1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小（同步课件）-2023-2024学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

§2 实验：用油膜法估测油酸 分子的大小 第一章 分子动理论 目录 CONTENTS 实验思路 01 数据分析 物理量的测量 注意事项及误差来源 03 02 04 思考与讨论： 如何估算绿豆的直径呢？ L 方法一：将绿豆排成一行，测出总长，数出个数。 方法二：测出总体积，数出个数。 方法三：量出单层铺开的面积，测出总体积。 L1 L2 思考与讨论： 还会做下面这道小学的数学题吗？ 思考与讨论： 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！通过什么途径可以知道分子的大小呢？ 实验思路 01 1.模型建立和理想化处理 （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）油分子一个紧挨一个整齐排列。 把一滴油酸(事先测出其体积V)滴在水面上，油酸在水面上形成油膜，认为其是单分子层，且把分子看成球形，则油膜的厚度就是油酸分子的直径d，测出油膜的面积S，则油酸分子的直径为 2.实验过程实施与测量 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，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。 3.单分子油膜的获得 物理量的测量 02 1.配制油酸酒精溶液，取1mL的油酸滴入酒精中配制成500mL的油酸酒精溶液。 2.用滴管或注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积(例如1mL)时的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积。 3.实验时先向边长为30~40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上，用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散开，形成一块油膜。 4.待油膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上。 5.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油膜的面积S。求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 6.根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。根据一滴纯油酸的体积V和油膜的面积S即可算出油膜的厚度 ，即油酸分子的大小。 数据分析 03 根据实验记录的数据，完成以下表格。 实验次数 量筒内增加1mL溶液时的滴数 一滴纯油酸的体积V 轮廓内的小格子数 轮廓面积S 分子的直径/m 平均值/m 1 2 实验过程演示 注意事项及误差来源 04 一、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，否则难以形成油膜。 3.浅盘中的水应保持平稳，痱子粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上。 4.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。 5.待测油膜扩散后又会收缩，要在油膜的形状稳定后再描轮廓。 二、误差主要来源 1.配置一定浓度的油酸酒精溶液时产生误差。 2.量取一滴油酸酒精溶液的实际体积产生误差。 3.油酸在水面上实际分布的均匀情况存在误差。 4.采用“不足半个的舍去、多于半个的算一个”的互补法计算油膜的面积存在误差。 课堂练习 05 1．在做“用油膜法估测分子大小”的实验后，某小组发现自己所测得的分子直径明显偏小，出现这种情况的可能原因是（　　）A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开B．求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计少了C．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算D．配制好的油酸酒精溶液长时间暴露在空气中 D 【答案】D【详解】A．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故A不符合题意；B．测量每滴油酸酒精溶液体积时，1mL溶液的滴数计少了，计算代入纯油酸体积将偏大，测量直径偏大，故B不符合题意；C．计算时把油酸酒精溶液当成了纯油酸，体积偏大，则d偏大，故C不符合题意；D．如果所用的油酸酒精溶液长时间放置在空气中，酒精挥发，导致油酸酒精溶液中的油酸体积分数增大，1滴油酸酒精溶液形成的面积偏大，则分子直径的测量结果偏小，故D符合题意。故选D。 2．如图所示，“用油膜法估测分子的大小”的实验。在实验中，将油酸酒精溶液滴入水中后，接着操作的是（　　） A．立刻用刻度尺去量油膜的面积 B．让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积 C．立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积 D．让油膜尽可能地散开，等到形状稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去