1.2　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件-2026-2027学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第一章　分子动理论 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 2 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。 1 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。 重点 分子十分微小。一个直径为10-3 mm 左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！ 那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。 导入 如何估测一粒黄豆的直径？ 方法：通过测量较大量来研究较小量 一、实验目的 1.通过估测油酸分子的大小(直径)，加深对分子大小数量级的认识。 2.通过建立适当的物理模型，学习利用宏观量的测量来估算微观量的科学方法。 把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜。 二、实验原理 1.模型化:把滴在水面上的油酸层当作单分子 油膜层。 2.理想化：把分子看成球形 油酸分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度就是分子的直径。 3.估算 : D 水 油酸分子 d 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　用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸，这样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，则一滴油酸的酒精溶液体积V0=。 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。 (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。 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=。 讨论交流 量筒 浅盘 痱子粉 三、实验器材 量筒，注射器，浅盘， ，玻璃板，坐标纸，___________ _____，细彩笔，水。 油酸酒精溶液 痱子粉或滑 石粉 四、实验步骤 1.用注射器吸入一定体积(如1 mL)事先配制好的油酸酒精溶液，再均匀地滴到玻璃杯中，记下滴出的总滴数，即可算出一滴油酸酒精溶液的体积V0。 2.在边长30~40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或滑石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，待其散开。 3.当油酸薄膜的形状稳定后，将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。 4.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上， 用数格的方法估算出油膜的面积S。 5.根据油酸酒精溶液的浓度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。 6.用公式D=(D为油酸分子直径)， 计算得到油酸分子的大小。 水 油酸分子 D 五、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。 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。 3.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。 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。 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。 1.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； 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； 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，记下量筒内一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积； 例题 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。 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)  ④①②⑤③ (2)该实验中，使用到的研究方法是　　。  A.等效替代法 B.理想模型法 C.微小量放大法 D.控制变量法 B (3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每104 mL溶液 中含有2 mL油酸，又用滴管测得每50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)。 ①一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸体积为　　　　mL；  4×10-6 ②油膜的面积约为　　cm2；  60 (4)某学生在“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　　　　。  A.油酸未完全散开 B.计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格 C.计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格 D.在计算一滴溶液的体积时，少算了滴数 ACD S测量值偏小，则直径测量值偏大 S测量值偏大，则直径测量值偏小 S测量值偏小，则直径测量值偏大 纯油酸体积将偏大，计算得到的分子直径也将偏大 (1)由实验要求可知，实验的步骤是先配溶液，然后再将痱子粉撒在水面上，将溶液滴入水中，描绘轮廓，计算面积，因此是④①②⑤③； (2)该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，认为分子为球形且一个挨一个排列，所以采用了理想模型法，故选B。 (3) ①一滴溶液含有的油酸分子的体积 V=×=4×10-6 mL ②通过数油膜在纸上的格数可知，共有60个格，则油膜的面积约为S=60×1cm2=60cm2 ③故油酸分子直径的大小d==≈7×10-10 m (4)油酸未完全散开，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故A正确；计算油膜面积时，将所有不足1格的方格记作1格，则S测量值偏大，则直径测量值偏小，故B错误； 计算油膜面积时，舍去了所有不足1格的方格，则S测量值偏小，则直径测量值偏大，故C正确； 计算溶液体积时，少算了液滴数，则纯油酸体积将偏大，计算得到的分子直径也将偏大，故D正确。 实验：用油膜法估算油酸分子的大小 一、实验思路 二、实验器材 三、实验步骤 四、数据分析 五、误差分析及注意事项 实验原理： 多数分子大小的数量级为10－10 m 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、带有坐标方格的玻璃板、彩笔 1.测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 2.测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S Keep thinking $