第1章 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-【成才之路·学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步新课程学习指导(人教版)

学案及练案部分 参芳答案 [学案部分] 第一章分子动理论 探究点3分子间的作用力 要点归纳 1.分子动理论的基本内容 1.(1)压缩(2)小(3)扩散 2.(1)斥力(2)零平衡位置(3)引力(4)原子内部 探究点1物体是由大量分子组成的 判断正误 1.大量分子(1)分子(2)100 (1)×(2)×(3)V(4)V(5)× 2.(1)相同(2)6.02×1023 例5：C由题图可知，乙分子从α运动到b的过程中，F<0,分子 判断正误 间作用力表现为引力，选项A错误；由题图可知，乙分子从a (1)×(2)×(3)× 运动到c的过程中，两分子间的作用力先增大后减小，且一直 NA= 表现为引力，则乙分子一直做加速运动，选项B、D错误，C :ABC1m铜含有的原子数为根据P三一，得 正确。 必，选项A正确：1个铜原子的质量为m兴，选项B正确： 探究点4分子动理论 1.热学性质宏观 1个制原子占有的体积为完，因为口= =，所以 ,选 2.(1)大量分子(2)永不停息的无规则(3)相互作用力 N NA PNA :判断正误 颜C正确；1kg铜所含有的原子数目为≠pW,选项D(I)V(2 例6：C扩散现象是物质分子无规则运动产生的结果，A错误； 错误。 无论温度多低，分子的无规则运动均不会停止，B错误；由分 跟踪训练1：D由p和M只能算出Vl,A错误；由M和Vo无 子间作用力F与分子间距离π的关系可知，C正确：布朗运动 法算出阿伏加德罗常数，B错误；只知道V。和o,但不知道 虽不是分子运动，但是它证明了液体（或气体）分子在做无规 V或M,无法算出阿伏加德罗常数，C错误；设水的摩尔质量 则运动，D错误。 为M,水分子的质量为m,则N=业，D正确。 素养能力提升 mo 例7：A水蒸气是气体，在标准状况下的摩尔体积是22.4× 探究点2分子热运动 10-3m3/mol,每个水蒸气分子所占体积（包括水蒸气分子和 1.(1)进人对方(2)无规则运动(3)无规则(4)扩散 2.(1)无规则(3)少不平衡激烈激烈(4)永不停息 它周围空间的体积)V=≈3.2×10“m。把每个分子 N 3.(2)温度温度快明显 和它所占空间看成一个小立方体，分子间距等于每个立方体 判断正误 的棱长，即d=F≈3.34×109m。水的摩尔体积Vm'=18 (1)V(2)×(3)×(4)×(5)V/(6)V ×I06m/mml,一个水分子的体积为'，把水分子看成球 例2：B把接触面磨平，使铅块和金块的距离接近，由于分子不 N. 停地做无规则运动，金分子和铅分子彼此进入对方，这是扩散 现象，故A错误，B正确；布朗运动是指悬浮微粒在液体（或气 三≈3.9×100m。所以，水蒸气分子 体，其直径山=√N 体)中的运动，它间接反映了液体（或气体）分子在永不停息 的平均间距约是水分子直径的10倍，故A选项正确。 地做无规则运动，与本题无关，故C、D错误。 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 例那：C布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是液体分子无规则 运动的表现，A错误；液体温度越高，布朗运动越剧烈，B错 实验要点梳理 V 误；悬浮微粒做布朗运动，是液体分子的无规则运动对悬浮微 粒撞击作用的不平衡性造成的，C正确；题图乙中每个拐点记 录的是悬浮微粒每隔30s的位置，而在30s内悬浮微粒做的 三2.(1)当 nv, 3.()爽身粉4.号 是无规则运动，而不是直线运动，D错误。 经典题型剖析 例4：C布朗运动是指固体小颗粒的运动，A错误；温度越高，分例1：(1)a.B步骤中，“立即”改成“待油酸薄膜稳定后”。 子无规则运动越剧烈，与物质种类无关，B错误，C正确：物体 b.C步骤中，要在水面上均匀撒上爽身粉或细石音粉。 宏观运动的速率大小与微观分子的热运动无关，D错误。 (2)ECBAD(3)2528×10-10(4)ACD 197 解析：(1)B步骤中，“立即”改成“待油酸薄膜稳定后”。C步：判断正误 骤中，要在水面上均匀撒上爽身粉或细石膏粉。 (1)×(2)V (2)实验时先配制油酸酒精溶液，得到一滴油酸酒精溶液中例2：B实线对应的高速率分子占比较虚线的大，说明实线对应 含油酸的体积，然后在浅盘中放入水，水面上撒上爽身粉，将 的温度较高，故实线是氧气分子在100℃时的速率分布图线， 油酸酒精溶液滴入，测量油酸在水面上散开的面积，最后进行 A错误；由题意可知，在0℃和100℃两种不同情况下，两条曲 计算，则上述实验步骤的合理顺序是ECBAD。 