高中物理(新教材)选修三课件1：1-2-实验：-用油膜法估测油酸分子的大小 人教版

第二节实验：用油膜法估测油酸分子的大小学习目标1.知道用单分子油膜方法估算分子的直径，运用理想化方法，建立物质分子是球体的模型。2.培养在物理学中的估算能力。3.体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法。1.油膜法是一种粗略测定分子大小的方法，把一滴油酸酒精溶液滴到水面上，油酸分子在水面上散开，水面上会形成一层

，由单层油酸分子(C17H33COOH)中的烃基C17H33-组成。尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为

处理，并认为它们紧密排布，如图所示。测出油膜的厚度d，它就相当于

。油膜球形分子的直径自主学习2.如果一滴溶液中纯油酸的体积为V，单分子油膜的面积为S，则分子的大小(即直径)为d=___。3.实验器材：水、油酸、酒精、注射器或滴管、

、浅盘、玻璃板、细彩笔、爽身粉。4.实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在

中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的

将溶于水并很快挥发，从而获得

形成的油膜。5.大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。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。量筒酒精纯油酸10-10酒精1.正误判断(1)为了便于研究，我们通常把固体和液体分子看作球形。(

)(2)油酸分子直径的数量级为10-10m。(

)(3)为了减小误差，在做用油膜法估测分子大小的实验时，可以直接使用纯油酸。(

)答案：(1)√

(2)√

(3)×自我检测2.(多选)关于分子，下列说法中正确的是(

)A.分子的形状要么是球形，要么是立方体B.所有分子的直径都相同C.不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致D.测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中一种方法解析：实际上，分子的结构非常复杂，它的形状并不真的都是球形或立方体，分子的直径不可能都相同，测定分子大小的方法有许多种，尽管用不同方法测出的结果有差异，但数量级基本是一致的，故选项A、B错误，C、D正确。答案：CD3.(多选)“用油膜估测油酸分子的大小”的实验基础是(

)A.把油酸分子视为球体，其直径即为油膜的厚度B.让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜C.油酸分子的直径等于滴到水面上的油酸体积除以油膜的面积D.油酸分子直径的数量级是10-15m解析：油酸分子可视为球体，油膜的厚度可看成分子直径，油酸分子可看成一个紧挨着一个排列，油滴扩展为油膜时体积不变，即V=Sd。分子直径的数量级是10-10m，故A、B、C正确，D错误。答案：ABC4.某种油剂的密度为8×102kg/m3，取这种油剂0.8g滴在水面上，最后形成油膜的面积约为(

)

A.10-10m2 B.104m2C.1010cm2 D.104cm2

答案：B实验原理：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径。课堂探究1.实验原理与实验操作在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理：②把分子看成球形。①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层。③油酸分子一个紧挨一个整齐排列。实验原理：把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形成单分子油膜，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可认为等于油膜分子的直径。课堂探究1.实验原理与实验操作在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化处理：②把分子看成球形。①把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层。③油酸分子一个紧挨一个整齐排列。(1)实验中用纯油酸的缺点由于分子直径太小，若将1滴纯油酸滴于水面上，则形成的单分子油膜的面积太大，不便于测量，且纯油酸在水面上扩张太慢。因此，不宜使用纯油酸进行实验。(2)实验中用油酸酒精溶液的优势用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸，这样更有利于在水面上形成面积不太大的单分子油膜；同时酒精易挥发且溶于水，能使油酸尽快在水面上扩张形成单分子油膜，且最后在水面上形成的还是纯油酸薄膜，不影响测量结果。

2.数据处理与误差分析

问题1.你觉得这三位同学中哪位同学的测量方法更适合估测微小颗粒的直径?提示：丙同学的方法更适合估测微小颗粒的直径。2.用丙同学的方法测细沙的平均直径时，细沙的形状真的是球形的吗?排列时会一个紧挨一个吗?提示：细沙的实际形状比较复杂，细沙间有间隙，认为细沙是球形且一个紧挨一个排列，是一种理想化模型，是对问题的简化处理。3.丙同学在用量筒测细沙的体积时会产生误差，请说出一条产生误差的原因，并提出减小该误差的方法。提示：细沙间有间隙是用量筒测细沙的体积时会产生误差的原因之一。将量筒中

细沙夯紧能减小该误差。(3)油酸酒精溶液的体积浓度比=(1)一滴油酸酒精溶液的平均体积(2)一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积V

数据处理方法(3)油酸酒精溶液的体积浓度比=(1)一滴油酸酒精溶液的平均体积(2)一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积V

数据处理方法3.误差来源(1)实验时油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差。(2)实验时一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差。(3)实验时爽身粉和油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单层分子纯油酸层”间存在偏差。(4)实验时采用“互补法”(即不足半个舍去，多于半个的算一个)计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差。随堂检测

D3．某同学在“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．油酸中含有大量的酒精C．计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算D．求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴2．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将一滴油酸酒精溶液滴入事先撒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，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3所示．坐标纸上正方形小方格的边长为10mm，已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2mL，则油酸分子的直径为(

)m．(结果均保留两位有效数字)A．7.3×10－10

B．7.4×10－10

C．7.5×10－10

D．7.6×10－10C4．在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器抽得1mL上述溶液，共有液滴50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜稳定后，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，坐标中正方形小方格的边长为20mm。则：(1)油酸膜的面积是多少?(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径。

答案：(1)2.4×10-2m2

(2)1.2×10-5mL

(3)5×10-10m备用工具&资料4．在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器抽得1mL上述溶液，共有液滴50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜稳定后，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，坐标中正方形小方格的边长为20mm。则：(1)油酸膜的面积是多少?(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少?(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径。3．某同学在“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．油酸中含有大量的酒精C．计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算D．求每滴溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴1.油膜法是一种粗略测定分子大小的方法，把一滴油酸酒精溶液滴到水面上，油酸分子在水面上散开，水面上会形成一层

，由单层油酸分子(C17H33COOH)中的烃基C17H33-组成。尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为

处理，并认为它们紧密排布，如图所示。测出油膜的厚度d，它就相当于

。油膜球形分子的直径自主学习1.正误判断(1)为了便于研究，我们通常把固体和液体分子看作球形。(

)(2)油酸分子直径的数量级为10-10m。(

)(3)为了减小误差，在做用油膜法估测分子大小的实验时，可以直接使用纯油酸。(

)答案：(1)√

(2)√

(3)×自我检测2.(多选)关于分子，下列说法中正确的是(

)A.分子的形状要么是球形，要么是立方体B.所有分子的直径都相同C.不同分子的直径一般不同，但数量级基本一致D.测定分子大小的方法有多种，油膜法只是其中一种方法解析：实际上，分子的结构非常复杂，它的形状并不真的都是球形或立方体，分子的直径不可能都相同，测定分子大小的方法