第54讲 热学实验（复习讲义）（天津专用）2026年高考物理一轮复习讲练测

第54讲 热学实验 目录 01考情解码·命题预警 1 02体系构建·思维可视 3 01核心突破·靶向攻坚 4 考点一 用油膜法估测油酸分子的大小 4 知识点1 基本原理与操作 4 知识点2 数据处理 5 知识点3 注意事项与误差 5 考向1 原理与操作 5 考向2 数据处理与误差分析 7 考点二 探究气体压强与体积的关系 10 知识点1 基本原理与操作 10 知识点2 数据处理与误差分析 10 考向1 基本原理与操作 11 考向2 数据处理与误差分析 13 04真题溯源·考向感知 16 考点 要求 考频 2025年 2024年 2023年 1. 用油膜法估测油酸分子的大小 2. 探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 理解 低频 \ \ \ 考情分析： 1.命题形式：单选题非选择题 2.命题分析：天津高考对用油膜法估测油酸分子的大小这个实验的考查近三年没有,对探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系这个实验的考查近几年频度不是太高，考查多在原型实验的所用原理的基础之上，通过创新实验的方式予以考查。 3.备考建议：1.理解和掌握用油膜法估测油酸分子的大小实验原理，并会做出必要的误差分析 2.理解和掌握探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系实验原理，并会做出必要的误差分析。 3、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。 4.命题情境： 温度计的使用与校准，比较不同物质的导热性能，观察热膨胀现象等； 5.常用方法：图像法、控制变量法 复习目标： 1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理。 2.掌握用油膜法估测油酸分子的大小的方法。 3.学会探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。 考点一 用油膜法估测油酸分子的大小 知识点1 基本原理与操作 1、实验原理 把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33-组成． 把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，如图所示． 2、实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸． 3、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. (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液． (2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数． (3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积． (4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V. 2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S. (1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上． (2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜． (3)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． (4)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，不足半个的舍去，多于半个的算一个． (5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S. 知识点2 数据处理 1．计算一滴溶液中油酸的体积：V＝(mL)。V0为N滴油酸酒精溶液的体积，k为油酸的浓度。 2．计算油膜的面积S：以边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，大于半个的算一个，不足半个的舍去。 3．计算油酸分子的直径：d＝(注意单位统一)。 知识点3 注意事项与误差 1．注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内，当针头靠水面很近(溶液滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。 2．待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：①水面受溶液液滴冲击凹陷后又恢复；②酒精挥发后液面收缩。 3．当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁。 4．本实验只要求估测油酸分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。 误差分析： 1．纯油酸体积的计算引起误差。 2．油膜面积的计算造成误差。 3．油膜形状的边界画线造成误差。 4．油酸酒精溶液浓度的改变造成误差。 考向1 原理与操作 例1 1．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面上，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筒中，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 完成下列填空： （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400滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓1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，油酸膜的面积是 。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m（此结果保留两位有效数字） （3）某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏小，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】 ④②①⑤③ 59/58/60 B 【详解】（1）[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→准备带水的浅盘和痱子粉②→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）[2][3]1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 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 油酸分子直径 （3）[4]A.