高中二年級下學期物理《單分子油膜法測分子直徑》教學設計

課題單分子油膜法測分子直徑教學目標1、理解物質(zhì)是由大量分子組成的2、理解單分子油膜法測分子直徑的原理3、體會通過測量宏觀量來研究微觀量的思想方法教學過程分子十分的微小。用肉眼甚至用高倍的光學顯微鏡都是無法觀察到的。那通過什么途徑可以估測分子的大小呢？這節(jié)課我們就來通過一個實驗來估測分子的大小。首先我們要建立模型，我們可以把分子看做球形，進一步求球形的直徑或者是體積。大家想一想，生活中有哪些物體的形狀也接近球形，且體積也比較小呢？這樣的物體我們是如何測量它的大小的呢比如一顆豌豆。我們?nèi)绾螠y量它的體積呢？我們可以用游標卡尺或者螺旋測位器直接測量豌豆的直徑也可以量出一定量的豌豆的總體積，數(shù)出豌豆的個數(shù)。近似得到每個豌豆的體積。也可以將豌豆排成一行。測出總的長度，數(shù)出個數(shù)，用總長除以個數(shù)，得到每個豌豆的直徑。也可以將總體積為v的豌豆平鋪得到單層豌豆層，測出豌豆層的總面積。這樣豌豆的直徑就可以用豌豆的總體積除以豌豆層的總面積得到,你們認為，以上哪種方法可以用來測量分子的大小呢？由于分子非常的微小，所以前三中方法都不可行，只有第四種方法是可能適用于測量分子的大小的?？墒侨绾尾拍軐⒎肿悠戒亸亩玫狡戒伒膯畏肿訉幽?？我們可以用油酸分子在水的表面形成單分子層的油膜。因為油酸分子的結構很特殊，包括一個親水的羧基和一個憎水的羥基。因此油酸分子是有機會直立在水面上的。由于油酸分子非常的微小。一滴油酸中就含有大量的油酸分子，所以如果滴在水面上，這些大量油酸分子就會重疊在一起，不能形成單分子層的油膜。所以要估算油酸分子的直徑。需要解決以下幾個問題。首先，要讓油酸在水表面形成單分子層的油膜，我們需要獲得一份非常少量的油酸?？墒侨绾尾拍塬@得一份非常少量的油酸，并且測出其體積呢。油酸薄膜是無色透明的，如何才能看清油膜并且測出其面積呢？首先我們來解決第一個問題：如何獲得少量的油酸并測出其體積。我們可以將純油酸進行稀釋。將油酸配制成一定濃度的油酸酒精溶液，比如1:500的油酸酒精溶液。當油酸滴在水面上時，溶液中的酒精將溶于水并快速的蒸發(fā)。從而獲得純油酸形成的油膜?，F(xiàn)在解決第二個問題。如何測得一滴油酸酒精溶液的體積，并測出其中純油酸的體積呢？我們可以用膠頭滴管吸取油酸酒精溶液，把它一滴一滴的滴入小量筒中。記下液滴的總滴數(shù)。和總體積。也可以用注射器吸取油酸酒精溶液。由注射器上的刻度讀取該溶液的總體積。再把注射器中的溶液一滴一滴的滴入量筒，記下液滴的總滴數(shù)。用溶液的總體積除以總滴數(shù)求出一滴油酸酒精溶液的體積。再用濃度計算其所含純油酸的體積。這里就用到了累積的方法。接下來我們解決下一個問題。油酸薄膜是無色透明的。怎樣才能看清他并測出其面積呢？我們可以在一個淺盤中倒入約2cm深的水。將痱子粉或者細石膏粉均勻的灑在水面上。將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上。油酸在水中散開，形成油膜。待油膜穩(wěn)定后，將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。如果沒有帶坐標方格的玻璃板，也可將普通玻璃板放在淺盤上，描出薄膜的形狀。再將玻璃板放在坐標紙上，用油膜輪廓內(nèi)的坐標方格的個數(shù)乘以每個方格的面積，得到油膜的面積。數(shù)方格個數(shù)時，不足半個的舍去，多于半個算一個。這里我們用到了互補的方法。現(xiàn)在我們來系統(tǒng)的整理下這個實驗。首先實驗原理。我們進行了模型化的處理，把油酸分子簡化成小球。然后進行理想化的處理，認為水面上的油酸薄膜是由單層油酸分子緊密排列而成的。油膜的厚度即為油酸分子的直徑。測出一定量油酸的體積以及油膜的面積。用油酸的體積和油膜的面積估算出油酸分子的直徑。現(xiàn)在我們來進行誤差分析：第一建立模型時，把油酸分子看做球形產(chǎn)生的誤差第二油酸分子不一定能夠形成單分子層油膜，從而產(chǎn)生誤差第三不考慮油酸分子間的空隙產(chǎn)生的誤差第四利用量筒或注射器測量油酸酒精溶液的體積時，讀數(shù)造成的誤差第五利用方格數(shù)計算油膜面積時產(chǎn)生的誤差。。第六描繪油膜形狀時造成的誤差第七油酸酒精溶液配置后，放置一段時間，由于酒精的揮發(fā)，會導致濃度的變化，也會產(chǎn)生誤差。等等雖然有誤差，但非常巧妙！能準確測出油酸分子直徑的數(shù)量級！！課堂小結：本節(jié)課我們學習了。如何用實驗的方法估算油酸分子的大?。客瑢W們可以做一些練習題。來熟悉本實驗的原理、計算方法、實驗步驟、以及誤差分析。我們用到的實驗器材有硫酸酒精注射器或者膠頭滴管，兩桶清水淺排。玻做標志，彩筆或石膏粉。我們的實驗步驟是，首先在潛盤中倒入兩厘米深的水，將或者石膏粉均勻的撒在上面。取1ml的油酸容易，酒精中形成500ml的油酸酒精溶液。射器。往量筒中滴入1ml配置好的油酸，酒精溶液。記下，滴入的低速。算出一滴油酸酒精溶液的體積。將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的頁面上。帶油酸薄膜形成形狀穩(wěn)定后，算出油酸薄膜的面積。根據(jù)已經(jīng)配置好的油酸，酒精溶液的濃度，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積。即為硫酸分子的直徑的分子直徑在淺盤中倒入約2cm深的水，將痱子粉或細石膏粉均勻撒在水面上。將一滴油酸酒精溶液滴在淺盤的液面上。油酸在水中散開形成油膜，待油膜形狀穩(wěn)定后，將帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描