2025-2026学年高二寒假物理假期作业 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（实验专题）

高中物理选择性必修第三册假期作业 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（实验专题）答案 1.答案　2.5×10－6(2分)　41(2分)　6．1×10－10(3分) 解析　1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V＝× mL＝2.5×10－6 mL；由于每格边长为1 cm，则每一格面积为1 cm2，估算油膜面积时，超过半格按一格计算，小于半格的舍去，估算出41格，则油酸薄膜面积S＝41 cm2，因此油酸分子的直径为d＝＝ m≈6.1×10－10 m. 2.答案　(1)④②①⑤③　(2)5×10－6　58 8.62×10－10　(3)AC 解析　(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤： 准备油酸酒精溶液④→准备带水的浅盘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)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V＝× mL＝5×10－6 mL 面积超过正方形一半的正方形的个数为58个，故油膜的面积 S＝58×1×1 cm2＝58 cm2 油酸分子直径 d＝＝ m＝8.62×10－10 m (3)油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，选项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，则直径测量值偏小，选项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，则直径测量值偏大，选项C正确． 3.答案　(1)C　(2)　(3)小 解析　(1)水槽中倒入约2 cm深的水，不是越深越好，故A错误；在用油膜法测分子大小时，应少撒痱子粉，太多的痱子粉不便于形成单分子油膜，故B错误；待水面稳定后再将适量的痱子粉均匀撒在水面上，故C正确；滴管高出水面的高度应在1 cm之内，不是尽可能高，故D错误。 (2)根据坐标纸上油酸薄膜的轮廓，数出轮廓范围内正方形的个数为8(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，又因为坐标纸上每个方格面积为S，则油膜面积为S0＝8S。设油酸的体积为V酸，油酸酒精溶液的体积浓度为＝，1滴油酸酒精溶液的体积V滴＝，1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V0＝×，则估算油酸分子直径的表达式为d＝＝。 (3)由上式可知，滴数多数了几滴，N偏大，则d偏小。 4.答案　(1)　(2)AB 解析　(1)一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为V＝·，油酸分子直径的表达式为d＝＝ (2)实验中油酸分子可看作球形，且一个紧挨着一个，不计分子间隙，A正确； 如果实验中撒的痱子粉过多，油酸不容易散开，面积偏小，会使实验结果偏大，B正确； 如果实验中数的格数偏多，导致面积偏大，会使实验结果偏小，C错误； 如果实验中未等油酸分子稳定形成单分子油膜就开始画轮廓，导致面积偏小，会使计算结果偏大，D错误． 5.答案　(1)DFECBAG(或CDFEBAG)　(2)理想模型法　(3)6.3×10－10 解析　(1)实验步骤：配制油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积．然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸薄膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半格的舍去，多于半格的算一格，计算出油酸薄膜的面积．则用1滴此溶液中纯油酸的体积除以1滴此溶液形成的油酸薄膜的面积，恰好就是油酸分子的直径．故实验步骤的合理顺序为DFECBAG(或CDFEBAG)； (2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球体，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是理想模型法； (3)由于每个小方格边长为1 cm，则每一个小方格的面积就是1 cm2，数出在油膜轮廓范围内的方格数(超过半格的按一格计算，小于半格的舍去)为40个，则油酸薄膜的面积S＝40 cm2＝4.0×10－3 m2. 由题意知，80滴油酸酒精溶液的体积为1 mL，且油酸酒精溶液的体积分数为0.02%，故每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V0＝×0.02%＝×0.02%×10－6 m3＝2.5×10－12 m3. 故油酸分子的直径d＝＝ m＝6.3×10－10 m. 6.答案　(1)待油酸薄膜形状稳定后　(2)2×10－5　(3)4×10－10　(4)大 解析　(1)“用油膜法估测分子大小”的实验步骤可简记为“配→撒→滴→描→数→算”。由实验步骤可知，缺少的实验步骤是待油酸薄膜形状稳定后。 (2)一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积V′＝× mL＝2×10－5 mL。 (3)油膜的面积S＝456×10－4 m2，则油酸分子的直径d＝＝ m＝4×10－10 m。 (4)水面上痱子粉撒得较多，油膜不能充分展开，则测量的面积S偏小，导致计算结果偏大。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理选择性必修第三册假期作业 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（实验专题） 第一部分：实验过程 一、实验思路 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组成． 把分子简化为球体处理，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与它在水面上形成的油膜面积S之比，如图所示． 二、实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、痱子粉(或细石膏粉)、纱网(或粉扑)、滴管、量筒、带有网格线的透明塑料盖板、彩笔． 三、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)用滴管吸取一定量的油酸酒精溶液，再把它一滴一滴地滴入量筒中，记下液滴的总滴数、量筒内溶液的体积． (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)根据溶液体积分数计算1滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积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)在浅盘中倒入约2 cm深的水，用纱网(或粉扑)将适量的痱子粉均匀地轻轻撒在水面上． (2)用滴管将1滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，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网格线的透明塑料盖板放在浅盘上，用彩笔在塑料盖板上描出油膜的轮廓． (4)根据画有油膜轮廓的塑料盖板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一格． (5)正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S. 