实验十九　用油膜法估测油酸分子的大小 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，依据新课标“掌握实验原理和方法”的要求，覆盖实验原理（d=V/S）、器材操作、误差分析、数据处理及拓展应用（如阿伏加德罗常数计算）等核心考点。通过梳理模拟题明确误差分析（35%）和数据处理（40%）为高频考点，归纳教材原型与拓展创新两类常考题型，对接高考评价体系。 课件亮点在于“真题解析+素养渗透+应试策略”融合，如以误差分析题（选项AD导致直径偏大）为例，通过模型建构（单分子油膜、分子球形假设）和科学推理（V、S计算逻辑）培养科学思维。特设“易错点警示”（痱子粉过多、滴数少记）和“数据处理模板”（N格×L²算面积），助力学生掌握技巧，教师可依托此课件系统开展实验复习，提升高考冲刺效率。

高考总复习 物理 人教版 实验十九　用油膜法估测油酸分子的大小 索引 考点1 考点2 随堂达标检测 实验知识储备 返回导航 第十五章　热学 课程标准　掌握用油膜法估测油酸分子大小的原理和方法。 返回导航 第十五章　热学 01 实验知识储备 返回导航 第十五章　热学 1.实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小。当把一滴用酒精稀释过的油酸酒精溶液滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中的酒精溶于水,并很快挥发,在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄膜。如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积,即可算出油酸分子的大小。用V表 示一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的 体积,用S表示单分子油膜的面积,用d 表示油酸分子的直径,如图乙所示,则 d=。 返回导航 第十五章　热学 2.实验器材 盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、量筒、彩笔等。 3.实验过程 (1)配制油酸酒精溶液,取纯油酸1 mL,注入500 mL的容量瓶中,然后向容量瓶内注入酒精,直到液面到达500 mL刻度线为止。 (2)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n,算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。 返回导航 第十五章　热学 (3)向浅盘里倒入约2 cm深的水,并将痱子粉均匀地撒在水面上。 (4)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。 (5)待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。 (6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数,不足半格的舍去,大于半格的算一格)。 返回导航 第十五章　热学 (7)根据油酸酒精溶液的配制比例,算出一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。 (8)重复以上实验步骤,多测几次油酸薄膜的厚度,并求平均值,即为油酸分子直径的大小。 4.误差分析 (1)纯油酸体积的计算引起误差。 (2)画油膜形状时不准确带来误差。 (3)数格子法本身是一种估算的方法,从而会带来误差。 返回导航 第十五章　热学 02 考点1　教材原型实验 返回导航 第十五章　热学 (2026·福建厦门阶段练习)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,有下列实验步骤: ①将4 mL的油酸溶于酒精中制成104 mL的油酸酒精溶液,用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中,每滴入100滴,量筒内的溶液增加1 mL; ②往浅盆里倒入适量的水,待水面稳定; ③用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定; ④将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上; ⑤将玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,从而估算出油酸分子直径的大小。 返回导航 第十五章　热学 (1)在上述步骤　　　后(请填写步骤前面的数字),完成均匀撒上爽身粉的操作。  (2)该实验中每一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V0=　　 　mL。  (3)某次实验时,滴下油酸溶液后,爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案,出现该图样的可能原因是　 。  ② 4×10-6 爽身粉撒得过多,厚度不均匀 返回导航 第十五章　热学 (4)某次实验时,油膜形状稳定后,数得油膜所占格数约为N格(已知坐标纸正方形小方格边长为L),则可估算出油酸分子的直径为　　　　(用符号“V0、N、L”表示)。  (5)某次实验时,小组计算出的油酸分子直径偏大,导致这一结果的原因可能是　　　。  A.在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点 B.将一溶液滴在水面上时,用的注射器针管比原来的粗 C.计算油膜面积时,把凡是半格左右的油膜都算成了一格 D.求每滴溶液体积时,1 mL的溶液的滴数少记了5滴 AD 返回导航 第十五章　热学 [解析]　(1)在上述步骤②后,完成均匀地撒上爽身粉操作。 (2)该实验中每一滴油酸酒精溶液中油酸的体积 V0=× mL=4×10-6 mL。 (3)爽身粉迅速散开形成如题图所示的“锯齿”边沿图案,出现该图样的可能原因是爽身粉撒得过多,厚度不均匀。 (4)油膜形状稳定后,油膜面积S=N×L2=NL2,则油酸分子的直径 d==。 返回导航 第十五章　热学 (5)在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点,油酸酒精溶液浓度偏小,则油膜面积S偏小,根据d=,可知直径测量值偏大,故A正确;将一溶液滴在水面上时,用的注射器针管比原来的粗,则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的量偏大,形成的油膜面积S偏大,根据d=,可知直径测量值偏小,故B错误;计算油膜面积时,把凡是半格左右的油膜都算成了一格,则计算的油膜面积S偏大,根据d=,可知直径测量值偏小,故C错误;求每滴溶液体积时, 1 mL的溶液的滴数少记了5滴,则计算的V0偏大,根据d=,可知直径测量值偏大,故D正确。 返回导航 第十五章　热学 (2026·辽宁大连期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中: (1)实验中做了三点理想化假设:将油酸分子视为球形、　　　　　　、油酸分子是紧密排布的。  单分子油膜 返回导航 第十五章　热学 (2)配制油酸酒精溶液时,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸5 mL,用注射器测得0.5 mL上述溶液有100滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,描得油酸膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为2 cm,则估测出油酸分子的直径是　　 　　m。(保留两位有效数字)  1.0×10-9 返回导航 第十五章　热学 (3)用油膜法测出油酸分子的直径d后,已知油酸的摩尔体积为V,则阿伏加 德罗常数为　　　(用d、V表示)。  返回导航 第十五章　热学 [解析]　(1)本实验中做了三点理想化假设:①将油酸分子视为球形;②将油膜视为单分子油膜;③油酸分子是紧挨在一起的。 (2)根据不足半格舍掉,多于半格算一格的原则,数得格数为62格,油膜面积为S=2×2×10-4×62 m2=0.024 8 m2 一滴该溶液中含有的油酸体积为 V0=×=2.5×10-5 mL 根据公式可计算出油酸分子的直径 返回导航 第十五章　热学 d==≈1.0×10-9 m。 (3)每个油酸分子的体积V1=π= 一滴油酸溶液含油酸分子的个数n==NA 联立可得NA=。 返回导航 第十五章　热学 03 考点2　拓展创新实验 返回导航 第十五章　热学 (2026·黑龙江齐齐哈尔开学考试)(1)图甲是用扫描隧道显微镜拍下的一个“原子围栏”的照片。这个原子围栏是由96个铁原子在铜的表面排列成直径为2.8×10-8 m的圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为　　　　m(π取3.14,结果保留一位有效数字)。  9×10-10 返回导航 第十五章　热学 (2)在“用油膜法估测油酸分子的大小”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1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,如图乙所示。坐标格的每个小正方形大小为2 cm×2 cm。由图乙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)。  256 4×10-10 返回导航 第十五章　热学 (3)做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时,四个同学都有一个操作错误,其中导致最后所测分子直径偏大的是　　　。  A.甲同学在配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点,导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了 B.乙同学用注射器和量筒测得58滴油酸酒精溶液为1 mL,不小心错记录为57滴 C.丙同学在计算完注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后,不小心拿错了一个注射器取溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针头比原来的粗 D.丁同学计算油膜面积时,把所有不足半格的油膜都算成了一格 AB 返回导航 第十五章　热学 [解析]　(1)d=≈9×10-10 m。 (2)根据面积的计算方式,不足半格的舍去,大于半格的算一个格,所以共有64格,故S=64×4 cm2=256 cm2 油酸酒精溶液中,油酸的浓度c==10-3 一滴油酸酒精溶液的体积V'==10-2 mL 一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V=V'c=10-5 mL 则油酸分子的直径d==10-5×10-6× m≈4×10-10m。 返回导航 第十五章　热学 (3)酒精倒多了导致实际浓度偏小,根据d==,可知测量的油酸分子直径偏大,A正确;58滴记为57滴导致每滴油酸体积偏大,根据d=,故测量油酸分子直径偏大,B正确;不小心拿错了一个注射器取溶液滴在水面上,这个拿错的注射器的针头比原来的粗,使得测量的一滴油酸的体积小于真实值,测量的油酸分子直径偏小,C错误;计算油膜面积时,把所有不足半格的油膜都算成了一格,使得测量的油膜面积偏大,测量的油酸分子直径偏小,D错误。 返回导航 第十五章　热学 某同学模仿用油膜法测分子直径的实验方案来估测小黄米(可视为球形小颗粒)的直径。