第2節(jié)　實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小 教學(xué)課件

物理第一章分子動(dòng)理論第2節(jié)實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小01基礎(chǔ)儲(chǔ)備明確原理02熱點(diǎn)實(shí)驗(yàn)典例解讀一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．估測(cè)油酸分子大小的數(shù)量級(jí)。2．體驗(yàn)通過(guò)油膜法測(cè)量油酸分子大小的思想方法。三、實(shí)驗(yàn)器材油酸、酒精、清水、滴管(或注射器)、量筒、筆、爽身粉、玻璃片、淺水盤、坐標(biāo)紙。2．向淺水盤內(nèi)倒入清水，在水面上輕輕并均勻地撒一層爽身粉。用滴管在其上滴一滴油酸酒精溶液，待油層不再擴(kuò)散并且形狀穩(wěn)定時(shí)，就近似形成了單分子油膜，如圖所示。3．將玻璃板片蓋在淺水盤上，用筆將油膜的輪廓描繪在玻璃片上。4．將描有油膜輪廓的玻璃片放在坐標(biāo)紙上，算出油膜的面積S。求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1cm的正方形為單位，數(shù)出輪廓內(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))。5．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。根據(jù)油酸的體積V和油膜的面積S算出油酸分子的直徑。六、注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)前，必須把所有的實(shí)驗(yàn)用具擦洗干凈，否則難以形成油膜；實(shí)驗(yàn)時(shí)吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分別專用，不能混用，否則會(huì)增大誤差，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2．油酸酒精溶液配制好后不要長(zhǎng)時(shí)間放置，以免改變濃度，造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差。七、誤差分析本實(shí)驗(yàn)誤差通常來(lái)自以下方面(1)油酸酒精溶液配制后長(zhǎng)時(shí)間放置，溶液的濃度容易改變，會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)較大誤差；(2)向淺盤內(nèi)滴入1滴油酸酒精溶液后,沒(méi)有形成單分子油膜，產(chǎn)生誤差；(3)油滴體積的測(cè)量產(chǎn)生誤差；(4)數(shù)出配制好的油酸酒精溶液1mL的滴數(shù)時(shí)不準(zhǔn)確，產(chǎn)生誤差；(5)油膜形狀的畫線或數(shù)格數(shù)時(shí)不準(zhǔn)確，計(jì)算油膜的面積有誤差(每個(gè)方格面積越小，誤差越小)。熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作【例1】在“用油膜法估測(cè)油酸分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作步驟如下：①取一定量的無(wú)水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴該溶液，測(cè)出它的體積；③在淺盤內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定；④在淺盤上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測(cè)量油膜的面積。改正其中的錯(cuò)誤：_____________________________________________。[解析]

②在量筒中直接測(cè)量一滴油酸酒精溶液的體積誤差太大，應(yīng)先用累積法測(cè)出N滴該溶液體積，再求出一滴的體積；③油酸在水面上形成的油膜形狀不易觀察，可在水面上先撒上痱子粉(或細(xì)石膏粉)，再滴油酸酒精溶液，穩(wěn)定后就呈現(xiàn)出清晰輪廓。[答案]

②在量筒中滴入N滴溶液，測(cè)出其體積；③在水面上先撒上痱子粉(或細(xì)石膏粉)，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定[針對(duì)訓(xùn)練1]

(2021·江蘇揚(yáng)州市高二期中)某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)探究。(1)在該實(shí)驗(yàn)中，采用理想化假設(shè)的是________。A．將油膜看成單分子層油膜B．不考慮各油酸分子間的間隙C．不考慮各油酸分子間的相互作用力√√(2)如圖所示的四個(gè)圖反映該實(shí)驗(yàn)中的四個(gè)步驟，將它們按操作順序排列應(yīng)是____________。解析：(1)本實(shí)驗(yàn)的原理是利用一滴油酸的體積V與其在水面上攤開的面積S的比值表示分子的直徑d，需要有兩個(gè)理想化假設(shè)作為前提，一是將油膜看成單分子層油膜，二是不考慮各油酸分子間的間隙，本實(shí)驗(yàn)的原理與油酸分子間的相互作用力無(wú)關(guān)，故A、B正確，C錯(cuò)誤。(2)a圖步驟是在玻璃板上描繪油酸膜的輪廓；b圖步驟是測(cè)量1滴油酸酒精溶液的體積；c圖步驟是在鋪滿爽身粉的水面上滴油酸酒精溶液；d圖步驟是計(jì)算油酸膜的面積。故操作的先后順序應(yīng)是bcad。答案：(1)AB

