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教科版选择性必修第三册

Impulse-Momentum 2 实验 用油膜法估测油酸分子的大小 第一章 分子动理论 通过估测油酸分子的大小，学习利用宏观量的测量估算微观量的科学方法。 02 掌握油膜法估测分子大小的实验原理以及数据处理的思路和方法。 01 重点 思考：如何估算绿豆的直径？ 方法一： 将绿豆排成一行， 测出总长，数出个数。 L 公司logo 公司logo 情境导入 思考：如何估算绿豆的直径？ 方法二：测出总体积，量出单层铺开的面积。 分子十分微小，通过什么途径可以知道分子的大小呢？ 公司logo 公司logo 情境导入 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 01 一、实验原理 1.模型建立和理想化处理 (1)把滴在水面上的油酸层当作 单分子油膜层 (2)把分子看成球形 (3)油分子一个个紧挨整齐排列 【点击图片 播放视频】 公司logo 公司logo 核心知识 一、实验原理 2.实验原理 把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上，测出水面上油酸的体积，并算出油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，就可估算出油酸分子的大小。 公司logo 公司logo 核心知识 二、实验器材 公司logo 公司logo 核心知识 阅读以上实验原理，思考并讨论以下问题： 1.油酸中加酒精配制成油酸酒精溶液的目的是什么？ 答案　稀释有利于获取更小体积的纯油酸，更有利于油酸在水面上形成单分子油膜，同时酒精易挥发，不影响测量结果。 2.如何测出一滴油酸酒精溶液的体积？ 答案　测出N滴油酸酒精溶液的体积V，则一滴油酸酒精溶液体积V0＝ 公司logo 公司logo 讨论交流 3.如何测出油膜散开后形成的不规则图形的面积？ 答案　(1)待油膜形状稳定后，将玻璃板放在 浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。 (2)将画有油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，不足半个的舍去，多于半个的算一个。 (3)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。 公司logo 公司logo 讨论交流 4.如何计算油酸分子的大小？ 答案　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＝。 公司logo 公司logo 讨论交流 1.用注射器吸取一定体积 (如1 mL)事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴入烧杯中，记下滴出的总滴数（N），即可算出一滴油酸酒精溶液的体积V0= 三、实验步骤 公司logo 公司logo 核心知识 2.在边长30~40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上，再用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其散开。 三、实验步骤 公司logo 公司logo 核心知识 3.当油酸薄膜形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上。 三、实验步骤 4.根据画有油酸薄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)，算出油膜的面积S。 公司logo 公司logo 核心知识 5.根据油酸酒精溶液的浓度（X% ）和已测出的一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 三、实验步骤 6.用公式 D = (D为油酸分子直径)， 计算得到油酸分子的大小。 V=V0× X% = × X% 公司logo 公司logo 核心知识 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 2.实验前应注意检查浅盘是否干净，痱子粉(或滑石粉)应均匀撒在水面上。 四、注意事项 1.油酸酒精溶液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。 3.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。 公司logo 公司logo 核心知识 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。 四、注意事项 4.待测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。 公司logo 公司logo 核心知识 为什么实验时要使油膜尽可能地散开？假如油酸分子不是紧密排列的，对实验结果会产生怎样的影响。 答案　实验时使油膜尽可能地散开是为了形成单分子油膜。 假如油酸分子不是紧密排列的，会使实验结果偏小。 公司logo 公司logo 讨论交流 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___________________。  使油酸在浅盘的水面上容易形成单分子层 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，得到一滴溶液中纯油酸的体积 单分子层油膜的面积 例题 实验前需要将油酸稀释，使油酸在浅盘的水面上容易形成单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后计算得到一滴溶液中纯油酸的体积。油酸分子直径等于一滴溶液中纯油酸的体积与形成的单分子层油膜的面积之比，即d=，故除测得一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积外，还需要测量单分子层油膜的面积。 2.(2024·四川省大数据学考大联盟高二检测)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往浅盘里倒入一定深度的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上，用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其散开。 ②将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板平放在坐标纸上，用数格的方法估算出油 膜的面积S，根据油酸的体积V和油膜面积S计算出油酸分子的大小。 ③当油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，然后用细彩笔仔细地把油酸薄膜的形状画在玻璃板上。 ④用注射器吸入一定体积事先配好的油酸酒精溶液，再均匀地滴入玻璃杯中，记下滴出的总滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积V0。 完成下列问题：(1)上述步骤中，正确的顺序是__________(填写步骤前面的序号)。  ④①③② 例题 (2)该实验中，需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，其目的是_________________________________________。  使油酸在浅盘的水面上容易形成单分子层油膜 (3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每5 000 mL溶液中含有2 mL油酸，又用滴管测得每100滴这种溶液的总体积为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(如图甲所示)。 ①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为________ mL；  4×10-6 ②油膜占有的面积约为___ cm2(已知其中阴影部分小方格格数为42个，如图乙所示)；  ③油酸分子直径的大小由d=计算可得。 59 (4)一同学在“用油膜法估测分子的大小”实验中，计算结果明显偏大，可能是由于_____(填正确选项字母)。  A.在计算一滴溶液的体积时，少算了滴数 B.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算 C.计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格 D.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 AB (1)该实验按步骤可简化为配制油酸酒精溶液，计算一滴油酸酒精溶液的体积，准备浅水盘、形成油膜、描绘油膜边缘、测量油膜面积、计算分子直径，所以顺序为④①③②。 (2)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，稀释的目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成单分子层油膜。 (3) ①一滴溶液含有的油酸分子的体积V=×=4×10-6 cm3。 ②油膜占有的面积约为59×1 cm×1 cm=59 cm2。 (4)在计算一滴溶液的体积时，少算了滴数，每滴溶液的体积计算结果偏大，根据d=可得直径计算结果偏大，故A正确； 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V偏大，根据 d=可得直径计算结果偏大，故B正确； 计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，油膜面积计算偏大， 根据d=可得直径计算结果偏小，故C错误； 若油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据仍按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸体积偏小，则所测的分子直径结果偏小，故D错误。 用油膜法估测油酸分子的大小 数据分析 配制好一定浓度油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉、注射器、烧杯、带坐标方格的玻璃板、彩笔 测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 实验思路 D＝ 实验器材 实验步骤 测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 注意事项 油酸分子的直径D= 油酸酒精溶液配好后不要久置；爽身粉撒均匀；滴溶液时应靠近水面；油酸膜稳定后再描形状。 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $