1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第三册）

第一章 分子动理论 第二节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 理解用单分子油膜方法估算分子的直径的原理。 科学思维 通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用。 科学探究 通过进行实验探究，加深对分子大小的数量级的理解。 科学态度与责任 体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法。 一、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.学会间接测量微观物理量的思想和方法。 二、实验器材 油酸、酒精、清水、滴管(或注射器)、量筒、笔、爽身粉、玻璃片、浅水盘、坐标纸。 三、实验原理与设计 油酸是一种脂肪酸，把一滴油酸滴到平静的水面上，油酸会展开成一片油膜。油膜面积最大且稳定时，可近似认为是单层油酸分子油膜。若把油酸分子视为球体，则单分子油膜的厚度就近似等于分子的直径。只要测量出这一滴油酸的体积V和油膜的面积S，就可估算出油酸分子的直径d＝(如图所示)。 四、实验步骤 1.配制油酸酒精溶液，取1 mL的油酸滴入酒精中配制成500 mL的油酸酒精溶液。 2.用滴管(或注射器)将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内溶液增加一定体积(如1 mL)时的滴数，由此求出一滴油酸酒精溶液的平均体积。 3.向浅水盘内倒入清水，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.将描有油膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，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d。 五、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) 六、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，视线应与玻璃片表面垂直。 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。 七、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。 题型一 实验步骤和实验原理考查 1.实验步骤 (1)在浅盘中倒入约2 cm深的水，将爽身粉均匀撒在水面上。 (2)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液，则油酸酒精溶液中油酸的浓度为。 (3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下滴入的滴数N，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0＝ mL。 (4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。 (5)待油酸薄膜形状稳定后，将带有方格的玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状。 (6)算出油酸薄膜的面积S，即玻璃板上有边长为1 cm的方格的个数，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面积S.计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 (7)根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝×10－8 m3。 (8)由公式d＝算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子直径的大小． 2.注意事项 (1)实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。 (2)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差。 (3)待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。 (4)浅盘中的水应保持平稳，爽身粉应均匀撒在水面上。 (5)本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可。 (6)爽身粉不宜撒得过厚。 (7)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。 例1.(2019·全国卷Ⅲ)用油膜法估算分子大小的