第二课+实验：用油膜法估测油酸分子的大小 【知识精讲架构+备课精研精梳】 高二物理 （人教版2019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油酸分子分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3mm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！思考：通过什么途径可以知道分子的大小呢？新课引入分子直径:10－10m直径:10－1m苹果直径:107m地球问题1：曹冲怎么称象？化整为零问题2：怎样估测绿豆的直径？逆向思维化零为整新课引入方法一：将绿豆排成一行，测出总长，数出个数。

新课引入方法二：测出总体积，量出单层铺开的面积。

新课引入实验目的:1.知道用油膜法测定分子大小的思路。通过估测油酸分子的大小，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应用3.体验科学探究过程，体验实验方法的巧妙运用，把宏观和微观两个领域联系起来，用宏观的方法测定非常微小的分子的大小4.了解一般分子大小的数量级实验思路:水油酸分子d油酸分子①模型化②理想化③估算d-----单分子油酸的直径V-----纯油酸的体积S-----油酸单分子膜的面积2.滴油1.撒粉实验过程：3.描线4.数格子，算出S

5.得出结果d=V/S方法小结：放大的思想。实验步骤：物理量的测量：1、测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V⑴配制油酸溶液：⑵测量一滴油酸溶液的体积：⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为。用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比为

的油酸酒精溶液。2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S⑷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。⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。物理量的测量：2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S=

s0N

。不足半个的舍去根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数。多于半个的算一个物理量的测量：水油酸分子dd-----单分子油酸的直径V-----一滴油酸分子的体积S-----一滴油酸分子的面积S=s0N大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10m。数据的处理：例1.在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，每103mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL。用注射器测得58滴这样的溶液为1mL。把1滴这样的溶液滴入到浅盘里，等油膜稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜的轮廓，如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。(1)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?(2)油酸膜的面积是多少?(3)按以上数据，估算油酸分子的大小。解：(1)1mL溶液中含纯油酸体积V1=mL=10－3mL1滴溶液中含纯油酸体积V2=mL=1.7×10－5mL=1.7×10－11m3(2)小方格面积S0=

10－2×10－2m2

=

10－4m2，小方格数n

=257，油膜的面积

S

=

nS0=2.57×10－2m2。(3)油酸分子的直径=m≈6.6×10－10m数据归纳我们头发的直径约是900nm。钨原子水分子氢分子分子直径数量级

10-10m（1nm=10-9m）分子的数量级很小，说明分子很小水油酸分子d误差的分析：溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变。

油滴的体积过大，水面面积过小，溶液浓度，痱子粉的用量等因素，形成的油膜不是单分子油膜。1、油酸酒精溶液浓度改变2、形成的油膜不是单分子油膜4、纯油酸体积的测量和计算产生误差5、油膜的面积S测量和计算产生的误差①油膜形状画线误差。②数格子法带来的误差。3、不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。实验的注意事项：7、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，不足半格的舍去，多于半格的算一个。1、测1滴酒精油酸溶液的体积时，滴入量筒中的酒精油酸溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。2、浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直。3、痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。4、在水面撒痱子粉后，不要再触动盘中的水。5、滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。6、待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩。1．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，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在水面上，待薄膜形状稳定。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玻璃板上。完成下列填空：（1）上述步骤中，正确的顺序是________________（填写步骤前面的数字）。（2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液，测得1cm3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0.13m2。由此估算出油酸分子的直径为____________m（结果保留1位有效数字）。④①②⑤③5×10－10课堂练习2．下面哪些措施可以减小“用油膜法估测分子的大小”的实验的误差（）A．装在浅盘中的水用蒸馏水B．向水中滴油酸酒精溶液液滴时，只要注射器针尖离水面近一些就可以，没有其他要求C．在描绘油膜形状时，透明盖板要离水面近些D．在油膜稳定后再描绘油膜的形状ACD课堂练习课

堂

小

结用油膜法估测油酸分子的大小实验目的实验思路理想建模三个假设物理量的测量稀释分割描廓计算数据分析误差分析注意事项分子是球形的单分子油膜分子间没有空隙考1.将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液．已知1cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0.2m2，由此可估测油酸分子的直径。【解析】则1滴油酸酒精溶液的体积为

油酸酒精溶液的浓度为1滴溶液中油酸的体积为考2.甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。甲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一些。乙在计算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把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗，每滴油酸酒精溶液的