第一章 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小·-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册学习手册（人教版）

N 参考答案与解析 学习手册参考答案与解析 第一章 1.分子动理论的基本内容 知识梳理 知识点1物体是由大量分子组成的 1.化学100m 2.(1)6.02×102(2)分子质量分子大小 知识点2分子热运动 1.(2)大小高(3)直接 2.(1)固体微粒(2)小高(3)间接 3.无规则 知识点3分子间的作用力、分子动理论 1.(1)空隙(2)①斥力0平衡位置引力 2.(1)相互作用力(2)①不规则偶然性 ②大量大量分子 要点突破 例1(1)d≈3×109m(2)D=4×10-0m 【解析】在标准状况下，每个水蒸气分子平均占有 的室间修积一名-品微Cm=372x40。把每 个水蒸气分子所占体积看成一个小立方体分子所占的体 积，平均间距可以看成是相邻两个小立方体的中心距， 它等于每个小立方体的边长，即d=T。代入数据得 d≈3×10°mo (2)水的摩尔体积VnM=18x10mmol。 对于固体和液体，认为分子紧密排列，通常把分子 看作球体，则分子体积为摩尔体积除以阿伏加德罗常 数即V”。设分子直径为D,则其体积卫 6,放D=K V TPNA 代入数据得D≈4x100m。 变式训练1A 例2ACD【解析】布朗运动中的微粒是由很多分 子组成的，它的运动不是微观粒子的运动，牛顿运动定 律仍然适用，A错误；布朗运动反映了微粒周围液体分 子的无规则运动，B正确：悬浮在空气中的微尘不停地 参考答案与解析。 分子动理论 运动是微尘周围的气体对流的结果，不是布朗运动，C 错误；热运动是大量分子的无规则运动，布朗运动不是 热运动，D错误。故选ACD。 变式训练2B 例3D【解析】当水被压缩时，分子距离由。略 微减小，分子间的作用力的宏观表现为斥力，其效果是 水的体积很难被压缩；当分子间距的数量级大于109m 时，分子间的作用力已微弱到可以忽略。碎玻璃不能拼 在一起，就是由于分子间距离太大，几乎不存在作用 力，所以选项A错误、D正确。气体分子永不停息地做 无规则运动，所以发生扩散现象，实际上气体分子间距 离远大于，分子间几乎无作用力，所以B错误。抽成 真空的马德堡半球之所以很难拉开，是由于球外大气压 力对球的作用，所以C错误。 变式训练3D 情境拓展 AC【解析】因分子热运动的剧烈程度与温度有关， 如果让腌制汤温度升高，盐分子进入鸭肉的速度就会加 快，A正确；烤鸭的腌制过程与分子之间万有引力无 关，B错误；分子在永不停息地做无规则运动，则在腌 制汤中，有的盐分子进入鸭肉，有的盐分子从鸭肉里面 出来，C正确：分子在永不停息地做无规则运动，则把 鸭肉放入腌制汤后立刻冷冻，仍会有盐分子进人鸭肉， D错误。 >"2.实验：用油膜法估测油酸分子的 大小 知识梳理 1.(2)微观量2.单分子球形 S 要点突破 例1(1)④①②⑤③(2)ABD【解析】(1) 根据实验原理易知操作步骤正确的顺序为④①②⑤③。 (2)“用油膜法估测油酸分子的大小”的原理是将 一滴油酸酒精溶液滴入水中，使油酸形成一层单分子油 膜，成为一个一个单层排列的球体，显然，球体的直径 29 高中物理选择性必修第三册（人教版） 即为单分子油膜的厚度d,设单分子油膜的面积为S, 一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积为儿，有d小号，所以 A、B、D正确。 变式训练1(1)②步骤中要在量筒中滴入N滴溶液； ③步骤中在水面上先均匀撒上爽身粉(2)6.0x100 例2(1)7.65×10-2m2(2)1.2×10-m (3)1.57×100m【解析】(1)数出在油膜范围内的格 数（面积大于半个方格的算一个，不足半个的舍去）为 85个，油膜面积约为S=85×(3.0x10-2)2m2=7.65×102m。 (2)因50滴油酸酒精溶液的体积为1mL,且溶液 含纯油酸的浓度为p=0.06%,故每滴油酸酒精溶液含纯 油酸的体积为V,=DY=0.066×1×106m=1,2x10="m。 N-50 (3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径，可估 算出油酸分子的直径为d。=1.2x10” S7.65x10m≈1.57x100m。 变式训练2AC 情境拓展 9×100 "3.分子运动速率分布规律 知识梳理 知识点1随机性与统计规律、气体分子运动的特点 1.(1)必然(2)可能(3)大量大量 2.(1)10匀速直线运动(2)杂乱无章 (3)各个方向 知识点2分子运动速率分布图像 2.中间多、两头少增多增大 知识点3气体压强的微观解释 1.单位 2.(1)平均速率(2)数密度 要点突破 例1ABC【解析】因气体分子间距离较大，分子 间作用力可以忽略，分子除相互碰撞或跟器壁碰撞外， 不受其他力作用，在空间可以自由移动，A正确：分子 的频繁碰撞致使它做杂乱无章的运动，且分子沿各方向 运动的机会（概率）均等，B、C正确；气体分子速率 分布按“中间多、两头少”的规律分布，D错误。 