第二課+實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小 【知識(shí)精講架構(gòu)+備課精研精梳】 高二物理 （人教版2019選擇性必修第三冊(cè)）

§1.2實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小油酸分子分子十分微小。以水為例，一個(gè)直徑為10-3mm左右的水珠，它的大小與細(xì)菌差不多，用肉眼無法觀察，就是在這樣小的水珠里，分子的個(gè)數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍！思考：通過什么途徑可以知道分子的大小呢？新課引入分子直徑:10－10m直徑:10－1m蘋果直徑:107m地球問題1：曹沖怎么稱象？化整為零問題2：怎樣估測(cè)綠豆的直徑？逆向思維化零為整新課引入方法一：將綠豆排成一行，測(cè)出總長(zhǎng)，數(shù)出個(gè)數(shù)。

新課引入方法二：測(cè)出總體積，量出單層鋪開的面積。

新課引入實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.知道用油膜法測(cè)定分子大小的思路。通過估測(cè)油酸分子的大小，加深對(duì)分子大小數(shù)量級(jí)的認(rèn)識(shí)2.學(xué)會(huì)模型法，估算法等科學(xué)方法的應(yīng)用3.體驗(yàn)科學(xué)探究過程，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法的巧妙運(yùn)用，把宏觀和微觀兩個(gè)領(lǐng)域聯(lián)系起來，用宏觀的方法測(cè)定非常微小的分子的大小4.了解一般分子大小的數(shù)量級(jí)實(shí)驗(yàn)思路:水油酸分子d油酸分子①模型化②理想化③估算d-----單分子油酸的直徑V-----純油酸的體積S-----油酸單分子膜的面積2.滴油1.撒粉實(shí)驗(yàn)過程：3.描線4.數(shù)格子，算出S

5.得出結(jié)果d=V/S方法小結(jié)：放大的思想。實(shí)驗(yàn)步驟：物理量的測(cè)量：1、測(cè)量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V⑴配制油酸溶液：⑵測(cè)量一滴油酸溶液的體積：⑶求出1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，記下液滴的總滴數(shù)n和它們的總體積V3，則一滴油酸酒精溶液的體積為。用注射器吸取體積為V1的油酸，注入一定體積的量筒中，加入無水酒精至體積V2刻度線，充分?jǐn)噭蚝蟮玫襟w積比為

的油酸酒精溶液。2、測(cè)量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S⑷待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下薄膜的形狀。⑴在淺盤里盛上水，將爽身粉均勻地撒在水面上。⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。⑶油酸立即在水面散開，形成一塊油膜，油膜上沒有爽身粉，可以清楚地看出它的輪廓。物理量的測(cè)量：2、測(cè)量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S正方形的個(gè)數(shù)N乘單個(gè)正方形的面積s0就得到油膜的面積S=

s0N

。不足半個(gè)的舍去根據(jù)畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標(biāo)方格，計(jì)算輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)。多于半個(gè)的算一個(gè)物理量的測(cè)量：水油酸分子dd-----單分子油酸的直徑V-----一滴油酸分子的體積S-----一滴油酸分子的面積S=s0N大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管所用的測(cè)定分子大小的方法不同，測(cè)出的結(jié)果也有差異，但數(shù)量級(jí)是一致的。除了一些有機(jī)物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小的數(shù)量級(jí)為10-10m。數(shù)據(jù)的處理：例1.在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)，每103mL油酸酒精溶液中有純油酸1mL。用注射器測(cè)得58滴這樣的溶液為1mL。把1滴這樣的溶液滴入到淺盤里，等油膜穩(wěn)定后，把玻璃板蓋在淺盤上并描畫出油酸膜的輪廓，如圖所示。圖中正方形小方格的邊長(zhǎng)為1cm。(1)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少?(2)油酸膜的面積是多少?(3)按以上數(shù)據(jù)，估算油酸分子的大小。解：(1)1mL溶液中含純油酸體積V1=mL=10－3mL1滴溶液中含純油酸體積V2=mL=1.7×10－5mL=1.7×10－11m3(2)小方格面積S0=

