1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书(人教版）

第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 　高效导学第一步　预习新知，理清实验过程 一、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。 二、实验原理与设计 1．实验思路 (1)利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，如图所示。 (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＝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)，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。 2．实验器材 清水、浅盘、注射器、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、油酸酒精溶液、烧杯、彩笔。 三、实验步骤 1．取1 mL油酸溶于酒精中，制成500 mL油酸酒精溶液。 2．往边长为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上。 3．用注射器向烧杯中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝ mL。 4．用注射器向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。 5．待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。 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。方法是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，把正方形的个数乘单个正方形的面积就是油膜的面积S。 7．据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，利用一滴溶液中纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即油酸分子的直径。算出的分子直径，看其数量级是否为10－10 m，若不是10－10 m需重做实验。 四、数据处理与误差分析 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，V＝×油酸溶液的体积比。 (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．误差分析 (1)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。 (2)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。 五、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，浅盘保持干净，否则难以形成油膜。 3．浅盘中的水应保持平衡，爽身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．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 考点一　实验原理和实验操作 [例1] (1)下列四个图是“用油膜法估测油酸分子的大小”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)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的________。 A．摩尔质量 B．摩尔体积 C．质量 D．体积 (3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________。 A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数 D．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开 解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”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→计算油膜面积→计算分子直径。很显然操作先后顺序排列应是d、a、c、b。 (2)设一个油酸分子体积为V，则V＝π，由NA＝可知，要测定阿伏加德罗常数，还需知道油滴的摩尔体积，故B正确。 (3)由d＝可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常值偏小，故可能正确的说法是A、C、D。 答案：(1)dacb　(2)B　(3)ACD 考点二　数据处理和误差分析 [例2] 在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下： ①取油酸1.0 mL注入2 500 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到2 500 mL的刻度，摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液； ②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到溶液体积达到1.0 mL，恰好共滴了100滴； ③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有爽身粉，可