人教版（2019）高中物理 选择性必修第三册 第1章 第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小课件19 张PPT

第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验目的
1.估测油酸分子的大小。
2.学会间接测量微观量的原理和方法。
二、实验思路
1.利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，如图所示。
2.将油酸分子视为球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积。
三、实验器材
清水、盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
谨记部分器材用途
盛水浅盘
提供平静的水面
坐标纸、玻璃板
描绘单分子油膜的形状
痱子粉
撒在水面上使油膜边界清晰
油酸酒精溶液
获得单分子油膜
四、物理量的测量
1.取1 mL油酸溶于酒精中，制成200 mL油酸酒精溶液。
2.往边长约为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上。
4.用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸油精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。
5.待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。
6.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积。方法是计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积S。
五、数据分析
六、误差分析
1.油酸酒精溶液配制后若长时间放置，溶液的浓度会改变，会给实验带来较大误差。
2.纯油酸体积的计算误差。
3.油膜面积的测量误差。
4.油膜形状的画线误差。
5.数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。
七、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，产生误差。
2.实验之前应练习好滴定方法，注射器针头高出水面的高度应在1 cm之内。
3.待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。
4.当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持盘的清洁。
5.从盘的中央加痱子粉，粉自动扩散至均匀，这样做比将粉撒在水面上的效果好。
6.本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。
[例1] 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，有下列操作步骤，请补充实验步骤C的内容及实验步骤E中的计算式：
A.用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，记下滴入1 mL的油酸酒精溶液的滴数N；
B.将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足够大，且不与器壁接触为止。记下滴入的滴数n；
核心要点
实验原理和实验操作
C._________________________________________________________________；
D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长1 cm的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数m；
E.用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径d＝________cm。
一一
[针对训练1] “用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S。
B.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。
C.用浅盘装入约2 cm深的水。
(1)上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全，请指出：
①___________________________________________________________________；
②___________________________________________________________________。
(2)上述实验步骤的合理顺序是________。
解析　(1)①C步骤中，要在水面上均匀地撒上细石膏粉或痱子粉。
②实验中，要有步骤F：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，记下量筒内增加一定体积时的滴数。
(2)合理顺序为CFBAED。
答案　(1)见解析　(2)CFBAED
[例2] 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，该油酸膜的面积是________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1位有效数字)
核心要点
数据处理与分析
解析　在围成的轮廓中，不足半格的舍去，多于半格的算一个，共取80个方格，故油酸膜的面积为S＝80×(10×10－3)2 m2＝8×10－3 m2。
油酸分子的直径为
答案　8×10－3　5×10－10
[针对训练2] 某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径，实验主要步骤如下：
①向体积V油＝6 mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝104 mL；
②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝75滴时，测得其体积恰好是V0＝1 mL；
③先往浅盘里倒入2 cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L＝1 cm。
根据以上信息，回答下列问题：
(1)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________m3；油膜面积为________m2；油酸分子直径为________m；(以上结果均保留1位有效数字)
(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则最终的测量结果将偏________(选填“大”或“小”)。
解析　(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积
油膜的面积S＝111×1 cm2＝111 cm2≈1×10－2 m2。
(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1 mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量值偏大。
答案　(1)8×10－12　1×10－2　8×10－10　(2)大