人教版高中物理选择性必修第三册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课件（22页PPT）

(共22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
1.掌握用油膜法估测分子大小的实验原理以及数据处理的思路和方 法。
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。
学习任务　实验：用油膜法估测油酸分子的大小
1. 实验原理与方法
（1）由于油酸分子同时具有亲水基和厌水基，
使得油酸分子可以平铺在水平面，如图所示。
2. 实验器材
油酸、酒精、滴管、量筒、浅盘、带有坐标方格的玻璃、彩笔、爽身粉。
3. 实验步骤
（1）测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
先配制一定浓度的油酸酒精溶液，用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精 溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（例如1 mL）溶液时 的滴数，从而可算出一滴溶液的体积，再结合溶液的浓度就可以计算出一滴 溶液中所含纯油酸的体积。
（2）测量单分子油膜的面积
①在浅盘中装入2 cm深的水，然后将适量爽身粉均匀地撒在水面上。
②将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放 在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。
（4）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。
（5）待测油膜扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个 原因：一是水面受液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。
【典例】　（教材改编题）在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中， 实验步骤如下：
a.将1 mL油酸配制成1 000 mL油酸酒精溶液；
b.用小注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一
滴一滴地滴入量筒中，直到1 mL时一共滴入50滴；
c.向浅盘中倒入约2 cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上；
d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液；
e.待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩 笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图所示。
（1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL。
2×10－5　
（2）已知每一小方格的边长为1 cm，则油膜面积为 cm2。
61　
解析：（2）多于半个的方格算一个，少于半个的方格舍去，可得油膜面积S＝ 61×1cm2＝61 cm2。
（3）根据上述数据得出油酸分子的直径是 m（保留1位有效数 字）。
3×10－9　
（4）关于本实验，下列说法正确的有 。
A. 油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果偏大
B. 若油酸没有充分散开，会使分子直径的计算结果偏小
C. 计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，会使分子直径的计算结果偏小
D. 在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径 的计算结果偏大
D　
解析：（4）油酸酒精溶液长时间放置，会使酒精挥发，油酸的浓度增大，每
滴纯油酸的体积测量值偏小，造成分子直径的计算结果偏小，A错误；若油
酸没有充分散开，导致面积S的测量值偏小，从而会使分子直径的计算结果偏 大，B错误；如果舍去了所有不足一格的方格，测量油膜的面积偏小，从而 造成分子直径的计算结果偏大，C错误；若滴数少记了几滴，使每滴纯油酸 的体积测量值偏大，从而造成分子直径的计算结果偏大，D正确。
A. 将分子看作球是对分子模型的简化，实际上，分子的形状并不都是小球
B. 所有分子的直径都相同
C. 不同分子的直径一般不同，但一般而言，数量级基本一致
D. 用高倍的光学显微镜能观察到分子
解析：实际上，分子的结构非常复杂，它的形状并不都是小球，分子的直径 不可能都相同，但数量级是一致的，故A、C正确，B错误。能用扫描隧道显 微镜看到分子，不能用高倍的光学显微镜看到分子，故D错误。
AC
A. 实验时若爽身粉撒得太厚，则所测分子直径会偏大
C. 油酸酒精溶液中酒精对油酸起到了稀释作用
D. 油酸酒精溶液体积浓度为0.10％，一滴溶液的体积为8.0×10－3mL，其形 成的油膜面积为108 cm2，则估测出油酸分子的直径为7.4×10－10 m
B
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
AB
解析：A. 在油膜法测分子直径的实验中，把油膜看成单分子油膜，且分子紧 密排列，由于分子形状复杂，为简化计算，通常将其视为球形模型，油膜的 厚度可以近似看成球形分子的直径，故A正确；B. 分子在永不停息地做无规 则热运动，与宏观物体是否处于稳定状态无关，油膜稳定时，油酸分子仍然 在做热运动，故B正确；C. 在计算油膜面积时，为了更准确地估算油膜的面 积，对于周边不完整的格子，大于半个记为一个，小于半个的不计，而不是 不完整的格子都忽略，故C错误；D. 酒精可以溶解油酸，使油酸更容易在水 面上展开形成单分子油膜，所以实验时加酒精比不加酒精更容易形成单分子 油膜，故D错误。故选AB。
4. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，所用的油酸酒精溶液 的浓度为每1 000 mL溶液中有纯油酸0.5 mL，用注射器测得1 mL上述 溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的撒有爽身粉的浅盘中，待水面稳定 后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1 cm，则可求得：
（1）油酸薄膜的面积是 cm2；
解析：（1）轮廓包围的有效方格约为71个，故油酸薄膜 的面积S＝71×1×1 cm2＝71 cm2。
71（70～72均正确）　
8.8×10－10（8.7×10－10～8.9×10－10均正确）