1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课后练习 -2026-2027学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

**基本信息** 分层覆盖实验原理、操作、数据处理及误差分析，梯度从基础认知到综合应用，适配新授课知识巩固与科学探究能力培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|实验假设、基本操作|以选择考查单分子层模型假设（题1）、油膜面积测量方法（题2），夯实物理观念| |进阶层|实验步骤、数据计算|通过步骤排序（题3）、体积/面积/直径计算（题4-7），培养科学思维中的数据处理能力| |综合层|误差分析、方法迁移|结合误差原因分析（题4、7）、跨情境估算（题9量子围栏），提升科学探究与质疑创新素养|

1.2　实验:用油膜法估测油酸分子的大小 1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,下列假设与该实验无关的是(　　) A.油膜中分子沿直线排列 B.油膜为单分子层且分子都是球形 C.油膜的体积等于总的分子体积之和 D.油膜中分子一个挨一个排列,不计它们的间隙 2.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,关于油膜面积的测量方法,下列做法正确的是(　　) A.油酸酒精溶液滴入水中后,应立即用刻度尺去测量油膜的面积 B.油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能散开,再用刻度尺去测量油膜的面积 C.油酸酒精溶液滴入水中后,应立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积 D.油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能散开,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,然后用坐标纸去计算油膜的面积 3.某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。 (1)该小组进行下列实验操作,请选出需要的实验操作,并将它们按操作先后顺序排列:D、　　　　(用字母符号表示)。  (2)某次实验时,滴下油酸酒精溶液后,爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案,出现该图案的可能原因是　　　　。  A.浅盘中装的水量太多 B.爽身粉撒得太多,且厚度不均匀 C.浅盘太小,导致油酸无法形成单分子油膜 4.在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有爽身粉的浅盘里,待油膜稳定后,画出油膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字) (1)油膜的面积是　　　　 m2;  (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　 m3;  (3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是　　　　 m;  (4)某同学实验中得到的结果相比实际值偏大,出现这种结果的原因,下列说法可能正确的是　　　。  A.油酸中含有大量酒精 B.计算油膜面积时,所有不足一格的方格都作为整格计入 C.水面上爽身粉撒得过多,油酸未完全散开 5.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,有油酸和酒精按体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中,还有一个盛有水的浅盘、一支滴管、一个量筒、爽身粉、带方格的玻璃板等。 (1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液,读出油酸酒精溶液的体积V。 (2)将爽身粉均匀地撒在水面上,再用滴管吸取油酸酒精溶液,轻轻地向水面滴1滴溶液,酒精挥发后,油酸在水面上尽可能地散开,形成一层油膜,油膜上没有爽身粉,可以清楚地看出油膜轮廓。 (3)待油膜形状稳定后,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上绘出油膜的形状如图所示,则油膜面积为　　　　(已知每个小方格面积为S)。  (4)估算油酸分子的直径的表达式d=　　 　　　　(用题目中字母表示)。  6.某兴趣小组准备了一些实验器材,他们准备测量油酸分子的大小,实验步骤如下: (1)向6 mL油酸中加入　　　　(选填“酒精”或“水”),直至总量达到104 mL。  (2)用注射器将配制好的溶液一滴一滴地滴入量筒中,每滴入80滴,量筒内的溶液增加1 mL。 (3)往浅盘里倒入适量　　　　(选填“酒精”或“水”),待液面稳定后将适量　　　　　　均匀地撒上。  (4)用注射器将事先配好的油酸溶液滴一滴在浅盘液面上,待油膜稳定。 (5)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,计算出油膜面积为114 cm2。 (6)估算出油酸分子的直径约为　　　　 m。(结果保留一位有效数字)  7.实验小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,严格按实验步骤进行,配制油酸酒精溶液,清水中撒上爽身粉,滴入一滴油酸酒精溶液形成油膜,描出油膜轮廓,测出油膜面积,最后计算出分子直径。 (1)油酸在水面上形成油膜,应是　　　　油膜。  (2)为使油酸尽可能在水面上散开,将纯油酸用酒精稀释,若稀释后油酸酒精溶液浓度为每2 000 mL油酸酒精溶液中有油酸1 mL,用滴管向量筒内滴100滴配制好的溶液,量筒中溶液体积为2 mL,若一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为160 cm2,则测出油酸分子的直径为　　　　 m。(结果保留一位有效数字)  (3)油酸未完全散开就开始测量油膜面积,会导致油酸分子直径计算结果　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  (4)在坐标纸上数油膜面积时,边缘上不是完整一格的全部舍去,这样会导致油酸分子直径计算结果　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  8.小明同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。 (1)与实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法相同的是　　　　。  A.引入“质点”的概念 B.“瞬时速度”的定义 C.探究力的平行四边形定则的实验 D.探究加速度与力、质量的关系的实验 (2)小明进行了以下操作: 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用注射器将1滴配好的油酸酒精溶液滴入量筒中,记下量筒内1滴油酸酒精溶液的体积; ③往浅盘里倒入约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; ④在水面上滴入1滴油酸酒精溶液,待其散开稳定,将油膜形状用彩笔描绘在玻璃板上; ⑤将玻璃板放在坐标纸上,通过数玻璃板上薄膜包围的方格个数,不足半格的舍去,多于半格的算1个,坐标纸上有面积为1 cm2的方格,算出油酸薄膜的面积S。 