第1章 第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

本讲义聚焦“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，系统梳理从实验目的（估测分子大小数量级、体验微观量测量思想），到实验思路（单分子油膜模型，分子视为球形紧密排布，d=V/S），再到物理量测量（体积：稀释溶液、滴数法；面积：坐标方格计数）及数据处理的完整探究脉络，构建微观量测量的宏观方法学习支架。 该资料以科学思维中的模型建构为核心，通过将油酸分子简化为球形并紧密排布的理想化处理，培养抽象概括能力。实验操作环节设计体积与面积测量的具体步骤，落实科学探究中的证据收集。题型含误差分析（如油膜面积测量偏差对结果的影响），强化科学论证。课中辅助教师清晰呈现实验流程，课后通过练习题帮助学生巩固原理与数据处理，弥补操作细节和误差分析盲点。

第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 一、实验目的 1．估测油酸分子大小的数量级。 2．体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法。 二、实验思路 　把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子(C17H33COOH)中的烃基C17H33-组成的。 把分子简化为球形处理，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，实验中需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中，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与它在水面上摊开的面积S之比，如图所示。 三、实验器材 配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉、注射器、烧杯、带坐标方格的玻璃板、彩笔。 四、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，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数。 (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)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积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)在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。 (2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。 (3)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。 (4)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，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 (5)用正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。 五、数据处理 根据油酸酒精溶液的浓度，算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝算出油酸薄膜的厚度d，即为油酸分子直径的大小。 (1)一滴油酸溶液的平均体积 ＝。 (2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积 V＝×油酸溶液的体积比。 (3)油膜的面积S＝n×1 cm2。(n为有效格数，小方格的边长为1 cm) (4)分子直径d＝。(代入数据时注意统一单位) 六、注意事项 1．实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，否则难以形成油膜；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．油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差。 3．浅盘中的水应保持平衡，爽身粉应均匀地撒在水面上。爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于为宜。 4．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。 5．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；二是酒精挥发后液面收缩。 题型一　实验原理和实验操作 　在“用油膜法估测分子的大小”实验中，小明同学用体积为A的纯油酸配置成体积为B的油酸酒精溶液，用注射器取体积为C的油酸酒精溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。 (1)实验操作的正确排序为：____________(用字母符号表示)。 (2)把1滴该溶液滴入浅盘里，稳定后测得油酸膜的面积为S，估算出油酸分子的直径大小为____________(用以上字母表示)。 (3)小明同学的计算结果明显偏大，其原因可能是____________。 A．计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数 B．痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大 C．未等痱子粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓 D．用注射器测得1 mL溶液有N滴时数成了(N－1)滴 [解析]　(1)“油膜法估测分子大小”实验中先把痱子粉均匀撒到水面上，再用注射器取一定的溶液，然后滴到水中，再盖上玻璃盖，用笔在玻璃上描出油酸的轮廓，把坐标纸铺在玻璃上，故顺序为CBDA。 (2)体积为C的油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V＝，一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V0＝，所以油酸分子的直径大小d＝＝。 (3)油膜面积测量值偏大，由上式可知d的测量值偏小，故A错误；痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大，d的测量值偏小，故B错误；未等痱子粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓，导致油膜面积测量值偏小，d的测量值偏大，故C正确；求每滴的体积时，溶液有N滴时数成了(N－1)滴，则体积偏大，d的测量值偏大，故D正确。 [答案]　(1)CBDA　(2)　(3)CD 　某同学用“油膜法”来粗略估测油酸分子的大小，把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，油酸分子就立在水面上，完成油酸分子大小测定。 (1)该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有__________。 A．分子都视为立方体 B．分子都能形成单分子油膜 C．分子都是一个一个紧挨着排列的 D．滴入的油酸酒精溶液是高浓度的油酸酒精溶液 (2)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，下列方法可行的是________。 A．油酸未完全散开时开始描绘油膜轮廓 B．把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些 C．先在浅盘水中撒些痱子粉，再用滴管把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上 D．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形 (3)现体积为a的纯油酸配制成体积为b的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个装有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。