【高中物理】实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

实验：用油膜法估测油酸分子的大小学习目标

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。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？新课引入新课引入问题1：曹冲怎么称象？化整为零问题2：怎样估测绿豆的直径？逆向思维化零为整方法一：将绿豆排成一行，测出总长，数出个数。新课引入一、实验思路为了估测油酸分子的大小，我们把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜。尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布。测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径。为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。三、数据分析水油酸分子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。四、误差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。五、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。课堂练习拓展提高固体、液体小球模型：在计算固体和液体分子大小时，可把分子看成是一小球，小球紧密排列在一起（忽略小球间的空隙）则：拓展提高气体ddd立方体模型：在计算气体分子大小时，把每个分子和其占有的空间当作一个小立方体，气体分子位于每个立方体的中心，这个小立方体的边长等于分子间的平均距离.（d为立方体的边长）拓展提高2：已知水的摩尔体积是1.8×10-5m3/mol，每个水分子的直径是4×10-10m，设想水分子是一个挨一个排列的，求1mol水中所含的水分子数。

一个分子的体积：1mol水中所含的水分子数：=6.0×1023mol-1N=拓展提高3：在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液中有液滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，则：(1)油膜的面积是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？拓展提高拓展提高4：用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×50cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸．(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C. A．用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数NB．将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n拓展提高C．___________________________________D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积Scm2(2)用已给的和测得的物理量表示单个油膜分子的直径大小________(单位：cm)．拓展提高课堂小结一、实验思路①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层②油分