上述操作步骤需改正1处错误:(写出有问题步骤的序号并纠正错误)  　。  (3)若溶液中油酸体积浓度为0.06%,1滴溶液的体积为1.25×10-2 mL,其形成的油膜面积为100 cm2,则估测出油酸分子的直径为　　　 m。(结果保留两位有效数字)  9.测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微镜法。在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中。 甲 (1)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸1 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有100滴,把一滴该溶液滴入水面撒有爽身粉的浅盘里,待油膜稳定后,描出油膜的近似轮廓如图甲所示,图中正方形小方格的边长为2 cm,则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　　　 mL,油膜的面积是　　　 cm2。根据上述数据,估测出油酸分子的直径是　　　　 m(结果保留三位有效数字)。  乙 (2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片,这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10-8 m的圆周而组成的,由此可以估算出铁原子的直径约为　　　　 m(结果保留两位有效数字)。  参考答案 1.A　解析 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,我们把油酸分子看成刚性小球,一个紧挨着一个排列,忽略它们的间隙,所以油酸分子的体积之和等于水面的油膜的体积。故选A。 2.D　解析 油酸酒精溶液滴入水中后,应让油膜尽可能散开,形成单分子油膜,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,然后用坐标纸计算油膜的面积,由于油膜不规则,无法用刻度尺测量油膜的面积,故A、B、C错误,D正确。 3.答案 (1)B、F、E、C (2)B 解析 (1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验的实验步骤为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1滴油酸酒精溶液的体积;往浅盘里倒入约2 cm深的水,水面稳定后将适量爽身粉均匀撒在水面上;用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴1滴在水面上,待油膜形状稳定;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;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,则排列顺序为D、B、F、E、C。 (2)出现该图案的可能原因是爽身粉撒得太多,且厚度不均匀,导致油酸没有均匀散开。故选B。 4.答案 (1)4.0×10-3　(2)2.5×10-12　(3)6.3×10-10　(4)C 解析 (1)利用“数格子”方法,油膜占有的格子数目为40,则油膜的面积S=40×1×1 cm2=40 cm2=4.0×10-3 m2。 (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是V0=×10-6 m3=2.5×10-12 m3。 (3)油酸分子的直径是d==6.3×10-10 m。 (4)结合上述可知,油酸酒精溶液中含有大量酒精,只要油酸酒精溶液配比正确,对实验结果没有影响,故A错误;计算油膜面积时,所有不足一格的方格都作为整格计入,导致油膜面积的测量值偏大,结合上述可知,油酸分子直径的测量值偏小,故B错误;水面上爽身粉撒得过多,油酸未完全散开,导致油膜面积的测量值偏小,结合上述可知,油酸分子直径的测量值偏大,故C正确。 5.答案 (3)112S　(4) 解析 (3)计算油膜面积时,将大于半个的方格算一个,不足半个的舍去,可得112个方格,所以油膜面积为112S。 (4)依题意,1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V油酸= 油酸分子直径的表达式为d=。 6.答案 (1)酒精　(3)水　爽身粉　(6)7×10-10 解析 (1)向6 mL油酸中加入酒精直至总量达到104 mL。 (3)往浅盘里倒入适量水,待液面稳定后将适量爽身粉均匀地撒上。 (6)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V=×10-6 m3=7.5×10-12 m3,则油酸分子的直径约为d= m=7×10-10 m。 7.答案 (1)单分子　(2)6×10-10　(3)偏大　(4)偏大 解析 (1)“用油膜法估测油酸分子的大小”时,需使油酸在水面上形成单分子油膜。 (2)一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积V= mL=1×10-11 m3,油膜面积S=160 cm2=1.6×10-2 m2,油酸分子直径d=,得油酸分子的直径为d=6×10-10 m。 (3)油酸未完全散开就开始测量油膜的面积,所测S偏小,根据d=,会导致油酸分子直径的计算结果偏大。 (4)面积测量是通过数油膜对应格子的面积,若不完整格子面积全部舍去,则面积S测量偏小,根据d=,会导致油酸分子直径的计算结果偏大。 8.答案 (1)A (2)②,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,记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数,由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积 (3)7.5×10-10 解析 (1)实验中“将油酸分子看成球形”采用的方法是理想模型法,引入“质点”的概念属于理想模型法,“瞬时速度”的定义是采用了极限思想,探究力的平行四边形定则的实验是采用了等效替代法,探究加速度与力、质量的关系的实验是采用了控制变量法。故选A。 (2)步骤②,1滴油酸酒精溶液体积太小,无法用量筒直接读出,应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,记下量筒内增加一定油酸酒精溶液的体积时的滴数,由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积。 (3)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V=0.06%×1.25×10-2 cm3=7.5×10-6 cm3,油酸分子的直径为d= cm=7.5×10-10 m。 9.答案 (1)1×10-5　164　6.10×10-10　(2)9.4×10-10 解析 (1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V= mL=1×10-5 mL 面积超过小方格一半的个数约为41个,故油膜的面积S=41×2×2 cm2=164 cm2 油酸分子直径d= m=6.10×10-10 m。 (2)直径为1.43×10-8 m的圆周周长为l=πd=4.49×10-8 m,可以估算出铁原子的直径约为d'= m=9.4×10-10 m。 7 学科网（北京）股份有限公司 $