高中二年级下学期物理《单分子油膜法测分子直径》教学设计

课题单分子油膜法测分子直径教学目标1、理解物质是由大量分子组成的2、理解单分子油膜法测分子直径的原理3、体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法教学过程分子十分的微小。用肉眼甚至用高倍的光学显微镜都是无法观察到的。那通过什么途径可以估测分子的大小呢？这节课我们就来通过一个实验来估测分子的大小。首先我们要建立模型，我们可以把分子看做球形，进一步求球形的直径或者是体积。大家想一想，生活中有哪些物体的形状也接近球形，且体积也比较小呢？这样的物体我们是如何测量它的大小的呢比如一颗豌豆。我们如何测量它的体积呢？我们可以用游标卡尺或者螺旋测位器直接测量豌豆的直径也可以量出一定量的豌豆的总体积，数出豌豆的个数。近似得到每个豌豆的体积。也可以将豌豆排成一行。测出总的长度，数出个数，用总长除以个数，得到每个豌豆的直径。也可以将总体积为v的豌豆平铺得到单层豌豆层，测出豌豆层的总面积。这样豌豆的直径就可以用豌豆的总体积除以豌豆层的总面积得到,你们认为，以上哪种方法可以用来测量分子的大小呢？由于分子非常的微小，所以前三中方法都不可行，只有第四种方法是可能适用于测量分子的大小的。可是如何才能将分子平铺从而得到平铺的单分子层呢？我们可以用油酸分子在水的表面形成单分子层的油膜。因为油酸分子的结构很特殊，包括一个亲水的羧基和一个憎水的羟基。因此油酸分子是有机会直立在水面上的。由于油酸分子非常的微小。一滴油酸中就含有大量的油酸分子，所以如果滴在水面上，这些大量油酸分子就会重叠在一起，不能形成单分子层的油膜。所以要估算油酸分子的直径。需要解决以下几个问题。首先，要让油酸在水表面形成单分子层的油膜，我们需要获得一份非常少量的油酸。可是如何才能获得一份非常少量的油酸，并且测出其体积呢。油酸薄膜是无色透明的，如何才能看清油膜并且测出其面积呢？首先我们来解决第一个问题：如何获得少量的油酸并测出其体积。我们可以将纯油酸进行稀释。将油酸配制成一定浓度的油酸酒精溶液，比如1:500的油酸酒精溶液。当油酸滴在水面上时，溶液中的酒精将溶于水并快速的蒸发。从而获得纯油酸形成的油膜。现在解决第二个问题。如何测得一滴油酸酒精溶液的体积，并测出其中纯油酸的体积呢？我们可以用胶头滴管吸取油酸酒精溶液，把它一滴一滴的滴入小量筒中。记下液滴的总滴数。和总体积。也可以用注射器吸取油酸酒精溶液。由注射器上的刻度读取该溶液的总体积。再把注射器中的溶液一滴一滴的滴入量筒，记下液滴的总滴数。用溶液的总体积除以总滴数求出一滴油酸酒精溶液的体积。再用浓度计算其所含纯油酸的体积。这里就用到了累积的方法。接下来我们解决下一个问题。油酸薄膜是无色透明的。怎样才能看清他并测出其面积呢？我们可以在一个浅盘中倒入约2cm深的水。将痱子粉或者细石膏粉均匀的洒在水面上。将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。油酸在水中散开，形成油膜。待油膜稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上。在玻璃板上描下薄膜的形状。如果没有带坐标方格的玻璃板，也可将普通玻璃板放在浅盘上，描出薄膜的形状。再将玻璃板放在坐标纸上，用油膜轮廓内的坐标方格的个数乘以每个方格的面积，得到油膜的面积。数方格个数时，不足半个的舍去，多于半个算一个。这里我们用到了互补的方法。现在我们来系统的整理下这个实验。首先实验原理。我们进行了模型化的处理，把油酸分子简化成小球。然后进行理想化的处理，认为水面上的油酸薄膜是由单层油酸分子紧密排列而成的。油膜的厚度即为油酸分子的直径。测出一定量油酸的体积以及油膜的面积。用油酸的体积和油膜的面积估算出油酸分子的直径。现在我们来进行误差分析：第一建立模型时，把油酸分子看做球形产生的误差第二油酸分子不一定能够形成单分子层油膜，从而产生误差第三不考虑油酸分子间的空隙产生的误差第四利用量筒或注射器测量油酸酒精溶液的体积时，读数造成的误差第五利用方格数计算油膜面积时产生的误差。。第六描绘油膜形状时造成的误差第七油酸酒精溶液配置后，放置一段时间，由于酒精的挥发，会导致浓度的变化，也会产生误差。等等虽然有误差，但非常巧妙！能准确测出油酸分子直径的数量级！！课堂小结：本节课我们学习了。如何用实验的方法估算油酸分子的大小？同学们可以做一些练习题。来熟悉本实验的原理、计算方法、实验步骤、以及误差分析。我们用到的实验器材有硫酸酒精注射器或者胶头滴管，两桶清水浅排。玻做标志，彩笔或石膏粉。我们的实验步骤是，首先在潜盘中倒入两厘米深的水，将或者石膏粉均匀的撒在上面。取1ml的油酸容易，酒精中形成500ml的油酸酒精溶液。射器。往量筒中滴入1ml配置好的油酸，酒精溶液。记下，滴入的低速。算出一滴油酸酒精溶液的体积。将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的页面上。带油酸薄膜形成形状稳定后，算出油酸薄膜的面积。根据已经配置好的油酸，酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。即为硫酸分子的直径的分子直径在浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉或细石膏粉均匀撒在水面上。将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。油酸在水中散开形成油膜，待油膜形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描