第1章 第2节 实验 用油膜法估测油酸分子的大小（学生版）-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂同步复习（人教版）

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 实验目标：1.理解分子模型，知道分子直径的数量级.2.学会用油膜法估测分子大小.3.能够 对实验数据进行处理，掌握“互补法”计算油膜面积 ● 自主预习。探新知 一、实验目的 3.用注射器或滴管将油酸酒精溶液一滴一滴 1.用油膜法估测油酸分子的大小. 地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积 2.初步学会用统计的方法求物理量. V、时的滴数V; 二、实验原理 4.向浅盘里倒入约2cm深的水，并将爽身粉 当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上 或石膏粉均匀地撒在水面上； 时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于 5.用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴一滴在 水中并很快挥发，从而在水面上形成一层纯 水面上； 油酸的单分子层薄膜，如图所示.如果把分 6.待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅 盘上，并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃 子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为 板上； 等于油酸分子的直径， 7.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸 实验中如果算出一定体浮在水面上的爽身粉 、油酸膜 上，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半 积V的油酸在水面上形 个的舍去，多于半个的算一个，算出油膜的 成的单分子油膜的面积S,即可算出油酸分 面积S; 子直径的大小，即4-长 8.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中 三、实验器材 纯油酸的体积V,并代入公式d=兰算出油 清水、酒精、油酸、量筒、浅盘（边长为30~ 酸薄膜的厚度d; 40cm)、滴管、玻璃板、彩笔、爽身粉（或石膏 9.重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜的厚 粉)、坐标纸、容量瓶(500mL) 度，并求平均值，即为油酸分子的大小 四、实验步骤 五、数据处理 1.用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油 在实验中由d一S计算分子的直径，v”是 污、粉尘，以减小实验误差； 经过换算后一滴油酸酒精溶液中纯油酸的 2.配制油酸酒精溶液：取油酸1mL,注入 体积.各物理量的计算方法如下： 500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入 酒精，直到液面达到500mL刻度线为止， 1,一滴油酸酒精溶液的体积V_(N为滴 N 摇动容量瓶，使油酸分子充分与酒精分子 数，V、为N滴油酸酒精溶液的体积). 结合，这样就得到了浓度为0.2%的油酸酒 2.一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=V'7 精溶液； (?为油酸的浓度). ·9 物理·选择性必修第三册 3.油酸薄膜层的面积 七、注意事项 S=na(n为小正方形的有效个数，a为小正 1.油酸酒精溶液配制好后，不要长时间放置， 方形的边长). 以免浓度改变，产生误差 4.注意单位的统一 2.实验之前应练习好滴定方法，注射器针头高 六、误差分析 出水面的高度应在1cm之内， 3.待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再 项目 产生原因 减小方法 画轮廓.扩散后又收缩有两个原因：第一，水 使用的坐标纸的方 偶然 测量油膜面积不 面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒 格要小一些，液面稳 误差 准确 精挥发后液面收缩， 定后再测量面积 4.当重做实验时，水从浅盘的一侧边缘倒出， 系统 油膜的厚度不是 使油酸溶液的浓度 在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清 误差 洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做 单分子排列 些 可保持浅盘的清洁， 合作探究。攻重难 究1 实验原理与操作 C.水面上形成的油膜的体积V= [例1]（多选）在“用油膜法估测分子的大 D.计算油膜的面积S时，只需在坐标纸上将油 小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为c. 