高中 物理 必修第三册 第一章 分子动理论《第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小》课件

物理第一章分子动理论第2节实验：用油膜法估测油酸分子的大小01基础储备明确原理02热点实验典例解读一、实验目的1．估测油酸分子大小的数量级。2．体验通过油膜法测量油酸分子大小的思想方法。三、实验器材油酸、酒精、清水、滴管(或注射器)、量筒、笔、爽身粉、玻璃片、浅水盘、坐标纸。2．向浅水盘内倒入清水，在水面上轻轻并均匀地撒一层爽身粉。用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液，待油层不再扩散并且形状稳定时，就近似形成了单分子油膜，如图所示。3．将玻璃板片盖在浅水盘上，用笔将油膜的轮廓描绘在玻璃片上。4．将描有油膜轮廓的玻璃片放在坐标纸上，算出油膜的面积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(不足半个的舍去，多于半个的算一个)。5．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。根据油酸的体积V和油膜的面积S算出油酸分子的直径。六、注意事项1．实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，否则难以形成油膜；实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影响实验结果。2．油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免改变浓度，造成较大的实验误差。七、误差分析本实验误差通常来自以下方面(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度容易改变，会给实验带来较大误差；(2)向浅盘内滴入1滴油酸酒精溶液后,没有形成单分子油膜，产生误差；(3)油滴体积的测量产生误差；(4)数出配制好的油酸酒精溶液1mL的滴数时不准确，产生误差；(5)油膜形状的画线或数格数时不准确，计算油膜的面积有误差(每个方格面积越小，误差越小)。热点一实验原理和实验操作【例1】在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中，某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在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；④在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：_____________________________________________。[解析]

②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液的体积误差太大，应先用累积法测出N滴该溶液体积，再求出一滴的体积；③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上先撒上痱子粉(或细石膏粉)，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出清晰轮廓。[答案]

②在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积；③在水面上先撒上痱子粉(或细石膏粉)，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定[针对训练1]

(2021·江苏扬州市高二期中)某实验小组进行“用油膜法估测分子的大小”实验探究。(1)在该实验中，采用理想化假设的是________。A．将油膜看成单分子层油膜B．不考虑各油酸分子间的间隙C．不考虑各油酸分子间的相互作用力√√(2)如图所示的四个图反映该实验中的四个步骤，将它们按操作顺序排列应是____________。解析：(1)本实验的原理是利用一滴油酸的体积V与其在水面上摊开的面积S的比值表示分子的直径d，需要有两个理想化假设作为前提，一是将油膜看成单分子层油膜，二是不考虑各油酸分子间的间隙，本实验的原理与油酸分子间的相互作用力无关，故A、B正确，C错误。(2)a图步骤是在玻璃板上描绘油酸膜的轮廓；b图步骤是测量1滴油酸酒精溶液的体积；c图步骤是在铺满爽身粉的水面上滴油酸酒精溶液；d图步骤是计算油酸膜的面积。故操作的先后顺序应是bcad。答案：(1)AB

(2)bcad热点二数据处理和误差分析【例2】某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。(1)每滴油酸酒精溶液的体积为V0，将该溶液滴一滴到水面上，稳定后形成油膜的面积为S。已知500mL油酸酒精溶液中含有纯油酸1mL，则油酸分子直径大小的表达式为d＝________。(2)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化C．水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理√√[针对训练2]

(2021·江苏宿迁市高二期中)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.2mL，用量筒和注射器测得1mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有爽身粉的浅盘里，待水面稳定后，画出油酸薄膜的轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm。(结果均保留2位有效数字)(1)油酸薄膜的面积S是________m2。(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V是__________m3。(3)油酸分子的直径表达式d＝________(用字母S、V表示)，根据上述数据，估测出是________m。(4)某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小，可能是由于________。A．油酸未完全散开B．油酸酒精溶液中含有大量酒精C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴√解析：(1)由于每格边长为1cm，则每一格就是1cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出40格，则油酸薄膜面积为S＝40cm2＝4.0×10－3m2。(4)油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致分子直径计算结果偏大，故A错误；计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，故B错误；计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，故C错误；向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了10滴，计算出的油酸的体积偏小，则d偏小，故D正确。[针对训练3]在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将6mL的油酸溶于酒精，制成10L的油酸酒精溶液，测得1mL的油酸酒精溶液有75滴。现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将带有网格线的透明塑料盖板放在浅盘上，用彩笔在塑料盖板上描出油膜的轮廓，其形状和尺寸如图所示，塑料盖板上的小方格边长为1cm。(1)油酸膜的面积是________cm2。(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL。(结