沪教版高中物理选修1-2 1.2走进分子世界_学案2

走进分子世界

【学习目标】
1．体会一种新的研究方法——统计法
2．理解油膜法测分子大小的原理，掌握操作的程序与方法
【学习重难点】
油膜法测分子大小的原理，实验操作的程序与相关计算
【学习过程】
第一部分：自学探究
自学探究一（A类）:统计规律
1.统计规律：对 的偶然（随机）事件，通过搜集 资料并加以整理分析后显示出来的一种规律叫做统计规律，统计规律普遍存在于 和社会现象之中。
2．概率：发生某一随机事件的 的定量描述。在N次事件中，如果出现事件A的次数为n，当N 时，则出现事件A的概率为 。概率反映的不是一种必然结果，而是在大量资料的基础上，对不确定事件做出的一种 。
3．在投掷硬币的试验中，硬币出现正面朝上还是反面朝上的概率为50％的统计规律是在 投掷的前提下统计出来的，对于每一次投掷是非常 的、不遵循这个规律的，这说明只有针对大量的、偶然事件才具有统计意义，针对于一次独立或少量的偶然事件是不具备统计规律或没有统计意义的。
自学探究二(B类):两种分子模型——球体模型与立方体模型
为了研究分子的大小，首先要建立一个简化的分子模型。固体、液体一般采用球体模型，由于固体、液体分子间距很小，可认为是一个个紧密排列的，可将每个球体的 视为相邻分子间的距离，物体的总体积除以分子的总个数近似等于每个固体或液体分子的 ；气体分子间距大，分子间并不是一个个紧密排列的，可将每个分子占有的空间看成立方体,则立方体的 即为分子间的平均距离，物体的总体积除以分子的总个数等于每个气体分子 。
3．画出油酸分子单分子层示意图：

4．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为 m。
第二部分：合作探究
合作探究一：用油膜法估测分子直径实验
1．实验目的：用油膜法估测分子的大小。
2．实验原理：把一滴油酸酒精溶液滴到平静的水面上，油酸就在水面散开，形成一层薄薄的膜。这层薄膜可以看成是 油膜，它的厚度可以认为等于油酸分子的 。只要测出油酸的体积V和油膜的面积S，就可以估算分子的直径D＝ 。
3．实验器材：油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅水盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、痱子粉或细石膏粉.
4．实验步骤：
（1）在浅盘中倒入约2 cm深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上.
（2）取1毫升(1 cm)的油酸溶于酒精中，制成200毫升的油酸酒精溶液.
（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，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔画出油酸薄膜的形状.
（6）将半透明的坐标纸覆在玻璃板上，将油膜形状描画在坐标纸上，坐标纸上有边长为1 cm的方格的个数，通过数方格个数，算出油酸薄膜的面积S.计算方格数时，不足半个的舍去，多于半个的算一个.
（7）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.
（8）计算油酸薄膜的厚度即为油酸分子的直径.
思考：痱子粉或石膏粉的作用是什么？为什么试验中不使用纯油酸，而使用油酸酒精溶液？为什么要在玻璃板上描画油膜的形状并通过方格纸计算油膜的面积而不用面积公式直接计算、该面积为什么不是一滴油酸酒精溶液的体积？


合作探究二：用油膜法估测分子直径的相关计算
在做“油膜法估计分子直径”实验时，将体积为a的纯油酸制成体积为b的油酸酒精溶液。用注射器测得c滴这样的溶液体积为d，把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，坐标纸的正方形小方格的边长为L，油酸膜在坐标纸上占有的小方格个数是n,分析以下问题：
（1）一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V＝？
（2）油酸膜的面积S=?
（3）油酸分子的直径D＝？
第三部分：知识反馈
在做“用油膜法估测分子大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中有油酸0.1 mL,用注射器测得1 mL上述溶液有200滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油酸膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm,则每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 mL,油酸膜的面积是＿ ＿＿cm2．根据上述数据,估测出油酸分子的直径是 m.（注意单位换算:1L=103mL,1L=1dm3）
写出分析过程：