2012屆高三物理復習 實驗12：用油膜法估測油分子的大小課件 新人教版

1、實驗12：用油膜法估測油分子的大小一、實驗目的一、實驗目的1.估測油酸分子的大小。估測油酸分子的大小。2.學習間接測量微觀量的原理和方法。學習間接測量微觀量的原理和方法。 二、實驗原理二、實驗原理 實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小。當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在法估測分子的大小。當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖所示形狀的一層純油酸并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖所示形狀的一層純油酸薄膜。如果再測出一定體積的

2、油酸在水面上形成的單分薄膜。如果再測出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積，即可算出油酸分子的大小。用子油膜的面積，即可算出油酸分子的大小。用表示一表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積，用滴油酸酒精溶液中所含油酸的體積，用S表示單分子油表示單分子油膜的面積，用膜的面積，用d表示分子的直徑，則表示分子的直徑，則 。 三、實驗器材三、實驗器材 油酸、酒精、淺盤、痱子粉油酸、酒精、淺盤、痱子粉(石膏粉石膏粉)、量筒、量筒(兩個兩個)、滴管、滴管(或注射器或注射器)、大玻璃板、彩筆、坐標紙。大玻璃板、彩筆、坐標紙。 四、實驗步驟四、實驗步驟 1.配制油酸酒精溶液。取配制油酸酒精溶液。取1mL(

3、1cm3)的油酸溶于酒精中，制成的油酸溶于酒精中，制成200mL的油的油酸酒精溶液。酸酒精溶液。 2.往邊長約為往邊長約為30cm40cm的淺盤中倒入約的淺盤中倒入約2 cm深的水，然后將痱子粉或石深的水，然后將痱子粉或石膏粉薄而均勻地撒在水面上。膏粉薄而均勻地撒在水面上。 3.用滴管用滴管(或注射器或注射器)向量筒中滴入幾滴油酸酒精溶液，使這些溶液的向量筒中滴入幾滴油酸酒精溶液，使這些溶液的體積恰好為體積恰好為1mL，算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸體積，算出每滴油酸酒精溶液所含的油酸體積V0= mL。 4.用滴管用滴管(或注射器或注射器)向水面上滴入一滴油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢向水面上

4、滴入一滴油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散開，形成單分子油膜。慢散開，形成單分子油膜。 5.待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆將油待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將一塊較大的玻璃板蓋在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。酸薄膜的形狀畫在玻璃板上。 6.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積。求將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積。求面積時，以坐標紙上邊長為面積時，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)，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。不足半個的舍去，多于半個的算一個。

5、n1 7.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；據(jù)一滴；據(jù)一滴油酸的體積油酸的體積V和薄膜的面積和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的厚度，算出油酸薄膜的厚度d= ，即為油酸分子，即為油酸分子直徑的大小。比較算出的分子直徑大小，看其數(shù)量級直徑的大小。比較算出的分子直徑大小，看其數(shù)量級(m為單位為單位)是否為是否為10-10m，若不是若不是10-10 m須重做實驗。須重做實驗。 五、注意事項五、注意事項 1.實驗前，必須將所有的實驗用具擦洗干凈。實驗時，吸取油酸、酒精和實驗前，必須將所有的實驗用具擦洗干凈。實驗時，吸取油酸、酒精和溶液的滴

6、管溶液的滴管(或注射器或注射器)要分別用，不能混用，否則會增大實驗誤差。要分別用，不能混用，否則會增大實驗誤差。 2.油酸酒精溶液的濃度應小于油酸酒精溶液的濃度應小于 為宜，配制好后，不要長時間放置，以為宜，配制好后，不要長時間放置，以免濃度改變。免濃度改變。 3.測測1滴油酸酒精溶液的體積時，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應為滴油酸酒精溶液的體積時，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應為整毫升數(shù)，應多滴幾毫升，數(shù)出對應的滴數(shù)，這樣求得的平均值誤差較小。整毫升數(shù)，應多滴幾毫升，數(shù)出對應的滴數(shù)，這樣求得的平均值誤差較小。 4.淺盤里水離盤口面的距離應較小，并要水平放置，以便準確地畫出薄膜淺盤里水離盤

