第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【一线调研】2024-2025学年高中物理同步讲练测选择性必修第三册（人教版）

第一章分子动理论《 B.当分子间距离r<r。时，分子力随分子间距离 (3)外力作用下气体很容易被压缩的原因是分子间有 的增大而减小 空隙，气体压缩到一定程度后较难再被压缩，是气体压 C.当分子间距离r>r。时，分子力随分子间距离 强的原因。 的增大而减小 针对训练3（多选）下列说法正确的是 () D.当分子间距离r>r。时，从相距r。处开始，随 A.水的体积很难被压缩，这是分子间存在斥力 分子间距离的增大，曲线对应的分子力先减 的宏观表现 小后增大 B.气体总是很容易充满容器，这是分子间存在 规律总结 斥力的宏观表现 外力作用下固体、液体难以压缩的原因 C.两个相同的半球壳吻合接触，中间抽成真空 (1)外力作用下固体很难被压缩的原因是分子间存在 (马德堡半球)，用力很难拉开，这就是分子间 斥力，很难被拉仲的原因是分子间存在引力。 存在引力的宏观表现 (2)外力作用下液体很难被压缩的原因是分子间存在 D.用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，这就是分子 斥力 间存在引力的宏观表现 巩固·课堂自测 1.(微观量和宏观量间的关系)某气体的摩尔质量 3.(分子间的作用力)（多选）关于分子间的相互作 为M,标准状态下的摩尔体积为V,阿伏加德罗 用力，以下说法正确的是 () 常数为VA,下列叙述正确的是 A.当分子间距离r=r。时，分子力为零，说明此 A.该气体在标准状态下的密度为 MNA 时分子的速度为零 B.分子力是分子间表现出来的作用力 民每个气体分子的质量为、 C.分子力随分子间距离的变化而变化，当r>r 时，随着距离的增大，分子力减小，分子力表 C,每个气体分子在标准状态下的体积为 V 现为斥力 D.标准状态下该气体单位体积内的分子数 D.当分子间的距离r<r。时，随者距离的减小， 站 分子间作用力增大，分子力表现为斥力 4.(分子动理论)（多选）关于分子动理论，下列叙述 2.(分子热运动)下列关于分子热运动的说法正确 正确的是 () 的是 A.分子间存在着相互作用的引力和斥力 A.0℃的物体中的分子不做无规则运动 B.扩散现象能够说明分子间存在着空隙 B.布朗运动就是液体分子的无规则热运动 C.观察时间越长，布朗运动越显著 C.扩散现象表明分子在做永不停息的热运动 D.悬浮在液体中的固体微粒越大，布朗运动越 D.微粒越大，液体温度越高，布朗运动就越明显 显著 第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 实验导引 处理的思路和方法。 2.通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测 一、实验目的 方法在研究物理问题中的应用。 1.掌握油膜法估测分子大小的实验原理以及数据 ·5 高中同步讲练测·一线调研「物理·选择性必修第三册 二、实验思路 五、数据分析 把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油 1.用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油 膜，油膜是由 层油酸分子中的烃基 膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径 C,H组成。把分子简化为 形处理， 并认为它们紧密排布，测出油膜的 ,它 就相当于分子的直径，实验中需要将油酸在酒精 2.除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的 中稀释后再滴入水中，即油酸分子的直径等于1 数量级为 m。 滴油酸酒精溶液中纯油酸的 与它在水 六、注意事项 面上摊开的 之比，如图所示。 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。 油酸分子 2.实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉（或细 石膏粉)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。 三，实验器刺 4.待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的 配制好的一定浓度的 、浅盘、水、 形状稳定后再描轮廓。 注射器、烧杯、带坐标方格的玻璃板、彩笔。 5.计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍 四、物理量的测量 去，多于半个的算一个。 1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 探究一实验原理私实验操作 (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液。 ⊙典例精析 (2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器 [典例1]在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实 上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一 验中，有下列实验步骤： 滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数。 ①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量 (3)用它们的 除以 得到1滴 的爽身粉均匀地撒在水面上； 油酸酒精溶液的体积。 ②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴 (4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V。 在水面上，待油膜形状稳定； 2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面 ③根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计 积S。 算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的 (1)在浅盘里盛上水，将爽身粉 地撒在 大小： 水面上。 ④将6mL的油酸溶于酒精中制成10mL的油 (2)用注射器向水面上滴1滴 酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴地滴人烧 油酸立即在水中散开，形成一块有轮廓的油膜。 杯中，每滴入80滴，注射器上的刻度减少1mL: (3)待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐 ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩 标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上 笔描绘在玻璃板上。 (1)上述步骤中，正确的顺序是 (4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格， (填写步骤前面的数字)。 