1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

问题1:分子直径多大吗？ 问题2:分子直径如何测出来的？ 约10-10m 2.用油膜法估测油酸分子的大小 1.实验思路(实验原理） ①把1滴油酸(体积为V)滴在水面上，水面上会形成一层油膜 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，形成单分子油膜 ③此时油膜的厚度d 就是分子的直径 ④只需测量油酸体积V，油膜面积S，就可以知道分子直径 体积、油膜面积如何测量？ S=n(格子数)×a2(单格面积) 二.实验器材： 思考1:一滴纯油酸滴在水面可否？ 稀释 1mL油酸 200mL油酸酒精溶 稀释后,1mL溶液纯油酸含量: 若1mL溶液有50滴,则一滴溶液中纯油酸体积? 则每一滴溶液中纯油酸体积: 思考3:油膜面积S如何测量? S=n(格子数)×a2(单格面积) 酒精稀释 思考4:油膜厚度，即分子直径？ (V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V) 油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉 =浓度c =浓度c/n (6)将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就得到油酸薄膜的面积S。 计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 (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。 (4)将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。 (3)用注射器往量筒中滴入1mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知)，记下 滴入的滴数n(一般50滴)，并算出一滴油酸酒精溶液的纯油酸体积V。 (2)取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中,制成V=200mL的油酸酒精溶液。 (1)在浅盘中倒入约2 cm深的水,将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上。 实验步骤 四.数据处理： d=V/S 单位:d(m),S(m2),V(m3) 1m3=106cm3=106ml 注意事项 (5)待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。 (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，痱子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。 (6)计算轮廓范围内的正方形个数时,不足半个舍去,多于半个的算一个 理想化模型假设： ①将油酸分子视为球形； ②将油膜看成单分子层； ③油酸分子紧密排无间隙。 1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中： (1)与实验中“将油酸分子看成是球形的”采用的方法相同的是___。 A.引入质点的概念 B.平均速度的定义 C.引入重心的概念 D.研究加速度与力或质量关系的实验 A 导练 将油酸分子看成球形，属于理想化模型，而引入质点的概念采用的方法也是理想化模型，平均速度是采用比值定义法，重心是等效法，研究加速度与力或质量关系的实验采用的是控制变量法，故选A。 (2)有下列实验步骤： ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水。待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。 ②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。 ③通过画有油膜形状的带有坐标方格的玻璃板，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 ⑤将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。 上述步骤中，正确的顺序是___________。(填写步骤前面的序号) ④①②⑤③ “用油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液(教师完成，记下配制比例)→测定一滴油酸酒精溶液的体积④→准备带水的浅盘并撒爽身粉①→形成油膜②→描绘油膜轮廓⑤→计算分子直径③，故正确的顺序为④①②⑤③。 2. 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，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜形状如图所示。若每一小方格的边长为25 mm，试问： (1)这种估测方法是将每个油酸分子视为_____模型，让油酸 尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为______油膜， 这层油膜的厚度可视为油酸分子的_____。图中油膜的面积 为________ m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 是__________ m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是___________ m。(结果均保留2位有效数字) 球形 单分子 直径 8.3×10－2 1.2×10－11 1.4×10－10 这种估测方法是将每个分子视为球形模型。 让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜。 这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。 油膜面积约为S＝132×25×25×10－6 m2≈8.3×10－2 m2。 每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 (2)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列措施可行的是____。 A.油酸浓度适当大一些 B.油酸浓度适当小一些 C.油酸扩散后立即绘出轮廓图 D.油酸扩散并待其形状稳定后再绘出轮廓图 BD 为能形成单分子油膜，油酸浓度应适当小一些；绘制轮廓图应在油酸扩散并待其形状稳定后进行，B、D正确，A、C错误。 3.在估测油酸分子大小的实验中，具体操作如下： ①取油酸注入1 000 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到1 000 mL的刻度为止。摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液； ②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到 1 mL为止，恰好共滴了100滴； ③在边长约40 cm的浅水盘内注入约2 cm深的水，将细爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓； ④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状； ⑤将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为2 cm的方格纸上。 (1)利用上述具体操作中的有关数据可知，油膜的面积是______ cm2，估测出油酸分子的直径是________ m(此空保留一位有效数字)。 432 2×10－10 由题图可知，超过半格的有108格 所以油膜面积为S＝108×2 cm×2 cm＝432 cm2 一滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为 (2)某同学实验中最终得到的油酸分子的直径和大多数同学的比较，数据都偏大。对于出现这种结果的原因，可能是由于___。 A.在求每滴溶液体积时，1 mL溶液的滴数多记了2滴 B.计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理 C.水面上痱子粉撒的较多，油酸膜没有充分展开 D.做实验之前油酸酒精溶液搁置时间过长 C 在求每滴溶液体积时，1 mL溶液的滴数多记了2滴，测量体积偏小，直径测量偏小，A错误； 计算油酸面积时，错将所有不完整的方格作为完整的方格处理，使格数偏多，面积偏大，故直径测量值偏小，B错误； 油酸膜没有充分展开，使面积测量值偏小，直径测量值偏大，C正确； 做实验之前油酸酒精溶液搁置时间过长，酒精挥发使得油酸浓度变大，故计算值偏小，即测量值偏小，D错误。 V＝××10－6 m3＝1.2×10－11 m3 油酸分子的直径约等于油膜的厚度，d＝≈1.4×10－10 m。 所以油酸分子直径为d＝≈2×10－10 m V＝××10－6 m3 $$