油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A错误； B．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，则直径测量值偏小，故B正确； C．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，则直径测量值偏大，故C错误。 故选B。 【变式训练1·】(1)图甲为“用油膜法估测分子的大小”实验中的3个步骤，先后顺序是 （用字母表示）。 (2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL上述溶液有50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图乙所示，油膜占据了136个方格，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 m。（结果保留1位有效数字） (3)甲、乙、丙、丁四位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。这四位同学的错误操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是___________。 A．甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液 B．乙在向水面滴入油酸酒精溶液时，未发现不慎滴入了两滴油酸酒精溶液 C．丙在计算油膜面积时，把轮廓范围内不满的正方形都算成了一个 D．丁同学在水面上撒入了过多的石膏粉 【答案】(1)bca (2) (3)ABC 【详解】（1）“用油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液测定一滴油酸酒精溶液的体积准备浅水盘形成油膜描绘油膜边缘测量油膜面积计算分子直径；则图甲实验中的3个步骤，先后顺序是bca。 （2）1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为 油膜面积为 则油酸分子的直径为 （3）A．甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液，则溶液的实际浓度变大，代入计算的浓度偏小，测得的1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积偏小，则测得的油酸分子直径偏小，故A正确； B．乙在向水面滴入油酸酒精溶液时，未发现不慎滴入了两滴油酸酒精溶液，计算时的体积代入1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积，则测得的油酸分子直径偏小，故B正确； C．丙在计算油膜面积时，把轮廓范围内不满的正方形都算成了一个，则油膜面积测量值偏大，测得的油酸分子直径偏小，故C正确； D．丁同学在水面上撒入了过多的石膏粉，则油膜面积测量值偏小，测得的油酸分子直径偏大，故D错误。 故选ABC。 考向2 数据处理与误差分析 例2 （2025·天津南开模拟预测）在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。 （1）单分子油膜：油酸分子式为，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是，另一部分是，对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中一部分冒出水面，而部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。 （2）配制溶液：将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。 （3）测量体积：用量筒测出1mL溶液共有80滴。 （4）平静水面：在边长为30~40cm浅盘里倒入2~3cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。 （5）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。 （6）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。 （7）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。 ①油膜的面积为 （结果保留两位有效数字）； ②油酸分子的直径约为 m（结果保留两位有效数字）； ③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是 。 A．油酸在水面未完全散开时即描线 B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内 C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数 【答案】 BC 【详解】[1]根据题意可知，油膜所占坐标纸格数约140格，故油膜面积为 [2]一滴油酸酒精混合溶液纯油酸的体积为 油酸分子的直径约为 [3]A．油酸在水面未完全散开时即描线会导致面积S偏小，故直径偏大，A错误； B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内，会导致面积S偏大，故直径偏小，B正确； C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数，会导致计算的油酸体积偏小，故直径偏小，C正确。 故选BC。 【变式训练】在“用油膜法估测分子大小”实验中，所用的酒精油酸溶液为1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液为100滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每一小方格的边长为1cm。 （1）该实验中的理想化假设有 。 A．将油酸形成的膜看成单分子层油膜 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．将油酸分子看成球形 （2）关于该实验的误差分析，下列正确的是 。 A．在配制溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致溶液的实际浓度比计算值小一些，这将导致油酸分子直径的测量值偏大 B．上午配制的溶液，放置到下午某班级物理课堂上做实验，将会导致油酸分子直径的测量值偏小 C．若痱子粉在浅水盘中撒的太多，将会导致油酸分子直径的测量值偏小 D．若在实验准备过程中浅水盘清洗得不干净，留有少量油酸残余，在接下来的实验中将会导致油酸分子直径的测量值偏大 （3）实验计得油膜所占小方格个数为125格，则油膜面积是 m2；油酸分子的直径是 m。 【答案】 ABD AB/BA 【详解】（1）[1]“用油膜法估测分子大小”的实验中，我们的实验依据是将油酸形成的膜看成单分子层油膜同时不考虑各油酸分子间的间隙以及将油酸分子看成球形。故选ABD。 （2）[2]A．