1 .2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件聚焦“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，通过“估测小米直径”的类比导入，从宏观测量方法过渡到微观分子直径估测，搭建从生活实例到物理实验的学习支架，衔接分子动理论中分子微小性的认知。 其亮点在于以模型建构（分子球形、单分子层紧密排列）和科学探究（详细操作步骤、误差分析）为核心，结合预习题、典例分析及数据处理指导，培养学生物理观念和科学思维，帮助学生掌握宏观量测微观量的方法，也为教师提供系统的实验教学资源。

第一章 分子动理论 第二节 实验： 用油膜法估测油酸分子的大小 预习 1、在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，下列做法不正确的是(　　) A.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴溶液中含有油酸小于10－2 mL B.往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上 C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状 D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积 C 2．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸5 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为80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，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，已知坐标中正方形方格的边长为 1 cm，油膜面积约有118格。则油膜分子直径最接近（　　） A．5×10-10m B．4×10-8m C．5×10-9m D．1×10-8m A 3、某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能是由于（ ）。 A.油酸未完全散开 B.油酸酒精溶液中含有大量酒精 C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴 D 4.(1)在用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取0.25 mL油酸，倒入标注250 mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 mL的溶液．然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示．坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm.由图可以估算出油膜的面积是________ cm2，由此估算出油酸分子的直径是________m(保留一位有效数字)． (2)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的________． A．油酸浓度适当大一些 B．油酸浓度适当小一些 C．油酸扩散后立即绘出轮廓图 D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图 264(260～268均可) 8×10－10 BD 那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？ 物体是由大量分子组成的，在一个大小与针尖差不多大的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多几百倍！可见，分子是十分微小的。 新课引入 思考与交流： 方法一： L 米粒的个数N 如何估测一粒小米的直径？ 可以用这种方法去估测分子的直径 s d 方法二： 思考与交流： 如何估测一粒小米的直径？ 体积V 把1mL小米摊在方格本上，单层排列，测出方格边长，计算小米的面积 实验目的 能测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和在水面上油膜的面积。 1 2 3 能根据测量数据得到油酸分子直径的数量级。 知道油膜法测分子大小的原理。 4 体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。 一、实验思路 理想建模 油酸分子 水 油酸分子 d ①把分子看成球形 ②水面上的油酸是 单分子层且紧密排列 ③油膜的厚度d就是分子的直径 测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 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= 测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 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。 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。 互补法求面积 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 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。 多于半个的算一个 互补法 数据处理 水 油酸分子 d 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。 数据处理 （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） 我们头发的直径约是900nm。 钨原子 水分子 氢分子 分子直径数量级 10-10m （1nm=10-9m） 分子的数量级很小，说明分子很小 水 油酸分子 d 操作步骤 1.配制溶液（稀释） 2.精测一滴液体体积 3.水盘取水，撒痱子粉 4.滴一滴溶液形成单层表面薄膜 5.描油膜形状（放上玻璃板，等液面稳定后） 6.放坐标纸，数格子(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，计算油膜面积 7.求分子直径 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，从而给实验带来较大的误差。 (2)测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差。 (3)油酸的体积过大，或水面面积过小，不能形成单分子油膜。 (4)描绘油膜形状的画线误差。 (5)利用小正方形数计算油膜的面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。 (6)不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。 注意事项 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。 课堂总结 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 典例分析 【例题1】用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液,稀释的目的是_____________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以_________________ _______________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_____________________。 解析： 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积 把油酸酒精溶液 单分子层油膜的面积 稀释后，油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数n，得到一滴油酸酒精溶液的体积 ,之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式 可知,还需要测单分子层油膜的面积S。 典例分析 【例题2】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 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。(结果均保留两位有效数字) (1)油酸薄膜的面积是　　　　 m2;  (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的 体积是　　　　　m3;  4.0×10-3 (3)根据上述数据,估测出油酸分子的 直径是　　　　　　m(结果保留两位有效字);  2.5×10-12 6.3×10-10 典例分析 (1)由于每格边长为1 cm,则每一格就是1 cm2,估算油膜面积以超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出40格,则油酸薄膜面积为:S=40 cm2=4.0×10-3 m2; 解析： 解析 热学这一门科学起源于人类对于热与冷现象的本质的追求……（这）可能是人类最初对自然法则的追求之一。 ——王竹溪 $