高中二年級(jí)下學(xué)期物理《單分子油膜法測(cè)分子直徑》教學(xué)設(shè)計(jì)

課題單分子油膜法測(cè)分子直徑教學(xué)目標(biāo)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(cè)分子直徑的原理3、體會(huì)通過測(cè)量宏觀量來研究微觀量的思想方法教學(xué)過程分子十分的微小。用肉眼甚至用高倍的光學(xué)顯微鏡都是無法觀察到的。那通過什么途徑可以估測(cè)分子的大小呢？這節(jié)課我們就來通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)來估測(cè)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(jìn)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(cè)量它的大小的呢比如一顆豌豆。我們?nèi)绾螠y(cè)量它的體積呢？我們可以用游標(biāo)卡尺或者螺旋測(cè)位器直接測(cè)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(gè)數(shù)。近似得到每個(gè)豌豆的體積。也可以將豌豆排成一行。測(cè)出總的長(zhǎng)度，數(shù)出個(gè)數(shù)，用總長(zhǎng)除以個(gè)數(shù)，得到每個(gè)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(cè)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(rèn)為，以上哪種方法可以用來測(cè)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(cè)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兀课覀兛梢杂糜退岱肿釉谒谋砻嫘纬蓡畏肿訉拥挠湍?。因?yàn)橛退岱肿拥慕Y(jié)構(gòu)很特殊，包括一個(gè)親水的羧基和一個(gè)憎水的羥基。因此油酸分子是有機(jī)會(huì)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(huì)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(gè)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(cè)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(cè)出其面積呢？首先我們來解決第一個(gè)問題：如何獲得少量的油酸并測(cè)出其體積。我們可以將純油酸進(jìn)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(dāng)油酸滴在水面上時(shí)，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(gè)問題。如何測(cè)得一滴油酸酒精溶液的體積，并測(cè)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(jì)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(gè)問題。油酸薄膜是無色透明的。怎樣才能看清他并測(cè)出其面積呢？我們可以在一個(gè)淺盤中倒入約2cm深的水。將痱子粉或者細(xì)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(biāo)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(biāo)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(biāo)紙上，用油膜輪廓內(nèi)的坐標(biāo)方格的個(gè)數(shù)乘以每個(gè)方格的面積，得到油膜的面積。數(shù)方格個(gè)數(shù)時(shí)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)算一個(gè)。這里我們用到了互補(bǔ)的方法?，F(xiàn)在我們來系統(tǒng)的整理下這個(gè)實(shí)驗(yàn)。首先實(shí)驗(yàn)原理。我們進(jìn)行了模型化的處理，把油酸分子簡(jiǎn)化成小球。然后進(jìn)行理想化的處理，認(rèn)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(cè)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?，F(xiàn)在我們來進(jìn)行誤差分析：第一建立模型時(shí)，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(cè)量油酸酒精溶液的體積時(shí)，讀數(shù)造成的誤差第五利用方格數(shù)計(jì)算油膜面積時(shí)產(chǎn)生的誤差。。第六描繪油膜形狀時(shí)造成的誤差第七油酸酒精溶液配置后，放置一段時(shí)間，由于酒精的揮發(fā)，會(huì)導(dǎo)致濃度的變化，也會(huì)產(chǎn)生誤差。等等雖然有誤差，但非常巧妙！能準(zhǔn)確測(cè)出油酸分子直徑的數(shù)量級(jí)??！課堂小結(jié)：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了。如何用實(shí)驗(yàn)的方法估算油酸分子的大??？同學(xué)們可以做一些練習(xí)題。來熟悉本實(shí)驗(yàn)的原理、計(jì)算方法、實(shí)驗(yàn)步驟、以及誤差分析。我們用到的實(shí)驗(yàn)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(biāo)志，彩筆或石膏粉。我們的實(shí)驗(yàn)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(xì)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(biāo)方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描