第2节 实验_用油膜法估测油酸分子的大小 课件-2025-2026学年高二下学期物理选择性必修第三册（38页PPT）

(共38张PPT)
第一章 分子动理论
第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小
图解课标要点
学思用·典例详解
例2-1 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，没有使用到的研究方法是( )
D
A.累积放大法 B.模型法 C.估算法 D.控制变量法
【解析】该实验采用的是借助物理模型间接测量的方法，测量一滴油酸酒精溶液体
积用的是累积放大法，在坐标纸上计算油膜面积用到了估算法，本实验没有用到控
制变量法，故选D。
【想一想丨问题驱动】
由于分子直径很小，1滴油酸中分子数就非常多，平铺在水面上形成的单分子油膜面
积太大，实际做实验时应怎么办？为什么？
提示 将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。酒精易溶于水，可使油酸快速在水面上
扩张形成单分子油膜，且酒精易挥发，最后在水面上形成的是纯油酸薄膜。
方法帮 解题课丨关键能力构建
题型 用油膜法估测油酸分子大小
例2 测量分子的直径有很多方法，除一些有机物质的大分子外，多数分子直径的数
量级为 。在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，具体操作如下：
①取油酸注入 的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到
的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
②用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数，直到量筒中溶液增加
时，恰好共滴了100滴；
③在边长约的浅盘内注入约 深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴
管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴1滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能
地散开，形成一层油膜，膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓；
④待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；
图1-2-2
⑤将画有油膜形状的玻璃板放在小方格边长为 的方格
纸上，如图1-2-2所示。算出完整的方格有55个，大于半格
的有15个。
（1）“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的科学依据是_____。
AC
A.将油膜看成是单层油酸分子铺成的
B.考虑了各油酸分子间的空隙
C.将油酸分子看成球形
【解析】“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的基本原理：①让油酸尽可能散开，
形成单分子油膜；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间的空隙。故A、C正确，
B错误。
（2）利用上述具体操作中的有关数据可知1滴油酸酒精溶液含纯油酸的体积为
____________，油膜面积为___________ ，求得的油酸分子直径为___________
______ 。（结果均保留两位有效数字）
【解析】1滴溶液中含油酸的体积为
；由于每格边长为 ，则每一格
面积为 ，估算油膜面积时，超过半格的按一格计算，小于半格的舍去。
则油膜面积
所以油酸分子直径为
。
（3）某同学在实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，可能是
由于_____。
AB
A.油酸未完全散开
B.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
C.求每滴溶液体积时， 溶液的滴数多数了10滴
【解析】计算油酸分子直径的公式是，是纯油酸的体积， 是油膜的面积。若
油酸未完全散开，则所得偏小，故得到的分子直径 将偏大，A正确；若计算油膜
面积时舍去了所有不足一格的方格，则所得 将偏小，故得到的分子直径将偏大，B
正确；若求每滴溶液的体积时， 溶液的滴数多数了10滴，所得纯油酸的体积将
偏小，计算得到的分子直径将偏小，故C错误。
思路点拨 “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验原理是让一定体积的油酸在水面
上形成单分子油膜，估测出油膜面积，从而求出分子直径。
【学会了吗丨变式题】
(2025·湖北省楚天教科研协作体期中)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验体现了过
对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量的方法。
（1）如图1-2-3所示，小张同学进行了①②③④实验操作，步骤合理的顺序是：
