第1章 2.实验用油膜法估测油酸分子的大小(课件PPT)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

高中物理 选择性必修 第三册 赢在微点 轻松课堂 物理 第一章 分子动理论 2.实验：用油膜法估测油酸 分子的大小 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 稳健启程 新知初步构建 课前·新知初探 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间   点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 × × √ 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 0.005 5×10-10 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 细研深究 萃取知识精华 课堂·合作探究 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.24×10-2 1.2×10-11 5.4×10-10 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 ②在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积；③在水面上先撒上爽身粉(或细石膏粉)，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定 1.2×10-9 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 —— —— 即时训练 巩固当堂所学 随堂·达标自测 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上   点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 点击 导航 课堂·合作探究 课前·新知初探 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 随堂·达标自测 轻松课堂 高中物理 选择性必修 第三册 第 ‹#› 页 赢在字里行间 学习目标 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。 情境导入 　　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? 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。 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。 (1)由题图可知油膜大约占56个方格， 所以油膜面积约为S=56×20×20 mm2=22 400 mm2=2.24×10-2 m2。 (2)一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积 V= mL=1.2×10-5 mL=1.2×10-11 m3。 (3)油酸分子的直径d== m≈5.4×10-10 m。 油膜法估测分子直径问题的关键点 (1)获得一滴油酸酒精溶液，并由配制浓度求出其中所含纯油酸的体积V。 (2)用数格子法(不足半格的舍去，多于半格的算一个，即“四舍五入”法)求出油膜面积S。 (3)由公式d=计算结果。其中V和S的单位均采用国际单位制中的单位，即体积V的单位是m3，面积S的单位是m2。 【针对训练】　在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，某同学操作步骤如下。 ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液； ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； ③在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； ④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 (1)改正操作步骤中的错误：　 。  (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3 mL，其形成的油膜面积为40 cm2，则估测出油酸分子的直径为　　 　　 m。  解析　(1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液的体积误差太大，应先用累积法测出N滴该溶液体积，再求出一滴的体积；③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上先撒上爽身粉(或细石膏粉)，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出有清晰轮廓的油膜。 (2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=4.8×10-3×0.10%×10-6 m3=4.8×10-12 m3，故油酸分子直径d== m=1.2×10-9 m。 1.(多选)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的科学依据是 (　　) A.将油膜看成单分子油膜 B.不考虑各油酸分子间的间隙 C.考虑了各油酸分子间的间隙 D.将油膜分子看成球形 解析　在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，我们的实验依据是①油膜呈单分子分布；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙。由此可知C项错误，A、B、D三项正确。 答案　ABD 答案与解析 2.利用油膜法估测油酸分子的直径，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、分度值为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×40 cm2的浅盘、爽身粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。 (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。 A.用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数N； B.将爽身粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n； C.　 ； D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位，数得轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S。 (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径为　　 　　(单位：cm)。  解析　(2)每滴油酸酒精溶液的体积为 cm3，n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V=×0.05%，所以单个油酸分子的直径为d===(单位：cm)。 　　纳米计算机指将纳米技术运用于计算机领域所研制出的一种新型计算机。“纳米”本是一个计量单位，采用纳米技术生产芯片成本十分低廉，因为它既不需要建设超洁净生产车间，也不需要昂贵的实验设备和庞大的生产队伍。只要在实验室里将设计好的分子合在一起，就可以造出芯片。大大降低了生产成本。 应用纳米技术研制的计算机内存芯片，其体积不过数百个原子大小，相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源，而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。 【快乐体验】　若已知n滴“纳米水”的总体积为V，每滴形成的单分子膜面积为S，这种“纳米水”的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个纳米水分子的直径d和阿伏加德罗常数NA分别为 (　　) A.d=，NA= B.d=，NA= C.d=，NA= D.d=，NA= 解析　纳米水分子的直径为d=，把纳米水分子看成球体，则有：NA·π=，解得NA=，故A、B、D三项错误，C项正确。 答案　C 答案与解析 $$