计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的 (2)每一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为 ,多于半个的算一个。 m。油膜边缘轮廓如图所示（已知图 (5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得 中正方形小方格的边长为1cm),则可估算出油 到 酸分子的直径约为 m(此空保留一位有 ·6 第一章分子动理论《 效数字) 油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴油酸酒精溶 液，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜， 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，并在玻璃板上描下油酸膜的轮廓： ⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如 (3)完成本实验有三点理想化假设：（请将第②条 图所示，可以数出轮廓范围内小方格的个数，小 补充完整) 方格的边长为L=1cm。 ①将油酸分子视为球形： ② ③油酸分子紧密排列无间隙。 针对训练1（多选）在“用油膜法估测油酸分子的 大小”的实验中，下列做法正确的有 A.用注射器取1滴纯油酸滴人量简测量体积 (1)根据该小组的实验数据，可估算出油酸分子 B.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它 的直径约为 m。(结果保留一位有效数字) 一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的 (2)某次实验时，小娜同学滴下油酸酒精溶液后· 体积是1mL,则1滴溶液中含有纯油酸 爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图 102mL 案，导致油膜没有充分展开。 C.往浅盘里倒入适量的水，再将爽身粉（或细石 膏粉)均匀地撒在水面上 D.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同 时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上 ①出现该图样的可能原因是 (选填选项 描下油酸膜的形状 前的字母) E.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上， A.盆中装的水量太多 计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜 B.类身粉撒得太多，且厚度不均匀 的面积 C.盆太小导致油酸无法形成单分子层 保究二数据处理及误差分析 ②若用此油膜作为依据进行估测，则最终的测量 ○典例精析 结果将 (选填“偏大”“偏小”或“无影 [典例2]在用油膜法估测油酸分子的大小的实验 响”)，经过评估，该小组决定重做实验。 中，小娜和小问同学组成的小组具体操作如下： (3)实验中总会有各种意外，小问同学作为物理 ①取纯油酸0.1mL注入500mL的容量瓶内， 课代表，就在实验时细心地发现三位同学各有一 然后向瓶中加人酒精，直到液面达到500mL的 个操作失误，其中导致最后所测分子直径的偏大 刻度为止，摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶 的是 (选填选项前的字母) 解，形成油酸酒精溶液； A.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒 ②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴 精倒多了一点 入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，共滴了 B.乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精 25滴： 溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一 ③在边长约30cm的浅盘内注入约2cm深的 滴溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针 水，将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取 管比原来的粗 7 高中同步讲练测·一线调研「物理·选择性必修第三册 C.丙同学计算油膜面积时，把所有半格左右的 (1)油膜的面积 油膜都算成了一格 (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 针对训练2在“油膜法估测分 子大小”的实验中，油酸酒精 (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径 溶液的浓度约为每10'mL溶 液中有纯油酸6mL。用注射 (4)某同学在实验过程中，在距水面约2cm的位 器测得1mL上述溶液为75 置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验 滴，把1滴该溶液滴人盛水的浅盘里，待水面稳 时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一 定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上 些，这是为什么呢？请写出你分析的原因 描出油酸薄膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸 上，其形状和尺寸如图所示，坐标纸中正方形方 格的边长为1cm。试求： 第3节 分子运动速率分布规律 1.了解随机性与统计规律 素养 2.知道气体分子运动的特点、分子运动速率分布图像规律。 目标 3.能用气体分子动理论解释气体压强产生的原因。 4.知道影响气体压强大小的微观因素。 夯实·必备知识 新知一气体分子运动的特点 新知二 分子运动速率的分布图像 1.统计规律 1.温度越高，分子的热运动越 (1)必然事件：在一定条件下 出现的 2.大量气体分子的速率呈“ ”的规律分布。 事件。 3.当温度升高时，速率大的分子比例比较 (2)不可能事件：在一定条件下 出现的 ,其分子的平均速率较 事件。 新知三 气体压强的微观解群 (3)随机事件：在一定条件下 出现，也 产生 不出现的事件。 大量气体分子不断撞击器壁的结果 原因 (4)统计规律：大量 整体表现出来的 规律。 气体 器壁 面积上受到的 压强 2.气体分子运动的特点 (1)由于气体分子间的距离比较大，分子间作用 若某容器中气体分子的 越大，单 力很弱。通常认为，气体分子除了相互碰撞或者 位面积上气体分子与器壁的碰撞对器壁的 跟器壁碰撞外，不受力而做 微观 作用力就 因而气体会充满它能达到的整个空间。 解释 若容器中气体分子的数密度大，在单位时 (2)分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着 间内与单位面积器壁碰撞的分子数就多， 运动的分子都有，而且向各个方向运动的气 平均作用力也会 体分子数目几乎 ·8·