2011屆高考物理 實(shí)驗(yàn)用油膜法估測(cè)分子的大小課件

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?估測(cè)油酸分子的大小估測(cè)油酸分子的大小2學(xué)會(huì)間接測(cè)量微觀量的原理和方法學(xué)會(huì)間接測(cè)量微觀量的原理和方法二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 利用油酸酒精溶液在平靜的利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜水面上形成單分子油膜(如圖如圖1241所示所示)，將油酸分子看做球形，將油酸分子看做球形，測(cè)出一定體積油酸酒精溶液在水面測(cè)出一定體積油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積，用上形成的油膜面積，用dV/S計(jì)算計(jì)算出油膜的厚度，其中出油膜的厚度，其中V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，S為油膜面積這時(shí)厚度為油膜面積這時(shí)厚度d就近似等于油酸分子的直徑就近似

2、等于油酸分子的直徑三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 清水、盛水淺盤(pán)、滴管清水、盛水淺盤(pán)、滴管(或注射器或注射器)、試劑瓶、坐標(biāo)紙、玻璃、試劑瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉板、痱子粉(或石膏粉或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆、油酸酒精溶液、量筒、彩筆四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1取取1毫升毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成的油酸溶于酒精中，制成200 毫升的油毫升的油 酸酒精溶液酸酒精溶液2往邊長(zhǎng)約為往邊長(zhǎng)約為30 cm40 cm的淺盤(pán)中倒入約的淺盤(pán)中倒入約2 cm深的水，深的水， 然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上3用滴管用滴管(或注射器或注射器)向量筒中滴入向

3、量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精滴配制好的油酸酒精 溶液，使這些溶液的體積恰好為溶液，使這些溶液的體積恰好為1 mL，算出每滴油酸，算出每滴油酸 酒精溶液的體積酒精溶液的體積V0 mL.4用滴管用滴管(或注射器或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒向水面上滴入一滴配制好的油酸酒 精溶液，油酸就在水面上慢慢散開(kāi)，形成單分子油膜精溶液，油酸就在水面上慢慢散開(kāi)，形成單分子油膜5待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準(zhǔn)備好的玻璃板蓋在淺盤(pán)待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準(zhǔn)備好的玻璃板蓋在淺盤(pán) 上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上6將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸將畫(huà)有

4、油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸 薄膜的面積方法是計(jì)算輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不薄膜的面積方法是計(jì)算輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不 足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)，把正方形的個(gè)數(shù)乘足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)，把正方形的個(gè)數(shù)乘 以單個(gè)正方形的面積就是油膜的面積以單個(gè)正方形的面積就是油膜的面積7據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V， 利用一滴油酸的體積利用一滴油酸的體積V和薄膜的面積和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的，算出油酸薄膜的 厚度厚度d ，即為油酸分子的直徑比較算出的分子直徑，即為油酸分子的直徑比較算出的分子直徑， 看其數(shù)

5、量級(jí)看其數(shù)量級(jí)(單位為單位為m)是否為是否為1010，若不是，若不是1010需重做需重做 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng)1油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于 為宜為宜2痱子粉的用量不要太大，否則不易成功痱子粉的用量不要太大，否則不易成功3測(cè)測(cè)1滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，滴入量筒中的油酸酒精溶滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，滴入量筒中的油酸酒精溶 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)，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這樣求平均值誤差較小4淺盤(pán)里水離盤(pán)口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)淺盤(pán)里水離盤(pán)口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便

6、準(zhǔn) 確地畫(huà)出薄膜的形狀，畫(huà)線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直確地畫(huà)出薄膜的形狀，畫(huà)線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直5要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫(huà)輪廓要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫(huà)輪廓6本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合即可本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合即可7做完實(shí)驗(yàn)后，把水從盤(pán)的一側(cè)邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然做完實(shí)驗(yàn)后，把水從盤(pán)的一側(cè)邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦去，最后用水沖洗，以保持盤(pán)的清潔后用脫脂棉擦去，最后用水沖洗，以保持盤(pán)的清潔七、誤差分析七、誤差分析1純油酸體積的計(jì)算誤差純油酸體積的計(jì)算誤差2油膜面積的測(cè)量誤差油膜面積的測(cè)量誤差 (1)油膜形狀的畫(huà)線誤差；油膜形狀的畫(huà)線

