第1节 第2课时 实验：利用油膜法估测油酸分子的大小-【金版新学案】2024-2025学年高中物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版2019）

第2课时　实验：利用油膜法估测油酸分子的大小

【素养目标】　1.能构建油膜单分子层模型，理解估测分子大小的原理。　2.熟悉用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤，并会估测分子的直径大小。　3.知道引起测量分子大小的误差的原因，对其进行误差分析。

1．实验原理

将油酸酒精溶液滴在水面上时，密度较小的油酸会在水面散开，形成极薄的一层油膜。若水面足够大，油膜展开的足够充分，则油酸分子就会一个挨一个整齐地紧密排列在水面上，形成单分子层油膜，如图所示。只需要测算出一滴溶液中纯油酸的体积V和在水面形成的油膜面积S，根据d＝可算出油膜的厚度，即可估测出油酸分子的直径大小。

2．实验器材

一定浓度的油酸酒精溶液、滴管、量筒、痱子粉、纱网(或粉扑)、浅盘(约30 cm×40 cm)、水、带有网格线的透明塑料盖板、彩笔等。

3．实验步骤

(1)测量算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V

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①配制体积分数为0.2%的油酸酒精溶液。

②如图甲，用滴管吸取一定量的油酸酒精溶液，再把它一滴一滴地滴入量筒中，记下液滴的总滴数、量筒内溶液的体积，利用总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积。

③根据溶液体积分数计算1滴油酸酒精溶液中油酸体积的平均值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如图乙所示，在水平放置的浅盘中倒入约2 cm深的水，用纱网(或粉扑)将适量痱子粉均匀地轻轻撒在水面上。

②如图丙所示，用滴管将1滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，油酸立即在水面散开，形成一块油膜，通过痱子粉可以清楚地看出油膜的轮廓。

③如图丁所示，待油膜形状稳定后，在浅盘上盖上带有网格线的透明塑料盖板，用彩笔描出油膜的轮廓。

④根据画有油膜轮廓的塑料盖板上的坐标方格，数出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估算出油膜的面积S。

⑥洗净浅盘，擦去塑料盖板上的油膜轮廓线，重复实验2～3次。将实验数据填入设计的表格中。

4．数据处理

(1)根据表格中记录的数据，利用公式d＝计算出油酸分子的直径，并取平均值。

(2)该实验借用宏观的体积、面积来估测微观的分子直径，这是一种借宏观量来研究微观量的方法。

5．注意事项

(1)油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免酒精挥发使浓度改变，造成较大的实验误差。

(2)实验前应注意检查浅盘是否清洗干净，痱子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)油膜扩散后由于酒精的挥发又会收缩，要在油膜的形状稳定后再描轮廓。

(5)计算轮廓范围内正方形的个数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个。

一　教材原型实验

(2023·广东广州华南师大附中高二期中)某实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”

的实验。

(1)该实验中的理想化假设是________。

A．将油膜看成单分子层油膜

B．不考虑各油酸分子间的间隙

C．不考虑各油酸分子间的相互作用力

D．将油酸分子看成球体

(2)该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：________(用字母符号表示)。

(3)某次实验，配制油酸酒精溶液时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸5 mL，用注射器测得0.5 mL上述溶液有100滴，则一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________mL。把一滴该溶

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液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，轮廓线内约有________格；图中正方形小方格的边长为2 cm，油酸膜的面积为________________________________________________________________________cm2；

则油酸分子的直径是________m。(最后一空结果保留2位有效数字)

(4)某次实验时，该小组四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径偏大的是________。

A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际体积分数比计算值小了