《学霸笔记 同步精讲》第1章 分子动理论 2.实验用油膜法估测油酸分子的大小（课件）高中物理人教版选择性必修3

(共20张PPT)
2.实验:用油膜法估测油酸分子的大小
第一章
2026
内容索引
01
02
03
实验探究 新知导学
典例精讲 释疑解惑
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.理解实验原理。
2.掌握实验方法,并能估测油酸分子的大小。
1.理解实验原理,培养科学思维。
2.掌握实验方法,落实科学态度与责任。
实验探究 新知导学
[实验目的]
用油膜法估测油酸分子的大小。
[实验原理]
把一定体积的油酸滴在水面上使其形成 单分子 油膜,不考虑分子间的间隙,把油酸分子看成 球形 模型,计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V,并测出油膜面积S,通过计算求出油膜的厚度d,即 d= 就是油酸分子的 直径。
[实验器材]
油酸、酒精、注射器或滴管、量筒 、浅水盘、带有坐标方格的玻璃板、彩笔、爽身粉。
[实验步骤]
(1)在浅盘中倒入约2 cm深的水,将爽身粉均匀撒在水面上。
(2)取1 mL(1 cm3)的油酸溶于酒精中,制成200 mL的油酸酒精溶液。
(3)用注射器往量筒中滴入1 mL配制好的油酸酒精溶液(浓度已知),记下滴入的滴数N,算出 一滴 油酸酒精溶液的体积 。
(4)将 一滴 油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。
(5)待油酸薄膜形状稳定后,将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,通过数方格个数,算出油酸薄膜的面积S。计算正方形个数时,不足半个的 舍去 ,多于半个的算一个。
(6)根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中 纯油酸 的体积V。
(7)计算油酸薄膜的厚度d= ,即为油酸分子直径的大小。
[数据处理]
[误差分析]
(1)偶然误差:配制一定浓度的油酸酒精溶液时产生误差。量取一滴油酸酒精溶液的实际体积时产生误差。采用“不足半个舍去、多于半个算一个”的互补法计算油膜面积存在误差。
(2)系统误差:油酸分子(C17H33COOH)的形状为长链形,将其视为球体会与实际分子形状有区别,所以实验只能得到分子直径的 数量级 ,而不能得到准确值。
[注意事项]
(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)实验前应保持浅盘干净,否则难以形成油膜。
(3)浅盘中的水应保持平衡,爽身粉应均匀撒在水面上。
(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)待测油酸液面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓。
典例精讲 释疑解惑
【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(上述结果均保留两位有效数字)。
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
科学思维
油膜法估测分子大小过程中的“放大法”
为了测量分子大小这一极其微小的量,在用油膜法估测分子直径的实验中多次用了间接测量法来达到“放大”的效果:一是将油酸溶于酒精,配制成油酸酒精溶液,对油酸进行稀释;二是数出一定体积的油酸酒精溶液的滴数,得出一滴油酸酒精的体积;三是油膜法本身就起了放大的作用。
随堂练习
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,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。
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2.(实验操作)在用单分子油膜法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,测出它的体积
③在浅盘内盛一定量的水,在水面上先撒上爽身粉,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散开稳定
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= 。