第一章 第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小（课件 学案）高中物理人教版（2019）选择性必修 第三册

第2节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小 (实验课—基于经典科学探究) 一、实验装置 二、实验原理 当把1滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中并很快挥发，在水面上形成一层纯油酸的单分子层薄膜，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。 实验中如果算出一定体积V的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S，即可算出油酸分子直径的大小，即d＝。 一、实验步骤　 1．用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以减少实验误差。 2．配制油酸酒精溶液：取油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸分子充分与酒精分子混合，这样就得到了浓度为0.2%的油酸酒精溶液。 3．用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积，再把注射器中的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入烧杯中，并记下液滴的总滴数N。 4．向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上。 5．用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。 6．待油膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下油膜的形状。 7．根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，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，算出油膜的面积S。 8．根据油酸酒精溶液的浓度，算出1滴溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝算出油膜的厚度d。 9．重复以上实验步骤多测几次油膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子的直径。 二、数据处理　 在实验中由d＝计算油酸分子的直径，V是经过换算后1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。各物理量的计算方法如下： 1．1滴油酸酒精溶液的体积V′＝(N为滴数，VN为N滴油酸酒精溶液的体积)。 2．1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝V′×η(η为油酸酒精溶液的浓度)。 3．油酸薄膜层的面积S＝na2(n为小正方形有效个数，a为小正方形的边长)。 4．注意单位的统一。 [关键点反思] 1．实验中用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液而不是直接滴1滴纯油酸，这是为什么？ 2．实验中为什么要将爽身粉均匀地撒在水面上？ 考法(一)　实验基本操作 [例1]　如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤： (1)有关该实验的下列说法正确的是_____。 A．图中的操作步骤顺序是：丙→丁→乙→甲 B．油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验 C．往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓 (2)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.2%，用注射器测得100滴这样的油酸酒精溶液为1 mL，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，即滴入浅盘中的纯油酸体积为_____cm3。 考法(二)　数据处理和误差分析 [例2]　某小组同学在实验室做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时，实验的方法及步骤如下： ①向体积V油＝1 mL的油酸中加酒精，直至总体积达到V总＝500 mL； ②用注射器吸取一段①中配制好的油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积为V0＝1 mL，把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数n＝100滴； ③往边长为30～40 cm的浅盘里倒入2 cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上； ④用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的形状； ⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内的小方格的个数，小方格的边长l＝20 mm。 根据以上信息，回答下列问题： (1)该同学有遗漏的实验步骤是_____，其正确做法是_____ _____。 (2)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′＝_____mL。 (3)油酸分子的直径d＝_____m(保留一位有效数字)。 (4)若爽身粉撒得过厚，则会使分子直径的测量结果偏_____(选填“大” ... ...