1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件-高二下学期物理人教版选择性必修第三册

第一章

分子动理论Highschoolphysics2实验：用油膜法估测油酸分子的大小通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理问题中的应用。02掌握油膜法估测分子大小的实验原理以及数据处理的思路和方法。01重点问题：怎样估测绿豆的直径？聚零为整对于更小的分子直径的测量呢？以水为例，直径为10-3mm左右的水珠，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！把1滴油酸(事先测出其体积

V

)滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子中的烃基C17H33—组成的。一、实验思路建立模型油膜的厚度就是油酸分子的直径

d测出油膜的面积

S

二、实验器材烧杯

三、实验步骤2.在边长30~40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上，再用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待其散开。三、实验步骤3.当油酸薄膜形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板轻放在浅盘上，用细彩笔仔细地把油酸薄膜边缘的形状画在玻璃板上。三、实验步骤4.根据画有油酸薄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。5.根据油酸酒精溶液的浓度（X%）和已测出的一滴油酸酒精溶液的体积V0，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。三、实验步骤

实验：用油膜法估测油酸分子的大小

1.油酸分子直径

2.分子大小的数量级

四、数据分析除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10

m。1.油酸中加酒精配制成油酸酒精溶液的目的是什么？答案

用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油酸，更有利于油酸形成单分子油膜，同时酒精易挥发，不影响测量结果。2.实验中，“在边长30~40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，先将爽身粉均匀地撒在水面上，再用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上”。滴溶液前先撒爽身粉的作用是什么？答案

帮助清晰显示油膜的边界，从而准确测量油膜的面积。五、注意事项油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置，以免浓度改变，造成较大的实验误差。实验前检查浅盘是否干净，爽身粉应均匀撒在水面上。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。油酸薄膜扩散后又会收缩，要在形状稳定后描轮廓。1.(2024·北京西城高二期末)“利用油膜法估测分子直径”实验体现了构建分子模型的物理思想，应用了对宏观量的测量来间接测量微观量的方法。CABED(1)某同学进行了下列操作：A.向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上B.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上扩展为形状稳定的油酸薄膜C.取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液。测量一滴油酸

酒精溶液中纯油酸的体积VD.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积SE.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上。正确操作的合理顺序是

(填字母代号)；本实验首先要制备油酸酒精溶液，并明确一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，同时用量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积；再向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上；然后将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的水面，待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜形状；接着将玻璃板放在坐标纸上，按不足半格舍去，多于半格的算一格，统计出油酸薄膜的面积。最后用一滴溶液里纯油酸的体积除以其面积，恰好就是油酸分子的直径。故正确的步骤为CABED。(2)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每2000mL溶液中含有1mL油酸，又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为1mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1cm的正方形小格的纸上(如图)。①油膜占有的面积约为

cm2；②油酸分子的直径大小d≈

m(结果保留一位有效数字)；1179×10-10

(3)为减小误差，该实验并未直接测量1滴油酸酒精溶液体积，而是用滴管测得n滴这种酒精油酸溶液的总体积为lmL，下列实验采用了类似方法的有

。A.“测定玻璃的折射率”实验中折射角的测量B.“用双缝干涉测光的波长”实验中的测量相邻亮条纹间的距离C.“用单摆测重力加速度”实验中单摆的周期的测量BC

2.(2024·山东省济南十七中高二期中)在“油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，实验步骤如下：a.将1mL油酸配制成1000mL油酸酒精溶液；b.用注射器取一段油酸酒精溶液，并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到1mL时一共滴入50滴；c.向浅盘中倒入约2cm深的水，并将痱子粉均匀地撒在水面上；d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液；e.待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状，如图甲所示。(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是

mL。

2×10-5(2)已知每一小方格的边长为1cm，多于半格的方格算一格，少于半格的方格舍去，数得油膜轮廓内的方格数为60格，根据上述数据得出油酸分子的直径是

m(保留一位有效数字)。

3×10-9(3)关于本实验，下列说法正确的是

。

A.油酸酒精溶液长时间放置，会使分子直径的计算结果偏小B.若实验过程中痱子粉撒得太多，会使分子直径的计算结果偏小C.本实验中用玻璃棒搅拌油膜，使之形成更规则的图形，可减小实验误差D.向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，会使分子直径

的计算结果偏大AD(4)在步骤e中，由于浅盘边缘不平整，盖在浅盘上的玻璃板与形成的油膜并不平行，侧视图如图乙所示，则该情况会导致最终测得油酸分子的直径

(填“偏大”或“偏小”)。

偏小

(3)油酸酒精溶液长时间放置，酒精会挥发，油酸酒精溶液的浓度增大，从而使每滴纯油酸的体积测量值偏小，造成分子直径的计算结果偏小，故A正确；若实验过程中痱子粉撒得太多，油酸没有充分散开，会导致面积S的测量值偏小，从而使分子直径的计算结果偏大，故B错误；本实验中将痱子粉均匀地撒在水面上，稳定后即可形成油膜，不能用玻璃棒搅拌，故C错误；若滴数少记了几滴，每滴纯油酸的体积测量值会偏大，从而造成分子直径的计算结果将偏大，故D正确。(4)由于玻璃板和油膜平面不平行，导致在玻璃板上描绘的油膜轮廓围成的面积大于油膜的实际面积，所以最终测得的油膜分子直径偏小。用油膜法估测油酸分子的大小数据分析