第十三章 实验十九 用油膜法估测油酸分子的大小 专项练习 -2027届高考物理一轮专题复习

**基本信息** 聚焦“用油膜法估测油酸分子大小”实验，通过基础操作、综合分析、拓展迁移三层设计，巩固实验步骤、误差分析及模型建构，适配一轮复习对科学探究与科学思维的培养需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|实验步骤排序、基本体积浓度计算|对应科学探究的操作环节，如第2(1)、5(2)题步骤排序| |综合层|理想化假设、误差分析及表达式推导|体现科学思维的模型建构与推理，如第3(1)题假设选择、第1(2)题直径计算| |拓展层|实验方法迁移应用（小黄米估测直径）|培养科学态度与责任中的迁移能力，如第4题类比实验设计|

实验十九:用油膜法估测油酸分子的大小 课时作业 1.(2026·浙江1月选考)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中, (1)以下说法正确的是　　　　。  A.图示油膜形状是撒粉太少引起的 B.按图示油膜面积进行计算,测得油酸分子直径偏大 C.油酸酒精溶液放置长时间后使用,测得油酸分子直径偏大 (2)测得一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V,根据画有油膜轮廓玻璃板上的坐标方格,数出轮廓范围内正方形的个数,整格的为N1个,多于半格不足整格的为N2个。已知每格的面积为S,则油酸分子的直径为　　　　。  2.某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。 (1)实验中,有下列实验操作步骤: ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上,用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定; ②将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的轮廓用彩笔描绘在玻璃板上; ③将画有油膜轮廓的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子的直径; ④用注射器将事先配制好的体积浓度已知的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 上述步骤中,正确的顺序是　　　　。(填写步骤前面的序号)  (2)每滴油酸酒精溶液的体积为V,将该溶液滴一滴到水面上,稳定后形成油膜的面积为S。油酸酒精溶液中油酸的体积浓度为ρ,则油酸分子直径的表达式为d=　　　　。  (3)实验中,某同学配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点,所测的分子直径　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。  3.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用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积; ②往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上; 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将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 完成下列填空: (1)本实验的理想化假设是　　　　(多选)。  A.考虑了各油酸分子间的间隙 B.将油膜看成单分子层油膜 C.将油酸分子看成球形 (2)实验中,体积为V1的所用油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V2,用注射器和量筒测得n滴上述溶液的体积为V0,把一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,图中每个小正方形的边长为a,则油酸薄膜的面积S=　　; 可求得油酸分子的直径为　　　　(用V1、V2、V0、n、S表示)。  (3)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏小,可能是因为　　　　。  A.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格 B.水面上爽身粉撒得太多,油膜没有充分展开 C.用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴 4.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; ④撤去小黄米,进行数据处理。 (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%)  5.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中: (1)与实验中“将油酸分子看成是球形的”采用的方法相同的是　　　　。   A.引入质点的概念 B.平均速度的定义 C.引入重心的概念 D.研究加速度与力或质量关系的实验 (2)有下列实验步骤: ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。 ②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。 ③计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 ⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在带有坐标方格的玻璃板上。 上述步骤中,正确的顺序是　　　　。(填写步骤前面的数字)   (3)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有 50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m,由此估算出油酸分子的直径约为　　　　 m。(结果保留一位有效数字)   (4)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于哪些原因造成的?　　　　　　;　　　　　　。(试写出两条)  学科网（北京）股份有限公司 $ 实验十九:用油膜法估测油酸分子的大小 课时作业 1.(2026·浙江1月选考)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中, (1)以下说法正确的是　　　　。  A.图示油膜形状是撒粉太少引起的 B.按图示油膜面积进行计算,测得油酸分子直径偏大 C.油酸酒精溶液放置长时间后使用,测得油酸分子直径偏大 (2)测得一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为V,根据画有油膜轮廓玻璃板上的坐标方格,数出轮廓范围内正方形的个数,整格的为N1个,多于半格不足整格的为N2个。已知每格的面积为S,则油酸分子的直径为　　　　。  解析: (1)撒粉太少会导致油膜扩散时没有足够阻力,可能扩散得过大甚至溢出,或者边界模糊不清,而题图中油膜呈现“尖刺”“星芒”状,通常是撒粉太多或不均匀,导致油膜在局部被阻挡,无法均匀铺展,从而形成这种不规则形状,故A错误;按题图所示油膜面积计算时,测量的面积比实际油膜的面积会更小,根据d=可知测得的油酸分子直径偏大,故B正确;油酸酒精溶液放置长时间后使用,因为酒精的挥发,在溶液中的油酸浓度会偏大,油酸的体积会偏大,但实际计算时仍按原来的浓度计算,则计算所用的油酸体积偏小,根据d=可知测得的油酸分子直径偏小,故C错误。 (2)多于半格不足整格的按整格计算,故总的格子数为N1+N2,则总面积为S总=S(N1+N2),则油酸分子直径为d==。 答案: (1)B　(2) 2.某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。 (1)实验中,有下列实验操作步骤: ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上,用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定; ②将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的轮廓用彩笔描绘在玻璃板上; ③将画有油膜轮廓的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子的直径; ④用注射器将事先配制好的体积浓度已知的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 上述步骤中,正确的顺序是　　　　。(填写步骤前面的序号)  (2)每滴油酸酒精溶液的体积为V,将该溶液滴一滴到水面上,稳定后形成油膜的面积为S。油酸酒精溶液中油酸的体积浓度为ρ,则油酸分子直径的表达式为d=　　　　。  (3)实验中,某同学配制油酸酒精溶液时,不小心把酒精倒多了一点,所测的分子直径　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。  解析:(1)根据实验思路,首先应该计算出一滴油酸酒精溶液的体积,然后在浅盘中加水,将适量爽身粉均匀地撒在水面上,滴入一滴配制好的油酸酒精溶液,形成稳定的油膜,接着把玻璃板放在浅盘上获取油膜的轮廓,最后将画有油膜轮廓的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子的直径,正确的顺序为④①②③。 (2)一滴油酸酒精溶液的体积为V,油酸酒精溶液中油酸的体积浓度为ρ,则可知一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V′=ρV,由此可得油酸分子直径的表达式为d==。 (3)配制溶液的过程中将酒精倒多了一些,会造成一滴溶液中的纯油酸体积的实际值小于测量值,根据d=,油酸分子直径的测量值大于实际值。 答案:(1)④①②③　(2)　(3)大于 3.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用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积; ②往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上; 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将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 完成下列填空: (1)本实验的理想化假设是　　　　(多选)。  A.考虑了各油酸分子间的间隙 B.将油膜看成单分子层油膜 C.将油酸分子看成球形 (2)实验中,体积为V1的所用油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V2,用注射器和量筒测得n滴上述溶液的体积为V0,把一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,图中每个小正方形的边长为a,则油酸薄膜的面积S=　　; 可求得油酸分子的直径为　　　　(用V1、V2、V0、n、S表示)。  (3)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏小,可能是因为　　　　。  A.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格 B.水面上爽身粉撒得太多,油膜没有充分展开 C.用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴 解析:(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的理想化假设是将油膜看成单分子层油膜、将油酸分子看成球形,不考虑各油酸分子间的间隙。B、C正确。 (2)根据数格子的办法,多于半格算一格,少于半格舍去,油膜的总格数为71格,则油膜总面积为S=71a2,由于所用油酸酒精溶液每V1体积溶液中有纯油酸体积V2,则溶液的浓度为x=,用注射器和量筒测得体积为V0的上述溶液有n滴,则一滴溶液中纯油酸的体积为V=x,油酸分子直径为d=,联立解得d=。 (3)计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格,导致油膜面积测量值偏小,根据d=,可知油酸分子直径测量值偏大,水面上爽身粉撒得太多,油膜没有充分展开,导致油膜面积测量值偏小,同理可知,油酸分子直径测量值偏大,故A、B错误;用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴,导致油酸体积测量值偏小,根据d=可知油酸分子直径测量值偏小,故C正确。 答案:(1)BC　(2)71a2　　(3)C 4.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; ④撤去小黄米,进行数据处理。 (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%)  解析:(1)数格子时,舍去不足半格的,大于等于半格的记为一格,总计74格,而每格的边长为L,则可知形成的轮廓面积约为74L2。 (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要偏大。 (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%。 答案:(1)74L2　(2)　(3)偏大　(4)不能 5.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中: (1)与实验中“将油酸分子看成是球形的”采用的方法相同的是　　　　。   A.引入质点的概念 B.平均速度的定义 C.引入重心的概念 D.研究加速度与力或质量关系的实验 (2)有下列实验步骤: ①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。 ②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。 ③计算出油膜的面积,根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 ④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒内每增加一定体积时的滴数,由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。 ⑤将玻璃板放在浅盘上,然后将油膜的形状用彩笔描绘在带有坐标方格的玻璃板上。 上述步骤中,正确的顺序是　　　　。(填写步骤前面的数字)   (3)将1 cm3的油酸溶于酒精,制成300 cm3的油酸酒精溶液;测得1 cm3的油酸酒精溶液有 50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上,测得所形成的油膜的面积是0.13 m,由此估算出油酸分子的直径约为　　　　 m。(结果保留一位有效数字)   (4)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于哪些原因造成的?　　　　　　;　　　　　　。(试写出两条)  解析:(1)将油酸分子看成球形,采用了理想化模型的方法,而引入质点的概念采用的方法也是理想化模型;平均速度是采用比值定义法,重心是等效法,研究加速度与力或质量关系的实验采用的是控制变量法,故A正确,B、C、D错误。 (2)本实验步骤为配制油酸酒精溶液→测量一滴油酸酒精溶液的体积(④)→准备浅水盘(①)→形成油膜(②)→描绘油膜轮廓,测量油膜面积(⑤)→计算分子直径(③)。故实验步骤为④①②⑤③。 (3)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 V=××10-6 m3=×10-9 m3, 油酸分子直径为 d== m=5×10-10 m。 (4)在用油膜法估测分子直径的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于:①油酸未完全散开;②计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格;③爽身粉过厚;④计算滴数时少记了几滴等。(任意两条即可) 答案:(1)A　(2)④①②⑤③　(3) 5×10-10 (4)见解析 学科网（北京）股份有限公司 $