实验步骤如下: ①先用量筒测量出一定数量小黄米的体积为V; ②再将其平铺在水平的坐标纸上,使小黄米紧挨着排成单层结构; ③用铅笔描绘出边缘的轮廓如图所示; ④撤去小黄米,进行数据处理。 返回导航 第十五章　热学 (1)坐标纸上每个小正方形方格的边长为L,轮廓所围的面积为　　　　。  (2)该同学估测出小黄米的直径为　　　　。  (3)用量筒测量小黄米的体积V比小黄米的实际体积　　　　(选填“偏大”“偏小”或“没有偏差”)。  (4)该同学重复几次实验,每次计算出小黄米的直径都在1 mm左右,若用10分度的游标卡尺测量其直径, 　　　　(选填“能”或“不能”)使相对误差小于±3%。(相对误差=100%)  72L2 偏大 不能 返回导航 第十五章　热学 [解析]　(1)通过估算,舍去不足半格的,大于等于半格的记为一格,总计72格,而每格的边长为L,则可知形成的轮廓面积约为72L2。 (2)由题意可得小黄米的直径为d==。 (3)因为小黄米之间有间隙,所以用量筒测量小黄米的体积V比小黄米的实际体积偏大。 (4)因为10分度的游标卡尺分度值为0.1 mm,所以最小相对误差为δ=×100%=10%>3%,所以不能使相对误差小于±3%。 返回导航 第十五章　热学 04 随堂达标检测 返回导航 第十五章　热学 1.(多选)(2025·广西卷)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中(　　) A.估测油酸分子大小时,油酸分子可以视为球形 B.油膜的形状稳定后,油酸分子仍然在做热运动 C.计算油膜面积时,忽略所有不完整的小正方形 D.与油酸酒精溶液相比,纯油酸更容易在水面形成单分子油膜 返回导航 第十五章　热学 解析:在估测油酸分子大小时,可以把油酸分子简化为球形处理,并认为它们紧密排布,A正确;分子在不停地做热运动,所以油膜的形状稳定后,油酸分子仍然在做热运动,B正确;计算油膜面积时,根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格纸,计算轮廓范围内正方形的个数,不足半格的舍去,多于半格的算一格,C错误;为了使油酸充分展开,获得单分子油膜,需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中,故油酸酒精溶液更容易在水面形成单分子油膜,D错误。 返回导航 第十五章　热学 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_______________________________________ ________。  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__________________________________________________________________________________________________________________________。  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,从而得到一滴溶液中纯油酸的体积　 使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_____________________。  单分子层油膜的面积 返回导航 第十五章　热学 解析:实验前将油酸稀释,目的是使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜。可以用累积法测量多滴溶液的体积后,再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油酸酒精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=,故还需要测量单分子层油膜的面积。 返回导航 第十五章　热学 3.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,某同学准备了按体积比1∶199配制好的油酸酒精溶液、一个盛有水的浅盘、一支滴管、一个量筒、痱子粉等器材,实验步骤如下: 返回导航 第十五章　热学 (1)用滴管向量筒内滴入n滴油酸酒精溶液,测出其体积V。 (2)计算出1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积为　　　　。  (3)将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管将1滴油酸酒精溶液滴入浅盘中央,等油酸薄膜稳定后,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的面积为S,则油膜的面积为　　　　。  (4)估算油酸分子直径的表达式为d=　　　　。  57S 返回导航 第十五章　热学 解析:(2)1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积 V0=×=。 (3)求油膜面积时,利用补偿法,半格以上的面积记为S,不足半格的舍去,则油膜的面积为57S。 (4)油酸分子的直径为d==。 返回导航 第十五章　热学 4.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,我们通过宏观量的测量间接计算微观量。 (1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成　　　(选填“单层”或“多层”)分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上,这滴溶液中含有纯油酸的体积为V,形成面积为S的油酸薄膜,则由此可估测油酸分子的直径d=　　　。  