第一章 2. 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【精讲精练】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步学习方案（人教版2019）

@ [针对训练] 2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 3.A 引力和斥力都随距离的减小而增大，故A正确，两 预习案必备知识·问题导学 分子间的距离为。时，分子间斥力与分子引力大小相等 一、1.答案：单分子油膜。 但不为零，故B错误；分子始终在做无规则热运动，故C 2.答案：把油酸分子看作球形。 错误：分子力的本质是电磁力，故D错误。 探究点四 3.答案：将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。 [例4幻[解析]当分子间距从小于r。开始逐渐增大时， 4.答案：D=S 分子间作用力先表现为斥力，后表现为引力，分子力先 二、1.答案：不行。一滴纯油酸若铺展成单分子油膜，其面 减小后增大，A正确；分子间距从T0开始增大时，分子 积甚至超过实验室面积，所以当一滴纯油酸滴入装 间的相互作用力先增大后减小，B错误；物体温度越高， 有水的容器中时，油酸分子在竖直方向上发生重叠， 物体分子的平均动能越大，但并不是所有分子的运动速 不能形成单分子油膜。 奉都增大，C错误；显微镜下观察到的墨水中小颗粒的 2.答案：配制一定浓度的油酸酒精溶液，量出总体积， 无规则运动是布朗运动，不是液体分子的运动，D错误。 [答案]A 再计算出1滴溶液的体积。 [针对训练] : 3.答案：向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀 地撒在水面上；小心地将一滴油酸溶液滴到水面上， 4.C布朗运动是悬浮微粒在无规则运动的液体分子的 碰撞作用下，因为受力不平衡而产生，微粒质量越大这： 让它在水面上自由地扩展为油酸膜：轻轻地将一块 玻璃盖板放到浅盘上，用彩笔将油酸膜的形状画在 种不平衡性越不明显，质量越大惯性也越大，运动状态 不客易改变，故布明运动越不明显，A项错误：红墨水滴 玻璃板上：将玻璃板放在坐标纸上，数出油膜轮廓所包 入水中一会儿整杯清水都变成红色是扩散现象，是因为 含的方格数。不足半格的舍去，多于半格的算1格。 分子的热运动，B项错误：两个表面平整的铅块紧压后， 探究案关键能力·互动探究 当接触面上的分子达到分子力作用的距离，会因为引力 探究点一 作用而“粘”在一起，故C项正确；气体分子间距较大，分 [例1门[解析]油酸分子可视为球形，油膜的厚度可 子力作用很微弱，一般可以忽略，用打气筒向篮球内充 看成分子直径，油酸分子可看成一个挨一个排列， 气时需要用力，是因为分子热运动和气体压强的影响， 油滴扩展为油膜时体积不变，即V=Sd,这些都是 而非分子力，D项错误。 用油膜法估算分子直径的实验基础，油酸分子直径 提升案随堂演练·基础落实 的数量级是10-10m,D错。 1.ABC据题意，气体单位体积分子数是指单位体积气体 [答案]D 分子的数量，选项A中NA是指每摩尔该气体含有的气 探究点二 体分子数量，Vm是指每摩尔该气体的体积，两者相除刚 [例2][解析](1)1滴油酸酒精溶液中，纯油酸体积为 好得到单位体积该气体含有的分子数量，选项A正确： 选项B中，摩尔质量M与分子质量m相除刚好得到每 亿。=光，油膜面积为S,则油酸分子直径d= 摩尔该气体含有的气体分子数，即为NA,此时就与选 (2)面积超过正方形小方格一半的正方形小方格的个数 项A相同了，故选项B正确；选项C中，气体摩尔质量 为60个，则油膜的面积S=60×1cm×1cm=60cm2。 与其密度相除刚好得到气体的摩尔体积Vm,所以选项 (3)“用单摆测定重力加速度”实验中，测量摆球完成30 C也正确，而选项D错误。 次或50次全振动所用的时间，属于通过累积的方法将微 2.ABD布朗运动是固体小微粒的运动，不是微观粒子的 小量转换成较大的量再进行测量，以减小所测时间的误 运动，牛顿运动定律仍然适用，A项错误：布朗运动反映 差，A正确；“验证动量守恒定律”实验中，测量小球平抛 了微粒周围液体（或气体）分子的无规则运动，并不反映 的水平距离来获得小球碰撞前后的动量关系，通过时间 微粒内分子的运动，B项错误：浮在空气中的微尘不停 相等，即可获得水平距离与速度的关系，B错误：“用双缝 地运动是微尘周围的气体对流的结果，不是布朗运动， 干涉测光的波长”实验中，采用测量N个条纹间的间距 C项正确：热运动是大量分子的无规则运动，布朝运动 来获得相邻两个亮条纹或暗条纹的间距，属于通过累积 不是热运动，D项错误。 的方法将微小量转换成较大的量再进行测量，以减小测 3.C分子间同时存在相互作用的引力和斥力，随分子间 量误差，C正确；“测定金属的电阻率”实验中，采用螺旋 距的增大，斥力和引力均变小，只是斥力变化得更快一 测微器在金属丝上三个不同位置各测一次，取平均值作 些，C项正确。 