【高中物理】實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小 課件 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

1.2實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的直徑問題導(dǎo)引分子直徑:10-10m直徑:10-1m蘋果直徑:107m地球

分子十分微小。以水為例，一個(gè)直徑為

1

微米左右的水珠，它的大小與細(xì)菌差不多，用肉眼無法觀察，就是在這樣小的水珠里，分子的個(gè)數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍!

那么，通過什么途徑可以知道分子的大小呢?問題導(dǎo)引測(cè)乒乓球的直徑測(cè)量大象的重量：測(cè)量紙張的厚度：測(cè)量分子的大?。?？？化整為零聚零為整①把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子油膜層油酸分子②油分子一個(gè)個(gè)緊挨著整齊排列，且把分子

看成球形③計(jì)算原理：水油酸分子d一、實(shí)驗(yàn)思路1.測(cè)量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V油酸的稀釋：使用酒精與油酸混合溶液記下液滴的總滴數(shù)1mL油酸酒精200mL油酸酒精溶液稀釋后，1mL溶液中油酸的含量：假設(shè)1mL=50滴1滴溶液的體積：1滴溶液中純油酸含量：二、物理量的測(cè)量2.測(cè)量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S①在水面撒爽身粉②滴1滴油酸酒精溶液③放上玻璃板，等液面穩(wěn)定④畫出輪廓⑤放坐標(biāo)紙，數(shù)格子假設(shè)每個(gè)格子邊長是a，如果數(shù)得n個(gè)格子：s=na2（不足半格的舍去，多于半格的算一個(gè)）二、物理量的測(cè)量⑷待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的帶有坐標(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下薄膜的形狀。⑴在淺盤里盛上水，將爽身粉均勻地撒在水面上。⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。⑶油酸立即在水面散開，形成一塊油膜，油膜上沒有爽身粉，可以清楚地看出它的輪廓。二、物理量的測(cè)量2.測(cè)量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S除少數(shù)有機(jī)物大分子,一般分子直徑的數(shù)量級(jí)是10-10m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：d-----單分子油酸的直徑V-----一滴油酸的體積S-----一滴油酸的面積三、數(shù)據(jù)處理總結(jié)所用的實(shí)驗(yàn)器材：油酸、酒精、注射器、燒杯、淺盤、清水、帶有坐標(biāo)方格的玻璃板、彩筆、爽身粉。實(shí)驗(yàn)視頻1.用稀酒精溶液及清水清洗淺盤,充分洗去油污、粉塵,以減小實(shí)驗(yàn)誤差。2.配制油酸酒精溶液:取油酸1mL,注入500mL的容量瓶中,然后向容量瓶內(nèi)注入酒精,直到液面達(dá)到500mL刻度線為止,搖動(dòng)容量瓶,使油酸與酒精充分混合,這樣就得到了濃度為0.2%的油酸酒精溶液。3.用注射器或滴管將油酸酒精溶液1滴1滴地滴入量筒中,并記下量筒內(nèi)增加一定體積VN時(shí)的滴數(shù)N,算出1滴油酸酒精溶液的體積V。4.向淺盤里倒入約2cm深的水,然后將爽身粉(或痱子粉或細(xì)石膏粉)均勻地撒在水面上。5.用注射器或滴管將1滴油酸酒精溶液滴在淺盤的水面上。6.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,在玻璃板上用彩筆描出油酸薄膜的形狀。7.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,數(shù)出輪廓范圍內(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),算出油膜的面積S。8.根據(jù)已配制好的油酸酒精溶液的濃度,算出1滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積V,并代入公式d=V/S，算出油酸薄膜的厚度d。9.重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟多測(cè)幾次油酸薄膜的厚度,并求平均值,即為油酸分子的大小。1.油酸酒精溶液配制后長時(shí)間放置，由于酒精的揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致溶液的濃度改變，從而給實(shí)驗(yàn)帶來較大的誤差。2.利用量筒測(cè)量油酸酒精溶液的體積時(shí)，沒有使用正確的觀察方法而產(chǎn)生誤差。3.油滴的體積過大，同時(shí)水同同積過小，不能形成單分子油膜。四、誤差分析6.不考慮油酸分子的空隙，計(jì)算分子直徑時(shí)的誤差。4.描繪油膜形狀的畫線誤差。5.利用小正方形數(shù)計(jì)算輪廓的面積時(shí)，輪廓的不規(guī)則性容易帶來計(jì)算誤差。例1："用油膜法估測(cè)分子的大小"實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是（

）A.將油酸形成的膜看成單分子油膜B.不考慮各油酸分子間的間隙C.考慮了各油酸分子間的間隙D.將油酸分子看成球形ABD五、應(yīng)用實(shí)踐例2：在“油膜法”估測(cè)分子大小的實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為油酸分子在水面上形成的是單分子層，這體現(xiàn)的物理思想方法是（

）A.等效替代法B.控制變量法C.理想模型法D.累積法C四、誤差分析例3：某同學(xué)在"用油膜法估測(cè)分子直徑"的實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算結(jié)果明顯偏大，可能是由于（

）A.油酸未完全散開程B.油酸中含有大量的酒精C.計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格D.求每液體積時(shí)，1mL的溶液的滴效多記了10液ABC五、應(yīng)用實(shí)踐例4.把體積為V1(mL)的油酸倒入適量的酒精中,稀釋成V2(mL)的油酸酒精溶液,測(cè)出1mL油酸酒精溶液共有N滴;取一滴溶液滴入水中,最終在水中形成面積為S(cm2)的單分子油膜,則該油酸分子的直徑大約為(

)D五、應(yīng)用實(shí)踐例5：在做“用油膜法:估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)時(shí)，每103mL油酸酒精溶液中有純油酸1mL。用注射器測(cè)得58滴這樣的溶液為1mL。把1滴這樣的溶液滴入的淺盤里，等油膜穩(wěn)定后，把玻璃板蓋在淺盤上并描畫出油酸膜的輪廓，如圖所示。圖中正方形小方格的邊長為1cm。(1)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少?(2)油酸膜的面積是多少?(3)按以上數(shù)據(jù)，估算油酸分子的大小。五、應(yīng)用實(shí)踐

解：（1）1mL油酸酒精溶液中含有純油酸體積為：1滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積為：（2）小方格的面積：S1=10-2×10-2m2=10-4m2小方格的個(gè)數(shù)n=114油酸膜的面積為：S=nS1=114×10-4m2=1.14×10-2m2（3）油酸分子的直徑：帶入數(shù)據(jù)得：例6.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痱子粉的淺盤里,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為1cm。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(1)由于每格邊長為1cm,則每一格就是1cm2,估算油膜面積以超過半格以一格計(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;解析：五、應(yīng)用實(shí)踐(1)油酸薄膜的面積是

m2;

(2)每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是

m3;

(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù),估測(cè)出油酸分子的直徑是

m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字);

例7.某種油劑的密度為8×102kg/m