线与坐标轴围成的图形的面积相等均为1，B正确：0℃时的 (3)由题图可以估算出油膜的面积是S=63×2cm×2cm= 氧气分子比100℃时的氧气分子的平均速率小，但并非所有 252cm㎡，2滴油酸酒精溶液中含油酸的体积V=2×250×100 0.25 0℃时的氧气分子的速率都比100℃时的氧气分子的速率 小，C错误：温度升高时，气体分子的平均速率增大，但某个分 ml=5000mL=2×10-"m,由此估算出油酸分子的直径d 1 子的速率不一定增大，D错误。 V-2×101 了-252×10m≈8×10-10m。 跟踪训练1：B由题图知，气体分子速率均呈“中间多、两头少” 的规律分布，但是最大比例的速率区间是不同的，故A正确： (4)根裙山=占可知，错误地#油酸酒精溶液的体积直接作为 气体的温度越高，气体分子中速率较大的分子所占的比例越 油酸的体积进行计算，则测量值偏大，选项A正确：计算油膜 大，分子热运动越剧烈，从图像中可以直观看到气体分子速率 面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则面积的测量 分布的情况，故B错误，C、D正确。 值偏大，直径的测量值偏小，选项B错误；计算油膜面积时，只探究点3气体压强的微观解释 数了完整的方格数，则面积测量值偏小，则直径测量值偏大，要点归纳 选项C正确；水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开，则2.单位压力 面积的测量值偏小，则直径测量值偏大，选项D正确。 3.(1)多大大大多大大(2)大大 创新实验提升 判断正误 例2：(1)7×10-10m(2)6×103mol-1 (1)V(2)×(3)× 解析：(1)油分子的直径d=上-0.5×103×106 S m≈7× :例3：B气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数，是 0.7 由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定的。选项 10-10m。 A和D都是单位体积内的分子数增大，但分子的平均速率如 (2)油的摩尔体积y=业，每个油分子的体积。=4π 3 何变化却不知道：对选项C,由温度升高可知分子的平均速率 p 增大，但单位体积内的分子数如何变化未知，所以选项A、C,D 6 都不正确。当温度一定时，气体分子的平均速率一定，此时气 阿伏加德罗常数八=云 ,联立以上各式解得N=6M 体压强由气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数 πdp 决定，所以选项B是正确的。 代入数据解得Na≈6×10mol-1。 跟踪训练2：B温度升高，气体分子的平均速率增大，平均每个 3.分子运动速率分布规律 分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内 的分子数密度一定减小，故A、D错误，B正确；温度升高，并不 探究点1统计规律气体分子运动的特点 是所有空气分子的速率都增大，但大部分空气分子速率增大， 要点归纳 C错误。 1.(1)必然(2)不可能(3)不出现(4)随机事件 例4：D大气压强的产生可以从两个角度来理解：从微观角度来 2.(1)10倍(2)无规则(3)相等 看，大气压强是由贴近地面的大量气体分子对每平方米地面 判断正误 频繁碰撞而产生的持续、均匀的压力引起的，它既与单位体积 (1)×(2)V(3)V(4)× 例1：C由分子动理论可知，分子总是在永不停息地做无规则运 内气体分子数有关，又与环境温度有关；从宏观角度来看，地 面附近的大气压强是地面每平方米面积的上方整个大气柱的 动，故A项错误；因为分子总是在无规则运动，所以分子的速 度总是在变化，故B项错误；在没有外界影响的情况下，密闭 重力引起的，故D正确，A、B、C错误。 容器内的一定质量的气体静置足够长时间后，气体的温度不 素养能力提升 会发生变化，所以分子的平均速率保持不变，故C项正确；在 :例5：D甲容器中A、B处压强是由所装物质的重力而产生的， 相同温度下各个分子的速度大小不相等，故D项错误。 乙容器中C、D处压强是由分子撞击器壁而产生的，故A、B错 探究点2分子运动速率分布图像 误；根据p=pgh,可知PA>PB,密闭容器内的气体各处的压强 1.(2)多增加(3)多大 均相等，与位置无关，故乙容器中pe=Po,故C错误；当温度升 2.剧烈 高时，PAPg不变，PcPD变大，故D正确。 -198007 2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 物理观念 理解用单分子油膜方法估算分子的直径的原理。 通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物 科学思维 理问题中的应用。 (1)实验操作。 (2)数据处理。 科学探究 通过进行实验探究，加深对分子大小的数量级的理解。 (3)误差分析。 科学态度 体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法。 