1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版）

2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 ( 1 . 知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型 , 并理解用单分子油膜测量油酸分子直径的公式 d = 。 2 . 会测量 1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 , 会用“互补法”测量油膜的面积。 3 . 能够对测量的数据进行综合分析和计算 , 得到油酸分子直径的数量级。 4 . 体会通过测量宏观量来间接测量微观量的方法。 　　 对于物质分子大小的测量 , 利用现代技术 , 像离子显微镜或扫描隧道显微镜已经能观察到物质表面的分子 , 但这些离中学物理太远。分子大小是微观量 , 而我们掌握的实验方法都是宏观量的测量方法 , 对于分子大小微观量的测量 , 好像我们已无能为力了。 离子显微镜 　　　　　 扫描隧道显微镜 　　 用测量宏观量的测量方法能测量微观量吗 ? ) 稳健启程·新知初步构建 学生用书P008 知|识|梳|理 一、实验思路 把1滴油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图所示。不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形，计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V并测出油膜面积S，求出油膜的厚度d，即d=就是油酸分子的直径。 水面上形成一块油膜　 水面上单分子油膜的示意图 二、实验步骤 1.在浅盘中倒入约2 cm深的水，将爽身粉或细石膏粉均匀撒在水面上。 2.取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成500 mL的油酸酒精溶液。 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V'。 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，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状。 6.将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S或者玻璃板上有边长为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，不足半格的舍去，多于半格的算一个。 三、数据处理 在实验中由d=计算分子直径，V是经过换算后一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，各物理量的计算方法如下： 1.一滴油酸酒精溶液的平均体积V0=。 2.一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V=V0×。 3.油膜的面积S=na2(n为小正方形的有效个数，a为小正方形的边长)。 四、误差分析 1.油酸酒精溶液配制后长时间放置，酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。 2.不能形成单分子油膜。 3.油滴的体积的测量产生误差。 4.计算油膜的面积有误差(每个方格面积越小，误差越小)。 五、注意事项 1.油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差。 2.实验前应注意浅盘是否干净，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。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)油酸分子的形状是球形的。 (×) (2)所有分子直径的数量级都是10-10 m。 (×) (3)测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中的一种方法。 (√) 2.将1 mL 的纯油酸配成500 mL 的油酸酒精溶液，待油酸均匀溶解后，用滴管取1 mL油酸酒精溶液，让其自然滴出，共200滴，那么每滴油酸酒精溶液的体积为　　　　 mL。 现在将一滴油酸酒精溶液滴到撒有爽身粉的盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200 cm2，则估算油酸分子的直径是　　　 m。  解析　1 mL 的纯油酸配成500 mL的油酸酒精溶液，溶液的体积百分比浓度是，一滴溶液的体积是V= mL=0.005 mL，一滴溶液所含油酸的体积V0=×0.005 mL=10-11 m3，所以油酸分子的直径D== m=5×10-10 m。 答案　0.005　5×10-10 细研深究·萃取知识精华 学生用书P009 探究 实验原理、操作和误差分析 【例】　油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中有油酸0.6 mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1 mL，若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。 (1)若每一小方格的边长为20 mm，则油酸薄膜的面积约为　　　　 m2。  (2)一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为　　　　 m3。  (3)由以上数据，估算出油酸分子的直径为　　 　m(保留两位有效数字)。  解析　估测方法是将每个油酸分子视为球形模型；在水面上形成单分子油膜；油膜的厚度可视为油酸分子的直径。 (