在配置溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致溶液的实际浓度比计算值小一些，这将导致一滴溶液中纯油酸的体积测量值偏大，则油酸分子直径的测量值偏大，故A正确； B．由于酒精具有挥发性，上午配制的溶液，放置到下午某班级物理课堂上做实验时，油酸的浓度增大，则浓度计算值偏小，这将导致一滴溶液中纯油酸的体积测量值偏小，则油酸分子直径的测量值偏小，故B正确； C．若痱子粉在浅水盘中撒的太多，油酸将不能在潜水盘中充分散开，这将导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径的测量值偏大，故C错误； D．若在实验准备过程中浅水盘清洗得不干净，留有少量油酸残余，则会导致油膜面积测量值偏大，在接下来的实验中将会导致油酸分子直径的测量值偏小，故D错误。故选AB。 （3）[3]实验计得油膜所占小方格个数为125格，则油膜面积为 [4]1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为 则油酸分子的直径为 考点二 探究气体压强与体积的关系 知识点1 基本原理与操作 原理装置图 保持环境温度不变，缓慢改变活塞位置，读出每次气压计的读数和空气柱的长度(计算出气体体积) 操作要领 (1)测量注射器活塞的直径d，计算其横截面积S＝。 (2)按实验原理图安装好仪器。 (3)使活塞处于适当的位置，安装好橡胶套，密封一定质量的空气。 (4)待活塞稳定时，由气压计读出注射器内空气的压强p，从注射器的刻度上直接读出注射器内空气柱的长度L，计算出空气柱的体积V＝SL，并记录到设计好的表格内。 (5)保持温度不变，把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度(计算出空气柱对应的体积)与压强的几组数据，并记录到设计好的表格内。 (6)实验完毕，整理实验仪器 知识点2 数据处理与误差分析 1.以压强p为纵坐标、以体积V为横坐标作出p-V 图像，如图甲所示，图像呈现为双曲线的一支；再以体积的倒数为横坐标作出p- 图像，如图乙所示，把双曲线变为直线，说明p和V成反比。 注意事项： 1．为保证气体密闭，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油。 2．为保持气体温度不变，实验过程中不要用手握住注射器有密闭气体的部位；同时，应缓慢改变气体体积。 3．注射器内外气体的压强差不宜过大。 4．在等温过程中，气体的p-V图像呈现为双曲线，不便确定p与V的关系，要通过坐标变换，画p - 图像，把双曲线变为直线，以方便判断p和V成反比。 误差分析： 1．橡胶套密封不严会使空气柱的质量变化引起误差。 2．实验过程环境温度变化、柱塞向下压或向上拉得过快会使空气柱的温度变化引起误差。 3．活塞直径的测量、空气柱长度的测量、气压计的读数等引起的误差。 考向1 基本原理与操作 例1 （2025·天津南开·二模）某学校的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，在注射器中密封了一定质量的气体。 (1)下列实验操作中正确的是 A．密封气体前，在柱塞上均匀涂抹润滑油 B．推拉柱塞时，用手握住注射器气体部分 C．实验时应快速移动柱塞 (2)甲同学在不同温度下进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成 比（选填“正”或“反”）。进一步分析可知两次实验的温度大小关系为T1 T2（选填“<”“=”或“>” ）。 (3)若橡胶套内的气体不可忽略，乙同学在实验过程中移动柱塞，多次记录注射器上的体积刻度 V和气压计读数p，绘出的图像可能为 。 A． B． C． D． 【答案】(1)A (2) 反 > (3)C 【详解】（1）A.密封气体前，在柱塞上均匀涂抹润滑油，可以防止漏气，A正确； B．实验要保证封闭气体的温度不变，推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分，若手握着含有气体的部分，会造成温度变化，B错误； C．急速推拉活塞，则可能造成漏气和等温条件的不满足，应缓慢推拉活塞，C错误。 故选A。 （2）[1]根据图乙所示的图像是延长线经过原点的直线，可得成正比，则可知一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。 [2]由理想气体状态方程：，可知图像的斜率越大，温度越高，分析可知两次实验的温度大小关系为。 （3）若橡胶套内的气体不可忽略，设其体积为，多次记录注射器上的体积刻度V和气压计读数p，由波义耳定律得，当增大时，即图像的斜率随增大而减小。 故选C。 【变式训练】某实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。    （1）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以 为横坐标，在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示。 （2）实验过程中，下列操作正确的是 。 A．改变气体体积时应快速推拉活塞 B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分 C．实验前应先利用天平测量出注射器、活塞及压力表的总质量 （3）为能更准确地测出气体的压强，某同学直接用软管连通注射器和另一压强传感器（测量压强更准确），如图丁所示。    用（1）中方法作出的图线如图丙所示，而该图线不过原点，为减小这一实验误差，请写出一条改进建议： 。 【答案】 B 见解析 【详解】（1）[1]由乙图可知，过原点的直线是正比例函数，所以要作图像，则应以为横坐标。 （2）[2]A．若急速推拉活塞，则有可能造成漏气和等温条件的不满足，所以应缓慢推拉活塞，故A错误； B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分，若手握着含有气体的部分，会造成温度变化，故B正确； C．因压强由压力表测量，不是由平衡条件计算，所以实验前不需要利用天平测量出注射器、活塞及压力表的总质量，故C错误。 故选B。 （3）[3]由丙图可知，图线不过原点，显然是软管里的气体没计算，体积的测量值偏小造成的，所以选用容积较大的注射器可改善（或实验中气体的体积不能压缩得过小或测出软管中气体的体积等）。 考向2 数据处理与误差分析 例2某实验小组用如图甲所示实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。 （1）关于该实验，下列说法正确的是 。 A．实验前应将注射器的空气完全排出 B．实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换 C．无需测出封闭气体的质量 D．推拉活塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定。 （2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为 （选填“<”“＝”或“>”）。 （3）为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出 （选填“”或“”）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条 ，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 【答案】 C > 过原点的倾斜直线 【详解】（1）[1] A．实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前不能将注射器的空气完全排出，故A错误； B．实验时应缓慢推拉活塞以避免气体与外界发生热交换，故B错误； C．本实验，只需测出气体压强和对应体积，不需要测出封闭气体的质量，故C正确； D．推拉活塞时，不能用手握住整个注射器，避免气体与外界发生热交换，故D错误。 故选C。 （2）[2]在图像中，根据 可得 可知离坐标原点越远的等温线温度越高，则有 （3）[3][4]根据 可得 为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出图像；对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 【变式训练1·多过程问题】某实验小组用如图所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。 （1）关于该实验，下列说法正确的是 。 A．实验前应将注射器内的空气完全排出 B．空气柱体积变化应尽可能的快些 C．空气柱的压强随体积的减小而减小 D．作出p－ 的图像可以直观反映出p与V的关系 （2）如图是甲、乙两同学在实验中得到的p－图像，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，那么两图像斜率不同的主要原因是 。 【答案】 D 研究气体的质量不同（或同质量气体在不同温度下研究） 【详解】（1）[1]A．实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，A错误； B．空气柱的体积变化不能太快，要缓慢移动注射器保证气体温度不变，B错误； C．气体发生等温变化，空气柱的压强随体积的减小而增大，C错误； D．图像是一条倾斜的直线，作出的图像可以直观反映出p与V的关系，D正确。 故选D。 （2）[2]根据图像可知，如果温度相同，则说明两次气体质量不同，如果气体质量相同则两次温度不同。 1．（2023·江苏·高考真题）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（    ）    A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 【答案】B 【详解】因为该实验是要探究气体等温变化的规律；实验中要缓慢推动或拉动活塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。 故选B。 2．（2023·山东·高考真题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。    回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体 。 A．与成正比    B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为 （保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而 （填“增大”或“减小”）。 【答案】 B 增大 【详解】（1）[1]在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体，与成正比。 故选B。 （2）[2]若气体被压缩到，则有 由图乙可读出封闭气体压强为 （3）[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，根据 可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而增大。 1 / 30 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第54讲 热学实验 目录 01考情解码·命题预警 1 02体系构建·思维可视 3 01核心突破·靶向攻坚 4 考点一 用油膜法估测油酸分子的大小 4 知识点1 基本原理与操作 4 知识点2 数据处理 5 知识点3 注意事项与误差 5 考向1 原理与操作 5 考向2 数据处理与误差分析 7 考点二 探究气体压强与体积的关系 8 知识点1 基本原理与操作 8 知识点2 数据处理与误差分析 9 考向1 基本原理与操作 10 考向2 数据处理与误差分析 11 04真题溯源·考向感知 13 考点 要求 考频 2025年 2024年 2023年 1. 用油膜法估测油酸分子的大小 2. 探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系 理解 低频 \ \ \ 考情分析： 1.命题形式：单选题非选择题 2.命题分析：天津高考对用油膜法估测油酸分子的大小这个实验的考查近三年没有,对探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系这个实验的考查近几年频度不是太高，考查多在原型实验的所用原理的基础之上，通过创新实验的方式予以考查。 3.备考建议：1.理解和掌握用油膜法估测油酸分子的大小实验原理，并会做出必要的误差分析 2.理解和掌握探究等温情况下一定质量的气体压强与体积的关系实验原理，并会做出必要的误差分析。 3、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。 4.命题情境： 温度计的使用与校准，比较不同物质的导热性能，观察热膨胀现象等； 5.常用方法：图像法、控制变量法 复习目标： 1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理。 2.掌握用油膜法估测油酸分子的大小的方法。 3.学会探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系。 考点一 用油膜法估测油酸分子的大小 知识点1 基本原理与操作 1、实验原理 把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33-组成． 把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，如图所示． 2、实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸． 