2026《金版教程》高考复习方案物理-第5讲 实验：用油膜法估测油酸分子的大小探究气体等温变化的规律

第十五章

热学第5讲

实验：用油膜法估测油酸分子的大小探究气体等温变化的规律目录123考点一实验：用油膜法估测油酸分子的大小考点二实验：探究气体等温变化的规律课时作业考点一实验：用油膜法估测油酸分子的大小5．向浅盘里倒入约2cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上。6．用注射器或滴管在水面上滴一滴油酸酒精溶液。7．待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上，并用彩笔在玻璃板上描画出油酸薄膜的形状。四、数据处理1．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。然后，把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S(或者将画有油酸薄膜轮廓的有机玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，算出油酸薄膜的面积S)。五、误差分析产生原因减小办法偶然误差：(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，溶液的浓度改变，会给实验带来较大误差；(2)利用小格子数计算油膜面积时，轮廓的不规则性容易带来计算误差；(3)测量烧杯(或量筒)内溶液增加一定体积的滴数时，体积观测不准确会带来误差；(4)油膜轮廓的画线不准会带来误差(1)为减小浓度的变化，可将配好的溶液密封；(2)计算轮廓范围内小格子个数时，不足半个的舍去，多于半个格子的算一个。方格边长越小，计算出的面积越精确；(3)选用内径小的注射器，读数时正视(或选用内径小的量筒，读数时平视)；(4)画图时图线轮廓边缘清晰系统误差：将油酸分子看成球形且紧密排列，忽略了分子间隙—六、注意事项1．注射器针头高出水面的高度应在1cm之内，当针头靠水面很近(油酸酒精溶液未滴下)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果。2．待测油酸膜扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后液面收缩。3．当重做实验时，水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持浅盘的清洁。例1利用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有：浓度为0．05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0．1mL的量筒、盛有适量清水的规格为30cm×40cm的浅盘、爽身粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸。(1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C。A．用滴管将浓度为0．05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴入1mL油酸酒精溶液时的滴数N；B．将爽身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，从靠近水面处向浅盘中央一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，直到稳定时油酸薄膜有足够大的面积且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数n；C．____________________________________________________________________________________________________________________________________；D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积为Scm2。(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小为________cm。待薄膜轮廓稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上例2在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中：(1)在本实验中“将油酸分子看成紧密排列的球体，在水面形成单分子油膜”，体现的物理思想方法是________。(2)若所用油酸酒精溶液的浓度约为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器测得1mL上述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，描出的油酸膜的轮廓形状和尺寸如图甲所示，坐标中正方形方格的边长为1cm，由此可估测油酸分子的直径是________m。(保留一位有效数字)建模法6×10－10(3)如图乙所示，将配制好的油酸酒精溶液滴入撒好爽身粉的水盘，下列说法正确的是________。A．滴入油酸酒精溶液时，注射器针头下端应远离水面B．为清晰显示油膜的边界，应滴入油酸酒精溶液后再撒上爽身粉C．滴入油酸酒精溶液后，出现如图乙所示的图样是因为爽身粉撒得太少太薄D．配制好的油酸酒精溶液放置太久，会导致分子直径测量值偏小D考点二实验：探究气体等温变化的规律一、实验思路本实验的方法为控制变量法，即控制气体的质量和温度一定，探究气体压强与体积的关系。二、实验器材铁架台、压力表、注射器(带橡胶套、柱塞)、刻度尺。三、实验步骤1．按如图所示，组装实验器材，在注射器下端的开口套紧橡胶套，密封一定质量的空气。2．测量空气柱的体积V和压强p。空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V；空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。3．把柱塞缓慢地向下压或向上拉，再读取一组空气柱的长度与压强的数据。4．重复步骤3，获取多组数据。四、数据处理1．以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，在坐标纸上描点作图，分析p与V之间的关系。某次实验的p­V图像如图甲。五、误差分析1．漏气造成空气柱质量变化。改进措施：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大。2．空气柱温度不恒定造成误差。改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢，且不能用手握住注射器封闭气体部分。3．空气柱体积和气压测量不准确。改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。AD设定的温度不同B(2)若气体被压缩到V＝10．0mL，由图乙可读出封闭气体压强为________Pa(保留3位有效数字)。(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而________(填“增大”或“减小”)。204×103增大例5某同学通过图1所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。(1)图1中的A是________传感器。(2)将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。操作中，不能用手握住注射器封闭气体部分，是为了________________；若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了________________。压强保持气体温度不变保持气体质量不变b＋V0课时作业1．(2023·江苏高考)在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。下列改变空气柱体积的操作正确的是(

