物理人教版（2019）选择性必修第三册1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小（共20张ppt）

(共20张PPT)
1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小
1.知道用油膜法测定分子大小的思路.
2.通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理
问题中的应用.
3.了解一般分子大小的数量级.
学习目标
问题导入
分子
直径:10-10m
直径:10-1m
苹果
直径:107m
地球
分子十分微小，用肉眼无法观察。既然分子的直径这么小，我们是怎么测出来的呢？
一、 实验思路
(1)分子模型
①固体、液体可以认为各个球形分子是一个挨一个地紧密排列。
实验思路
(1)分子模型
②气体分子间距离较大，不能看成一个挨一个地紧密排列，且气体分子地体积远小于每个分子平均占有的空间,通常把每个气体分子平均占有的空间看成立方体。
实验思路
(2)测量方法——油膜法测分子直径
水
油酸分子
d
实验思路
(2)测量方法——油膜法测分子直径
①将油酸分子简化为球形处理，并认为它们紧密排布。
②利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，测出一定体积的油酸在水面上形成的油膜面积，用d＝V/S计算出油膜的厚度，其中V为1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积，厚度d就近似等于油酸分子的直径。
二、物理量的测量
1、测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
⑴配制油酸溶液：
⑵测量一滴油酸溶液的体积：
⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。
用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比为 的油酸酒精溶液。
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
⑷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。
⑴在浅盘里盛上水，将爽身粉均匀地撒在水面上。
⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。
⑶油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。
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
正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S= s0 N 。
不足半个的舍去
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。
多于半个的算一个
三、数据分析
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
大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10m
1.(实验原理)(多选)某同学在用油膜法估测分子直径的实验中,计算结果明显偏大,可能是由于(　　)
A.油酸未完全散开
B.油酸中含有大量酒精
C.求每滴体积时,1 mL溶液的滴数多数了几滴
D.计算油膜面积时,舍去了所有不足1格的方格
解析：形成的油膜不是单分子层,计算的油膜厚度就不是分子直径,比分子直径大得多,A正确。滴入水中后酒精都溶入水中,B错误。计算体积时多数了几滴,会使计算的油滴体积偏小,当然计算的分子直径也偏小,C错误。数方格时舍去了所有不足1格的方格,计算出的油膜面积偏小,导致计算结果偏大,D正确。
AD
2.(实验操作)在用单分子油膜估测分子大小的实验中,某同学的操作步骤如下:
①取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;
②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;
③在浅盘内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定;
④在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误:　 。
答案：②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上爽身粉
解析：用单分子油膜法估测分子的大小,首先精确取1 mL的油酸,用无水酒精稀释成油酸酒精溶液,并测出一滴的体积V,在盛水盘中倒入2 cm深的蒸馏水,为观测油膜的面积,在水面上轻撒一层薄薄的爽身粉,在水面中央轻滴一滴油酸酒精溶液,于是油酸在水面上迅速散开,等到油膜不再扩大时,用一块透明塑料(或玻璃)板盖在水面上描出油膜的轮廓图,把这块玻璃放在方格纸上(绘图纸),数出油膜面的格数,然后算出油膜的面积S,于是可求出油膜的厚度h=d= 。
【例题1】 在用油膜法估测分子的大小实验中,用注射器将一滴油酸酒精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,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm,该油膜的面积是　　　　 m2;若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4×10-6 mL,则油酸分子的直径是　　　　 m(上述结果均保留2位有效数字)。
答案：8.4×10-3　
4.8×10-10
解析：油酸在水面上充分扩散开后,就会形成单分子油膜,即油膜的厚度就是分子的直径,考虑到液体分子间的间隙很小,从而忽略,所以油酸的体积就等于油膜的面积与油膜厚度的乘积;油膜的面积是通过坐标纸上的小方格来计算的,即大于半格算一个整格,所以油膜的面积为84×(10×10-3)2 m2=8.4×10-3 m2。
【例题2】 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上述溶液有50滴。把1滴该溶液滴入撒有爽身粉的盛水的浅盘里,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,估算出油酸分子的直径。
答案：(1)2.32×10-2 m2　(2)1.2×10-11 m3　
(3)5.2×10-10 m
方法归纳 1.纯油酸体积V的计算
若油酸酒精溶液的体积分数为η,n滴该溶液的体积为V1,则一滴该溶液中的油酸体积V= 。
2.油膜面积S的计算
用数格子法(不足半个的舍去,多于半个的算一个)求出油膜面积。
1、实验思路
⑴把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层
⑵油分子一个个紧挨着整齐排列，且把分子看成球形
⑶计算原理：
2、物理量的测量
⑴测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
⑵测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
3、数据分析
一般分子直径的数量级是10-10m。