第一章第2节实验用油膜法估测油酸分子的大小（原卷版）.docx

选择性必修三学案第一章分子动理论第2节 实验：用油膜法估测油酸分子的大小一、新课标要求1 .理解分子模型，知道分子直径的数量级。2 .学会用油膜法估测分子大小。3 .能够对实验数据进行处理，掌握“互补法”计算油膜面积。二、科学素养要求1 .物理观念：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,科学思维：体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法。3.科学探究：培养在物理学中的估算能力。三、教材研习（一）、实验目的用油膜法估测油酸分子的大小。（二）、实验原理把一定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图所示。不考虑分子 间的间隙，把油酸分子看成球形，计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积，并测出浮在水布上的爽身粉水面上形成一块泊族油府分 ixDQQQGQC,油膜面积S,求出油膜的厚度d,即d = 5就是油酸分子的直径。水面上单分子油的示意网（三）、实验器材 油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、浅盘、玻璃板、坐标纸、彩笔、爽身粉或细石膏粉。（四）、实验步骤1 ,用注射器往小量筒中滴入1mL油酸酒精溶液，记下滴入的滴数九，算出一滴油酸酒精溶 液的体积九。2 .在浅盘中倒入约2 cm深的水，将爽身粉均匀撒在水面上。3 ,将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。4彳寺油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔（或钢笔）画出油酸薄膜的形状。5 .将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有边长为1cm的方格，则 也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S。6 .根据已配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乙7 .计算油酸薄膜的厚度d = g即油酸分子直径的大小。（五）、数据处理在实验中由d = 5计算分子直径，是经过换算后一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积， 各物理量的计算方法如下：1 .一滴油酸酒精溶液的平均体积T7 N商油酸酒精溶液的体积Vo =ouN2 .一滴油酸泗精溶液中含纯油酸的体积，=%X油酸酒精溶液的体积比。（体积比=鬻黯体积）。 溶液的体积3 .油膜的面积S = 71q2（九为小正方形的有效个数，。为小正方形的边长）。（六）、误差分析1 .油酸酒精溶液配制后长时间放置，酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较 大的误差。2 .利用量筒测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差。3,油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。4 .描绘油膜形状的画线误差。5 .利用小正方形个数计算轮廓的面积时，轮廓的不规则性容易带来误差。6 .不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径的误差。（七）、注意事项1.实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管不能混 用，否则会增大误差，影响实验结果。2待测油酸扩散后又收缩，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 酸酒精溶液液滴的冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发后液面收缩。3 .本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可。4 .爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度要适宜。5 .向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮廓难以形成。四、互动探究探究点一、实验原理和实验操作【典例】在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中：（1）与实验中“将油酸分子看成球形''采用的方法相同的是。A.引入质点的概念B.平均速度的定义C.引入重心的概念D.研究加速度与力或质量关系的实验（2）有下列实验步骤：往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水。待水面稳定后将适量的琲子粉均匀地撒 在水面上。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油膜面 积计算出油酸分子直径的大小。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积 时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。上述步骤中，正确的顺序是。（填写步骤前面的数字）（3）将lcn?的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1 cn?的油酸酒精溶液 有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。由此 估算出油酸分子的直径约为m。（结果保留一位有效数字）（4）某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由哪些原因造 成的？（试写出两条）【探究归纳】实验中渗透的“放大”思想为了测量分子大小这一极其微小的量，在用油膜法估测分子直径的实验中两次用了间 接测量法来达到“放大”的效果：一是油酸溶于酒精，配制成油酸酒精溶液，对油酸进行稀释; 二是数出1 cm3油酸酒精溶液有多少滴，得出一滴油酸酒精溶液的体积。【迁移运用】1.（2021福建永安第三中学高三月考）用单分子油膜测分子的直径时，对其所用实验方法的 正确认识是（）A.