单层 返回导航 第十五章　热学 (2)某小组对已经配制好的油酸酒精溶液进行下列实验操作,请选出需要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:B　　　C(用字母序号表示)。  FDE 返回导航 第十五章　热学 (3)实验已经测得一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为8×10-12 m3;将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长为L=1 cm,如图所示。由图可知油膜面积为________ m2;计算出油酸分子直径为　　　　m。(以上结果均保留一位有效数字)  1×10-2 8×10-10 返回导航 第十五章　热学 解析:(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性; 若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上,这滴溶液中含有纯油酸的体积为V,形成面积为S的油酸薄膜,则由此可估测油酸分子的直径d=。 (2)配制好油酸酒精溶液后,步骤为:往浅盘里倒入约2 cm深的水,水面稳定后将适量痱子粉均匀撒在水面上;用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待薄膜形状稳定,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。故将它们按操作先后顺序排列为BFDEC。 返回导航 第十五章　热学 (3)由题图可知油膜面积为S=111L2=111×12 cm2≈1×10-2 m2 油酸分子的直径为d== m=8×10-10 m。 返回导航 第十五章　热学 5.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,所用的油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.5 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有80滴,把1滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中,待水面稳定后,得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示,图中正方形的边长为1 cm,则可求得: 返回导航 第十五章　热学 (1)油酸薄膜的面积是　　　cm2。  (2)油酸分子的直径是　 　　m(结果保留两位有效数字)。  (3)利用单分子油膜法可以粗测油酸分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,这种油 酸的密度为ρ,摩尔质量为M,则阿伏加德罗常数的表达式为________(分子看成球体)。  71 8.8×10-10 返回导航 第十五章　热学 (4)本实验体现的物理思想方法为　　　。  A.控制变量法　　　　 B.理想化模型 C.极限思想法 D.整体法与隔离法 B 返回导航 第十五章　热学 解析:(1)轮廓包围的方格约为71个,故油酸薄膜的面积S=71×1×1 cm2=71 cm2。 (2)每滴溶液中含有纯油酸的体积为V=×mL=6.25×10-6 mL,油酸分子的直径为d=≈8.8×10-10 m。 (3)油酸分子个数为N=个,油酸分子的物质的量为n=,故阿伏加德罗常数为NA== 返回导航 第十五章　热学  (4)实验中把油酸分子简化为球形,忽略分子间隙,并且认为油膜为单层分子,是一种理想化模型。故选B。 返回导航 第十五章　热学 6.(2026·湖北武汉模拟)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时,某同学的操作步骤如下: ①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; ②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积; ③在蒸发皿内盛一定量的水,将爽身粉均匀撒在水面上,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开并稳定; ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃,用彩笔在玻璃上描出油膜的轮廓,用透明坐标纸测量油膜的面积。 返回导航 第十五章　热学 (1)上述步骤中有错误的是　　　　(选填“①”“②”“③”或“④”)。  (2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%,一滴溶液的体积为4.8×10-3 mL,其形成的油膜面积约为45 cm2,则油酸分子直径约为　　　　m(结果保留两位有效数字)。  ② 1.1×10-9 返回导航 第十五章　热学 (3)实验结果表明:测得油酸分子的直径明显偏大,可能的原因是　　　　。  A.油酸还未完全散开 B.所用油酸溶液中含有大量酒精 C.计算油膜面积时,将所有不足一格的正方形都当成一格计算 D.在用累积法计算一滴溶液的体积时,少数了液滴数 AD 返回导航 第十五章　热学 解析:(1)应该用累积法测出一滴溶液的体积,比如测量100滴溶液的体积为V,则一滴溶液体积为V0=,故②步骤中有错误。 (2)油酸分子直径约为d== m=1.1×10-9 m。 (3)油酸还未完全散开将会导致S偏小,由d=,可知分子的直径d偏大,故A正确;由于大量酒精分子没有挥发会导致S偏大,由d=,可知分子的直径d会偏小,故B错误;计算油膜面积时,将所有不足一格的正方形都当成一格计算 返回导航 第十五章　热学 将会导致油膜S计算偏大,由d=,可知分子的直径d会偏小,故C错误;由V0=可知,少算了液滴数,N偏小,则V0偏大,由d=,将会导致分子的直径d偏大,故D正确。 返回导航 第十五章　热学 $