)A．把柱塞快速地向下压B．把柱塞缓慢地向上拉C．在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞D．在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞解析：该实验探究一定质量的气体等温变化的规律，所以应保证气体在状态变化过程中的质量不变、温度不变，因此实验中要保证空气柱封闭，不能接另一注射器注入或抽出气体，保证气体质量不变；另外实验中要缓慢下压或上拉柱塞，使注射器内封闭气体与外界有足够时间进行热交换，保证气体温度不变。故选B。2．用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是____________________________________________。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以________________________________________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是____________________。使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积单分子层油膜的面积解析：用油膜法估测分子直径时，需使油酸在水面上形成单分子层油膜，为使油酸尽可能地散开，将油酸用酒精稀释。要测出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，需要测量一滴油酸酒精溶液的体积，可用累积法，即测量出1mL油酸酒精溶液的滴数。根据V＝Sd，要求得油酸分子的直径d，则需要测出单分子层油膜的面积，以及一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积。3．用油膜法估测分子直径的实验步骤如下：A．向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入爽身粉；B．将1mL纯油酸加入酒精中，得到2×103mL的油酸酒精溶液；C．把玻璃板放在方格纸上，计算出薄膜的面积S(坐标纸中正方形小方格的边长为20mm)；D．将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积；E．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，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；F．根据得到的数据，估算出油酸分子的直径。(1)上述步骤中，正确的顺序是________(填步骤前的字母)。(2)如图所示为描出的油膜轮廓，油膜的面积约为________m2。(3)已知50滴溶液的体积为1mL，估算油酸分子的直径约为_____________m(保留两位有效数字)。BDAECF0．02244．5×10－104．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用体积为A的纯油酸配置成体积为B的油酸酒精溶液，再用滴管取体积为C的油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴。把1滴该溶液滴入盛水的、表面撒有爽身粉的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用油性笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，测得面积为S，如图。(1)此估测方法是将每个油酸分子视为球形，让油酸尽可能在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的________。(2)估算出油酸分子的直径大小是________(用题中已给出的字母表示)。单分子直径(3)用油膜法估算出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油酸的________。A．质量

B．体积C．摩尔质量

D．摩尔体积(4)某同学计算出的油酸分子直径明显偏大，可能的原因是________。A．油酸酒精溶液中含有大量酒精B．爽身粉撒太多，油膜未能充分展开C．计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留D．计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL油酸酒精溶液的滴数多记了10滴DB(3)用油膜法估算出油酸分子的直径后，可以根据球的体积公式估算出1个油酸分子的体积，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道NA个油酸分子的总体积，即油酸的摩尔体积，故选D。(4)油酸酒精溶液中含有大量酒精，若一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积计算准确，油膜的面积测量正确，就不会造成实验结果明显偏大，故A错误；爽身粉撒太多，油膜未能充分展开，S测量值偏小，会造成d测量值偏大，故B正确；计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留，S测量值偏大，会造成d测量值偏小，故C错误；计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL油酸酒精溶液的滴数多记了10滴，则每一滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积测量值偏小，会造成d测量值偏小，故D错误。5．使用如图1装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。(1)甲同学在实验中，测得的实验数据如表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的可能原因是_____。A．实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大B．实验时环境温度升高了C．实验时外界大气压强发生了变化D．实验时注射器内的气体向外发生了泄漏序号V(mL)p(×105Pa)p·V(×105Pa·mL)120．01．001020．020218．01．095219．714316．01．231319．701414．01．403019．642512．01．635119．621D连接压力表和注射器内空气柱的细管中有气体未计入6．如图甲是某实验小组利用气体压强传感器探究“温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置。(1)主要操作步骤如下，请补充缺失的内容：①用注射器封闭一定质量的空气，将注射器与压强传感器连接；②从__________读取并记录气体的体积V，同时从__________读取并记录对应的气体压强值p；③缓慢推动(或拉动)活塞，再记录一组V和p的值；④重复上述步骤③，多次测量。注射器刻度压强传感器(2)用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘制曲线如图乙所示，根据绘制的p­V图线，________(选填“能”或“不能”)直观判断空气柱的压强与体积成反比。(3)该同学测得封闭气体的压强p和体积V的多组数据，在坐标系中描点作图，作出的图线如图丙所示。①由图可知该同学选用的横轴为________；②图线后半段向上弯曲的原因可能是________。A．改变气体体积时推动活塞速度过快B．推动活塞时，手握住注射器含有气体的部分C．推动活塞时有漏气现象D．拉动活塞时有进气现象不能7．(2024·河南省济洛平许四市高三下三模)某同学想探究气体压强与体积的关系。如图a所示仪器，在一有毫米刻度的直尺上固定一根一端封闭的细直均匀玻璃管，封闭端内腔顶部对准直尺的零刻度线，管内有一段被水银封闭的空气柱。操作步骤如下：①如图b所示，用铁支架固定木板，钉上白纸，用重垂线检查使木板竖直，并在纸上作出一条竖直方向的直线。②使直尺贴近白纸。从刻度尺上读出空气柱长度l，用铅笔画出水银柱长度h′。③将h′投影到竖直线上，量