用量筒测得油酸酒精溶液的体积V,计算油酸分子直径时要用到d= 7/S”B.用透明方格纸，是为了便于估算一滴油酸溶液形成的油膜面积C.在水面上撒些痒子粉，是为了让油膜尽量散开并呈现圆形D.在水面上撒些排子粉，是为了围住油膜形成规则形状2. （2021天津南开中学高三月考）用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：向体积为力的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总体积为匕；用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入九滴时体积为，°；先往边长为3040 cm的浅盘里倒入2 cm深的水；用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在 浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的轮廓；将描有油酸薄膜轮廓的玻璃板，放在画有许多边长为Q的小正方形的坐标纸上，读出轮廓 范围内正方形的总数为N。上述过程中遗漏的步骤是；油酸分子直径的表达式是d=。3. （2022安徽巢湖一中等十校联盟最后一卷）关于用油膜法估测油酸分子的大小实验,下列说法正确的是（）A.实验时应先将弹子粉撒在水面上，再将油酸酒精溶液滴入水中B.实验时观察到油膜的面积先增大后不变C.在水面上撒的舜子粉偏多，会让油酸分子直径的测量值偏大D.估算油酸分子的直径时用纯油酸的体积除以对应的油膜面积E.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成规则形状可以减小实验误差4. （2022 河北石家庄三模）在用油膜法测分子大小的实验中，取体积为3的纯油酸用酒 精稀释，配成体积为卜2的油酸酒精溶液.现将体积为的一滴油酸酒精溶液滴在水面上， 稳定后油膜的面积为S,已知油酸的摩尔质量为M,密度为，阿伏伽德罗常数为Na，则 油酸分子的直径为 ，这一滴溶液中所含的油酸分子数为.探究点二、数据处理和误差分析【典例】某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中，已知油酸酒精溶液的浓 度为每104mL溶液中有纯油酸6mL。用注射器抽得上述溶液2mL,现缓慢地滴出1mL溶 液，共有溶液滴数为50滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘中，在刻有小正方形坐标的玻璃 板上描出油膜的轮廓如图所示，小正方形方格的边长为20mm。试问：A.撒的排子粉过多B.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格C.求每滴体积时，1mL的溶液的滴数误多记了 10滴D.将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算探究归纳油膜法估测分子大小的解题思路（1）首先要按比例关系计算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积人（2）其次采用“互补法”计算出油膜的面积S。（3）最后利用公式d = ?求出分子的直径。（4）计算时注意单位要统一。【迁移应用】1 .在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，已知一滴溶液中纯油酸的体积为匕 配制的油酸 溶液中纯油酸与溶液体积之比为1:500,1 mL油酸溶液为50滴，那么一滴溶液的体积是mL, 所以一滴溶液中油酸体积为V = cm3o若实验中测得的结果如表所示，请根据所给数据填写空白处的数值，并与公认的油酸分子直径值四=5.12 x lOTOm比较，判断此实验是否符合数量级的要求。次数S(cm2),V_7d = ( x 10 7 cm)d的平均值1538254535632 .在做用油膜法估测分子的大小实验时，配制好浓度为0.06%的油酸酒精溶液（单位体积 溶液中含有纯油酸的体积），1ml上述溶液用注射器刚好滴75滴；在撒有均匀痒子粉的水 面上用注射器滴1滴油酸酒精溶液，水面上形成油酸薄膜，下图为油膜稳定后的形状，每个 正方形小方格的边长为10mm。下列有关该实验说法正确的有（）（填正确答案标号）2A.油膜的面积为100cm2B. 一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为8.0xl0-6mlC.油酸分子的直径约为xl（y9mD.为减小误差应将注射器移到水面中央靠近水面处滴人溶液E.数油膜面积时不慎将几个不足一格的按一格计算，不影响估算结果的数量级3.在“用油膜法估测分子大小”的实验中，现有油酸和酒精按体积比为"：2配制好的 油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛有约2 cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒。请补充下述实验步骤：（1）o（需测量的物理量用字母表示）（2）用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图3所示，则油膜面积为（已知坐标纸上每个小方格面积为S,求油膜面积时，半个以上方格面积记为S,不足半个舍去）。（3）估算油酸分子直径的表达式为d=o4.在油膜法估测油酸分子的大小实验中，有下列实验步骤： 往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水.待水面稳定后将适量的痒子粉均匀地 撒在水面上。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。 将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面 积计算出油酸分子直径的大小。用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定 体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。完成下列填空：（1）上述步骤中，正确的顺序是 o （填写步骤前面的数字）（2）将lcm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得Icrr?的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是2。由此 估算出油酸分子的直径为mo （结果保留I位有效数字）