__________。
图1-2-3
③②④①
【解析】实验时，先配制油酸酒精溶液，记录 油酸酒精溶液的滴数，用来计算1
滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积，向浅水盘中倒入约 深的水，将爽身粉均匀
地撒在水面上，再将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油
酸膜，随后将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上，最后将
画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积。再根据 估算出
油酸分子的直径。即实验操作的合理顺序是③②④①。
图1-2-4
（2）若实验时将的油酸溶于酒精中制成 的油
酸酒精溶液，在步骤①中描绘的油膜轮廓如图1-2-4所示，轮廓
内用于计算油膜面积的小方格有257个，小方格的边长为 ,
在步骤③测得 溶液可以滴58滴。则1滴油酸酒精溶液中含
有的纯油酸的体积是____________ ，由以上数据，可估算出
油酸分子的直径约为____________ 。（结果均保留两位有效
数字）
【解析】利用数格子的方法，得出油酸膜的面积约为
，1滴这样的溶液中的纯油酸体
积为 ,则估算出油酸分子的直径约为
。
（3）小李同学做完实验后，发现自己所测的分子直径 明显偏小，原因可能是_____。
BD
A.水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开
B.计算油膜面积时，不完整的方格作为完整方格处理
C.将滴入的油酸酒精溶液体积作为纯油酸体积进行计算
D.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
【解析】水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开，所测油膜面积偏小，则油酸
分子的直径偏大，A错误；计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，
所测油膜面积偏大，油酸分子的直径偏小，B正确；根据题意可知，油酸分子的直径
为 ，将滴入的油酸酒精溶液体积作为纯油酸体积进行计算，所测油酸体积偏大，
油酸分子的直径偏大，C错误；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变
大，则1滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积偏大，而实际计算的1滴油酸酒精溶液所
含纯油酸的体积偏小，所测油酸分子的直径偏小，D正确。
高考帮 考试课丨核心素养聚焦
考情揭秘 素养点击
基本考查 点 “用油膜法估测油酸分子的大小”实验问 题。 1.明确实验思路，掌握实验
方法，善于进行数据分析
及处理，知道误差的主要
来源。
2.体会通过测量宏观量来测
量微观量的方法，促进学
科核心素养的形成。
热点及难 点 实验思路、实验方法及数据分析等。 题型及难 度 选择题或实验题，难度中等偏易。 高考中地 位 课程标准要求的学生必做实验之一。 考向 “用油膜法估测油酸分子的大小”实验
例3 (2025·广西卷,多选)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中( )
AB
A.估测油酸分子大小时，油酸分子可以视为球形
B.油膜的形状稳定后，油酸分子仍然在做热运动
C.计算油膜面积时，忽略所有不完整的小正方形
D.与油酸酒精溶液相比，纯油酸更容易在水面形成单分子油膜
本题以选择题形式考查实验探究，要求考生理解用油膜法估测油酸分子大小的核心
要点，注重对基础性的考查。
【解析】实验中把油酸分子简化为球形，并认为它们紧密排布，建构单分子油膜模
型，A正确；分子是否做热运动与宏观物体是否处于稳定状态无关，油酸分子一直
在做热运动，B正确；计算油膜面积时，对于周边不完整的格子，大于半格记为一格，
小于半格的不计，C错误；酒精可以溶解油酸，且配制的油酸酒精溶液中纯油酸的浓
度很低，可使油酸更容易在水面上展开形成单分子油膜，D错误。
练习帮 习题课丨学业质量测评
A 基础练丨知识测评
建议时间：10分钟
1.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，我们估测到的物理量是( )
C
A.水分子的直径 B.水分子的体积 C.油酸分子的直径 D.油酸分子的体积
【解析】在实验过程中，油膜完全散开，油酸在水面上形成单分子油膜，通过每滴
溶液中纯油酸的体积除以油膜的面积得到的是油酸分子的直径，故A、B、D错误，
C正确。
2.在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，用注射器向浅盘里的水面滴入的是
( )
A
A.一滴油酸酒精溶液 B.一滴纯油酸
C.油酸酒精溶液 D. 纯油酸
【解析】在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，为了让油酸在水面上形成单分
子油膜，应配制一定比例的油酸酒精溶液，且只取一滴油酸酒精溶液滴在水面上。