膜轮廓中完整的格子数进行统计，不足一 用注射器往量筒中滴入油酸酒精溶液，每滴 格的都舍去 入n滴，油酸酒精溶液体积增加1mL,现取 [尝试解答] 1滴油酸酒精溶液滴入撒有痱子粉的浅水 ◆[跟踪训练] 盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上 1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验 描绘出油膜的轮廓形状，再把玻璃板放在边 中，以下给出的是可能的操作步骤，把你认 为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写 长为1cm的坐标纸上，算出油膜的面积S. 在横线上 ,并请补充实验步骤D 关于本实验，下列说法正确的是 中的计算式. 浮在水面上的扉子粉油酸膜 A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸 上，以坐标纸上边长1cm的正方形为单 位，计算出轮廓内正方形的个数n. B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油 A.用以上物理量的符号表示分子直径大小 酸薄膜的形状稳定. 为d=店 C.用浅盘装入约2cm深的水，然后将爽身 粉均匀地撒在水面上， B.“用油膜法估测分子的大小”实验的依据 D.用测量的物理量估算出油酸分子的直径 是将油膜看成单分子油膜 d= ·10· 第一章分子动理论 E.用滴管将事先配好的体积浓度为0.05% ◆[跟踪训练] 的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，记下滴 2.下面介绍了两种测量分子大小的方法： 入的溶液体积V。与滴数V. (1)先用移液管量取0.30mL油酸，倒入标注 F.将玻璃板放在浅盘上，用笔将薄膜的外 300mL的容量瓶中，再加入酒精后得到 围形状描画在玻璃板上 300mL的油酸酒精溶液，然后用滴管吸取这种 穷2 实验数据处理 溶液，向小量筒中滴入200滴溶液，溶液的液 [例2]油酸酒精溶液的浓度为每1000mL 面刚好达到量筒中1L的刻度，再用滴管取 油酸酒精溶液中有油酸0.6mL,用滴管向 配好的油酸酒精溶液，向撒有爽身粉的盛水浅 量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体 盘中滴下1滴溶液，在液面上形成油酸薄膜， 积增加1mL,若把一滴这样的溶液滴入盛 待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃 水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面 板下观察油膜，如图1所示.坐标格的正方形 展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图 大小为1cm×1cm.由图可以估算出油膜的面 所示. 积是 cm(保留2位有效数字)，由此 估算出油酸分子的直径是 m(保留1 位有效数字). (2)用离子显微镜拍下的一个“量子围栏”的照 片如图2所示.这个量子围栏是由48个铁原 (1)若每一小方格的边长为20mm,则油酸 子在铜的表面排列成直径为1.45×108m的 薄膜的面积约为 m2. 圆周.由此可以估算出铁原子的直径约为 (2)一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 m(保留2位有效数字)， m3. (3)由以上数据，估算出油酸分子的直径 m. 图 图2 课堂自测。夯基础 1.(实验原理)（多选）“用油膜法估测油酸分子 B.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水， 的大小”实验的科学依据是 ( 使水面离盘口距离小一些 A.将油酸形成的膜看成单分子油膜 C.先在浅盘中撒些痱子粉，再用注射器把 B.不考虑各油酸分子间的间隙 油酸酒精溶液多滴几滴在水面上 C.考虑了各油酸分子间的间隙 D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形 D.将油酸分子看成球形 3.(实验原理)（多选）在“用油膜法估测油酸分 2.(实验误差)为了减小“用油膜法估测分子的 子的大小”实验中所用的油酸酒精溶液为每 大小”的误差，下列方法可行的是 ( ) 1000mL溶液中有纯油酸0.6mL.用注射 A.用注射器取1mL配制好的油酸酒精溶液， 器测得1mL上述溶液为80滴，把1滴该溶 共可滴V滴，则每滴中含有油酸mL 液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可 11 物理·选择性必修第三册 能散开，测得油膜的轮廓形状如图所示.图 5.(实验数据处理)在做“用油膜法估测分子大 中每个小正方形方格的边长均为1cm,下 小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为10mL 列说法正确的是 溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得1mL 上述溶液中有液滴50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，在玻璃板上描出油膜的轮廓， 然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所 示，坐标中正方形小方格的边长为20mm. A.实验时将油酸分子看成球体模型 B.实验时不考虑各油酸分子间的间隙 C.测出分子直径后，就可以根据已知条件 算出阿伏加德罗常数 D.