1.2 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 ■b2xXK.c0m● 您身边的互联网+敷辅专家 第2节 科学测量：用油膜法估测油酸分子的大小 ○课标导航 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.能测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的 1.会建立水面 理解用单 体积以及在水面上形成的油膜的面 通过油膜法测量 核 上油酸的单分 分子油膜 积。 油酸分子直径的 心 子油膜的模 测量油酸 2.通过实验， 估测油酸分子的大小。 实验过程，体会 素 型。 分子直径 能对测量的数据进行综合分析和计 用宏观量测量微 养 2.知道油酸分 的公式d 算。 观量的模型计算 子直径的数量 =S。 3. 经历实验操作和测量的过程，培养 方法。 级。 学生收集信息、获取证据的能力。 必备知识/自主学习 [对应学生用书P] >》》》》》》 知识梳理 (((((( 知识点一 实验目的 1.估测油酸分子大小的数量级。 2,体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法。 知识点二 实验器材 油酸、酒精、清水、滴管（或注射器）、量筒、笔、爽身粉、玻璃片、浅水盘、坐标纸。 知识点三 实验原理与设计① 油酸是一种脂肪酸，把一滴油酸滴到平静的水面上，油酸会展开成一片油膜。油膜面积 最大且稳定时，可近似认为是单层油酸分子油膜。若把油酸分子视为球体，则单分子油膜的 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2XXk.c0m● 您身边的互联网+敷辅专家 厚度就近似等于分子的直径。只要测量出这一滴油酸的体积V和油膜的面积S,就可估算出 油酸分子的直径d=S(如图所示)。 油酸分子 油膜 爽身粉 Q000000000Q 水 粗略测量油酸分子直径的示意图 知识点四 实验步骤 1.用滴管（或注射器）将配制好的油酸酒精溶液②一滴一滴地滴入量简中，记下量筒内溶液 增加一定体积（如1mL)时的滴数，由此求出一滴油酸酒精溶液的平均体积V。 2.向浅水盘内倒入清水，在水面上轻轻而均匀地撒一层爽身粉③。用滴管在其上滴一滴 油酸酒精溶液，待油层不再扩散、形状稳定时，就近似形成了单分子油膜。 3.将玻璃片盖在浅水盘上，用笔将油膜的轮幕描绘在玻璃片上。 4.将描有油膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，算出油膜的面积S。求面积时以坐标纸上边 长为1cm的正方形为单位，数出轮廓内正方形的个数（不足半个的舍去，多于半个的算一个） 5.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。④根据油酸的体积严 和油膜的面积S算出油酸分子的直径。 知识点五 数据处理 1.一滴油酸酒精溶液的平均体积：V=VOW(V。为N滴油酸酒精溶液的体积。 2.一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积：V=×油酸溶液的体积比。（体积比=纯油酸 体积溶液的体积 3.油膜的面积S=n×1cm2。⑤ 4.分子直径d=因。⑥ 知识点六 注意事项 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。 2.实验前应注意，浅盘保持于净，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。 ◆独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2XXK.com● 您身边的互联网+敷辅专家 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。 知识点七 误差分析 1.偶然误差：实验时配制的油酸酒精溶液的浓度不准确、油酸在水面展开不完全、油酸 面积的计算不准确都将影响实验结果的准确性。 2.系统误差：实验中将油酸分子视为球体，与实际分子形体有区别，实验只能得到分子 直径的数量级，而不能得到准确值。 ))》》》》》》批注释义《(((((( 批注①：油酸稀释：将油酸与大比例的酒精混合，然后取一滴油酸酒精溶液滴在水面上， 酒精溶于水或者蒸发，水面上只有油酸分子，且能单层排列。 三个假设： (1)分子是球形的： (2)分子紧密排列（没有空隙）： (3)单分子油膜。 批注2：500mL的油酸酒精溶液含1mL(1cm3)的油酸，浓度n=1500。 批注③：因为油酸是透明的，如果不用爽身粉，油酸扩散的边缘看不清。 批注④：一滴油梭酒精溶液中纯油酸的体积V=Ψ液N(,为油酸酒精溶液的浓度，N为 滴数，V液为N滴油酸酒精溶液的体积)。 批注⑤：以边长1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，则油膜的面积S=n ×1cm(n为有效格数)（小方格的边长为0.5cm时计算更准确，但并不是边长越短越准确）。 批注⑥：代入数据时注意单位的统一。 关键能力/互动探究 [对应学生用书P] 探究点一实验步骤与数据处理 科学探究之结论© ◆独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 例1(2022福建南平高级中学高二期中)某实验小组完成“用油膜法测油酸分子的大小” 的实验。 (1)在“用油膜法测量油酸分子大小”的实验中，下列说法正确的是 A.用油膜法可以精确测量分子的大小 B.计算油膜面积时，应舍去所有不足一格的方格 C.根据油酸的体积和油膜的面积可算出油酸分子的直径 D.实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面、再把痱子粉酒在水面上 (2)某次实验时，滴下油酸溶液后，痱子粉迅速散开形成如图甲所示的“锯齿”边沿图案， 出现该图样的原因可能是 甲 A盆中装的水量太多 B.痒子粉撤得太多，且厚度不均匀 C.盆太小，导致油酸无法形成单分子层 (3)实验中，10mL油酸酒精溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液共有 50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃 板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图乙所示，坐标纸中正方形小 方格的面积为4×104m2。根据以上数据，估算出油酸分子的直径约m。(保留1位 有效数字) 乙 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 答案：(1)C(2)B(3)5×1010m 解析：(1)油酸分子有着复杂的结构和形状，本实验中将其简化为球形，是一种估算的方 法，所以本实验不能精确测量分子的大小，A错误：计算油膜面积时，超过半格的算一个， 不足半格的舍去，B错误；根据油酸的体积和油膜的面积可算出油酸分子的直径，C正确： 实验时应先把痱子粉洒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴入水面，D错误。 (2)痒子粉迅速散开形成如题图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是痱子 粉撒得太多，且厚度不均匀，使得油酸酒精溶液不能均匀地扩散，B正确。 (3)由题意可得1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积为。=6104×150mL=1.2× 101m3 油膜的面积为S=58×4×104m2=2.32×102m2 估算出油酸分子的直径为d=V0S≈5×1010m。 [练1](2022福建福州外国语高三质检)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有 下列实验步骤： ①往浅盘里倒入一定深度的水，待水面稳定后将适量的痱子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，待油膜形状稳定： ③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的而积，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简中，记下量筒内每增加一定 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。 完成下列问题： (1)上述步骤中，正确的顺序是 。(填写步骤前面的数字) (2)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每10mL溶液中含有2mL油酸，又用滴管测得每 50滴这种油酸酒精溶液的总体积为1mL, ◆独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在 画有边长为1cm的正方形小格的纸上（如图所示。 ①油膜占有的面积约为 cm2: ②油酸分子直径的大小d= m。