物理實(shí)驗(yàn)教案：分子間相互作用力的測定方法

第頁共頁物理實(shí)驗(yàn)教案：分子間相互作用力的測定方法分子間相互作用力的測定方法一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)旨在究分子間相互作用力的測定方法，通過觀察物質(zhì)的表面張力和溶液的表面張力，分析分子間相互作用力的強(qiáng)弱及影響因素。二、實(shí)驗(yàn)原理表面張力表面張力是表面層內(nèi)分子相互吸引所造成的張力，它將液體表面拉成盡可能小的曲面，將表面層的分子緊密排列，表面層的厚度越小，表面張力越大。表面張力可以通過一種稱為"Pendantdrop"的方法測定。溶液的表面張力當(dāng)兩種化學(xué)物質(zhì)混合在一起時(shí)會(huì)發(fā)生相互作用，比如水和油等。溶液的表面張力即為混合物接觸角的余角。表面張力越大，則混合物接觸角的余角越小；表面張力越小，則混合物接觸角的余角越大。表面張力可以通過測量混合液體的接觸角來計(jì)算。相互作用力分子間相互作用力包括范德華力、靜電作用力、氫鍵等，相互作用力的強(qiáng)弱直接影響它們之間的相互作用及溶液的表面張力。三、實(shí)驗(yàn)器材和試劑計(jì)量器具：電子天平、手持超級外科刀片；實(shí)驗(yàn)器材：實(shí)驗(yàn)室臺、試管、玻璃片、玻璃棒、滴管、注射器、手動(dòng)移液器、表面張力計(jì)；試劑：純水、乙醇、表面張力計(jì)用液。四、實(shí)驗(yàn)步驟PendantDrop法測量表面張力（1）預(yù)備動(dòng)作：將實(shí)驗(yàn)室臺放平，將一個(gè)小滴管封頭磨平，去掉頂端的那一小部分玻璃管。（2）實(shí)驗(yàn)操作：(1)將不少于5ml的表面張力計(jì)用液注入干凈的盛有少量表面張力計(jì)用液的玻璃片中，注意不要將液體帶到玻璃片的邊緣，形成懸滴。(2)將提前準(zhǔn)備好的小滴管用玻璃管插進(jìn)自來水龍頭水流中，調(diào)節(jié)水流大小使其符合實(shí)驗(yàn)要求，將滴管頭沿著玻璃片方向拉出一小滴液滴。(3)用手持超級外科刀片倒置從玻璃片液面底部用力挑起一小滴液滴并將其盡量多得從玻璃片上抖掉，一但滴的大小被決定，測量管的角度就不能改變。(4)快速取下刀片，用表面張力計(jì)測量液滴的表面張力?；旌弦后w接觸角法測量溶液的表面張力（1）預(yù)備動(dòng)作：準(zhǔn)備好玻璃片和實(shí)驗(yàn)臺。（2）實(shí)驗(yàn)操作：(1)在一塊玻璃片上利用滴管滴足量（0.05ml左右）的溶液（如純水、乙醇等）。(2)將另一塊玻璃片放置在上面，使得兩個(gè)玻璃片的邊緣對齊，并輕輕按壓上去使兩片玻璃片緊貼在一起。(3)將組合好的玻璃片放在實(shí)驗(yàn)室臺上，用手動(dòng)移液器或注射器向接觸處慢慢進(jìn)液。(4)當(dāng)溶液進(jìn)入接觸區(qū)域和上下玻璃片邊緣的交界處時(shí)，用目鏡觀察液面的形狀。(5)測量垂直于液面且經(jīng)過作用點(diǎn)的兩條相鄰邊緣的夾角，即為混合物接觸角的余角。五、數(shù)據(jù)處理PendantDrop法測量表面張力（1）記錄至少5個(gè)液滴的直徑和測得的表面張力值。（2）計(jì)算每個(gè)液滴的表面張力。（公式1）γ=(4mg)/(πd^2)其中，γ為表面張力，m為液滴質(zhì)量，g為重力加速度，d為液滴直徑。（3）求出每個(gè)液滴的平均表面張力，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差。混合液體接觸角法測量溶液的表面張力（1）記錄剩下溶液的安裝對應(yīng)的混合物接觸角的余角。（2）計(jì)算溶液的表面張力。（公式2）cosθ=γs-γ1/γ2其中，θ為混合液體接觸角的余角，γs為玻璃表面張力，γ1為純水表面張力，γ2為溶液表面張力。（3）求出每個(gè)液滴的平均表面張力，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)過程中注意儀器的準(zhǔn)確度，特別是表面張力計(jì)的精度。實(shí)驗(yàn)前要保證實(shí)驗(yàn)器材和試劑的干凈衛(wèi)生。操作中要注意安全，特別是使用刀片的過程中，小心操作，不要貿(mào)然切割，以防切傷手指。要保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的整潔和安靜，避免外來因素的干擾實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論本實(shí)驗(yàn)通過測量表面張力和溶液接觸角等方法，探究了分子之間的相互作用力、表面張力和溶液的表面張力等概念，并深入分析了它們的強(qiáng)弱及影響因素。此外，實(shí)驗(yàn)還讓學(xué)生掌握了"pendantdrop"的實(shí)驗(yàn)方法和混合液體接觸角法的測量方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，我們得到了如下結(jié)論：表面張力大小與液體分子之間相互作用力有直接關(guān)系，分子間相互作用力越強(qiáng)，表面張力越大；相反，分子之間的相互作用力越小，表面張力也越小。溶液的表面張力受到其成分的影響，不同溶液的表面張力是不同的，而溶液的表面張力大小又與其混合液體接觸角的余角有關(guān)。將純水和乙醇混合后可以得到一個(gè)不同于純水和乙醇的溶液，同時(shí)也得到不同的混合液