人教版(新教材)高中物理选择性必修3教学设计2：1 2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小教案

人教版（新教材）高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE11.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小〖教学目标〗1.知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型，并理解用单分子油膜测量油酸分子直径的公式d＝VS2.能操作并测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和在水面上形成的油膜的面积。3.能对测量的数据进行综合分析和计算，得到油酸分子直径的数量级。4.通过油膜法测量分子直径的实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。〖学习重点〗油膜法测量分子直径〖学习难点〗操作、数据进行综合分析和计算〖教学过程〗一.引入新课分子十分微小。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!那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢?二、新课学习1．实验思路(1)理想化：认为在水面上形成的油膜是由单层油酸分子紧密排布组成的。(2)模型化：把油酸分子简化成球形，则油膜的厚度即为油酸分子的直径，如图所示。估算方法：可以粗略地认为，油膜的厚度等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，即油酸分子的直径d＝VS2．实验器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、爽身粉或细石膏粉。3．物理量的测量(1)测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V①配制一定浓度的油酸酒精溶液。②用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的eq\o(□,\s\up3(07))总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数。③用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积，再计算其所含纯油酸的体积V。(2)测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S①在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上。②用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，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。③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。④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，不足半个的舍去，多于半个的算一个。然后，把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。4．数据分析用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝eq\f(V,S)。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。5．误差分析(1)油酸酒精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，从而给实验带来较大的误差。(2)利用量筒测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的读数方法而产生误差。(3)油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。(4)描绘油膜形状的画线误差。(5)利用小正方形数计算轮廓的面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差。(6)不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。课堂练习1.(多选)关于“用油膜法估测分子大小”的实验，下列说法正确的是()A.单分子油膜的厚度被认为是油酸分子的直径B.实验测量结果表明，分子直径的数量级是10-12mC.实验时先将爽身粉均匀撒在水面上，再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上D.处理数据时将一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积就算得油酸分子的直径〖解析〗分子直径的数量级是10-10m，故B选项错误；处理数据时是将纯油酸的体积除以油膜面积算得油酸分子的直径，故D选项错误。〖答案〗AC2.在“用油膜法估测分子的大小”的实验时，用注射器将一滴油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板放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，若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是7×10－6mL，则油酸分子的直径是()m(计算结果保留1位有效数字)．A.4×10－10 B.5×10－10C.6×10－10 D.7×10－10〖解析〗计算油膜面积时，只计算了完整方格的数目，导致S偏小，根据d=QUOTEVSVSQUOTEVS可知，测量值偏大，故A正确；水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致计算结果偏大，故B正确；计算时把油酸酒精溶液当成了纯油酸，体积偏大，则d偏大，故C正确；测量每滴油酸酒精溶液体积时，将29滴溶液错数成30滴，计算代入纯油酸体积将偏小，测量直径偏小，故D错误。〖答案〗ABC4.测量分子大小的方法有很多，如油膜法、显微镜法。(1)在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格的正方形大小为2cm×2cm。由图可以估算出油膜的面积是cm2(保留2位有效数字)，由此估算出油酸分子的直径是m(保留1位有效数字)。(2)如图所示是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为1.43×10-8m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原子的直径约为m。(保留2位有效数字)

〖解析〗(1)数油膜的正方形格数，大于半格的算一格，小于半格的舍去，估算出油膜的面积S=格数(65)×2cm×2cm=260cm2=2.6×102cm2。溶液体积浓度为11000每滴溶液体积为1100

mL2滴溶液中所含油酸体积V=2×10-5cm3，油膜厚度