10－2×10－2m2

=

10－4m2，小方格數(shù)n

=257，油膜的面積

S

=

nS0=2.57×10－2m2。(3)油酸分子的直徑=m≈6.6×10－10m數(shù)據(jù)歸納我們頭發(fā)的直徑約是900nm。鎢原子水分子氫分子分子直徑數(shù)量級(jí)

10-10m（1nm=10-9m）分子的數(shù)量級(jí)很小，說明分子很小水油酸分子d誤差的分析：溶液配制后長(zhǎng)時(shí)間放置，由于酒精的揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致溶液的濃度改變。

油滴的體積過大，水面面積過小，溶液濃度，痱子粉的用量等因素，形成的油膜不是單分子油膜。1、油酸酒精溶液濃度改變2、形成的油膜不是單分子油膜4、純油酸體積的測(cè)量和計(jì)算產(chǎn)生誤差5、油膜的面積S測(cè)量和計(jì)算產(chǎn)生的誤差①油膜形狀畫線誤差。②數(shù)格子法帶來的誤差。3、不考慮油酸分子的空隙，計(jì)算分子直徑時(shí)的誤差。實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)：7、利用坐標(biāo)紙求油膜面積時(shí)，以邊長(zhǎng)1cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半格的舍去，多于半格的算一個(gè)。1、測(cè)1滴酒精油酸溶液的體積時(shí)，滴入量筒中的酒精油酸溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù)，應(yīng)多滴幾毫升，數(shù)出對(duì)應(yīng)的滴數(shù)，這樣求平均值誤差較小。2、淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)確地畫出薄膜的形狀，畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直。3、痱子粉不要撒得太多，只要能夠幫助看清油膜邊界即可。4、在水面撒痱子粉后，不要再觸動(dòng)盤中的水。5、滴入油酸溶液時(shí)，一定要細(xì)心，不要一下滴得太多，使油膜的面積過大。6、待測(cè)油酸面擴(kuò)散后又收縮，要在穩(wěn)定后再畫輪廓。擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)原因：第一是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)；第二是酒精揮發(fā)后液面收縮。1．“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，有下列實(shí)驗(yàn)步驟：①往邊長(zhǎng)約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上。②用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定。③將畫有油膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油膜的面積，根據(jù)油酸的體積和面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小。④用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積。⑤將玻璃板放在淺盤上，然后將油膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上。完成下列填空：（1）上述步驟中，正確的順序是________________（填寫步驟前面的數(shù)字）。（2）將1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液，測(cè)得1cm3的油酸酒精溶液有50滴。現(xiàn)取一滴該油酸酒精溶液滴在水面上，測(cè)得所形成的油膜的面積是0.13m2。由此估算出油酸分子的直徑為____________m（結(jié)果保留1位有效數(shù)字）。④①②⑤③5×10－10課堂練習(xí)2．下面哪些措施可以減小“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)的誤差（）A．裝在淺盤中的水用蒸餾水B．向水中滴油酸酒精溶液液滴時(shí)，只要注射器針尖離水面近一些就可以，沒有其他要求C．在描繪油膜形狀時(shí)，透明蓋板要離水面近些D．在油膜穩(wěn)定后再描繪油膜的形狀A(yù)CD課堂練習(xí)課

堂

小

結(jié)用油膜法估測(cè)油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)思路理想建模三個(gè)假設(shè)物理量的測(cè)量稀釋分割描廓計(jì)算數(shù)據(jù)分析誤差分析注意事項(xiàng)分子是球形的單分子油膜分子間沒有空隙考1.將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，現(xiàn)取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，隨著酒精溶于水，油酸在水面上形成一單分子薄層，已測(cè)出這一薄層的面積為0.2m2，由此可估測(cè)油酸分子的直徑?！窘馕觥縿t1滴油酸酒精溶液的體積為

油酸酒精溶液的濃度為1滴溶液中油酸的體積為考2.甲、乙、丙三位同學(xué)分別在三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)，但都發(fā)生了操作錯(cuò)誤。甲在配制油酸酒精溶液時(shí)，不小心把酒精倒多了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸酒精溶液的實(shí)際濃度比計(jì)算值小一些。乙在計(jì)算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯(cuò)了一個(gè)注射器把溶液滴在水面上，這個(gè)拿錯(cuò)的注射器的針管比原來的粗，每滴油酸酒精溶液的