为金属丝直径，不属于通过累积的方法将微小量转换成 4.C若油酸的摩尔质量为M,一个油酸分子的质量m= 较大的量，D错误。 一，故A错误：由于油酸分子间隙小，所以分子的体积日 [答案]胎 (2)60(3)AC 等于摩尔体积徐以阿伏加德罗常数，则有一个油酸分子 提升案 随堂演练·基础落实 的体叔，-州将油酸分手看成立方体形，立 VmolM 1.ACD 方体的边长等于分子直径，则得V。=d,解得d= 2.BmL是1滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸 √N入故B错误：由于气体分子间距很大，所以一个分 M 的浓度才是油酸的体积，A错误；B项的做法是正确的： 多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，但 M 多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形 于的空同V气则分子之间的平均距离d微 状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子 故C正确：某种气体的摩尔体积为V,单位体积气体的 油膜了，故C错误；为了使油酸分子紧密排列，实验时先 摩尔数为=己，则含有气体分子的个数用-兰，故D 1 将爽身粉均匀撒在水面上，再把1滴油酸酒精溶液滴在 水面上，D错误。 错误。 3.AC 3 ⑧© 4.BD在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，认为油： [变式] 膜的厚度为分子直径，油滴的质量为m,密度为D,油滴在 BD气体温度升高时，气体分子的热运动加剧，这是大 水面上扩散后的最大面积为S,则油滴的体积为V= 量分子热运动的集中体现，但对单个分子而言，讨论它 ,油滴分子直径为d-,选项B正确，A错误；油滴 的温度与速率之间的联系是没有意义的，故选项A错 0 AS 误；理想气体的温度升高，分子的热运动加剧，使分子每 的物质的量为得，油滴所含分子数为N=得N,选项D 秒钟内与单位面积的器壁碰撞的次数增多，因分子平均 正确，C错误。 动能增加，所以分子在单位时间内对器壁的作用力也增 5.ABD实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的 大，故选项BD正确：因气体质量不变，体积不变，所以 面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子 气体分子的密度不变，故选项C错误。 油膜，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球 [针对训练] 形。所以A、B、D正确，C错误。 1.D冷气从空调中吹进室内，室内温度降低，分子热运 6.D泄漏的原油的体积为V=严=10m3,而油分子直 动剧烈程度减小，分子平均动能减小，即速率小的分子 0 数所占的比例升高，但不是每个分子的速率都减小，D 径的数量级为1010m,所以这些原油造成的污染总面 正确。 积最大为S= =10l1m2,故D正确。 2.D同一温度下，中等速率的氧气分子数所占的比例 d 大，A错误；温度升高使得氧气分子的平均速率增大， 7B由d=Y, ,得S= == B错误；温度越高，一定速率范围内的氧气分子所占的 d pd 比例有高有低，C错误；温度升高使得速率较小的氧气 8×10-4 8×102X10-0m2=104m2. 分子所占的比例变小，D正确。 8.解析由题图可以数出油膜轮廓大约包围80个方格， 探究点二 则油膜面积S=80×0.01×0.01m2=8.0×10-3m2; [交流讨论] 一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积 1.答案：分子持续不断的撞击器壁，对器壁产生持续、稳定 v-90×65ml-6x10-m, 的作用力。 :2.答案：见教材 V6×10-12 故油酸分子直径d=5-8X10可m=7.5X100m 3.答案：分子的数密度，分子的平均速率。 : [例2][解析]夜间气温低，分子的平均动能更小，但不 答案8.0×10-37.5×10-10 是所有分子的运动速率都更小，故A正确，C错误；由于 3 分子运动速率分布规律 汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压骢，则单位 预习案必备知识·问题导学 体积内分子的个数更多，分子对轮胎内壁单位面积的平 一、答案.(1)不能(2)见教材(3)可以(4)可以 均作用更小，B、D错误。 [概念·规律] [答案]A 1.必然2.不可能3.可能不4.随机事件 [针对训练] 二、匀速直线杂乱无章 3.B气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次 三、2.温度中间多、两头少增大速率大 数，是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决 3.