现用滴管从量筒中取体积为V的油酸酒精溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴。现用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)。估算油酸分子直径的表达式为____________。 [解析]　(1)该同学用“油膜法”来粗略估测分子的大小，下列有助于较准确完成实验的理想化方法有，滴入的油酸溶液是稀释的油酸酒精溶液，可认为油酸分子都能形成单分子油膜，并将分子都视为一个一个紧挨着排列的球体，故B、C正确，A、D错误。 (2)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的实验误差，把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些，要等油酸完全散开时开始描绘油膜轮廓，故B正确，A错误；先在浅盘水中撒些痱子粉，再用滴管把油酸酒精溶液滴一滴在水面上，等油酸分子自由扩散，形成稳定的单分子油膜，不能用牙签把水面上的油膜拨弄成矩形，故C、D错误。 (3)一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积 V0＝× 估算油酸分子直径d＝ 解得d＝。 [答案]　(1)BC　(2)B　(3)d＝ 题型二　数据处理和误差分析 　在“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下： a．将1 mL油酸配制成1 000 mL油酸酒精溶液； b．用小注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到1 mL时一共滴入50滴； c．向浅盘中倒入约2 cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上； d．用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液； e．待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图所示。 (1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL。 (2)已知每一小方格的边长为1 cm，则油膜面积为________cm2。 (3)根据上述数据得出油酸分子的直径是________m(保留1位有效数字)。 (4)关于本实验下列说法正确的有_____________________。 A．油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果偏大 B．若油酸没有充分散开，会使分子直径的计算结果偏小 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，会使分子直径的计算结果偏小 D．在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径的计算结果偏大 [解析]　(1) 每滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积V＝× mL＝2×10-5 mL。 (2)多于半个的方格算一个，少于半个的方格舍去，可得油膜面积S＝61×1 cm2＝61 cm2。 (3)油酸分子的直径d＝＝ cm≈3×10-7 cm≈3×10-9 m。 (4)油酸酒精溶液长时间放置，会使酒精挥发，油酸的浓度增大，从而每滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积测量值偏小，造成分子直径的计算结果偏小，A错误；若油酸没有充分散开，导致面积S的测量值偏小，从而会使分子直径的计算结果偏大，B错误；如果舍去了所有不足一格的方格，测量油膜的面积偏小，从而造成分子直径的计算结果偏大，C错误；若滴数少记了几滴，使每滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积测量值偏大，从而造成分子直径的计算结果偏大，D正确。 [答案]　(1)2×10-5　(2)61　(3)3×10-9　(4)D 1．关于实验“用油膜法估测油酸分子的大小”，下列说法正确的是(　　) A．水面痱子粉撒得越多，形成的油膜轮廓越清晰，实验误差越小 B．配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精，会使实验结果偏小 C．在数一定量油酸酒精溶液的滴数时，如果少数滴数，会使实验结果偏小 D．计算油膜面积时将所有不完整的方格当做完整方格计入，会使实验结果偏小 解析：选D。水面痱子粉撒得过多，形成的油膜将不能完全散开形成单分子层，从而使油膜面积偏小，根据d＝可知，油酸分子直径的测量值将偏大，故A错误；首先，配制油酸酒精溶液本身就需要大量的酒精，其次，配置好的油酸酒精溶液滴入水面，油酸酒精溶液中的酒精将溶于水，而只有油酸浮于水面形成油膜，因此可知，配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精并不会影响实验结果，故B错误；在数一定量油酸酒精溶液的滴数时，如果少数滴数，将会使每一滴油酸酒精溶液的体积偏大，从而使每一滴油酸酒精溶液所含油酸的体积偏大，最终将导致所测油酸分子直径偏大，故C错误；计算油膜面积时将所有不完整的方格当做完整方格计入，将会使油膜面积偏大，从而导致所测油酸分子直径偏小，故D正确。 2．(2025·四川成都市开学考)利用“油膜法估测分子直径”实验体现了构建分子模型的物理思想，应用了通过对宏观量的测量来间接测量微观量的方法。 (1)某同学进行了下列操作，正确操作的合理顺序是____________(填字母代号)。 A．向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 B．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上扩展为形状稳定的油酸薄膜C．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。测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V D．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S E．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上 (2)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每2 000 mL溶液中含有1 mL油酸，又用滴管测得每50滴这种酒精油酸溶液的总体积为1 mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1 cm的正方形小格的纸上，如图所示。 ①油膜占有的面积约为________cm2； ②油酸分子的大小d＝________m(结果保留1位有效数字)。 解析：(1)本实验首先要制备酒精油酸溶液，并明确一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，同时通过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积；再向浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状；接着将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积；最后用一滴溶液里纯油酸的体积除以其面积，恰好就是油酸分子的直径，故正确的步骤为CABED。 (2)按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计油酸薄膜的面积，由题图得油膜占有的面积约为S＝122×1×1 cm2＝122 cm2。一滴溶液里油酸的体积V＝× mL＝1×10-5 mL，油酸分子的大小d＝≈8×10-10 m。 答案：(1)CABED　(2)①122(120～124均可) ②8×10-10 学科网（北京）股份有限公司 $