第1章 第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（word教参)-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修 第三册（人教版2019）

第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 [学习目标] 1.知道用油膜法估测油酸分子大小的实验思路（科学思维）.2.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）.3.了解一般分子大小的数量级（物理观念）. 知识点一　　实验思路 把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由　单　层油酸分子中的烃基C17H33－组成.把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的　厚度d　，它就相当于分子的直径，实验中需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的　体积V　与它在水面上摊开的　面积S　之比，如图所示. 知识点二　　实验器材 配制好的一定浓度的　油酸酒精溶液　、浅盘、水、 　爽身粉（或细石膏粉）　、注射器、烧杯、带坐标方格的玻璃板、彩笔. 知识点三　　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. （1）配制一定浓度的油酸酒精溶液. （2）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. （3）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. （4）根据溶液浓度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. （2）用注射器向水面上滴1滴　油酸酒精溶液　，油酸立即在水中散开，形成一块有轮廓的油膜. （3）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　. （4）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，不足半个的　舍去　，多于半个的算一个. （5）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　. 知识点四　　数据分析 1.用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝. 2.除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为　10－10　 m. 知识点五　　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.实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉（或细石膏粉）应均匀撒在水面上. 3.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. 4.待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓. 探究点一　　实验原理与操作 【例题1】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取一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在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其形状稳定； ④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积. 改正其中的错误：　　　　　　　　　　　　 （2）实验中，进行了理想化的假设，如　　　　　　　　　　　　 （写出一种假设即可）.实验中，测量出滴入水中的纯油酸体积后，为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　.在油膜实验中，均匀撒爽身粉（或细石膏粉）有利于形成　　　　　　，便于记录数据.将一滴体积为V的油酸酒精溶液滴入水中，油膜充分散开后面积为S，溶液的浓度为η，估算该油酸分子的直径为　　　　. 解析　（1）②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液的体积误差太大，应先用累积法测出N滴该溶液体积，再求出一滴的体积，故改正为：在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积；③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上先撒上爽身粉（或细石膏粉），再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出有清晰轮廓的油膜，故改正为：在水面上先撒上爽身粉（或细石膏粉），再滴入一滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定. （2）实验中进行了一些理想化的假设，如假定油酸分子一个紧挨一个的排列在一起，将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径等；实验中需要测出纯油酸体积和油酸在水面完全铺开后形成的油膜面积；均匀撒爽身粉（或细石膏粉）有利于形成清晰的油膜边缘，便于测量油膜的面积；油膜的厚度为d＝，近似认为其等于油酸分子的直径. 答案　（1）②在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积　③在水面上先撒上爽身粉（或细石膏粉），再滴入一滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定　（2）将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径 形成的油膜面积 清晰的油膜边缘 d＝ 【变式1】在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中： （1）实验简要步骤如下： A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数，再根据方格的边长求出油膜的面积S B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