沪教版高中物理选修3-3 1.2走过分子世界_学案1

走过分子世界
【学习目标】
掌握用油膜法估测分子直径方法，实验原理，步骤，会处理数据
【学习重难点】
掌握用油膜法估测分子直径方法
【学习过程】
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（油酸的分子式为C17H33COOH）滴到水面上，油酸分子直立在水面上，形成一层单分子油膜，如图所示，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径，测出油酸液滴的体积Ｖ，再测出油膜的面积S，就可以估算出油酸分子的直径d=V/S。
3．实验器材：水、酒精、油酸、量筒、浅盘（边长约30cm--40cm）、注射器（或滴管）、玻璃板、彩笔、痱子粉（或石膏粉）、坐标纸。
4．实验步骤
（1）往浅盘内注入清水，水深1～2 cm，把痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。
（2）用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中，数出量筒内增加1mL的滴数。算出一滴溶液中所含油酸的体积V。
（3）用注射器或滴管在浅盘中央水面上方约1cm高处，滴入一滴事先配制好的酒精油酸溶液，油酸在水面上散开后，形成单分子油膜层。
（4）待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板搁在浅盘上，在玻璃上用彩笔描绘出油膜形状的轮廓。
（5）将玻璃板覆盖在坐标纸上，数出油膜的轮廓所占格数并算出油膜的面积S。 边缘可用互补方法计算。
（6）根据一滴溶液中所含油酸的体积V和油膜的面积S，可估算出油膜的厚度，即为油酸分子的直径。
（7）清洗浅盘，整理仪器。
5．注意事项：计算方格数时，不足半个格子的舍去，多于半个格子的算一个。方格边长越小，求出的面积越精确。
合作学习
考点一：实验数据的处理
【例题】在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液为75滴。把1滴该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，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廊，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1 cm。则：
(1)油酸薄膜的面积是________cm2．
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL。(取一位有效数字)
(3)按以上实验数据估测出油酸分子直径约为________m。(取一位有效数字)
【达标检测】
1．一滴油酸酒精溶液含质量为m的纯油酸，滴在液面上扩散后形成的最大面积为S。已知纯油酸的摩尔质量为M、密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，下列表达式中正确的有（ ）
A．油酸分子的直径d＝ B．油酸分子的直径d＝
C．油酸所含的分子数n＝NA D．油酸所含的分子数n＝NA
2．一位同学做“用油膜法估测分子的大小”的实验，所用的油滴是经过稀释后的油酸酒精溶液，油酸只占其体积的，经测定这种稀释液80滴的体积为1mL，当把1滴油滴滴到撒有痱子粉的水面时，形成一个4．0×10-2m2的油膜层，由此推算出油酸分子的大小。
（1）这种粗测方法是将每个分子视为______且一个挨一个紧密排列，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成一层______油膜，这层油膜的厚度可视为油分子的__ ___。
（2）油酸分子的直径约为__________m（保留两位有效数字）
用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：
①向体积为V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V2；
②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0；
③先往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水；
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；
⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上；
⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格。
上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤是____________________；错误的步骤是____________________(指明步骤，并改正)，油酸分子直径的表达式d＝________。
3．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，已知油酸酒精溶液中，油酸的体积比浓度为0.05%，1mL这样的溶液合80滴，现将1滴溶液滴在水面上。
（1）这滴溶液中纯油酸的体积是___________m3 。
（2）用彩笔描绘出油膜轮廓线后，印在坐标纸上，如图所示。已知坐标纸每一小格的边长为1cm ，则油膜的面积为__________m2．
（3）根据上面的数据，估算油酸分子的直径是____________m（此问结果取一位有效数字）。