7、誤差； (2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會(huì)帶來(lái)誤差數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會(huì)帶來(lái)誤差利用油膜法估測(cè)油酸分子大小，實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為利用油膜法估測(cè)油酸分子大小，實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為0.05%(體積體積分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1 mL的量筒、盛有適量清水的量筒、盛有適量清水的足夠大的淺盤(pán)、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙的足夠大的淺盤(pán)、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙 (1)下面是實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)所缺的步驟下面是實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)所缺的步驟C. A用滴管將濃度為用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量的油酸酒精溶

8、液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入筒中，記下滴入1 mL油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)n； B將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為將痱子粉均勻地撒在淺盤(pán)內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從低處向水面中央滴一滴，油酸在水面上的油酸酒精溶液，從低處向水面中央滴一滴，油酸在水面上慢慢散開(kāi)，形成穩(wěn)定的形狀；慢慢散開(kāi)，形成穩(wěn)定的形狀； C_； D將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊將畫(huà)有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的

9、面積膜的面積S. (2)用已給的和測(cè)得的物理量表示單個(gè)油酸分子大小用已給的和測(cè)得的物理量表示單個(gè)油酸分子大小_(單位：?jiǎn)挝唬篶m)將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上 解題指導(dǎo)解題指導(dǎo) 本題考查用油膜法測(cè)油酸分子直徑的步本題考查用油膜法測(cè)油酸分子直徑的步驟及數(shù)據(jù)處理方法驟及數(shù)據(jù)處理方法 (1)將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)將玻璃板放在淺盤(pán)上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫(huà)在玻璃板上在玻璃板上 (2)每滴油酸酒精溶液的體積為每滴油酸酒精溶液的體積為 cm3 每滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積為每滴油酸酒精溶液中所含純

10、油酸的體積為 V 0.05% cm3 所以單個(gè)油酸分子的大小為所以單個(gè)油酸分子的大小為d cm.答案答案 (1)見(jiàn)解題指導(dǎo)見(jiàn)解題指導(dǎo)(2) cm2.(1)“2.(1)“用油膜法估測(cè)分子的大小用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，有兩個(gè)前的實(shí)驗(yàn)中，有兩個(gè)前提提 假設(shè)：假設(shè)： ； . (2)(2)實(shí)驗(yàn)中，配制的油酸酒精溶液的濃度為實(shí)驗(yàn)中，配制的油酸酒精溶液的濃度為，用注射器，用注射器測(cè)得測(cè)得1 1 mLmL上述溶液中有液滴上述溶液中有液滴N N滴，則每滴溶液中含有純油滴，則每滴溶液中含有純油酸的體積為酸的體積為；若測(cè)得油酸分子的直徑為；若測(cè)得油酸分子的直徑為D D，純油，純油酸的摩爾體積為酸的摩爾體積

11、為V V0 0，則阿伏加德羅常數(shù)，則阿伏加德羅常數(shù)N NA A可表示為可表示為. .把油酸分子看成一個(gè)挨一個(gè)的小球體；把油酸分子看成一個(gè)挨一個(gè)的小球體；水面上油酸分子為單分子排列水面上油酸分子為單分子排列.（3 3）在做用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶）在做用油膜法估測(cè)分子的大小實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的濃度為每液的濃度為每10104 4 mLmL溶液中有純油酸溶液中有純油酸6 6 mLmL. .用注射器測(cè)得用注射器測(cè)得5050滴這樣的溶液為滴這樣的溶液為1 1 mLmL. .把把1 1滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺水盤(pán)上，在玻璃板上描出待

12、水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺水盤(pán)上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖油膜的輪廓，隨后把玻璃放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖5 5所所示，坐標(biāo)紙正方形小方格的邊長(zhǎng)為示，坐標(biāo)紙正方形小方格的邊長(zhǎng)為20 mm.20 mm.則油酸膜的面積則油酸膜的面積是是 m m2 2，每一滴油酸酒精溶液中含有純油每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是酸的體積是_ m m3 3, ,根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可估算出根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可估算出油酸分子的直徑油酸分子的直徑. .2.42.4（0.10.1）1010-2-21.21.21010-11-11（4）實(shí)驗(yàn)中為什么要讓油膜盡）實(shí)驗(yàn)中為什么要讓油膜盡可能散開(kāi)？可能

