實驗：用油膜法估測油酸分子的大小 高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

1.2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小1.知道用油膜法測定分子大小的思路.2.通過實驗估測分子的大小，體會建立模型和估測方法在研究物理

問題中的應用.3.了解一般分子大小的數(shù)量級.學科素養(yǎng)目標：1、這里所說的分子與化學中所說的分子有何不同?2、怎樣才能觀察到分子的排布?3、怎樣才能知道分子的大小呢?4、如何求解分子直徑呢？閱讀課文,回答以下問題:新知導入新知導入分子十分微小。以水為例，一個直徑為10~3mm左右的水珠，它的大小與細菌差不多，用肉眼無法觀察，就是在這樣小的水珠里，分子的個數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍!那么，通過什么途徑可以知道分子的大小呢?d=V/S

一、實驗思路為了估測油酸分子的大小，我們把1滴油酸滴在水面上，水面上會形成一層油膜。盡管油酸分子有著復雜的結(jié)構(gòu)和形狀，分子間也存在著間隙，但在估測其大小時，可以把它簡化為球形處理，并認為它們緊密排布。測出油膜的厚度d，它就相當于分子的直徑。為了使油酸充分展開，獲得一塊單分子油膜，我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水中。這樣的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精將溶于水并很快揮發(fā)，從而獲得純油酸形成的油膜。實驗思路

實驗中，為了使油酸充分展開（油酸的量要少一點），獲得一塊單分子油膜，我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水中（可以向1mL油酸中加酒精，直至總量達到500mL）。這樣的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精將溶于水并很快揮發(fā)，從而獲得純油酸形成的油膜

建立模型、進行合理的估算在物理學的學習和研究中是很有用的

這里可以粗略地認為，油膜的厚度等于1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V與它在水面上攤開的面積S之比。即二、物理量的測量1、測量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，充分攪勻后得到體積比為

的油酸酒精溶液。二、物理量的測量2、測量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，將事先準備好的帶有坐標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。二、物理量的測量2、測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S正方形的個數(shù)N乘單個正方形的面積s0就得到油膜的面積S=

s0N

。不足半個的舍去根據(jù)畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標方格，計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)。多于半個的算一個

三、數(shù)據(jù)分析

新知探究四、誤差分析1．油酸酒精溶液配制后長時間放置，由于酒精的揮發(fā)會導致溶液的濃度改變，從而給實驗帶來較大的誤差。2.利用量筒測量油酸酒精溶液的體積時，沒有使用正確的觀察方法而產(chǎn)生誤差。3，油滴的體積過大，同時水同同積過小，不能形成單分子油膜。6．不考慮油酸分子的空隙，計算分子直徑時的誤差。4.描繪油膜形狀的畫線誤差。5.利用小正方形數(shù)計算輪廓的面積時，輪廓的不規(guī)則性容易帶來計算誤差。拓展提高固體、液體小球模型：在計算固體和液體分子大小時，可把分子看成是一小球，小球緊密排列在一起（忽略小球間的空隙）則：拓展提高氣體ddd立方體模型：在計算氣體分子大小時，把每個分子和其占有的空間當作一個小立方體，氣體分子位于每個立方體的中心，這個小立方體的邊長等于分子間的平均距離.（d為立方體的邊長）拓展提高2：已知水的摩爾體積是1.8×10-5m3/mol，每個水分子的直徑是4×10-10m，設想水分子是一個挨一個排列的，求1mol水中所含的水分子數(shù)。

一個分子的體積：1mol水中所含的水分子數(shù)：=6.0×1023mol-1N=拓展提高3：在做“用油膜法估測分子的大小”實驗中，油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中有純油酸6mL，用注射器測得1mL上述溶液中有液滴50滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標紙上，其形狀如圖所示，坐標紙中正方形小方格的邊長為20mm，則：(1)油膜的面積是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測出油酸分子的直徑是多少？拓展提高基礎對點練課時對點練1.(多選)“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗的科學依據(jù)是A.將油酸形成的膜看成單分子油膜B.不考慮各油酸分子間的間隙C.將油酸分子看成球形D.油酸分子直徑的數(shù)量級為10－15m√√√2、在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，能將油膜的厚度近似認為等于油酸分子的直徑，下列措施可行的是()A.把爽身粉均勻地撒在水面上，測出其面積B.取油酸一滴，滴在撒有均勻爽身粉的水面上形成面積盡可能大的油膜C.取油酸酒精溶液一滴，滴在撒有均勻爽身粉的水面上形成面積盡可能大的油膜D.把油酸酒精溶液滴在撒有均勻爽身粉的水面上后，要立即描繪油酸在水面上的輪廓答案：C解析：該實驗中在滴入油酸酒精溶液之前，要在水面上均勻地撒上薄薄的一層爽身粉，其作用是形成清晰的油膜輪廓；實驗中，取油酸酒精溶液一滴，滴在撒有均勻爽身粉的水面上形成面