教科版高中物理选修3-3 第一章 第6节 实验探究：用油膜法估测油酸分子的大小 课件+教学设计 （4份打包）

六、用油膜法估测油酸分子的大小 教学目标 1．体验由宏观量估测微观量的方法。 2．知道用油膜法测定分子大小的原理和实验过程。 3．通过估测，加深对分子大小数量级的认识。 4．通过单分子油膜法估算测量分子大小，让学生体会到物质是由大量分子组成的。 5．学会模型法、估算法等科学运算方法，体验探究过程。 重点难点 重点：掌握油膜法估测分子大小的方法，记住一般分子直径的数量级， 难点：实验操作过程中，单分子油膜的形成。 设计思想 运用宏观实验的方法，可以测定非常微小的分子的大小，这种实验思想是很深刻的，实验方法也是很巧妙的。本实验的关键点是能在水面形成单分子油膜，为此，应将油酸配制成1：250的酒精溶液，同时所用的浅盘应尽量大一些，盘中所盛水的深度以2cm左右为好。 教学资源 《用油膜法估测油酸分子的大小》多媒体课件，油酸酒精溶液，滴管，直径约20cm圆形水槽，烧杯，画有方格线的透明塑料板。 教学设计 【课堂引入】 问题1：给你一个量筒和一把刻度尺如何测量西米粒的直径？ （取一定量的西米，测出它的体积V，然后把它平摊在桌面上，上下不重叠，一粒紧挨一粒，量出这些米粒占据桌面的面积S，从而计算出来米粒的直径d=V/S。） 问题2：分子是很小的，怎样能知道分子的大小呢？ （与测米粒的方法相似，物理上有一种粗略测量分子直径的方法——油膜法。若能测得一层分子的体积，以及这层分子的面积，就能计算得出该分子的直径。当然，这只是一个物理模型，事实上，分子的形状非常复杂，并不真是个小球，而且分子间存在空隙，所以这仅是一种粗略的测定。） 【课堂学习】 学习活动一：理解油膜法估测分子直径的原理 原理 把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径。 油酸的特点 油酸是一种无色无味的液体，它的分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是-COOH，对水有很强的亲合力，另一部分是C17H33-，对水没有亲合力而要冒出水面。油酸和酒精能很好地混合。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，其中的酒精溶于水并很快挥发，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜，其中C17H33-部分冒出水面，而-COOH部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子油膜。 问题1：如何才能求出单分子油膜层的厚度？ 1．先测出油酸滴的体积V： 2．测出水面上漂浮的油膜的表面积S； 3．单分子油膜的厚度等于油滴体积V与油膜面积S的比值： （方法小结：通过测量较大量来研究较小量。） 问题2：本实验，对油酸分子采取了哪些近似化的处理？ （本实验采取了一些近似的处理：①把分子看成一个个小球； ②油分子一个紧挨一个整齐排列。） 学习活动二：实验设计 问题1：如何测量一滴油酸的体积？ （利用测多算少法：用注射器取适量的油酸，将其逐滴滴入小量筒内，记录滴入量筒的油酸的体积V和滴数n，便知一滴油酸的体积为V/n。） 问题2：利用注射器针头轻轻地滴一滴纯油酸在水面上，它的体积为0.02cm3，将它，使散开形成单分子油膜，设分子的直径大约为8×10-10m，若水面足够大，请问油酸散开的面积为多大？ 参考答案：25m2 问题3：通过问题2，可知在进行本实验时，应该注意什么？如何解决这个问题？ （由问题2可知，纯油酸滴在水面上，如果形成单分子油膜，面积过大，实验室不具备这样的容器。而在容器大小有限的情况下，如果将纯油酸滴在水面上，形成的油膜必然不是单分子油膜。因此，可以根据油酸的特性，将油酸和酒精混合，取一滴油酸酒精溶液，其所含纯油酸的体积就大大减小，从而达到实验要求。） 演示：将一滴油酸溶液在水面上，让它尽可能地散开，观察现象。 （可以看到，油酸在水面散开，但最后无法分清油酸薄膜的位置。这是由于油酸无色，我们无法找到油酸与水的分界面，从而无法测出它散开的面积。为了能看出油酸薄膜，在滴入油酸酒精溶液之前，通常先在水面轻轻洒上一层薄薄的滑石粉（可用痱子粉代替）。再次演示） 问题1：可以发现，油酸散开后，其薄膜的形状是不规则的。那么，如何测量其面积呢？ （用一刻有小方格的玻璃板盖住浅盘，用水笔在玻璃板上画出薄膜的轮廓，就可以粗略计算其面积，如图所示。） 问题2： 油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.6mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL，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30mm，则油酸薄膜的面积为多大？ （2）每一滴酒精油酸溶液含有纯油酸的体积为多少？ （3）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为多少？ 参考答案：（1）0.0