第1章 第2节 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

第2节　 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.会建立水面上油酸的单分子油膜的模型。 2．知道油酸分子直径的数量级。 理解用单分子油膜测量油酸分子直径的公式d＝。 1.能测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积以及在水面上形成的油膜的面积。 2．通过实验，估测油酸分子的大小。能对测量的数据进行综合分析和计算。 3．经历实验操作和测量的过程，培养学生收集信息、获取证据的能力。 通过油膜法测量油酸分子直径的实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。 [对应学生用书P8] 知识点一 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。 知识点二 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。 知识点三 实验原理与设计➊ 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)。 知识点四 实验步骤 1.用滴管(或注射器)将配制好的油酸酒精溶液➋一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。 2．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➌。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。 3．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。 4．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)。 5．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。➍根据油酸的体积V和油膜的面积S算出油酸分子的直径。 知识点五 数据处理 1.一滴油酸酒精溶液的平均体积：＝(V0为N滴油酸酒精溶液的体积)。 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。➎ 4．分子直径d＝。➏ 知识点六 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，浅盘保持干净，否则难以形成油膜。 3．浅盘中的水应保持平衡，爽身粉应均匀撒在水面上。 4．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。 5．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。 知识点七 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。 批注➊：油酸稀释：将油酸与大比例的酒精混合，然后取一滴油酸酒精溶液滴在水面上，酒精溶于水或者蒸发，水面上只有油酸分子，且能单层排列。 三个假设： (1)分子是球形的； (2)分子紧密排列(没有空隙)； (3)单分子油膜。 批注➋：500 mL的油酸酒精溶液含1 mL(1 cm3)的油酸，浓度η＝。 批注➌：因为油酸是透明的，如果不用爽身粉，油酸扩散的边缘看不清。 批注➍：一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝η(η为油酸酒精溶液的浓度，N为滴数，V液为N滴油酸酒精溶液的体积)。 批注➎：以边长1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，则油膜的面积S＝n× 1 cm2(n为有效格数)(小方格的边长为0.5 cm 时计算更准确，但并不是边长越短越准确)。 批注➏：代入数据时注意单位的统一。 [对应学生用书P10] 探究点一　实验步骤与数据处理　(科学探究之结论) (2022·福建南平高级中学高二期中)某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小”的实验。 (1)在“用油膜法测量油酸分子大小”的实验中，下列说法正确的是________； A．用油膜法可以精确测量分子的大小 B.计算油膜面积时，应舍去所有不足一格的方格 C．根据油酸的体积和油膜的面积可算出油酸分子的直径 D．实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面、再把痱子粉洒在水面上 (2)某次实验时，滴下油酸溶液后，痱子粉迅速散开形成如图甲所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的原因可能是__________； 甲 A.盆中装的水量太多 B．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀 C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层 (3)实验中，104 mL油酸酒精溶液中有纯油酸6 mL。用注射器测得1