【新教材】高中物理选择性必修三--1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小 同步精选课件（13页ppt）

(共13张PPT)
第
节
2
实验：用油膜法估测油酸分子的大小
高中物理 选择性必修第三册
第一章
知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型，并理解单分子油膜测量油酸分子直径的公式
能操作并测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和在水面上形成的油膜的面积。
能对测量的数据进行综合分析和计算，得到油酸分子直径的数量级。
通过油膜法测量油酸分子直径的实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。
学习目标
把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33-组成．
把分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布，测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径，即油酸分子的直径等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，如图所示．
实验器材：
配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、爽身粉(或细石膏粉)、注射器、烧杯、玻璃板、彩笔、坐标纸．
一、实验思路
1．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V.
(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液．
(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数．
(3)用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积．
(4)根据溶液浓度计算其所含纯油酸的体积V.
二、物理量的测量
2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S.
(1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上．
(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液形成一块有轮廓的油膜．
(3)待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状．
(4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．
(5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S.
1．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝.
2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10－10 m.
三、数据分析
1. 油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差．
2. 实验前应注意检查浅盘是否干净，爽身粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上．
3. 向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜难以形成．
4. 待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再描轮廓．
5. 计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个．
四、注意事项
例 在做用油膜法估测油酸分子大小的实验中，油酸酒精溶液的浓度约为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL。用注射器测得1 mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图1-2-2所示，坐标纸中正方形方格的边长为1 cm。试求：
（1）油酸膜的面积是　　　　cm2。
（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为　　　　cm3。
（3）按以上实验数据估测出油酸分子的直径为　　　　m。
（4）某同学在实验过程中，在距水面约2 cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积会先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
①水面受到落下油滴的冲击使油膜的面积扩张；②油酸酒精溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，使液面收缩
107
8×10-6
7.5×10-10
【解析】（1）根据图中的轮廓可知，油膜面积S=107×1 cm2=107 cm2。
（2）由1 mL溶液为75滴可知1滴溶液的体积为 mL，又知每104 mL溶液中有纯油酸6 mL。则1滴溶液中含纯油酸的体积为
V= mL=8×10-6 mL=8×10-6 cm3。
（3）油酸分子直径
cm≈7.5×10-8 cm=7.5×10-10 m。
（4）主要有两个原因：①水面受到落下油滴的冲击使油膜的面积扩张；②油酸酒精溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，使液面收缩。
当堂检测
CD
1. 某实验小组进行“用油膜法估测油酸分子的大小”实验探究。
（1）在该实验中，采用的理想化假设是　　　　。
A.将油膜看成单分子层油膜
B.不考虑各油酸分子间的间隙
C.不考虑各油酸分子间的相互作用力
（2）在该实验中做法正确的是　　　　。
A.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，若100滴溶液的体积是1 mL，则1滴溶液中含有油酸10-2 mL
B.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，同时将玻璃板放在浅盘上，并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状
C.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内正方形的个数，并求得油膜的面积
D.根据1滴油酸酒精溶液中油酸的体积V和油膜面积S就可以算出油膜厚度d=，即油膜分子的直径
AB
2.（1）如图所示的四个图反映“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是　　　　（用符号表示）。
（2）体积为10 cm3的油滴，滴在水面上展开形成单分子油膜，则油膜面积的数量级为　　　　。
A.109 cm2 B.106 cm2 C.104 cm2 D.102 cm2
（3）用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的　　　　。
A.摩尔质量 B.摩尔体积 C.质量 D.体积
a b c d
cadb
B
A
3.在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为a，测量中，某位同学测得如下数据：测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴；一滴油酸酒精溶液形成的油膜面积为S，则：
（1）用以上物理量的符号表示计算分子直径大小的公式为d=　　　　。
（2）该同学在实验中最终得到的计算结果和大多数同学比较，发现自己所测数据偏大，则出现这种结果的原因，下列说法中可能的是　　　　。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整方格处理，计算在面积内
C.计算油膜面积时，只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开
ACD
谢 谢！