故A正确，B、C、D错误。
3.(2025·江苏无锡期中)
在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列情况可能导致测量结果偏小的是
( )
A
A.油酸酒精溶液是久置的
B.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C.配制一定浓度的油酸酒精溶液时多倒了些酒精
D.测一滴溶液体积时， 溶液的滴数少记了2滴
【解析】
4.在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，先配置好浓度（单位体积溶液中含有
纯油酸的体积）为 的油酸酒精溶液，并得到1滴油酸酒精溶液的体积为 。用注射
器在撒有爽身粉的水面上滴1滴油酸酒精溶液，在水面上形成油膜，待油膜形状稳定
后测量出它的面积 。关于本实验，下列说法正确的是( )
B
A.水面上形成的油膜的体积为
B.撒爽身粉是为了便于确定出油膜的轮廓
C.根据 可以估测油酸分子的直径
D.根据 可以估测油酸分子的直径
【解析】水面上形成的油膜的体积为 ，故A错误；撒爽身粉是为了便于确定出油
膜的轮廓，故B正确；油酸分子的直径为 ，故C、D错误。
5.关于“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验，下列选项正确的是( )
A
A.将油膜看作单层油酸分子薄膜，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】实验认为油膜为单分子油膜，且不考虑油酸分子间的空隙，因此油膜的厚
度就是油酸分子的直径，故A正确；实验中数油膜轮廓内的正方形格数时，不足半
格的应全部舍去，大于半格的算一格，故B错误；测一滴油酸酒精溶液的体积时，并
不是取一滴滴入量筒，而是取若干滴滴入量筒测出总体积，再取平均值，采用了放
大法，从而减小误差，故C错误；若油酸未完全散开，导致油膜的面积偏小，由
可知，测出的分子直径偏大，故D错误。
B 综合练丨选考通关
建议时间：25分钟
6.向体积为的纯油酸中倒入适量的酒精，稀释成体积为 的油酸酒精溶
液，测出油酸酒精溶液共有 滴，取一滴溶液滴入水中，最终在水面上形成面
积为 的单分子层油膜，则该油酸分子的直径大约为( )
D
A. B. C. D.
【解析】取体积为的纯油酸用酒精稀释，配成体积为 的油酸酒精溶液，
则油酸酒精溶液中纯油酸的体积 ,一滴油酸酒精溶液中
纯油酸的体积，由于单分子层油膜的面积为 ,因此分
子直径 ,故D正确。
7.(2025·湖北武汉六校期中联考)
在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中：
（1）下列说法正确的是____。
A.将一滴油酸酒精溶液滴入小量筒中，测出其体积
B.油酸酒精溶液滴到水面上时，油膜先变大，后收缩至稳定
C.为了测量准确，往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓
D.如果不用痱子粉，将会导致油膜边缘看不清
【解析】为减小实验误差，应测出多滴油酸酒精溶液的总体积，然后求出一滴油酸
酒精溶液的体积，A错误；油酸酒精溶液滴到水面上时，油膜先变大，后收缩至稳
定，B正确；为了测量准确，往浅盘中滴入油酸酒精溶液后，应等到油膜稳定后再描
绘油膜轮廓，C错误；痱子粉的作用是显示油膜的轮廓，如果不用痱子粉，将会导致
油膜边缘看不清，D正确。
（2）如图所示，实验中得到两幅油膜图，图（a）中油膜成“爆炸”形，图（b）中痱
子粉和油膜变得“支离破碎”，关于这两幅图的形成原因，下列说法正确的是____。
A.图（a）可能是因为水面上痱子粉撒得太
多太厚
B.图（a）可能是因为酒精加入过多
C.图（b）可能是因为撒粉太少，粉膜太薄
D.图（b）可能是因为酒精加入太少
【解析】题图（a）中油膜成“爆炸”形，可能是因为水面上痱子粉撒得太多太厚，与
酒精加入多少无关，故A正确，B错误；题图（b）痱子粉和油膜变得“支离破碎”，
是撒粉太少，粉膜太薄造成的，与酒精加入的多少无关，故C正确，D错误。
（3）实验时，将体积为的纯油酸，配制成体积为的油酸酒精溶液，测得 滴溶液
的总体积为 ，将一滴溶液滴入浅盘，稳定后将油酸膜轮廓描绘在坐标纸上，测得轮
廓面积为。则油酸分子直径 ____（用上述符号表示）。
【解析】一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积 ，油酸分子直径
。
8.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中:
（1）本实验中做了三个理想化假设:①将油酸分子视为球形；②_________________
_____；③____________________________________________________。
将油膜看成单分子
油膜
认为油酸分子是紧挨在一起的（不考虑油酸分子间间隙）
【解析】“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中做了三个理想化假设：①将油酸
分子视为球形；②将油膜看成单分子油膜；③认为油酸分子是紧挨在一起的
（不考虑油酸分子间间隙）。
