1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 问题1：曹冲怎么称象？ 问题2：怎样估测绿豆的直径？ 将绿豆排成一行，测出总长，数出个数 化整为零 聚零为整 对于更小的分子直径的测量呢？ 新课导入 分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！ 物理雾里悟理 实验思路 1.模型建立和理想化处理 在用油膜法测定油酸分子的直径时，建模与处理如下： ①模型化 把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层 水 油酸分子 d ②理想化 把分子看成球形 ③理想化 油分子一个紧挨一个整齐排列，认为油膜的厚度就是分子的直径 油酸分子 注意：实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。 一、用油膜法估测油酸分子的大小（实验思路） 分子是球形的 单分子油膜 分子间没有空隙 三个假设 物理雾里悟理 2.油酸分子直径的估算 （1）测量 要估测油酸分子的直径，就需要测量两个物理量: ①是获得很小的一小滴油酸并测出其体积；②是测量这滴油酸在水面上形成的油膜面积。 （2）过程实施 把一滴油酸(事先测出其体积V)滴在水面上，油酸在水面上形成油膜，认为其是单分子层，且把分子看成球形，则油膜的厚度就是油酸分子的直径d，测出油膜的面积S，则可以估算油酸分子的直径大小。 （3）油酸分子直径大小估算 一、用油膜法估测油酸分子的大小（实验思路） 站立式讨论：油酸酒精溶液中纯油酸的体积V及油膜的面积S呢？ 物理雾里悟理 ⑴配制油酸溶液（稀释）： ⑵测量一滴油酸溶液的体积（分割）： ⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。 用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比（浓度）为 的油酸酒精溶液。 1滴油酸的体积= 二、用油膜法估测油酸分子的大小（物理量的测量） 1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 实验器材 油酸、酒精、注射器、烧杯、浅盘、清水、带有坐标方格的玻璃板、彩笔、爽身粉。 物理量的测量 物理雾里悟理 ⑷待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 ⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉（痱子粉或细石膏粉）均匀地撒在水面上,撒粉目的：便于观察所形成的油膜的轮廓，但是要适量，否则会影响油膜的扩散。 ⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。 ⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉（痱子粉或细石膏粉），可以清楚地看出它的轮廓。 2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 物理量的测量 二、用油膜法估测油酸分子的大小（物理量的测量） 物理雾里悟理 互补法求面积: 根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数。 正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S=s0 N 。 不足半个的舍去 多于半个的算一个 互补法 二、用油膜法估测油酸分子的大小（物理量的测量） 物理雾里悟理 实验次数 1 2 3 量筒内增加1mL溶液时的滴数 一滴纯油酸的体积V 轮廓内的小格子数 轮廓面积S 分子的直径d/m 平均值/m d ——单分子油酸的直径 V——一滴油酸分子的体积 S——一滴油酸分子的面积 S= s0 N 大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除少数有机物大分子,一般分子直径的数量级是10-10m，一般分子的质量的数量级为10-26kg，分子的数量级很小，说明分子很小 二、用油膜法估测油酸分子的大小（数据处理） 分子直径数量级 10-10m （1nm=10-9m） 物理雾里悟理 误差分析 1.油酸酒精溶液配制后长时间放置导致误差（酒精的挥发会导致溶液的浓度改变） 2.测量油酸酒精溶液的体积时导致误差（读数时未正对刻度线） 3.油酸的体积过大，或水面面积过小导致误差（不能形成单分子油膜，油酸在水面上实际分布不均匀） 4.描绘油膜形状的画线导致误差（在玻璃板上画的线未与实际重合） 5.采用“不足半个的舍去、多于半个的算一个”的互补法计算油膜的面积存在误差。 三、误差分析及注意事项 物理雾里悟理 1.实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。 2.油酸酒精溶液配置好后不要久置，以免浓度改变，给实验带来较大的误差。 3.向水面滴油酸酒精溶液时，注射器应靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜。 4.待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发和溶于水后液面收缩。 5.本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可。 6.做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦净，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。 三、误差分析及注意事项 注意事项 物理雾里悟理 1、 某同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验。 (1)每滴油酸酒精溶液的体积为V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S。已知500 mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1 mL，则油酸分子直径大小的表达式为d＝________。 (2)(多选)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。 A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理 AC 你能行！！ 物理雾里悟理 2、在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图2所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20 mm，则： (1)油膜的面积是多少？ (2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？ (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？ 解:　(1)油膜轮廓包围的方格数约58个， S＝58×(20×10－3)2 m2＝2.32×10－2 m2。 你能行！！ 物理雾里悟理 课堂总结 物理雾里悟理 用油膜法估测 油酸分子的大小 实验目的 实验思路 理想建模 三个假设 物理量的测量 稀释 分割 描廓 计算 数据分析 误差分析 注意事项 eq \f(V0,500S)　 (3)油酸分子的直径d＝eq \f(V,S)＝eq \f(1.2×10－11,2.32×10－2) m≈5.2×10－10 m。 (2)每滴溶液中含纯油酸的体积V＝eq \f(1,50)×eq \f(6,104) mL＝1.2×10－5 mL＝1.2×10－11 m3。 $$null实验8，油膜法估测分子的直径。实验目的，学会用油膜法估测分子的大小。实验器材。浅盘。注射器。玻璃板。痱子粉。两桶。彩笔。实验试剂。油酸酒精溶液。清水。实验步骤。一。测油滴体积。用注射器将事先配置好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒桶中，记下量筒内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，然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。2、撒痱子粉。网边长约为30到40厘米的浅盘里倒入约2厘米深的水，待水稳定后将适量痱子粉均匀地撒在水面上。三苗油膜形状，用注射器将油酸酒精溶液滴一滴，在水面上将会形成一层油酸薄膜。待油酸薄膜稳定后将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上。四算油膜面积。根据油膜轮框计算出油膜的面积。S求面积时，以边长为1厘米的正方形为单位计算出正方形的个数，不足半个的舍去，大于半个的算一个。5、计算油膜直径。根据纯油酸的体积V和油酸的面积S可计算出油酸薄膜的厚度，即油酸分子的直径。实验中测得油酸分子的直径为5.95乘以10的负10次方米。注意事项一、实验前应检查浅盘是否干净，如果有油渍则会导致实验无法完成。2、浅盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间，痱子粉应均匀撒在水面上。3、油酸酒精溶液的浓度宜小于1‰为宜。4、油酸酒精溶液的液滴要适当多一些。5、向水面滴油酸酒精溶液时，针尖应竖立靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜，最好在1厘米左右。滴油酸酒精溶液时要注意控制好只滴一滴。6、计算油膜面积时，以玻璃板上方格边长1厘米的数目来计算，不足半个的舍去，大于半个的算一个。7、痱子粉不宜撒的过厚，器具用后要清洗好。 null