13、散開(kāi)？_。這樣做的目的是為了讓油膜在水平面上形成單分子油膜這樣做的目的是為了讓油膜在水平面上形成單分子油膜 (1)(1)在利用在利用D D 計(jì)算油酸分子直徑時(shí)，應(yīng)注意計(jì)算油酸分子直徑時(shí)，應(yīng)注意V V是油膜面積是油膜面積S S對(duì)應(yīng)的純油酸的體積對(duì)應(yīng)的純油酸的體積. . (2) (2)處理數(shù)據(jù)時(shí)，要注意單位的換算，最好各量都處理數(shù)據(jù)時(shí)，要注意單位的換算，最好各量都統(tǒng)一成國(guó)際單位制單位統(tǒng)一成國(guó)際單位制單位. . 在做在做“ “用油膜法估測(cè)分用油膜法估測(cè)分子的大小子的大小” ”的實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的濃度為每的濃度為每104 mL溶液中有純油酸溶液中有純油酸6 mL.用注射器測(cè)得

14、用注射器測(cè)得1 mL上述溶液中有上述溶液中有液滴液滴50滴把滴把1滴該溶液滴入盛水的滴該溶液滴入盛水的淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放淺盤(pán)里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤(pán)上，在玻璃板上描出油膜的輪在淺盤(pán)上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖廓，隨后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖1242所示，所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為20 mm.求：求：(1)油酸膜的面積；油酸膜的面積；(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積；(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑 解題指

15、導(dǎo)解題指導(dǎo)本題考查實(shí)驗(yàn)原理和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力本題考查實(shí)驗(yàn)原理和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力 (1)求油酸膜的面積時(shí)，先數(shù)出求油酸膜的面積時(shí)，先數(shù)出“ “整整” ”方格的個(gè)數(shù)，對(duì)剩余方格的個(gè)數(shù)，對(duì)剩余小方格的處理方法是：不足半個(gè)格的舍去，多于半個(gè)的算一小方格的處理方法是：不足半個(gè)格的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)數(shù)一數(shù)共有個(gè)數(shù)一數(shù)共有55個(gè)小方格個(gè)小方格 所以油酸膜面積所以油酸膜面積S55(2102)2m22.2102 m2. (2)由于由于104 mL溶液中有純油酸溶液中有純油酸6 mL，則，則1 mL溶液中有純?nèi)芤褐杏屑冇退嵊退?mL6104 mL.而而1 mL上述溶液有上述溶液有50滴，故滴，故1滴溶滴溶

16、液中具有純油酸的體積為液中具有純油酸的體積為 V mL1.2105mL1.21011m3. (3)由由d 知油酸分子的直徑知油酸分子的直徑d m5.51010m. 答案答案 (1)2.2102m2(2)1.21011m3 (3)5.51010m(2010黃岡模擬黃岡模擬)酒精油酸溶液的濃度為每酒精油酸溶液的濃度為每1000 mL酒精油酸溶液酒精油酸溶液中有油酸中有油酸0.6 mL，現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加，現(xiàn)用滴管向量筒內(nèi)滴加50滴上述溶液，量筒中的滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加了溶液體積增加了1 mL，若把一滴這樣的酒精油酸溶液滴入足夠大盛，若把一滴這樣的酒精油酸溶液滴入足夠大盛水的淺盤(pán)中，由

17、于酒精溶于水，油酸在水面展開(kāi)，穩(wěn)定后形成的純水的淺盤(pán)中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開(kāi)，穩(wěn)定后形成的純油膜的形狀如圖實(shí)油膜的形狀如圖實(shí)3所示若每一小方格的邊長(zhǎng)為所示若每一小方格的邊長(zhǎng)為25 mm，試問(wèn)：，試問(wèn)：(1)這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為這種估測(cè)方法是將每個(gè)油酸分子視為_(kāi)模型，讓油酸盡可能地在水面上散開(kāi)，則形成的模型，讓油酸盡可能地在水面上散開(kāi)，則形成的油膜可視為油膜可視為_(kāi)油膜，這層油膜的厚度可視油膜，這層油膜的厚度可視為油酸分子的為油酸分子的_圖實(shí)圖實(shí)3中油酸膜的面中油酸膜的面積為積為_(kāi)m2；每一滴酒精油酸溶液中含有；每一滴酒精油酸溶液中含有純油酸體積是純油酸體積是_m3；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是測(cè)出油酸分子的直徑是_m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在距水面約某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在距水面約2 cm的位置將一滴酒的位置將一滴酒精油酸溶液滴入水面形成油膜，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到，油膜的面精油酸溶液滴入水面形成油膜，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到，油膜的面積會(huì)先擴(kuò)張后又收縮了一些，這是為什么呢？積會(huì)先擴(kuò)張后又收縮了一些，這是為什么呢？請(qǐng)寫(xiě)出你分析的原因：請(qǐng)寫(xiě)出你分析的原因：_.解析解析油膜面積約占油膜面積約占70小格，面積約為小格，面積約