第十五章 热学 第78课时　热学实验　实验增分课学生用

第78课时热学实验[实验增分课]一、用油膜法估测油酸分子的大小装置原理操作要领数据处理注意事项利用油酸在水面上形成一层单分子油膜来估测分子的大小（油酸分子简化成球形）（1）倒水、撒爽身粉（痱子粉）。（2）测出1滴油酸溶液的体积。（3）滴一滴油酸就在水面上形成如图乙所示形状的一层纯油酸薄膜。（4）用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃上。（5）将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S（1）根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。（2）根据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，即可算出油酸薄膜的厚度，即油酸分子的大小（1）在有机玻璃板上描绘轮廓时动作轻而迅速，眼睛视线要始终与玻璃垂直。（2）本实验只要求估算油酸分子的大小，实验结果数量级符合要求即可二、探究气体等温变化的规律装置原理操作要领注意事项误差分析控制气体质量和温度不变，研究气体压强与体积的关系（1）安装器材，设计表格记录数据。（2）注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段空气柱。（3）用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强，记录数据。计算出气体体积，也可以直接用刻度尺读数作为空气柱体积。（4）以压强p为纵坐标，以体积的倒数1V为横坐标，描点作图，确定p与1（1）适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，才能保证温度不变。（2）要等到示数稳定之后，再去读数。（3）研究对象为一定质量的气体，防止漏气（1）实验的过程中存在漏气现象会造成误差，在实验的过程中要保证橡胶套的气密性。（2）下压柱塞或上拉柱塞过快，会造成气体温度增加，引起实验误差。（3）在读压力表和刻度尺示数时都会引起读数误差，因此要多测几次取平均值

【典例1】在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.5mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：（1）油酸薄膜的面积是cm2；（2）油酸分子的直径是m；（结果保留两位有效数字）（3）某同学实验中最终得到的计算结果数据偏大，可能是由于；A.油膜中含有大量未溶解的酒精B.计算油膜面积时，错将全部不完整的方格作为完整方格处理C.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D.水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开（4）利用单分子油膜法可以粗测分子大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油酸的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为；（分子看成球体）（5）本实验体现的物理思想方法为。A.控制变量法 B.理想化模型C.极限思想法 D.整体法与隔离法难点助攻第（1）问求解油膜面积的关键：在数轮廓包围的方格的个数时，要注意超过半格的计为“1”、不足半格的计为“0”。第（3）问分析“计算结果数据偏大”的误差原因时，应该根据油酸分子直径的计算公式d＝VS，分析引起V偏大或S听课记录【典例2】某实验小组用如图甲所示的实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律。（1）关于该实验，下列说法正确的是。A.实验前应将注射器内的空气完全排出B.空气柱体积变化应尽可能快些C.空气柱的压强随体积的减小而减小D.作出p-1V图像可以直观反映出p与V（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的p-V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1（选填“＜”“＝”或“＞”）T2。（3）另一小组根据实验数据作出的V-1p图线如图丙所示，若他们的实验操作无误，造成图线不过原点的原因可能是难点助攻第（3）问中分析V-1p图线不过原点的可能原因：测量封闭气体的体积时未考虑注射器前端与橡胶套连接处的气体体积，听课记录【典例3】某同学通过图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的石子的体积。实验步骤：①将石子装进注射器，插入活塞，再将注射器通过软管与传感器A连接；②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积V，同时记录对应的传感器数据；③建立直角坐标系。（1）在实验操作中，下列说法正确的是；A.图甲中，传感器A为压强传感器B.在步骤①中，将注射器与传感器A连接前，应把注射器活塞移至注射器最右端位置C.操作中，不可用手握住注射器封闭气体部分，是为了保持封闭气体的温度不变D.若实验过程中不慎将活塞拔出注射器，应立即将活塞插入注射器继续实验（2）为了在坐标系中获得直线图像，若取y轴为V，则x轴为（选填“1p”或“p”（3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的图像如图乙所示，若不考虑传感器和注射器连接处的软管容积带来的误差，则石子的体积为；若考虑该误差影响，测得软管容积为V0，则石子的体积为。3步稳解题①实验目的是什么？测定一颗形状不规则的石子的体积。②实验原理是什么？玻意耳定律、间接测量法。③怎样处理数据？利用V-1p听课记录1.（1）如图1反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是（用符号表示）；（2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图2所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，试求：①油酸膜的面积是cm2；②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是；③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是m。（结果保留一位有效数字）（3）若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是。A.1kg油酸所含有分子数为ρNA B.1m3油酸所含分子数为ρC.1个油酸分子的质量为NAM D.

2.用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。（1）实验中，为找到体积与压强的关系，（选填“需要”或“不需要”）测空气柱的横截面积；（2）关于该实验的操作，下列说法正确的有；A.柱塞上应该涂油B.应缓慢推拉柱塞C.用手握着注射器推拉柱塞D.注射器必须固定在竖直平面内（3）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，以p为纵坐标，1V为横坐标，在坐标系中描点作图。小明所在的小组不断压缩气体，由测得的数据发现p与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图像应为图乙中的（选填“①”或“②”），造成该现象的原因可能是3.为了研究大气压强随高度的变化规律，某实验小组设计了如图所示的实验装置：在一个密闭的玻璃瓶的塞子上插入一根两端开口且足够长的细玻璃管，瓶内有一定质量的水和空气。由于内外压强差，细玻璃管内水面a与瓶内有一定的高度差。该小组成员在某栋17层高的楼内进行实验，每层楼的高度均为4m，一楼地板与地面平齐。实验时，他们先将装置放在一楼地板上，水柱稳定后记录细玻璃管内水面a与瓶内水面间的高度差h，然后在不同的楼层重复上述操作，记录多组高度差h的值。下表为他们记录的实验数据（不计水面升降引起的瓶内空气体积和温度的变化，不考虑毛细现象，水银的密度是水的密度的13.6倍）。楼层147101316h/mm214.1227.7241.5255.1268.5282.0（1）分析这些数据可以发现，高度每升高12m，大气压强约减小mmHg。（保留一位有效数字）（2）通过数据分析该小组成员选择瓶内装水而不装水银的主要原因是