变式训练1CD 例2ABC【解析】图像中的纵坐标表示的是单位 速率间隔的分子数占总分子数的百分比，根据气体分子 单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子 速率的变化曲线的意义可知，曲线下面积为1，故两条 曲线下面积相等，A正确；图中虚线占百分比较大的分 子速率较小，所以对应氧气分子平均动能较小的情形， 30 B正确；图中实线占百分比较大的分子速率较大，可知 实线对应氧气分子在100℃时的情形，C正确；由分子 速率分布图可知，与0℃时相比，100℃时氧气分子速 率出现在0~400ms区间内的分子数占总分子数的百分 比较小，D错误。 变式训练2A 例3D【解析】气体的压强与两个因素有关，一 是气体分子的平均速率，二是气体分子的密集程度。气 体分子的平均速率增大，但气体分子的密集程度不知如 何变化，不能确定气体的压强如何变化，同理，单从气 体分子的密集程度增大，也不能确定气体的压强一定增 大，A、B、C错误，气体对容器的压强是大量气体分子 不断撞击器壁的结果，对于单个分子来说，这种撞击是 间断的、不均匀的，但是对于大量分子总的作用来说， 就表现为连续的和均匀的。所以器壁单位面积上受到的 压力，即气体的压强相等，D正确。 变式训练3C 情境拓展 B【解析】温度降低，气体分子的平均速率减小， 但不是所有气体分子运动的速率都减小，A错误，B正 确；罩内气体的压强总等于外界大气压，故压强不变， C错误；气体的压强与气体分子平均速率和气体分子密 集程度有关，压强不变，气体分子平均速率减小，气体 分子的密集程度就得增加，体积减小，D错误。 一"4.分子动能和分子势能 知识梳理 知识点1分子动能 1.不同变化2.平均值3.温度 知识点2分子势能 2.(1)引力增大(2)斥力增大(3)最小 3.(1)体积(2)距离 知识点3物体的内能 1.动能势能2.物质的量温度体积 要点突破 例1C【解析】温度是分子平均动能的标志，温 度是0℃，分子永不停息的无规则热运动并没有停下， 所以物体中分子的平均动能不能为0，A错误；温度降 低时分子的平均动能减小，并非每个分子动能都减小， B错误；物体温度升高时，分子的平均动能增大，分子 的平均速率增大，速率小的分子数目减少，速率大的分 子数目增多，C正确；物体的运动速度增大，宏观上的 物体机械能（动能）增大，但物体内分子的热运动不一 定加剧，温度不一定升高，D错误。 变式训练1A2.实验：用油膜法估 知识梳理 1.实验目的 (1)用油膜法估测分子的大小。 (2)初步学会间接测量 的原理和 方法。 2.实验原理 利用油酸酒精溶油酸分子 液在平静的水面上形 LCXXXXXXX000 成 油膜，将 油酸分子看作 ， 测出一定体积油酸 溶液在水面上形成的油膜面积。用 计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精 溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这 个厚度就近似等于油酸分子的直径。 3.实验器材 清水、油酸酒精溶液、盛水浅盘、注射 器、烧杯、爽身粉、量筒、布袋、带有坐标 方格的玻璃板、彩笔。 4.实验步骤 (1)配制一定浓度的油酸酒精溶液。取1mL 油酸，加入酒精，制成500mL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 V总，再把它一滴一滴地滴入烧杯中， 记下液滴总滴数。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V=L,再计算其所含纯油酸的 第一章分子动理论。 测油酸分子的大小 体积V==V色 mL。 500-500n (3)往边长为30~40cm的浅盘中倒入约2cm 深的水，待水面处于平稳状态，一只 手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍 打，将爽身粉均匀地洒在水面上。 (4)再用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶 液，油酸在水面散开，形成一块油膜。 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 璃板上用彩笔描下薄膜的形状。 (5)计算油酸薄膜面积的方法。数玻璃板上 薄膜包围的方格个数，计算方格数时， 不足半个的舍去，多于半个的算一个。 把正方形的个数乘单个正方形的面积就 是油膜的面积S。 (6)利用一滴溶液中纯油酸的体积V和薄膜 的面积S,算出油酸薄膜的厚度d, 即为油酸分子的直径。 5.误差分析 (1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，由于 酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，给 实验带来误差。 (2)油膜的厚度不是单分子排列产生误差。 (3)采用“填补法（即不足半格舍去，多于 半格的算一格)”计算获得的油膜面积 与实际油膜面积产生偏差。 (4)不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径 时的误差。 学 7 高中物理选择性必修第三册（人教版） 6.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，产生误差。 (2)实验之前应练习好滴定方法，注射器针 头高出水面的高度应在1cm之内。 (3)爽身粉的用量不要太多，并从盘中央加 入，使粉自动扩散至均匀。 (4)要待油膜形状稳定后，再画轮廓。画线 时视线应与板面垂直。 (5)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒 出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量 酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水 冲洗，这样做可保持盘的清洁。 (6)本实验只要求估算分子的大小，实验结 果的数量级符合要求即可。 要点突破 川要点1实验原理与实验操作 例1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爽身粉均 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1 滴在水面上，待薄膜形状稳定。 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。 8 学 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 (填写步骤前面的数字)。 (2)(多选)“用油膜法估测油酸分子的大 小”实验的科学依据是（) A.将油酸形成的膜看成单分子油膜 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 思路点拨 解答“用油膜法估测油酸分子的大 小”实验问题的难点： (1)要理解分子模型，明确油酸分子在 水面上形成的薄膜的厚度即分子直径。 (2)求一滴油酸酒精溶液中的纯油酸体 积的方法。 B变式训练① 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实 验中： (1)某同学操作步骤如下： ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓 度的油酸酒精溶液。 ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积。 ③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油 酸酒精溶液，待其散开稳定。 ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形 状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误： (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一 滴溶液的体积为4.8×103mL,其形成 的油膜面积为80cm2,则估测出油酸分 子的直径为 m 川要点2数据处理与误差分析 例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 例2题图 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 薄膜的面积为多少平方米？ (2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积 为多少立方米？ (3)根据上述数据，估算油酸分子的直径。 思路点拨 根据实验原理，计算油酸酒精溶液 中纯油酸的体积，再测量油膜面积，算 出油酸分子的直径。 第一章分子动理论。 B变式训练2 (多选)某学生在“用油膜法估测油酸 分子的大小”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.油酸中含有大量酒精 C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格 的方格 D.求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数 误多计了10滴 情境拓展 扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)是20世纪80年代初发 展起来的一种显微镜，其横向分辨能力为 0.1-0.2nm,深度分辨能力为0.01nm。它可 以清晰地展示直径大约为10-0m的单个原 子（或分子），使人类实现了看到微小的原 子的理想。如图所示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。（结 果保留1位有效数字) 情境拓展题图 学 9