第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（教科版）

第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 实验目的 1．用油膜法估测油酸分子的大小。 2．初步学会用统计的方法求物理量。 实验器材 清水、酒精、油酸、浅盘(边长30～40 cm)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、痱子粉、坐标纸、容量瓶(500 mL)。  实验步骤 1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以减少实验误差。 2．配制油酸酒精溶液：取油酸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，使油酸分子充分与酒精分子结合，这样就得到了浓度为0.2%的油酸酒精溶液。 3．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，再把注射器中的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯中，并记下液滴的总滴数N。 4．向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉均匀地撒在水面上。 5．用注射器将油酸酒精溶液滴在水面上一滴。 6．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上。 误差分析   产生原因 减小方法 偶然误差 测量油膜面积不准确 使用的坐标纸的方格要小一些，待液面稳定后再测量面积 系统误差 油膜的厚度不是单分子排列 使油酸酒精溶液的浓度小一些 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，产生误差。 2．实验之前应练习好滴定方法，注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内。 3．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。 4．当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁。 [典例]　在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中， (1)某同学操作步骤如下： ①取定量的无水酒精和油酸制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液测出它的体积； ③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃板描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 实验原理与操作 上述四步操作中，不可能实现的一步是________，可改为_______________________； 不完善的一步是________，应改为___________________________________________________________________________________________________________________。 (2)本实验中，估测分子大小的方法是将每个分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。 (3)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3mL，其形成的油膜面积为50 cm2，则估测出油酸分子的直径为________m。 [答案]　(1)②　在量筒中滴入N滴溶液后测量它的体积　③　先在水面上撒上薄薄的一层痱子粉，再滴入一滴油酸酒精溶液　(2)球形　单分子　直径　(3)9.6×10－10 [典例]　某小组同学在实验室做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，实验的方法及步骤如下： ①向体积V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500 mL； ②用注射器吸取一段①中配制好的油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积为V0＝1 mL，把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数n＝100滴； ③往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上； 数据处理和误差分析 ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状； ⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内的小方格的个数，小方格的边长l＝20 mm。 根据以上信息，回答下列问题： (1)该同学有遗漏的实验步骤是________，其正确做法是_________________________________________________________________________________________________。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是________mL。 (3)油酸分子的直径D＝______m(保留一位有效数字)。 (4)若爽身粉撒得过厚，则会使分子直径的测量结果偏________(选填“大”或“小”)。 (4)若爽身粉撒得过厚，油酸膜不能充分展开，则测量的油酸膜面积S偏小，导致测量结果偏大。 [答案]　(1)④　用注射器往水面