越剧烈 定的，选项A和D都是单位体积内的分子数增大，但分 四、1.碰撞2.(1)平均速率(2)数密度 子的平均速率如何变化却不知道；对选项C,由温度升 [自我诊断] 高可知分子的平均速率增大，但单位体积内的分于数如 1.D 何变化未知，所以选项A、C、D都不正确。当温度一定 2.平均动能小于 时，气体分子的平均速率一定，此时气体分子在单位时 探究案 关键能力·互动探究 间内对单位面积器壁的碰撞次数正是气体压强的微观 探究点一 表现，所以选项B是正确的。 [交流讨论] 提升案随堂演练·基础落实 答案：(1)由图可以看到0℃和100℃氧气分子的速 率分布都呈现“中间多、两头少”的分布规律，但这两 :1.AC单位体积内分子个数不变，当分于热运动加刷时， 个温度下具有最大比例的速率区间是不同的，0℃时 单位面积上的碰撞次数和碰撞的平均力都增大，因此这 时气体压强一定增大，故A项正确，B项错误；若气体的 300<≤400的分子最多，100℃时400<v≤500的 压强不变而温度降低，则气体分子热运动的平均动能减 分子最多，100℃的氧气，速率大的分子比例较多，其 分子的平均速率比0℃的大。 小，则单位体积内分子个数一定增加，故C项正确，D项 (2)该曲线体现的是0℃氧气分子在不同速率分子数目 错误。 的分布情况，即氧气分子速率分布情况，曲线与横坐标 :2.CD由于气体压强的大小与温度和气体的分子密度有 所围面积为所有速率区间的分子数占气体总分子数的 关，体积减小，使分子密度增大，但温度降低，又使分子 比例，故该面积的值为1。 的平均速率减小，对气体压强的影响程度无法确定，故 [例1][解析]气体温度越高，分子热运动越剧烈，分 A、B错误，C、D正确。 子热运动的平均速率越大，且大量气体分子的速率分布 3.D由于气体对器壁的压强是大量分子对器壁撞击的 呈现“两头少、中间多”的特点。温度高时速率大的分子 宏观表现，而气体分子向各个方向运动的可能性相等。 所占据的比例大，所以A正确。 因此，器壁各处的压强相等，由此知，A、B、C错误，D [答案]A 正确。第一章分子动理论© 2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 [学业要求] 1.知道油膜法估测油酸分子直径的原理、思想和方法。 2.知道分子球形模型和分子直径的数量级。 预习案必备知识·问题导学 /通教材·理知识·素养初成 一、实验思路 3.如何测量油膜面积？油酸是透明的，滴入 1.本实验认为水面上的油膜的结构是什么 水中后怎样看清油酸的轮廓？油膜的形状 样的？ 是不规则的，怎样计算其面积？ 三、实验器材 2.估算油酸分子的大小时做出了怎样的简 油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻 化？油膜的厚度与分子大小有什么关系？ 璃板、坐标纸、彩笔、爽身粉。 四、进行实验 1.在浅盘中倒入约2cm深的水，将爽身粉均 3.如何使油酸充分展开，获得一块单分子 匀撒在水面上。 油膜？ 2.取1mL(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成 200mL的油酸酒精溶液。 3.用注射器往量筒中滴入1mL配制好的油 4.结合简化的模型，设一滴油酸的体积为V和 酸酒精溶液（浓度已知），记下滴入的滴 数N,算出1滴油酸酒精溶液的体积V'。 水面上油膜面积为S,那么这种油酸分子的直 4.将1滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。 径D是多少？ 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 二、物理量的测量 面积S或者玻璃板上有边长为1cm的方 1.实验时，能不能直接将1滴纯油酸滴入 格的个数，通过数方格个数，算出油酸薄膜 水中？ 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。 五、数据分析 2.如何获得很小的一滴油酸？怎样测量它的体 根据测出的1滴油酸酒精溶液里油酸的体 积V和油酸薄膜的面积S,求出油膜的厚 积V? 度d,则d可看作油酸分子的直径，即 ©物理·选择性必修第三册（配RJ版） 六、注意事项 3.浅盘中的水应保持平衡，爽身粉应均匀撒 1.油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置， 在水面上。 4.向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不 以免浓度改变，造成较大的实验误差。 能离水面太高，否则油膜难以形成。 2.实验前应注意，浅盘是否干净，否则难以形 5.待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后 成油膜。 再画轮廓。 探究案关键能力·互动探究 /析考点·悟规律·素养提升 探究点一 用油膜法估算油酸分子直径的实验基础 例1 下列选项中不是油膜法粗略测定油 B.