第2节 科学测量：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（鲁科版）

第2节　科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小 实验目的 1．估测油酸分子大小的数量级。 2．体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法。 3．向浅水盘中倒入清水，在水面上轻轻而均匀地撒一层爽身粉，用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液。待油层不再扩散、形状稳定时，就近似形成了单分子油膜。 4．将玻璃片盖在浅水盘上，用笔将油膜的轮廓描绘在玻璃片上。 5．将描有油酸薄膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，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，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，根据油酸的体积V和油膜的面积S算出油酸分子的直径。 误差分析 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，水面受油酸酒精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。 5．从盘的中央加爽身粉，粉自动扩散至均匀，这是由于以下两种因素所致：第一，加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开；第二，粉粒之间的排斥。这样做比将粉直接撒在水面上的效果好。 6．本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。 [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。 [解析]　(1)要测出一滴油酸酒精溶液的体积，应在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积为V，则一滴该溶液的体积为V1＝，因此不可能实现的一步是②，应在量筒中滴入N滴溶液后测量它的体积；为了使一滴油酸酒精溶液散开后形状比较清晰，要在水面上先撒上爽身粉，故不完善的一步是③，应改为要先在水面上撒上薄薄的一层爽身粉，再滴入一滴油酸酒精溶液。 (2)这种估测方法是将每个分子视为球形模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。 (3)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V＝0.10%×4.8×10－3mL＝4.8×10－6mL，油膜面积为S＝50 cm2，则油酸分子的直径 [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爽身粉，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； 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； 数据处理和误差分析 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