该实验测出油酸分子的直径约是6.5× 108m (1)求油酸膜的面积； 4.(实验步骤)利用油膜法估测油酸分子的直 (2)求每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的 径，实验器材有：浓度为0.05%（体积分数） 体积； 的油酸酒精溶液、分度值为0.1mL的量 (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径， 筒、盛有适量清水的45×50cm2的浅盘、痱 (结果保留两位有效数字) 子粉、橡皮头滴管、玻璃管、彩笔、坐标纸. (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C. A.用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液 一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油 酸酒精溶液时的滴数N; B.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用 滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液， 从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油 酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为 止，记下滴入的滴数n; C. D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标 纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为 单位，数得轮廓内正方形的个数，算出油酸 薄膜的面积S. (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸 C温馨提污 分子的直径为 (单位：cm). 学习至此，请完成配套训练 ·12·物理·选择性必修第三册 [例3][解析]分子间相互作用的引力和斥力是同时存 在的，当r=r0时，F引=F斥，每个分子所受的合力为零， 并非不受力；当r<r0时，F斥>F引，合力表现为斥力，并 非只受斥力.故A、B错误.当分子间的距离从0.5r。增大 到10。的过程中，分子间的引力和斥力都减小，而且斥力 比引力减小得快，分子间作用力的合力先减小到零，再增 大后减小，故C正确，D错误」 [答案]C 跟踪训练 5.BD[分子间距离为r。时，分子力为零，并不是分子间无 引力和斥力，A错误：当r>T0时，随着间距的增大，分子 间的引力和斥力都减小，但斥力比引力减小得快，故分子 力表现为引力，C错误.] 6.BCD[分子间引力和斥力均随间距的增大而减小，当 r=To时引力与斥力大小相等，故B、C、D正确.] 创新拓展提素养 [典例展示][解析]当固态或液态颗粒很小时，颗粒的 运动属于布朗运动，布朗运动是因为固态或液态颗粒受 到气体分子无规则热运动撞击导致的，不是气体浮力作用的 结果，故A错误；做布朗运动时，固态或液态颗粒越小，受到 气体分子无规则撞击的不平衡性越明显，布朗运动越剧烈， 故B正确：布朗运动是小颗粒的无规则运动，不是分子的无 规则的运动，故C错误；在布朗运动中，颗粒无规则运动的轨 迹反映了分子的无规则运动，故D正确 [答案]BD 课堂自测·夯基础 1.D[由分子动理论可知A、B错误；分子间有相互作用的 引力和斥力，C错误：分子动理论是在扩散现象、布朗运 动等实验基础上提出的，D正确.门 2.AB[酒香在空气中传播，马蹄上的花香在空气中传播 都属于扩散现象，是由分子无规则运动引起的，A、B正 确：影动是由光学因素造成的，与分子热运动无关，C错 误：风沙刮地是沙子在自身重力和气流的作用下所做的 运动，不是分子热运动，D错误.] 3.D[挤压后的铅分子之间的距离在分子之间存在相互作 用力的距离范围内，故铅柱不脱落的主要原因是分子之 间存在引力作用，D正确，A、B、C错误.门 4.AD[分子的无规则热运动是永不停息的，不需要重力作 用，而对流需要在重力作用的条件下才能进行.布朗运动、扩 散现象是由于分子热运动而形成的，所以二者在月球表面、 宇宙飞船里均能进行，微粒在月球表面仍有重力存在，而宇 宙飞船里的微粒处于完全失重状态，对流可在月球表面进 行，不能在字宙飞船内进行，故A、D正确.] .1 5.解析：(1)水的摩尔体积为 VA=MA-=1.8x10 p1.0×10 -m3/mol =1.8×10-5m3/mol, 1cm3水中水分子的数目为 N-YV-X10X60X103 二≈3.3×102（个）. 1.8×10-5 (2)法一：建立水分子的球体模型， VA 有石d=N, 水分子的大小为 "6VA d-NAR 6×1.8×105 √6.0X1023×3.14m ≈3.9×10-10m. 法二：建立水分子的立方体模型，有P三N, 水分子的大小为 1.8×105 d=√√.0X10西m≈3.1x1010m 答案：(1)3.3×1022 (2)3.9×10-10m或3.1×10-10m 第二节 实验：用油膜法 估测油酸分子的大小 合作探究·攻重难 探究1 [例1]AB[本题考查油膜法估测分子的大小.1滴油酸 酒精溶液的总体积为1L,那么每滴油酸酒精溶液的体 积为工mL,则每滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V= 分，月油膜法估测分子的大小实脸的依据是将油膜看成 单分子油膜，那么油酸分子的直径就等于油膜厚度，即 d一号。