1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件(共21张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

(共21张PPT)
第一章 分子动理论
2.实验：用油膜法估测油酸分子的大小
教学目标
CONTENT
01
02
03
掌握实验的误差分析
掌握油酸体积、油膜面积的测量方法
掌握实验的原理、步骤及数据分析
新课引入
分子的大小：
分子直径数量级——
分子质量数量级——10-27kg到10-26kg
分子十分微小。以水为例，一个直径为10-3mm左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍!
那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢 下面我们通过一个实验来估测分子的大小。
问题与思考
实验思路：
单分子油膜层
忽略分子间隙
分子都是球形
原理：把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，使油酸在水面上形成单分子油膜，如果把油酸分子简化成球形，则油膜的厚度即为油酸分子的直径。
水
油酸分子
d
水
油酸分子
d
一滴溶液中纯油酸的体积
单分子油膜层的面积
物理量的测量：
1.求纯油酸的体积
（1）油酸酒精溶液的体积浓度比：
（2）一滴油酸酒精溶液的平均体积：　　　
（3）一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积：
X% = ×100％
=
V0= × X%
物理量的测量：
2.求油膜面积
(1)将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散开，形成一块薄膜，薄膜上没有痱子粉，可以清楚地看出它的轮廓。
(2)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
(3)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)
注意事项
(1)注射器针头高出水面的高度应在1cm之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。
(2)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画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：
①水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；
②酒精挥发后液面收缩。
(3)当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁。
(4)本实验只要求估测分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。
实验步骤：
格子数数多了
滴数数少了
痱子粉撒太多，油膜没有充分展开
油酸酒精溶液放置时间过长
……….
偏大
数据误差分析
典例精析
例.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴在水面上，待薄膜形状稳定。
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的顺序是 (填写步骤前面的数字)。
解析：在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先配制油酸酒精溶液，再往盘中倒入水，并撒痱子粉，然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔描绘在玻璃板上，根据d=计算。
(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液，测得1 cm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此估算出油酸分子的直径 m(结果保留1位有效数字)。
解析：一滴溶液中含油酸体积
④ ① ② ⑤ ③
课堂小结
一. 实验思路：单分子油膜层
二. 物理量的测量
三.数据分析
（1）测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V；
（2）测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S；
跟踪练习
B
1.在做 “用油膜法估测分子的大小”实验中，104 mL油酸酒精溶液中有纯油酸
6 mL.用注射器测得1 mL上述溶液中有50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如下图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20 mm.
(1)油膜的面积是多少？
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径．
B
(1)油膜的面积是多少？
(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径．
(1)面积为油膜轮廓范围内的格子数乘以一个格子的面积，即S＝58×(0.02)2 m2＝2.32×10－2 m2
(2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积：
(3)油酸分子的直径：
2．关于“用油膜法估测油酸分子大小”的实验，下列选项正确的是（　　）
A．将油膜看作单层分子薄膜，且不考虑油酸分子间的空隙
B．利用画有油膜轮廓的坐标方格计算油膜面积时，舍去所有不足一格的方格
C．测一滴油酸酒精溶液的体积时，只需将其滴入量筒即可
D．若油酸未完全散开，会使测出的分子直径偏小
解析：A．将油膜看作单层分子薄膜，且不考虑油酸分子间的空隙，所以A正确；
B．利用画有油膜轮廓的坐标方格计算油膜面积时，舍去所有小于半格的方格，大于等于半格的算1格，所以B错误；
C．测一滴油酸酒精溶液的体积时，需滴入多滴进入量筒，采用累积法测量可以减小误差，所以C错误；
D．若油酸未完全散开，则测量的油膜面积会减小，根据d=V/S则会使测出的分子直径偏大，所以D错误.
A
3．做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所测分子直径的偏大的是（　　）
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液旳实际浓度比计算值小了
B．乙同学用注射器测得58滴油酸酒精的溶液为1mL，不小心错记录为59滴
C．丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗
D．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格
A
解析：A．因不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些，这样导致算出的油酸体积比实际偏大d=V/S，可知，油酸的分子直径比实际值偏大，故A正确；
B．求每滴体积时，lmL的溶液的滴数多计了1滴，则1滴溶液含纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，故B错误；
C．不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，拿错的注射器的针管比原来的粗，代入计算的1滴油酸酒精溶液的纯油酸体积仍不变，由于针管变粗，导致油膜的面积变大，d=V/S，这会导致实验测得的油酸分子直径偏小；故C错误；
D．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，导致油膜的面积变大，d=V/S，这会导致实验测得的油酸分子直径偏小；故D错误。
4．某实验小组进行“用油膜法估测分子的大小”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）如图所示的四个图反映该实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是___________。
AB
bcad
解析：
（1）本实验的原理是利用一滴油酸的体积V与其在水面上摊开的面积S的比值表示分子的直径d，需要有两个理想化假设作为前提，一是将油膜看成单分子层油膜，二是不考虑各油酸分子间的间隙，本实验的原理与油酸分子间的相互作用力无关，故AB正确，C错误。
（2）a图步骤是在玻璃板上描绘油酸膜的轮廓；b图步骤是测量1滴油酸酒精溶液的体积；c图步骤是在铺满痱子粉的水面上滴油酸酒精溶液；d图步骤是计算油酸膜的面积。故操作的先后顺序应是bcad。
本节内容结束