让油酸在水面上充分散开，形成单分子 油膜 酸分子直径的实验基础的是 ) C.油酸分子的直径等于滴到水面上的油 A.把油酸分子视为球形，其直径即为油膜 酸体积除以油膜的面积 的厚度 D.油酸分子直径的数量级是10-15m 探究点二用油膜法估测油酸分子大小的实验探究 例2 物体是由大量分子组成的，分子非 精溶液的体积时采用了累积的方法，下列 常微小，在“用油膜法估测油酸分子的大 实验中也采用了该方法的有 小”实验中，油酸分子会形成厚度为一个分 A.“用单摆测定重力加速度”实验中，测量 子厚度的表面膜，将微观量的测量转化为 摆球完成30次或50次全振动所用的 宏观量的测量。 时间 (1)实验中，如果油酸酒精溶液体积浓度为b, B.“验证动量守恒定律”实验中，测量小球 N滴油酸酒精溶液的总体积为V,如果 平抛的水平距离来获得小球碰撞前后 1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面 的动量关系 积为S,则油酸分子直径d= C.“用双缝干涉测光的波长”实验中，采用 (2)实验中，把玻璃板盖在浅盘上描出1滴 测量N个条纹的间距来获得条纹间距 油酸酒精溶液滴入水中形成的油酸膜的轮 D.“测定金属的电阻率”实验中，采用螺旋 廓，如图所示，图中正方形小方格的边长为 测微器在金属丝上三个不同位置各测 1cm,则油酸膜的面积是 cm2。 一次取平均值作为金属丝直径 ○核心素养·思维升华 1.纯油酸体积V的计算 若油酸酒精溶液的浓度为刀，n滴该溶液的体 (3)(多选)物理实验中对一些微小量进行 积为，圆一清该溶减中的油酸体积V-品。 直接测量误差较大，往往通过累积的方法 2.油膜面积S的计算 将微小量转换成较大的量再进行测量，以 用数格子法（不足半个的舍去，多于半个的算 减小相对误差。本实验在测量1滴油酸酒 一个)求出油膜面积。 10 第一章分子动理论© 提升案随堂演练·基础落实 /夯基础·提技能·素养达成 1.(多选)用油膜法估测油酸分子的大小的理 C.油滴所含分子数N=MN 想条件是 m A.将油酸分子看成球体 D,油滴所含分子数N=N。 B.考虑各油酸分子间的间隙 5.(多选)“用油膜法估测油酸分子的大小”实 C.认为油酸分子是紧密排列的 验的科学依据是 D.将油膜看成单分子油膜 A.将油酸形成的膜看成单分子油膜 2.为了减小“用油膜法估测油酸分子的大小” B.不考虑各油酸分子间的间隙 的实验误差，下列方法可行的是 ( ) C.考虑了各油酸分子间的间隙 A.用注射器取1mL配制好的油酸酒精溶 D.将油酸分子看成球形 液，共可滴N滴，则每滴中含有油酸 6.一艘油轮装载着密度为9×102kg/m3的 原油在海上航行，由于故障而发生原油泄 NmL 漏。如果泄漏的原油有9t,海面上风平浪 B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些 静时，这些原油造成的污染面积最大可 水，使水面离盘口距离小一些 达到 ( B.10m2 C.先在浅盘中撒些爽身粉，再用注射器在 A.108m C.1010m D.101m2 水面上多滴几滴油酸酒精溶液 7.某种油剂的密度为8×102kg/m3,取这种 D.实验时先将1滴油酸酒精溶液滴入水 油剂O.8g滴在水面上，最后形成油膜的 中，再把痱子粉撒在水面上 最大面积约为 3.(多选)某同学在“用油膜法估测油酸分子 A.10-10m B.104m2 的大小”的实验中，计算结果明显偏大，可 C.1010cm2 D.104cm2 能是因为 ( 8.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验 A.油酸未完全散开 中，将1滴油酸酒精溶液滴入事先撒有均 B.原油酸酒精溶液中含有大量的酒精 匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在 C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格 玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板 的方格 放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸上 正方形小方格的边长为10mm,该油膜的 D.求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的 面积是 m2。已知油酸酒精溶液 滴数多记了10滴 中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液 4.(多选)在“用油膜法估测油酸分子的大小” 滴入量筒后的体积为1.2mL,则油酸分子 的实验中，若已知油滴的摩尔质量为M(单位 的直径为 m。(结果均保留2位 为kg/mol),密度为p(单位为kg/m3),油滴 有效数字) 质量为m(单位为kg),油滴在水面上扩散 后的最大面积为S(单位为m),阿伏加德 罗常数为N(单位为mol1),那么( A,油滴分子直径d=M B.油滴分子直径d= S 11