处理 (1)一滴油酸酒精溶液的平均体积 ＝。 (2)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积 V＝×油酸溶液的体积比。(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) 2．注意事项 (1)干净：实验所有用具都要擦洗干净，否则难以形成油膜。 (2)适量：爽身粉和油酸的用量都不要太大，否则不宜成功。 (3)适宜：油酸酒精溶液的浓度以小于1%为宜，且配置好后不要长时间放置，以免浓度发生改变，造成较大的实验误差。 (4)水平、垂直：浅盘要水平放置，以便准确描绘出油膜的轮廓；描绘轮廓线时，视线应与玻璃板表面垂直。 (5)稳定：待油膜形状稳定后，再画油膜轮廓。 (6)规范：计算时注意单位、数量级以及有效数字等。 3．误差分析 (1)偶然误差：实验时配制的油酸酒精溶液的浓度不准确、油酸在水面展开不完全、油酸面积的计算不准确都将影响实验结果的准确性。 (2)系统误差：实验中将油酸分子视为球体，与实际分子形体有区别，实验只能得到分子直径的数量级，而不能得到准确值。 授课提示：对应学生用书第361页 命题点　教材原型实验 角度1　实验原理与操作 典例1　在“用油膜法估测油酸分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。 (1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成________(选填“单层”或“多层”)分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为________。 (2)某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作： A．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜 B．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积 C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上 D．向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 以上操作的合理顺序是________(填字母代号)。 (3)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。 A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理 (4)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液；测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜面积是0.16 m2。由此估算出油酸分子的直径为________ m(结果保留1位有效数字)。 [解析]　(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为d＝。