第02节 测量分子的大小 :22张PPT

(共22张PPT)
第二节
测量分子的大小
选自：粤教版
高中物理选修3-3
第一章第二节
第一节
物体是由大量分子组成的
我们喝一口水，里面水分子数约为6
1023个，假如全世界60亿人不分男女老少都来数这些分子，每人每秒数一个，300万年也数不完
如何测得分子的大小？
大小:10-10m
第二节
测量分子的大小
方法一：将绿豆排成一行，测出总长，数出个数
如何测量绿豆的直径？
方法二：测出总体积，数出个数
方法三：量出单层铺开的面积，测出总体积
√
一.实验原理
绿豆→油酸分子
一头亲水性
一头疏水性
?
分子直立在水中
形成单分子油膜
?
简化：球形模型
单分子油膜
二.实验器材
序号
器材名称
备注
1
已稀释的油酸若干毫升
体积配比为1∶200
2
浅盘1只
30
cm×40
cm
3
注射器(或滴管)1支
4
带方格的透明塑料盖板1块
5
量筒1个
6
彩色水笔1支
7
痱子粉(或石膏粉)
带纱网或粉扑
（研究对象：1滴纯油酸的V、S）
（1）获得1滴纯油酸的体积V
配置“油酸酒精溶液”：
?
向1ml油酸中加酒精，直至总量达至200ml刻度线
?用注射器(或滴管)将稀释的油酸酒精滴入量筒，数出每毫升溶液的滴数，求出每滴液滴体积的平均值
例：本实验中100滴油酸酒精溶液的总体积为1mL，
所以每一滴的体积为0.01mL
获！1滴油酸酒精溶液的V
获！1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的V
?1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积
三.实验过程
单分子油膜
（2）获得1滴纯油酸的面积S
痱子粉!
1.在水平放置的浅盘倒入约2
cm深的水，用纱网(或粉扑)将适量痱子粉轻轻均匀撒在水面上
2.用滴管将一滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后，在浅盘上盖上透明玻璃盖板，用彩笔描出油膜的边缘轮廓
3.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上（坐标纸上每小格的边长为a），计算轮廓范围内正方形的个数N,不足半个的舍去,多于半个的算一个,算出油膜的面积S=Na2
三.实验过程
(3)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,并代入公式d=V/S,算出油酸薄膜的厚度d.
三.实验过程
单分子油膜
（1）油酸酒精溶液配制后不要长时间放置,以免改变浓度,造成较大的实验误差.
（2）实验前应保证浅盘是干净的，否则难以形成油膜
（3）做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁．
（4）浅盘的水应保持平衡，痱子粉应均匀撒在水面上
（5）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.
（6）待测油酸液面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓.
（7）d=V/S的V，是经过换算后一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
（8）用量筒量取油酸酒精溶液，计算滴数时，应尽量使每滴大小相同
四.注意事项
1.在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，每10
4
mL油酸酒精溶液中有纯油酸6
mL.用注射器测得75滴这样的溶液为1
mL.把1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，如图所示.图中正方形小方格的边长为1
cm。
(1)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？
(2)油酸膜的面积是多少？
(3)按以上数据，估算油酸分子直径的大小.
用单分子油膜法测得分子直径的数量级为
牛刀小试
本实验属于估测，一般只要数量级10-10正确即可，误差的主要来源是油酸体积V和油膜面积S的测量．
五.误差分析
2.用油膜法估测分子的直径的实验中，下列操作正确的是(　　)
A．将纯油酸直接滴在水面上
B．油酸酒精溶液滴入水后，应立即用刻度尺去测量油酸油膜的面积
C．在计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的总数
D．油酸酒精溶液滴入水后，应让油膜尽可能散开，再将油膜的轮廓画到玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积
牛刀小试
D
3.
某学生在用油膜法估测分子直径实验中，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．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴溶液体积时，1
mL的溶液的滴数错误地多记了10滴
牛刀小试
AC
【思路点拨】　解答此类问题的关键是根据公式D＝V/S判断，同时明白偏大或偏小是指测量值比真实值大或小．
【自主解答】　计算结果偏大，由公式D＝V/S知，是V的测量值偏大或S的测量值偏小，A选项会引起油膜面积的测量值偏小，B项不影响，C项会造成S值偏小；D项会引起V的测量值偏小．
【答案】　AC
牛刀小试
4．在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，所用的油酸酒精溶液的浓度为p，测量中，某位同学测得如下数据：测得体积为V的油酸酒精溶液有N滴；油膜面积为S，则：
(1)用以上物理量的符号表示计算分子直径大小的公式为d＝________.
(2)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学比较，发现自己所测数据偏小，则对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________．A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开