与责任 实验要点梳理系统学习·落实新知 ●实验思路（通过测量较大量来研究较小量） 测算一小滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积油酸分子 V,并测出这滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜 000000000000d 面积S,如图所示，将油酸分子看成是一个一个紧 密排列的球体，忽略油酸分子间的空隙，油膜的厚度就可看成是一个油酸分 子的直径，即d= 合实验器材 1.器材：盛水浅盘、带刻度的注射器、500mL容量瓶、带有坐标方格的玻 璃板、爽身粉、油酸、酒精、烧杯、彩笔等。 [思考] 2.部分器材用途 实验中为什么不直接 器材 用途 用纯油酸而是用被稀 释过的油酸酒精 盛水浅盘 提供平静的水面 溶液？ 带有坐标方格的玻璃板 描绘单分子油膜的形状 提示：用酒精对油酸 爽身粉 撒在水面上使油膜边界清晰 进行稀释有利于获取 油酸酒精溶液 获得单分子油膜 更小体积的纯油酸， 这样更有利于油酸在 目实验步骤 水面上形成单分子油 1.配制油酸酒精溶液（稀释）：用滴管吸取体积为V,的油酸，注入一定体 膜；同时酒精易挥 积的量筒中，加入无水酒精至体积刻度线，充分搅匀后得到体积比为亡的 发，不影响测量结 果。 油酸酒精溶液。 [思考] 2.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 (1)测量一滴油酸酒精溶液的体积（分割）： 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,再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数，则一滴油酸酒 精溶液的体积为 008 (2)求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V,元 VV三 n 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积=油酸酒精溶液总体积×油酸酒精溶液 总滴数 浓度。 3.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S (1)倒水撒粉：在浅盘里倒入适量清水，水面上均匀撒上 。撒爽 身粉的作用是用来显示油酸浮在水面后形成的轮廓。 (2)滴油：取一滴油酸酒精溶液滴在水面中央。酒精 溶于水后，水面上留下的是一层油酸油膜，油膜上没有爽身 [思考] 粉（如图甲所示），可以清楚地看出油膜的轮廓，由于所用 为什么实验时要使油 的油酸溶液浓度非常低，油膜只有一层分子的厚度，我们称之为单分子层油 膜尽可能地散开？ 膜，油膜的体积就是一滴溶液中所含油酸的体积V。 [思考]提示：要形成单分子 (3)盖板，画轮廓：待油膜形状稳定后，将透明玻璃板盖在水面上方，在玻油膜，所以实验时要 璃板上描绘出油膜的轮廓。 使油膜尽可能地 (4)将描绘了轮廓的玻璃板盖在坐标纸上方。 散开。 (5)计算油膜面积：如图乙所示，利用数格子数的办法 (大于半格算一格，小于半格舍掉)计算出油膜的面积S (图中S=104a2,a为小方格的边长)。 4.计算油酸分子的直径：d= (V是一滴溶液 中所含油酸的体积，S是油膜的面积)。 四注意事项 1.油酸酒精溶液的浓度以小于1%为宜，且配制好后不要长时间放置，以 免浓度改变，造成较大的实验误差。 2.实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉（或细石膏粉）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.待测油酸薄膜散开后又会收缩，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。 [思考] 用可以测量的宏观量 团误差分析 来测量极其微小的微 未数准滴数→若多数，则V偏小，d偏小 观量，其巧妙之处在 V不准 哪里？ 溶液静置太久→V偏小，d偏小 提示：一个分子的体 油膜形状的画线误差 积和线度不易测量， 我们设法测量大量分 S不准 数格子时产生误差 子的总体积和它们排 油酸未充分散开→S偏小，d偏大 成单层分子的总面 积。 ●[思考] 009 经典题型剖析教材实验·及时巩固 题型：实验原理、实验操作、数据处理和误差分析 例1：“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的简要步骤如下： 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（不足 半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面 积S。 B.将油酸酒精溶液滴在水面上，立即将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油 膜的形状描画在玻璃板上。 C.用浅盘装入约2cm深的水。 [规律方法] D用公式d=S求出油膜厚度，即汕酸分子直径的大小。 1.本实验用到的物理 思想 E.用注射器将事先配置好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下 （1)模型建构：将分 一定体积的总液滴。根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯 子看成球形且无间隙 油酸的体积V。 紧密排列，建构单分 子油膜模型，将油膜 (1)上述步骤中有哪两个步骤有遗漏或不完整的，请指出并改正： 厚度视为单分子油膜 层的厚度。 b. (2)割补法：测量油 (2)上述实验步骤的合理顺序是 膜面积时，运用“割 (3)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验 补法”，不足牛个方 格的舍去，多于半个 中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注 的方格算一个。本 250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250 实验只要求估算分子 mL的油酸酒精溶液。然后用滴管吸取这种 大小，实验结果数量 溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液 级符合要求即可。 (3)通过测宏观量来 面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配 测微观量：测量的宏 好的油酸酒精溶液，向撒有爽身粉的盛水浅 观量为n滴油酸酒精 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 溶液的体积Vn、油膜 正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格的正方形大面积S,得出微观量d 小为2cm×2cm。由图可以估算出油膜的面积是 cm2,由 F心×体积百分比。 此估算出油酸分子的直径是 m(保留1位有效数字)。 2.实验步骤总结 (4)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏 配置溶液→测量1滴 大，对于出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是 油酸酒精溶液中纯油 A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算 酸的体积→倒水、撒 B.计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理 粉→滴油待稳定→盖 板画轮廓并数格→计 C.计算油膜面积时，只数了完整的方格数 算相关数据。 D.水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开 一[规律方法] 010 创新实验提升方法迁移·细研深究 利用油膜法粗测阿伏加德罗常数 例2：利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数。把密度p=0.8×10kg/m的某种油，用滴管滴出 一滴在水面上形成油膜，已知这滴油的体积V=0.5×10-3cm3,形成油膜的面积S=0.7m,油 的摩尔质量M=9×10-2kg/mol。把油膜看成是单分子层，每个油分子看成球形。 (1)求油分子的直径； (2)由以上数据估算出阿伏加德罗常数N。(结果保留1位有效数字) 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[2] 3.分子运动速率分布规律 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 (1)知道什么是统计规律，知道气体分子运动的特点、分子运 动速率分布图像的物理意义。 (1)气体分子运动的 物理观念 (2)能用分子动理论解释气体压强的微观意义，知道气体的 特点。 压强与所对应的微观物理量间的联系。 (2)分子运动速率分 布规律。 科学思维 会构建分子运动速率分布图像模型。 (3)气体压强的决定 通过让学生用气体分子动理论解释有关的宏观物理现象，培 因素。 科学探究 养学生的微观想象能力和逻辑思维能力。 探究点1统计规律 气体分子运动的特点 [提示] (1)抛掷次数较少时， 正面向上或向下完全是 ●新知导学 偶然的，但抛掷次数很 多时，正面向上或向下 情境：如图所示，抛掷一枚硬币时，其正面有时向 的概奉是相等的，即遵 上，有时向下。 守统计规律。 (2)无碰撞时气体分 探究：(1)抛掷次数较少和次数很多时，会有什么 子将做匀速直线运 规律？ 动，但由于分子之间 (2)气体分子间的作用力很小，若分子间没有力的作用，气体分子将处于 的频繁碰撞，使得气 体分子的速度大小和 怎样的自由状态？ [提示] 方向频繁改变，运动 变得杂乱无章。