1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（导学案）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第三册）

第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 导学案 【学习目标】 物理观念：理解分子模型，知道分子直径的数量级。 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：能够对实验数据进行处理，掌握“互补法”计算油膜面积。 科学态度与责任：通过油膜法测分子直径应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 【学习重难点】 重点：体会用宏观量推算微观量的物理方法、油膜法估测分子大小原理、分子大小的数量级。 难点：规范实验操作 【知识回顾】 1、 上一节学习了分子动理论的基本内容，知道了物体是由大量分子组成的，在计算固体、液体和气体分子的大小时，可以建立怎样的模型？ 2、1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积应如何表示？ 【自主预习】 一　实验思路 1．把1滴油酸滴在水面上，油酸分子(C17H33COOH)中的羧基—COOH对水有较强的亲合力，烃基C17H33—对水没有亲合力而冒出水面，因此，油酸分子会一个个地直立在水面上形成______油膜。 2．尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布(如图)。测出油膜的厚度d，它就相当于分子的______。 3．为了使油酸充分展开，获得一块______油膜，需要将油酸在酒精中______后再滴入水中，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。可以粗略地认为，油膜的厚度d等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与______之比。 二　实验器材 油酸、酒精、注射器、烧杯、______、清水、带有坐标方格的玻璃板、彩笔、爽身粉。 三　物理量的测量 1．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 配制一定浓度的油酸酒精溶液。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，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数。用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积，再计算其所含纯油酸的体积V。 2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S。 (1)在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。然后，用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 (2)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，_____的舍去，_____的算一个。然后，把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。 【课堂探究】 【新课导入】 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！那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？ 【新课教学】 1、 实验思路和物理量的测量 问题1：怎样建立理想化物理模型？ 问题2：如何配制油酸酒精溶液（稀释）？ 问题3：为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，可以采取什么措施？ 问题4：向水面滴油酸酒精溶液时，要注意什么？ 问题5：如图乙，如果盘子太小，或者油酸体积太大，会发生什么情况？ 二、数据分析与误差分析 问题1：求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V？ 问题2：根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，如何计算轮廓范围内正方形的个数？ 问题3：通过对实验数据的分析，能得到什么结论？ 问题4：实验中有哪些误差？ 小试牛刀 【例题】用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以_________________ _____________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_____________________。 【例题】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字) (1)油酸薄膜的面积是__________________m2;  (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是____________________m3; (3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是________m(结果