3、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. (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液． (2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数． (3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积． (4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V. 2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S. (1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上． (2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜． (3)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． (4)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，不足半个的舍去，多于半个的算一个． (5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S. 知识点2 数据处理 1．计算一滴溶液中油酸的体积：V＝(mL)。V0为N滴油酸酒精溶液的体积，k为油酸的浓度。 2．计算油膜的面积S：以边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，大于半个的算一个，不足半个的舍去。 3．计算油酸分子的直径：d＝(注意单位统一)。 知识点3 注意事项与误差 1．注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内，当针头靠水面很近(溶液滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。 2．待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：①水面受溶液液滴冲击凹陷后又恢复；②酒精挥发后液面收缩。 3．当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁。 4．本实验只要求估测油酸分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。 误差分析： 1．纯油酸体积的计算引起误差。 2．油膜面积的计算造成误差。 3．油膜形状的边界画线造成误差。 4．油酸酒精溶液浓度的改变造成误差。 考向1 原理与操作 例1 1．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面上，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筒中，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 完成下列填空： （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400滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓1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，油酸膜的面积是 。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m（此结果保留两位有效数字） （3）某学生在“用油膜法估测分子大小”的实验中，计算结果明显偏小，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 【变式训练1·】(1)图甲为“用油膜法估测分子的大小”实验中的3个步骤，先后顺序是 （用字母表示）。 (2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL上述溶液有50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图乙所示，油膜占据了136个方格，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 m。（结果保留1位有效数字） (3)甲、乙、丙、丁四位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。这四位同学的错误操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是___________。 A．甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液 B．乙在向水面滴入油酸酒精溶液时，未发现不慎滴入了两滴油酸酒精溶液 C．丙在计算油膜面积时，把轮廓范围内不满的正方形都算成了一个 D．丁同学在水面上撒入了过多的石膏粉 考向2 数据处理与误差分析 例2 （2025·天津南开模拟预测）在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。 （1）单分子油膜：油酸分子式为，它的一个分子可以看成由两部分组成，一部分是，另一部分是，对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中酒精溶于水中，并很快挥发。油酸中一部分冒出水面，而部分留在水中，油酸分子就直立在水面上，形成一个单分子层油膜。 （2）配制溶液：将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。 （3）测量体积：用量筒测出1mL溶液共有80滴。 （4）平静水面：在边长为30~40cm浅盘里倒入2~3cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。 （5）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。 （6）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。 （7）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。 ①油膜的面积为 （结果保留两位有效数字）； ②油酸分子的直径约为 m（结果保留两位有效数字）； ③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是 。 A．油酸在水面未完全散开时即描线 B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内 C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数 【变式训练】在“用油膜法估测分子大小”实验中，所用的酒精油酸溶液为1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液为100滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测得油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每一小方格的边长为1cm。 （1）该实验中的理想化假设有 。 A．将油酸形成的膜看成单分子层油膜 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．将油酸分子看成球形 （2）关于该实验的误差分析，下列正确的是 。 A．