实验19　用油膜法估测油酸分子的大小 实验20　探究气体等温变化的规律

实验19用油膜法估测油酸分子的大小实验20探究气体等温变化的规律目录CONTENTS实验基础·必备实验技能·创新课时跟踪训练实验基础·必备一、用油膜法估测油酸分子的大小装置原理实验原理：利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成

油膜，用d

＝

计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体

积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的

，如图

单分子

直径

误差分析（1）纯油酸体积的计算引起误差。（2）画油膜形状时不准确带来误差。（3）数格子计算油膜面积本身是一种估算的方法，从而会带来误差操作要领（1）配制油酸酒精溶液，取纯油酸1

mL，注入500

mL的容量瓶中，然

后向容量瓶内注入

，直到液面达到500

mL刻度线为止。（2）用注射器（或滴管）将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并

记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n。根据V0＝

⁠算出每滴油酸

酒精溶液的体积V0。（3）向浅盘里倒入约2

cm深的水，并将

⁠均匀地撒在水面上。（4）用注射器（或滴管）将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。（5）待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的

形状用彩笔画在

上。酒精

爽身粉

玻璃板

操作要领（6）将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S（求面积时以坐标纸上边长为1

cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的

，多于

的算一个）。（7）根据溶液的比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝

算出薄膜的厚度d，即为分子直径舍去

半个

二、探究气体等温变化的规律装置原理利用注射器封闭一段空气柱作为研究对象，在

不变的情况下，

测量气体在不同体积时的压强，再分析气体

与

⁠的关系温度

压强

体积

操作要领（1）注射器两端有柱塞和橡胶套，管内密封一段空气柱，这段空气柱就

是我们的研究对象。在实验过程中，我们可以近似认为空气柱的

⁠

和

不变。（2）用手把柱塞向下压，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与

⁠

，记录数据。（3）用手把柱塞向上拉，选取几个位置，同时读出刻度尺读数与压强，

记录数据。在该实验中，由于我们可以直接用刻度尺读数作为

⁠

，故无需测量空气柱的横截面积质

量

温度

压

强

空气柱

体积

数

据处

理注

意事

项（1）适用条件是温度保持不变，所以操作要缓慢，不能用手握住注

射器，才能保证温度不变。（2）要等到示数稳定之后，再去读数。（3）研究对象为一定质量的气体，防止漏气反比

过原点的倾斜直线

反比

实验技能·创新一、教材原型实验

（2025·安徽黄山二模）某小组做“用油膜法估测分子的大小”实验：（1）李明同学用体积为A的纯油酸配置成体积为B的油酸酒精溶液，用注

射器取体积为C的油酸酒精溶液，再把它一滴一滴地全部滴入量筒，滴数

为N。①此后实验操作的正确排序为：

（用字母符号表示）。CDBA

②把1滴该溶液滴入浅盘里，稳定后测得油酸膜面积为S，估算出油酸分子

的直径大小为

（用以上字母表示）。③李明同学的计算结果明显偏大，其原因可能是

⁠。A.

计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数B.

爽身粉太薄使油膜边界不清，导致油膜面积测量值偏大C.

未等爽身粉完全散开，就在玻璃板上描绘了油膜轮廓D.

用注射器测得溶液有N滴时数成了（N－1）滴

CD

未等爽身粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓，导致油膜面积测量

值偏小，d的测量值偏大，故C正确；求每滴的体积时，溶液有N滴时数成

了（N－1）滴，由上式可知，d的测量值偏大，故D正确。（2）张三同学在实验中用移液管量取0.25

mL油酸，倒入标注250

mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250

mL的溶液。然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1

mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有爽身粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格的每个小正方形的面积为2

cm×2

cm。由图可以估算出油膜的面积是

cm2，由此估算出油酸分子的直径是

⁠

m（保留1位有效数字）。252

8×10－

10

某实验小组用如图甲所示实验装置来“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”。（1）关于该实验，下列说法正确的是

⁠。A.

实验时应快速推拉柱塞以避免气体与外界发生热交换B.

无需测出封闭气体的质量C.

推拉柱塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定B

解析：

实验时应缓慢推拉柱塞使气体与外界发生热交换保持气体温度不变，A错误；本实验，只需测出气体压强和对应体积，不需要测出封闭气体的质量，B正确；推拉柱塞时，不能用手握住整个注射器，避免气体与外界发生热交换，C错误。（2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他

们进行了两次实验，得到的p-V图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的

温度大小关系为T1

T2（选填“＜”“＝”或“＞”）。

＞

p-

过原点的倾斜直线

（2026·北京顺义区模拟）某同学利用如图甲所示的装置探究气体等

温变化的规律，他在注射器中密封了一定质量的气体。（1）下列实验操作中正确的是

⁠。A.

密封气体前，在柱塞上均匀涂抹润滑油B.

推拉柱塞时，用手握住注射器气体部分C.