故ΛB正确，C裤误：计菜油能的西积S时， 在坐标纸上数油膜轮廓内格子数时，大于或等于半格的 算一格，小于半格的不计，故D错误.] 跟踪训练 1.解析：根据实验步骤可知合理的顺序为ECBFAD 3×0.05%, 一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为尺 S=×10-4m2, 所以分子的直经d-是X0.05%- 5Vo 5V 答案：ECBFAD Nu 探究2 [例2][解析]估测方法是将每个油酸分子视为球形模 型，在水面上形成单分子油膜，油膜的厚度可视为油酸分 子的直径 (1)由题图可知油膜大约占56个方格，所以油膜面积约 为S=56×20×20mm2=22400mm2=2.24×10-2m2. (②)一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积V=6X 10×0ml =1.2×10-5mL=1.2×10-11m3. V1.2×1011 (3)油酸分子的直径d=S-2.24X107m ≈5X10-10m. [答案](1)2.24×10-2(2)1.2×10-1 (3)5×10-10 跟踪训练 2.解析：(1)由题图1求出油膜的面积，油膜的面积S=64× 1×1cm2=64cm2. 根据题意求出1滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积 v=1xd×00ml.=分×105ml.=5x106cm2. 200300 求出油膜的厚度，即油酸分子的直径 d5-5x 64 -cm≈8×10-8cm=8X10-10m. (2)48个铁原子组成一个圆，圆的周长等于48个铁原子 直径之和， 铁原子的直径d=L=d_3.14X1.45X108 48 m 727n ≈9.5X1010m. 答案：(1)648×10-10(2)9.5×1010 课堂自测·夯基础 1.ABD[实验中油酸的直径是用油酸的体积除以油膜的 面积来计算，所以实验的科学依据是将油膜看成单分子 油膜层，不考虑油酸分子间的间隙，并把油酸分子看成球 形，油酸分子直径的数量级为100m,故A、B、D正确， C错误.] 2.B[日m.是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以油酸的浓 度才是油酸的体积，A错：B的做法是正确的：多滴几滴能 够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，但多滴以后会 使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分 与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C 错；D中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油 酸薄膜面积测量误差增大.] ·1 参考答案 3.AB[在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，把一 滴油酸酒精溶液滴到水面上，油酸在水面上要尽可能地 散开，形成单分子油膜，把分子看成球体模型，单分子油 膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径，故A、B正确： 1谪储酸酒精部流中合纯油酸的你软为V-动×品以 =7.5×10一6mL,油膜所占格数约为115个，则面积S 15X1cm2,分子直径d=S≈6.5XI0-8m=6.5X100 m成D特联：而N-季奔体黎故C经误] 4.解析：(1)待油酸薄膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩 笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上， 、(2)每滴油酸酒精溶液的体积为尺cm3 滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为 V=0×0.05% 所以单个油酸分子的直径为S ,V=n×0.05%_0.05%n NS NS 答案：(1)见解析(2)0.05%！ NS 5.解析：(1)用填补法数出在油膜轮廓内的格数（面积大于 或等于半个方格的算一个，不足半格的舍去不算)为59 个，油膜面积约为S=59×(20×103m)2=2.36× 10-2m2. (2)因为50滴油酸酒精溶液的体积为1L,且溶液含纯 油酸的浓度为4=0.06%，故每滴油酸酒精溶液含纯油酸 的体积为V,=N4=0×0.06%×106m3=1.2× 10-11m3. (3)把油酸薄膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油 V。_1.2×10-1 酸分子的直径为d=S=236X10m≈5.1× 10-10m. 答案：(1)2.36×10-2m2(2)1.2×10-1m3 (3)5.1×10-10m 第三节分子运动速率分布规律 自主预习·探新知 知识点11.(1)必然(2)不可能(3)可能可能 (4)随机事件2.(1)匀速直线运动(2)任何一个方向相等 知识点22.温度中间多、两头少升高中间多、两头 少增大速率大3.越剧烈 知识点31.单位面积 自我检测 1.(1)/(2)×(3)×(4)× 5