(2)bcad熱點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理和誤差分析【例2】某同學(xué)做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)。(1)每滴油酸酒精溶液的體積為V0，將該溶液滴一滴到水面上，穩(wěn)定后形成油膜的面積為S。已知500mL油酸酒精溶液中含有純油酸1mL，則油酸分子直徑大小的表達(dá)式為d＝________。(2)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)自己所測(cè)的分子直徑d明顯偏大。出現(xiàn)這種情況的原因可能是________。A．將滴入的油酸酒精溶液體積作為油酸體積進(jìn)行計(jì)算B．油酸酒精溶液長(zhǎng)時(shí)間放置，酒精揮發(fā)使溶液的濃度發(fā)生了變化C．水面上爽身粉撒得太多，油膜沒(méi)有充分展開D．計(jì)算油膜面積時(shí)，將不完整的方格作為完整方格處理√√[針對(duì)訓(xùn)練2]

(2021·江蘇宿遷市高二期中)在做“用油膜法估測(cè)分子的大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，油酸酒精溶液的濃度為每1000mL溶液中有純油酸0.2mL，用量筒和注射器測(cè)得1mL上述溶液有80滴，用注射器把一滴該溶液滴入表面撒有爽身粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，畫出油酸薄膜的輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長(zhǎng)為1cm。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)油酸薄膜的面積S是________m2。(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積V是__________m3。(3)油酸分子的直徑表達(dá)式d＝________(用字母S、V表示)，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出是________m。(4)某同學(xué)所得到的油酸分子直徑的計(jì)算結(jié)果明顯偏小，可能是由于________。A．油酸未完全散開B．油酸酒精溶液中含有大量酒精C．計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時(shí)，滴數(shù)多數(shù)了10滴√解析：(1)由于每格邊長(zhǎng)為1cm，則每一格就是1cm2，估算油膜面積以超過(guò)半格以一格計(jì)算，小于半格就舍去的原則，估算出40格，則油酸薄膜面積為S＝40cm2＝4.0×10－3m2；(4)油膜沒(méi)有充分展開，則測(cè)量的面積S偏小，導(dǎo)致分子直徑計(jì)算結(jié)果偏大，故A錯(cuò)誤；計(jì)算時(shí)利用的是純油酸的體積，酒精的作用是更易于油酸平鋪成單層薄膜，自身溶于水或揮發(fā)掉，使測(cè)量結(jié)果更精確，故B錯(cuò)誤；計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格，S將偏小，故得到的分子直徑將偏大，故C錯(cuò)誤；向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時(shí)，滴數(shù)多數(shù)了10滴，計(jì)算出的油酸的體積偏小，則d偏小，故D正確。[針對(duì)訓(xùn)練3]在做“用油膜法估測(cè)分子大小”實(shí)驗(yàn)中，每

1000mL油酸酒精溶液中有油酸2mL，用滴管向量筒內(nèi)滴100滴上述溶液，量筒中的溶液體積增加1mL，若把一滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤中，由于酒精溶于水，油酸在水面展開，穩(wěn)定后形成的單分子油膜的形狀如圖所示(以下結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。(1)油膜在坐標(biāo)紙上約占________個(gè)格(不足半格的舍去，多于半格的算一格)。(2)若每一小方格的邊長(zhǎng)為25mm，則油酸薄膜的面積約為________m2。(3)一滴油酸酒精溶液含有純油酸的體積為________m3。(4)由以上數(shù)據(jù)，估算出油酸分子的直徑約為________m