7、口面的距離應較小，并要水平放置，以便準確地畫出薄膜的形狀，畫線時視線應與板面垂直。的形狀，畫線時視線應與板面垂直。SV10001 5.痱子粉的用量不要太多，否則不易成功，撒完后，不要觸痱子粉的用量不要太多，否則不易成功，撒完后，不要觸動盤中的水。動盤中的水。 6.滴油酸溶液的滴口應在離水面滴油酸溶液的滴口應在離水面1cm之內，否則油膜難以形之內，否則油膜難以形成。成。 7.要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓。要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓。 8.運用數(shù)格子法測油膜面積。多于半個的算一個，少于半個運用數(shù)格子法測油膜面積。多于半個的算一個，少于半個的舍去。這種方法所取方格的單位越小，計算的面積誤差越小。的

8、舍去。這種方法所取方格的單位越小，計算的面積誤差越小。六、誤差分析六、誤差分析本實驗的誤差主要來自以下兩個方面：本實驗的誤差主要來自以下兩個方面：1.純油酸體積的計算誤差。純油酸體積的計算誤差。2.油膜面積的測量誤差。油膜面積的測量誤差。(1)油膜形狀的畫線誤差。油膜形狀的畫線誤差。(2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然帶來誤差。數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然帶來誤差?！纠纠?】在】在“用油膜法估測分子的大小用油膜法估測分子的大小”的實驗中，所用油酸酒精的實驗中，所用油酸酒精 溶液的濃度為每溶液的濃度為每104 mL溶液中含有純油酸溶液中含有純油酸6mL，用注射器，用注射器 測得測得1

9、mL上述溶液為上述溶液為75滴，把滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，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，用筆在玻璃板上描待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，用筆在玻璃板上描 繪出油酸膜的輪廓形狀，再把玻璃板放在坐標紙上，其形狀和尺寸如繪出油酸膜的輪廓形狀，再把玻璃板放在坐標紙上，其形狀和尺寸如 圖圖3.3-3-3所示，坐標紙中正方形方格的邊長為所示，坐標紙中正方形方格的邊長為1cm，試求：，試求： (1)油酸膜的面積是油酸膜的面積是 cm2； (2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是 mL； (3)按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑

10、是按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑是 m(2)，(3)兩兩 問答案保留一位有效數(shù)字問答案保留一位有效數(shù)字。 【解析】【解析】(1)由圖可知，油酸薄膜輪廓內的正方形個數(shù)為由圖可知，油酸薄膜輪廓內的正方形個數(shù)為110個，則油酸膜的面?zhèn)€，則油酸膜的面 積是積是S11011 cm2110 cm2 (2)1mL溶液中含有純油酸的體積為溶液中含有純油酸的體積為 mL，則，則1滴該溶液中含有純油酸的體積滴該溶液中含有純油酸的體積為為 mL= 810-6 mL (3) m710-10 m。圖圖3.3-3-3熱點一熱點一 油膜法測分子直徑油膜法測分子直徑110810-6710-1041064106751 V4

11、336101101010108 SVd 【解析【解析】本題明確告訴我們油膜已充分展開形成單分子油膜，因本題明確告訴我們油膜已充分展開形成單分子油膜，因此油膜的厚度即為油分子的直徑。仍需注意的是：油分子的微觀結構此油膜的厚度即為油分子的直徑。仍需注意的是：油分子的微觀結構被被“模型化模型化”為緊密排列式。設油分子的直徑為為緊密排列式。設油分子的直徑為d，則，則dV/。阿伏。阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁，設一個油分子的加德羅常數(shù)是聯(lián)系微觀物理量和宏觀物理量的橋梁，設一個油分子的質量為質量為m，一個油分子的體積為，一個油分子的體積為V分分，則阿伏加德羅常數(shù)為，則阿伏加德羅常數(shù)為，V0是油的摩爾體積。是油的摩爾體積。 由于由于 則則 。熱點二熱點二 阿伏加德羅常數(shù)的測定阿伏加德羅常數(shù)的測定【例【例2】利用油膜法可以粗略測定分子的大小和阿伏加德羅常數(shù)，如果】利用油膜法可以粗略測定分子的大小和阿伏加德羅常數(shù)，如果 已知體積為已知體積為V的一個油滴在水面上散開形成的單分子油膜的面積為的一