在配制溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致溶液的实际浓度比计算值小一些，这将导致油酸分子直径的测量值偏大 B．上午配制的溶液，放置到下午某班级物理课堂上做实验，将会导致油酸分子直径的测量值偏小 C．若痱子粉在浅水盘中撒的太多，将会导致油酸分子直径的测量值偏小 D．若在实验准备过程中浅水盘清洗得不干净，留有少量油酸残余，在接下来的实验中将会导致油酸分子直径的测量值偏大 （3）实验计得油膜所占小方格个数为125格，则油膜面积是 m2；油酸分子的直径是 m。 考点二 探究气体压强与体积的关系 知识点1 基本原理与操作 原理装置图 保持环境温度不变，缓慢改变活塞位置，读出每次气压计的读数和空气柱的长度(计算出气体体积) 操作要领 (1)测量注射器活塞的直径d，计算其横截面积S＝。 (2)按实验原理图安装好仪器。 (3)使活塞处于适当的位置，安装好橡胶套，密封一定质量的空气。 (4)待活塞稳定时，由气压计读出注射器内空气的压强p，从注射器的刻度上直接读出注射器内空气柱的长度L，计算出空气柱的体积V＝SL，并记录到设计好的表格内。 (5)保持温度不变，把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度(计算出空气柱对应的体积)与压强的几组数据，并记录到设计好的表格内。 (6)实验完毕，整理实验仪器 知识点2 数据处理与误差分析 1.以压强p为纵坐标、以体积V为横坐标作出p-V 图像，如图甲所示，图像呈现为双曲线的一支；再以体积的倒数为横坐标作出p- 图像，如图乙所示，把双曲线变为直线，说明p和V成反比。 注意事项： 1．为保证气体密闭，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油。 2．为保持气体温度不变，实验过程中不要用手握住注射器有密闭气体的部位；同时，应缓慢改变气体体积。 3．注射器内外气体的压强差不宜过大。 4．在等温过程中，气体的p-V图像呈现为双曲线，不便确定p与V的关系，要通过坐标变换，画p - 图像，把双曲线变为直线，以方便判断p和V成反比。 误差分析： 1．橡胶套密封不严会使空气柱的质量变化引起误差。 2．实验过程环境温度变化、柱塞向下压或向上拉得过快会使空气柱的温度变化引起误差。 3．活塞直径的测量、空气柱长度的测量、气压计的读数等引起的误差。 考向1 基本原理与操作 例1 （2025·天津南开·二模）某学校的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，在注射器中密封了一定质量的气体。 (1)下列实验操作中正确的是 A．密封气体前，在柱塞上均匀涂抹润滑油 B．推拉柱塞时，用手握住注射器气体部分 C．实验时应快速移动柱塞 (2)甲同学在不同温度下进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成 比（选填“正”或“反”）。进一步分析可知两次实验的温度大小关系为T1 T2（选填“<”“=”或“>” ）。 (3)若橡胶套内的气体不可忽略，乙同学在实验过程中移动柱塞，多次记录注射器上的体积刻度 V和气压计读数p，绘出的图像可能为 。 A． B． C． D． 【变式训练】某实验小组的同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的规律，注射器中密封了一定质量的气体。    （1）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以 为横坐标，在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示。 （2）实验过程中，下列操作正确的是 。 A．改变气体体积时应快速推拉活塞 B．推拉活塞时，手不能握住注射器含有气体的部分 C．实验前应先利用天平测量出注射器、活塞及压力表的总质量 （3）为能更准确地测出气体的压强，某同学直接用软管连通注射器和另一压强传感器（测量压强更准确），如图丁所示。    用（1）中方法作出的图线如图丙所示，而该图线不过原点，为减小这一实验误差，请写出一条改进建议： 。 考向2 数据处理与误差分析 例2某实验小组用如图甲所示实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。 （1）关于该实验，下列说法正确的是 。 A．实验前应将注射器的空气完全排出 B．实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换 C．无需测出封闭气体的质量 D．推拉活塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定。 （2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为 （选填“<”“＝”或“>”）。 （3）为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出 （选填“”或“”）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条 ，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 【变式训练1·多过程问题】某实验小组用如图所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。 （1）关于该实验，下列说法正确的是 。 A．实验前应将注射器内的空气完全排出 B．空气柱体积变化应尽可能的快些 C．空气柱的压强随体积的减小而减小 D．作出p－ 的图像可以直观反映出p与V的关系 （2）如图是甲、乙两同学在实验中得到的p－图像，若两人实验时均操作无误且选取的坐标标度相同，那么两图像斜率不同的主要原因是 。 1．（2023·江苏·高考真题）在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是（    ）    A．把柱塞快速地向下压 B．把柱塞缓慢地向上拉 C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞 D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 2．（2023·山东·高考真题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强和体积（等于注射器示数与塑料管容积之和），逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。    回答以下问题： （1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体 。 A．与成正比    B．与成正比 （2）若气体被压缩到，由图乙可读出封闭气体压强为 （保留3位有效数字）。 （3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了，则在计算乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随的增大而 （填“增大”或“减小”）。 1 / 30 学科网（北京）股份有限公司 $$