高中 物理 必修第三冊 第一章 分子動理論《第2節(jié) 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小》課件

物理第一章分子動理論第2節(jié)實驗：用油膜法估測油酸分子的大小01基礎儲備明確原理02熱點實驗典例解讀一、實驗目的1．估測油酸分子大小的數(shù)量級。2．體驗通過油膜法測量油酸分子大小的思想方法。三、實驗器材油酸、酒精、清水、滴管(或注射器)、量筒、筆、爽身粉、玻璃片、淺水盤、坐標紙。2．向淺水盤內倒入清水，在水面上輕輕并均勻地撒一層爽身粉。用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液，待油層不再擴散并且形狀穩(wěn)定時，就近似形成了單分子油膜，如圖所示。3．將玻璃板片蓋在淺水盤上，用筆將油膜的輪廓描繪在玻璃片上。4．將描有油膜輪廓的玻璃片放在坐標紙上，算出油膜的面積S。求面積時以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位，數(shù)出輪廓內正方形的個數(shù)(不足半個的舍去，多于半個的算一個)。5．根據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V。根據(jù)油酸的體積V和油膜的面積S算出油酸分子的直徑。六、注意事項1．實驗前，必須把所有的實驗用具擦洗干凈，否則難以形成油膜；實驗時吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分別專用，不能混用，否則會增大誤差，影響實驗結果。2．油酸酒精溶液配制好后不要長時間放置，以免改變濃度，造成較大的實驗誤差。七、誤差分析本實驗誤差通常來自以下方面(1)油酸酒精溶液配制后長時間放置，溶液的濃度容易改變，會給實驗帶來較大誤差；(2)向淺盤內滴入1滴油酸酒精溶液后,沒有形成單分子油膜，產生誤差；(3)油滴體積的測量產生誤差；(4)數(shù)出配制好的油酸酒精溶液1mL的滴數(shù)時不準確，產生誤差；(5)油膜形狀的畫線或數(shù)格數(shù)時不準確，計算油膜的面積有誤差(每個方格面積越小，誤差越小)。熱點一實驗原理和實驗操作【例1】在“用油膜法估測油酸分子大小”的實驗中，某同學操作步驟如下：①取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積；③在淺盤內盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定；④在淺盤上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積。改正其中的錯誤：_____________________________________________。[解析]

②在量筒中直接測量一滴油酸酒精溶液的體積誤差太大，應先用累積法測出N滴該溶液體積，再求出一滴的體積；③油酸在水面上形成的油膜形狀不易觀察，可在水面上先撒上痱子粉(或細石膏粉)，再滴油酸酒精溶液，穩(wěn)定后就呈現(xiàn)出清晰輪廓。[答案]

②在量筒中滴入N滴溶液，測出其體積；③在水面上先撒上痱子粉(或細石膏粉)，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定[針對訓練1]

(2021·江蘇揚州市高二期中)某實驗小組進行“用油膜法估測分子的大小”實驗探究。(1)在該實驗中，采用理想化假設的是________。A．將油膜看成單分子層油膜B．不考慮各油酸分子間的間隙C．不考慮各油酸分子間的相互作用力√√(2)如圖所示的四個圖反映該實驗中的四個步驟，將它們按操作順序排列應是____________。解析：(1)本實驗的原理是利用一滴油酸的體積V與其在水面上攤開的面積S的比值表示分子的直徑d，需要有兩個理想化假設作為前提，一是將油膜看成單分子層油膜，二是不考慮各油酸分子間的間隙，本實驗的原理與油酸分子間的相互作用力無關，故A、B正確，C錯誤。(2)a圖步驟是在玻璃板上描繪油酸膜的輪廓；b圖步驟是測量1滴油酸酒精溶液的體積；c圖步驟是在鋪滿爽身粉的水面上滴油酸酒精溶液；d圖步驟是計算油酸膜的面積。故操作的先后順序應是bcad。答案：(1)AB

(2)bcad熱點二數(shù)據(jù)處理和誤差分析【例2】某同學做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗。(1)每滴油酸酒精溶液的體積為V0，將該溶液滴一滴到水面上，穩(wěn)定后形成油膜的面積為S。已知500mL油酸酒精溶液中含有純油酸1mL，則油酸分子直徑大小的表達式為d＝________。(2)該同學做完實驗后，發(fā)現(xiàn)自己所測的分子直徑d明顯偏大。出現(xiàn)這種情況的原因可能是________。A．將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進行計算B．油酸酒精溶液長時間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化C．水面上爽身粉撒得太多，油膜沒有充分展開D．計算油膜面積時，將不完整的方格作為完整方格處理√√[針對訓練2]

(2021·江蘇宿遷市高二期中)在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗時，油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.2mL，用量筒和注射器測得1mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴該溶液滴入表面撒有爽身粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，畫出油酸薄膜的輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長為1cm。(結果均保留2位有效數(shù)字)(1)油酸薄膜的面積S是________m2。(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V是__________m3。(3)油酸分子的直徑表達式d＝________(用字母S、V表示)，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出是________m。(4)某同學所得到的油酸分子直徑的計算結果明顯偏小，可能是由于________。A．油酸未完全散開B．油酸酒精溶液中含有大量酒精C．計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時，滴數(shù)多數(shù)了10滴√解析：(1)由于每格邊長為1cm，則每一格就是1cm2，估算油膜面積以超過半格以一格計算，小于半格就舍去的原則，估算出40格，則油酸薄膜面積為S＝40cm2＝4.0×10－3m2。(4)油膜沒有充分展開，則測量的面積S偏小，導致分子直徑計算結果偏大，故A錯誤；計算時利用的是純油酸的體積，酒精的作用是更易于油酸平鋪成單層薄膜，自身溶于水或揮發(fā)掉，使測量結果更精確，故B錯誤；計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，S將偏小，故得到的分子直徑將偏大，故C錯誤；向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時，滴數(shù)多數(shù)了10滴，計算出的油酸的體積偏小，則d偏小，故D正確。[針對訓練3]在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，將6mL的油酸溶于酒精，制成10L的油酸酒精溶液，測得1mL的油酸酒精溶液有75滴?，F(xiàn)取1滴該油酸酒精溶液滴在水面上，待水面穩(wěn)定后，將帶有網(wǎng)格線的透明塑料蓋板放在淺盤上，用彩筆在塑料蓋板上描出油膜的輪廓，其形狀和尺寸如圖所示，塑料蓋板上的小方格邊長為1cm。(1)油酸膜的面積是________cm2。(2)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是______mL。(結