第1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小-2023-2024学年高二物理同步培优课件（人教版2019选择性必修第三册）

高中物理选择性必修第三册 第一章：分子动理论 第2节:实验用油膜法估测油酸分子的大小 第2节:实验用油膜法估测 油酸分子的大小 导入新课 怎样估测分子的大小 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？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。 实验思路 在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理。 因此，要估测油酸分子的直径，就要解决两个问题:一是获得很小的一小滴油酸并测出其体积；二是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积。 ①模型化:把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 ②理想化: 把分子看成球形油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度 就是分子的直径。 ③估算 水 油酸分子 d 实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，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。 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 ⑴配制油酸溶液： 用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比为 的油酸酒精溶液。 ⑵测量一滴油酸溶液的体积： 用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总 体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。 ⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ⑷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。 ⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。 ⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。 ⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。 物理量的测量 2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S= s0 N 。 不足半个的舍去 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。 多于半个的算一个 物理量的测量 2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 水 油酸分子 d d——单分子油酸的直径 S——一滴油酸分子的面积 S= s0 N V——一滴油酸分子的体积 大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。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。 物理量的测量 3、数据分析 1.配置一定浓度的油酸酒精溶液时产生误差。 2.量取一滴油酸酒精溶液的实际体积产生误差。 3.油酸在水面上实际分布的均匀情况存在误差。 4.采用“不足半个的舍去、多于半个的算一个”的互补法计算油膜的面积存在误差。 误差的主要来源 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，否则难以形成油膜。 3.浅盘中的水应保持平稳，痱子粉(或细石膏粉)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.待测油膜扩散后又会收缩，要在油膜的形状稳定后再描轮廓。 注意事项 1．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸5 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，已知坐标中正方形方格的边长为 1 cm，油膜面积约有118格。则油膜分子直径最接近（　　） A．5×10-10m B．4×10-8m C．5×10-9m D．1×10-8m A 课堂练习 2．在“用油膜法估测分子直径大小”实验中，某同学测得到油酸分子直径的结果明显偏小，可能是由于（　　） A．油酸酒精溶液中含有大量酒精 B．油酸在水面未完全散开 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了几滴 D 课堂练习 3．某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏小，可能是由于（　　） A．油酸未完全散开 B．油酸中含有大量的酒精 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴 D 课堂练习 4．如图所示，“用