(结果保留1位有效数字) 答案：(1)④①②⑤③(2①60②7×1010 解析：()由实验要求可知，实验的步骤是先配溶液，然后再将痱子粉放入水中，将液滴 滴入水中，描绘轮廓，计算面积，因此是④①②⑤③： (2)①通过数油膜在纸上的格数可知，共有60个格，则油膜占有的面积约为S=60×1cm2 =60cm2 ②一滴溶液含有的油酸分子的体积 V=1mL50×2mL104mL=4×106cm3 故油酸分子直径的大小d=S=4×10-6cm360cm2≈6.67×108cm=6.67×1010m≈7× 10-10mg 探究点二实验操作与误差分析科学探究之结论)③ 例2(2022福建厦门集美中学高二期中)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下 列实验步骤： ①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水而上，待薄膜形状稳定 ②往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地 撒在水面上 ③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，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简中，记下量筒内每增加一定 体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积 ·独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 ⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上 (1)上述步骤中，正确的顺序是 (2)油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL,用注射器测得1mL上述 溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盒里，待水面稳定后，测得油 酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm,则每一滴油酸酒精溶液中含有 纯油酸的体积是 mL,根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m(此结果 保留3位有效数字)。 (③)来学生在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于 A.油酸未完全散开 B.计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格 C.计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格 答案：(1)④②①⑤③(2)5×10-68.5×10-10(3)AC 解析：(1)“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为： 准备油酸酒精溶液④一→准备带水的浅盘和痱子粉②一→形成油膜①→描绘油膜轮廓⑤→计 算分子直径③ 故正确的顺序为：④②①⑤③ (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V=11000×1200mL=5×10-6mL 面积超过小方格面积一半的小方格的个数为59个，故油膜的面积 S=59×1×1cm2=59cm2 油酸分子的直径d=S≈8.5×1010m。 (3)油酸未完全散开，则S测量值偏小，直径测量值偏大，A正确：计算油膜面积时，将 所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，直径测量值偏小，B错误：计算油膜面积 时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，直径测量值偏大，C正确。 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 [练2]2022辽宁营口高二期末)在一次“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实 验步骤： ①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子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，待油膜形状稳定。 ③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小。 ④将6mL的油酸溶于酒精中制成104mL的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的 滴入量简中，每滴入75滴，量筒内的溶液增加1mL。 ⑤将玻璃板放在浅盘上，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 (②)若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸的体积为「，形成面积为 S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为 (3)本实验中做了三点理想化假设：①将油酸分子视为球形：②将油膜看成单分子层：③ 油酸分子是紧挨在一起的。做完实验后，发现所测的分子直径明显偏大，出现这种情况的 原因可能是 A水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 C.求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴 D.油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 答案：(1)④①②⑤③(2)d=S(3)AB 解析：(1)实验应首先测定一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，然后准备浅水盘，撒 入痱子粉，滴入一滴油酸酒精溶液形成油膜，接着描绘油膜边缘，测量油膜面积，最后计算 分子直径。故正确的顺序是④①②⑤③。 (②)油酸分子直径的测量表达式为d=S。 (3)水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则测量的面积偏小，导致结果计算偏 大，A正确；将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算所用体积数值偏大， 导致计算结果偏大，B正确；求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多计了10滴，则测量 的纯油酸体积偏小，导致结果计算偏小，C错误：油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓 度变大，则会导致计算结果偏小，D错误。 探究点三解决实际问题（科学态度与责任之落© ·独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2XXK.com● 您身边的互联网+敷辅专家 [练3]（探究情境）测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微镜法。 (1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标 注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小 量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量简中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸酒精 溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后， 放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示。坐标格的正方形大小为2cm× 2cm。由图可以估算出油膜的面积是 cm2(保留2位有效数字)，由此估算出油酸分子 的直径是 m(保留1位有效数字) 甲 (②)如图乙所示的是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是 由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×108m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原 子的直径约为 m。(保留2位有效数字) 乙 答案：(1)2.6×1028×1010(2)9.4×1010 解析：()数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，估算出油膜的面 积S=格数(65)×2cm×2cm=260cm2=2.6×102cm2。 溶液体积浓度为11000，每滴溶液体积为1100mL, 2滴溶液中所含油酸体积V=2×105cm3, 油膜厚度即油酸分子的直径d=S=8×1010m。 (2)直径为1.43×108m的圆周周长为πd≈4.5×108m,可以估算出铁原子的直径约为 4.5×10-848m≈9.4×1010m。 ◆独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b2XXk.c0m● 您身边的互联网+敷辅专家 ·独家授权侵权必究·