（2021新人教版）高中物理选择性必修第三册1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小-学案（有答案）.docx

1、实验：用油膜法估测油酸分子的大小实验：用油膜法估测油酸分子的大小 【学习目标】【学习目标】 1知道用单分子油膜方法估算分子的直径。运用理想化方法，建立物质分子是球 形体的模型。 2培养在物理学中的估算能力。 3体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法。 【学习重难点】【学习重难点】 用油膜法估测分子的大小。 【学习过程】【学习过程】 一、新知呈现一、新知呈现 1油膜法是一种粗略测定分子大小的方法，其方法是把一滴油酸酒精溶液滴到水 面上， 油酸分子在水面上散开， 形成_， 如果把分子看成球形， 如图所示。单分子油膜的厚度就可以认为等于_。 2如果一滴溶液中纯油酸的体积为 V，单分子油膜的面积为

2、S，则分子的大小（即 直径）为 d_。在此忽略了分子间的空隙。 3实验器材：注射器、_、浅盘、玻璃板、_、痱 子粉或滑石粉、水、油酸酒精溶液、细彩笔。 二、二、学习探究学习探究 （一）实验目的 1加深对分子大小数量级的认识。 2学会模型法、估算法等科学方法的运用。 3体验探究过程。 （二）实验原理 把一滴油酸（事先测出其体积 V）滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，可认为是 单分子油膜，且把分子看成球形。油膜的厚度就是油酸分子的直径 d，测出油膜面积 S， 则分子直径 d_。 （三）实验步骤 1配制油酸酒精溶液，取 1mL 的油酸滴入酒精中配制成 500mL 的油酸酒精溶液。 2用滴管或注射器将

3、事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量 筒内增加一定体积（例如 1mL）时的_，算出一滴油酸酒精溶液的体积。 3实验时先向边长为 3040cm 的浅盘里倒入约_cm 深的水，然后将痱子 粉或石膏粉均匀地撒在水面上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液， 油酸立即在水面上 散开，形成一块薄膜。 4待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔 画在玻璃板上。 5将画有油酸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1cm的正方形为单位。 数出轮廓内正方形的个数， 不足半个的_， 多于半个的_。 6根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一

4、滴溶液中纯油酸的体积 V。根据一滴 纯油酸的体积 V 和薄膜的面积 S 即可算出油酸薄膜的厚度 dV/S， 即油酸分子的大小。 （四）数据处理 根据上面记录的数据，完成以下表格： 实验 次数 量筒内增加 1mL 溶液时的滴数 一滴纯油酸 的体积 V 轮廓内的 小格子数 轮廓面积 S 分子的直径 （m） 平均值 1 2 延伸思考。 1实验中为什么用油酸而不用其它液体？ 2实验中为什么对油酸用酒精进行稀释？ 3实验中为什么在水面上撒痱子粉？ （五）注意事项 1油酸酒精溶液的浓度应小于_。 2痱子粉的用量不要太多，否则不易成功。 3测 1 滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整

5、毫升 数，应多滴几滴，数出对应的毫升数，这样求平均值时误差较小。 4浅盘里水离盘口面的距离应小些，并要水平放置，以便准确地画出油膜的形状， 画线时视线应与板面垂直。 5要待油膜形状稳定后，再画轮廓。 6利用坐标纸求油膜面积时，以边长 1cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的 个数，不足半个的舍去，大于半个的算一个。 7做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦 去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。 （六）误差分析 用油膜法估测分子的直径，通常可以测得比较准，实验误差通常来自三个方面： 1形成单分子油膜 只有形成单分子油膜，才能用油膜的厚度代表分子的直径，即 dV/S。

6、要求使用 的酒精的浓度、痱子粉的用量适宜。 2油滴的体积 V 用累积法测油滴的体积。先测出 1mL 的油酸酒精溶液的滴数，从而计算出一滴油 酸酒精溶液的体积，再由油酸酒精溶液的浓度算出纯油酸的体积。 3油膜的面积 S 用坐标纸测出形状不规则油膜的面积。数出不规则图形的轮廓包围的方格数，计算 方格数时，不足半格的舍去，多于半格的算一个，方格边长的单位_，这种 方法求出的面积越精确。 （七）实验改进 在做本实验时，把痱子粉均匀撒在水面上是很关键的一步。在实际操作时常撒的不 均匀或撒得过多， 因痱子粉不溶于水又不能搅拌， 只好重做。 可用印刷碳粉代替痱子粉， 因为印刷碳粉不溶于水且漂浮在水面上，若撒

7、得太多，可将水和碳粉一起倒出，然后用 玻璃棒搅拌，直至碳粉在水面薄且均匀，若撒得不均匀，可直接用玻璃棒搅拌均匀。 【练习巩固练习巩固】 1 （1）如图所示的四幅图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤， 将它们按正确操作顺序排列应是_(用符号表示)。 （2）用“油膜法”来粗略估测分子的大小，利用了一些科学的近似处理，这些处 理有： _ _ _。 答案： （1）dacb （2）把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜，把形成油膜的分子看成紧 密排列的球形分子，认为油酸分子是一个挨一个排列的。 2在“用油膜法估测分子的大小”实验中，某同学的操作步骤如下： 取一定量的无水酒精和油酸，制成一

8、定浓度的油酸酒精溶液； 在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积； 在盛水浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定； 在盛水浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。 改正其中的错误：_ _。 答案：在量筒中滴入 N 滴溶液；在水面上先撒上痱子粉 3在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用 amL 的纯油酸配制成 bmL 的油酸 酒精溶液，再用滴管取 1mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共 n 滴。现在让其中一滴 落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为 Scm2，则： （1）估算出油酸分子的直径大小是_cm。 （2）用油膜法测出油酸分子的直径后，要测

9、定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸 的_。 A摩尔质量B摩尔体积C质量D体积 答案： （1）a/bSn（2）B 4在“用油膜法估测分子的大小”实验中，现有油酸和酒精按体积比为 nm 配 制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约 2cm 深水的浅盘，一支滴管，一个 量筒。 请补充下述实验步骤： （1） _。 （需测量的物理量用字母表示） （2）用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘 在坐标纸上，如图所示，则油膜面积为_（已知坐标纸上每个小方格面积为 S， 求油膜面积时，半个以上方格面积记为 S，不足半个舍去） 。 （3）估算油酸分子直径的表达式为 d_（用测量量及已

10、知量字母表示） 。 答案： （1）用滴管向量筒内加注 N 滴油酸酒精溶液，读出其体积 V （2）115S （3） nV 115NS（mn） 5 “用油膜法估测分子的大小”实验的方法及步骤如下： 向体积 V油1mL 的油酸中加入酒精，直至总量达到 V总500mL； 用注射器吸取中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴 入 n100 滴时，测得其体积恰好是 V01mL； 先往边长为 3040cm 的浅盘里倒入 2cm 深的水， 然后将_均匀地撒在 水面上； 用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好 的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状； 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 l20mm。 根据以上信息，回答下列问题： （1）步骤中应填写：_。 （2）1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V是_mL。 （3）油酸分子直径是_m。 答案： （1）痱子粉或细石膏粉 （2）210 5 （3）4.510 10