（2）需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是________________
___________________________。
使油酸在浅盘中
的水面上容易形成单分子油膜
【解析】将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是使油酸在浅盘中
的水面上容易形成单分子油膜。
（3）某同学进行了如下操作：
①在浅盘内盛一定量的水，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；
②在量筒中滴入一滴油酸酒精溶液，测出它的体积；
③在浅盘上覆盖透明玻璃，油膜稳定后描出油膜形状，再用方格纸测量油膜面积；
④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；
⑤用一滴油酸酒精溶液的体积除以油膜面积，得到油酸分子直径。
A.上述步骤中有错误或疏漏的是________；
B.改正后，上述步骤的正确顺序是______________。
①②⑤
【解析】A．①在浅盘内盛一定量的水，向浅盘中的水面均匀地撒入爽身粉后才可
以滴入油酸酒精溶液；
②把油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒中，当体积达到 时记下滴入的滴数，根据
油酸酒精溶液的配制比例，计算出每滴溶液中纯油酸的体积；
⑤用一滴溶液中纯油酸的体积除以油膜面积，得到油酸分子直径。
故上述步骤中有错误或疏漏的是①②⑤。
B.改正后正确的顺序为④②①③⑤。
（4）配制好浓度（单位体积溶液中含有纯油酸的体积）为 的油酸酒精溶液，
上述溶液用注射器刚好滴75滴；形成油酸薄膜，下图为油膜稳定后的形状，每
个正方形小方格的边长为 。下列有关该实验的说法正确的有___。
B
A.油膜的面积为
B.一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为
C.油酸分子的直径约为
D.油酸未完全散开，会使计算结果比实际值偏小
【解析】由题图知，油膜轮廓范围内的正方形小方格的格数为114，则油膜面积为
,故A错误；一滴油酸酒精溶液中含纯油酸
的体积为 ，故B正确；油酸分子的直径约为
，故C错误；油酸未完全散开，测出的油膜面
积 偏小，则计算结果偏大，故D错误。
9.（1）在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验
中，用移液管量取油酸，倒入标注
的容量瓶中，再加入酒精后得到 的油酸酒
精溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中
滴入100滴溶液，溶液的液面正好达到量筒中
【解析】由题图甲可知，油膜轮廓中共有64格，则油膜的面积为
，油酸分子的直径为
。
的刻度，再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，
在水面上形成油酸薄膜，待油膜形状稳定后，将带有正方形坐标格的玻璃板放在浅
盘上，用笔画出油膜形状，如图甲所示。坐标格的每个小正方形大小为 。
由图甲可以估算出油膜的面积是_____ ，由此估算出油酸分子的直径是________
______ （保留一位有效数字）。
（2）图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。这个“量子围栏”是由
48个铁原子在铜的表面排列成直径为 的圆周而组成的，由此可以算出铁
原子的直径约为__________（ 取 ，结果保留一位有效数字）。
【解析】铁原子的直径为 。
（3）做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，四个同学都有一个操作错误，其中
导致最后所测分子直径偏大的是____。
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，导致油酸酒精溶液的
实际浓度比计算值小了
B.乙同学用注射器和量筒测得58滴油酸酒精溶液的体积为 ，但却不小心错记录
为57滴
C.丙同学在计算完注射器滴出的一滴油酸酒精溶液的体积后，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，把所有不足半格的格子都算成了一格
【解析】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
溶液的实际浓度比计算值小了，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积的计算值偏大，
根据 可知分子直径测量值偏大，故A正确；乙同学用注射器和量筒测得58滴油
酸酒精溶液的体积为 ，但却不小心错记录为57滴，则一滴油酸酒精溶液中纯油
酸体积的计算值偏大，根据 可知分子直径测量值偏大，故B正确；丙同学在计
算完注射器滴出的一滴油酸酒精溶液的体积后，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，则实际滴在水面上的纯油酸体积
比计算值偏大，根据 可知分子直径测量值偏小，故C错误；丁同学计算油膜面
积时，把所有不足半格的格子都算成了一格，则油膜面积计算值偏大，根据 可
知分子直径测量值偏小，故D错误。