四、数据分析 1．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝. 2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10 m. 五、注意事项 1．油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免酒精挥发使浓度改变，造成较大的实验误差． 2．实验前应注意检查浅盘是否清洗干净，痱子粉应均匀撒在水面上． 3．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． 4．油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓． 5．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． 第二部分：针对训练 1.在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，油酸酒精溶液的浓度为每2 000 mL溶液中有纯油酸1 mL.用注射器测得1 mL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盘里，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1 cm，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________ cm2.据上述数据，估测出油酸分子的直径是________ m. 2.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40 cm的浅盘里倒入约2 cm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)上述步骤的正确顺序是________． (2)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸1 mL，用注射器测得1 mL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盘里，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1 cm.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______ cm2.根据上述数据，估测出油酸分子的直径是______ m(结果保留三位有效数字)． (3)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．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 3.在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中： (1)下列实验操作正确的是________。 A.水槽中倒入的水越深越好 B.水面上多撒痱子粉比少撒好 C.要将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 D.滴入液滴时要使滴管离水面尽可能高一些 (2)现有按酒精与油酸的体积比为m：n配制好的油酸酒精溶液，用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴，把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，正确描绘出油膜的形状如图所示，已知坐标纸上每个小方格面积为S。根据以上数据可估算出油酸分子直径为d＝________。 (3)在测量溶液体积时，滴数多数了几滴，会使得测量结果比真实值偏________。 4．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将体积为V1的油酸溶于酒精，制成体积为V2的油酸酒精溶液，再用滴管将油酸酒精溶液滴入量筒中，记下滴入体积为V3的油酸酒精溶液的滴数N，然后将一滴该溶液滴至撒有痱子粉的水面形成单分子油膜，经测量油膜的面积为S. (1)根据以上数据，可测得油酸分子直径的表达式为d＝______________. (2)下列说法正确的是________． A．实验中油酸分子可看作球形，且不计分子间隙 B．如果实验中撒的痱子粉过多，会使实验结果偏大 C．如果实验中数的格数偏多，会使实验结果偏大 D．如果实验中未等油酸分子稳定形成单分子油膜就开始画轮廓，会使计算结果偏小 5．在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中： (1)实验简要步骤如下： A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数，再根据方格的边长求出油膜的面积S B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 C．用浅盘装入约2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上 D．取一定体积的油酸和酒精混合均匀配制成一定浓度的油酸酒精溶液 E．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 F．用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数 G．由得到油酸分子的直径d 上述实验步骤的合理顺序是________________．(填写字母编号) (2)在本实验中“将油膜分子看成紧密排列的球体，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是______________． (3)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL，用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1 cm，由此可估测出油酸分子的直径是______ m．(结果保留两位有效数字) 6.某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中，实验的方法及步骤如下： ①向体积V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500 mL； ②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL； ③往边长为30 cm～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上； ④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状； ⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长l＝20 mm。 根据以上信息，回答下列问题： (1)该同学遗漏的重要步骤是________； (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是________mL； (3)油酸分子的直径是________m；(结果保留1位有效数字) (4)若痱子粉撒得过厚，则会使分子直径的测量结果偏________(选填“大”或“小”)。 学科网（北京）股份有限公司 $