实验时缓慢移动柱塞AC

解析：

为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是用

润滑油涂抹柱塞，故A正确；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取

的主要措施是不用手握住注射器封闭气体部分，避免热传递导致温度变

化，故B错误；为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是

缓慢移动柱塞，避免对气体做功导致温度变化，故C正确。

＞

a

二、创新拓展实验

（2025·河北高考12题）自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和

能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时，

集气室内气体压强增大，铁芯进入电感线圈的长度增加，从而改变线圈的

自感系数。洗衣机智能电路通过测定LC振荡电路的频率来确定水位高度。某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。（1）研究集气室内气体压强与体积的关系①洗衣桶内水位H一定时，其内径D的大小

（选填“会”或“不

会”）影响集气室内气体压强的大小。不会

②测量集气室高度h0、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量，记录桶内水

位高度H和集气室进水高度，同时使用气压传感器测量集气室内气体压强

p。H和h数据如下表所示。H/cm15.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00h/cm0.330.400.420.520.610.700.780.87实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量，根据数据判断，测量

⁠

（选填“H”或“h”）产生的相对误差较小。H

答案：见解析解析：①集气室内气体压强等于桶内水位高度H和集气室进水高度的

高度差产生的压强与大气压强之和，即p＝ρgΔh＋p0，可知其内径D的大小

不会影响集气室内气体压强的大小；②由于实验中使用同一把刻度尺进行

测量，分度值相同，根据数据分析，桶内水位高度H明显大于集气室内进

水高度h，所以测量桶内水位高度H产生的相对误差较小；③该延长线不过

原点的主要原因是与集气室相连的细管中的气体被忽略不计，导致集气室

气体体积V相比于实际气体体积偏小。

乙

（2023·山东高考13题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气

体压强与体积的关系。将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器

内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固

定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V（等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和）。逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。

解析：

题图乙为一条过原点的倾斜直线，说明一定质量的气体在温

度不变的条件下压强与体积的倒数成正比，B正确。B

（2）若气体被压缩到V＝10.0

mL，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

（选填“增大”或“减小”）。解析：

正确记录数据时p、V的乘积为p（V0＋ΔV），漏掉ΔV时，该

乘积为pV0，则计算结果之差的绝对值为p·ΔV，由于ΔV为定值，所以压强p

越大，计算结果之差的绝对值越大。2.04×105

增大

课时跟踪训练1.

（2025·安徽淮北一模）某同学在实验室用油膜法估测油酸分子的大

小。（1）主要实验步骤如下：①向体积V油＝0.6

mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝103

mL；②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴

入n＝75滴时，测得其体积恰好是V0＝1

mL，则一滴油酸酒精溶液中含有

油酸的体积为

m3；③先往浅盘里倒入2

cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上；8×10－12

123456④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，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，数出轮廓范围内小

方格的个数N，小方格的边长为L＝1

cm。

123456（2）由图可知油膜面积为

m2；计算出油酸分子直径

为

m。（以上结果均保留1位有效数字）

1×10－2

8×10－10

123456（3）若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1

mL，则最终的测量结果

将

（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。解析：

若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1

mL，则

代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量结果偏大。偏大

1234562.

（2026·河北保定模拟）“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下：A.

将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数（正方形小方格的边长为2

cm），求油膜面积S（如图所示）B.

将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜的形状稳定后，将玻璃板放在

盘上，用彩笔将油膜的形状画在玻璃板上C.

向浅盘中装入约2

cm深的水，并撒上爽身粉123456D.

用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径E.

在1

mL纯油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液总体积为1

000

mLF.

用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得60

滴溶液体积为1

mL（1）上述实验步骤的合理顺序是：E

⁠。FCBAD

解析：

实验步骤的合理顺序是EFCBAD。123456（2）根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是

⁠

mL。（保留2位有效数字）1.7×10

－5

123456（3）根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是

⁠

m。（保留1位有效数字）7×10－10

123456（4）关于本实验下列说法正确的有

⁠。A.

选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单

分子油膜B.

若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小C.

计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直径的计算结果

将偏大D.

在向量筒中滴入1

mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直

径的计算结果将偏小AC

E.

结束实验时，需要将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许

油酸。为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，可以用适量清水清洗，并

用脱脂棉擦去123456

1234563.

（2025·重庆万州一模）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体

压强与体积的关系，将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器与

气压计连接，注射器内封闭一定质量的空气，注射器刻度可测出气体体积

（包含橡胶套内气体体积），气压计可测出压强。123456（1）实验操作的过程中，需要保持不变的是封闭气体的（

B

）A.

压强B.

温度C.

体积解析：

实验操作的过程中，要验证温度不变时的压强和体积关系，

则需要保持不变的是封闭气体的温度，故选B。B123456

＞

＞

1234564.

（2025·四川成都三模）某同学利用图示装置探究一定质量的理想气体在温度不变时压强p与体积V的关系。如图所示，U形管两端是粗细均匀的细玻璃管，中间是软管。右边玻璃管上端开口与大气相通，左边带刻度尺的玻璃管上端封闭，其内部用水银封闭一段空气，抬高U形管右端，使右侧水银面高于左侧。已知大气压强为p0，水银的密度为ρ，重力加速度大小为g。123456②缓慢调节U形管的左右两边，改变U形管左右水银面的高度差h，记录空

气柱长度l；③多次实验，记录多组数据，分析得出结论。解析：

此时封闭气体的压强为p＝p0＋ρgh。（1）实验步骤如下：①用两铁架台竖直固定U形管的左右两管，待管内水银柱稳定时，读出空

气柱的长度l和U形管左右水银面的高度差h，此时封闭气体的压强p＝

⁠

⁠；p0

＋ρgh

123456

123456（3）另一同学重复实验，计算了多组p与l的乘积，发现p与l的乘积随压强

p增大而变小，写出导致该现象的一个可能原因

⁠

⁠。

左端玻璃管密封不严有

漏气1234565.

（2026·广东深圳8月调研）某物理实验小组用图甲所示的实验装置探究

温度不变的情况下气体的体积与压强的关系。装置主要由带刻度的玻璃圆

筒、活塞、砝码盘和砝码组成。用天平测量活塞的质量m1，砝码盘的质量

为m2，以及单个砝码的质量m0。查阅得知当地重力加速度g以及大气压强

p0。123456（1）用游标卡尺测量圆筒的内径，如图乙所示，则其内径为D

＝

cm。5.095

解析：

标尺的游标为20分度，游标的第19条刻度线与主尺刻度对

齐，则其内径为D