【物理】实验：用油膜法估测油酸分子的大小-2023-2024学年高二人教版2019选择性必修第三册.pptx

高中物理选择性必修第三册 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第2节:实验用油膜法估测 油酸分子的大小 导入新课 怎样估测分子的大小 分子十分微小。以水为例，一个直径为分子十分微小。以水为例，一个直径为1010-3-3 mm mm 左右的水珠，它的大小与细左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！口的总数还多上好几倍！那么，通过什么途径可以知道分那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我们通过一个子的大小呢？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。实验来估测分子的大小。实验思路在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了在用油膜法测定分子的直径时，实际上做了理想化理想化处理。处理。因因此此，要要估估测测油油酸酸分分子子的的直直径径，就就要要解解决决两两个个问问题题:一一是是获获得得很很小小的的一一小小滴滴油油酸酸并并测测出出其其体体积积；二二是是测测量量这这滴滴油油酸酸在在水水面面上上形形成成的的油油膜膜面积。面积。模型化模型化:把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层理想化理想化:把分子看成球形油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度 就是分子的直径。就是分子的直径。估算估算水水油酸分子油酸分子d d 实验实验中，为了使中，为了使油酸充分展开油酸充分展开，获得，获得一块单分子油一块单分子油膜膜，我们需要将油酸在酒精中，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中稀释后再滴入水中。这样。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。物理量的测量1、测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V配制油酸溶液：用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比为 的油酸酒精溶液。测量一滴油酸溶液的体积：用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们的总 体积V3，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V待油膜形状稳定后，将事待油膜形状稳定后，将事先准备好的先准备好的带有坐标方格的带有坐标方格的玻璃板玻璃板放在浅盘上，在玻璃放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。板上描下薄膜的形状。在浅盘里盛上水，将爽在浅盘里盛上水，将爽身粉身粉均匀均匀地撒在水面上。地撒在水面上。用注射器向水面上用注射器向水面上滴滴1 1滴油酸酒精溶液。滴油酸酒精溶液。油酸立即在水面散开，形成一块油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜，油膜油膜上没有爽身粉，可以清上没有爽身粉，可以清楚地看出它的楚地看出它的轮廓轮廓。物理量的测量2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S正方形的正方形的个数个数N乘单个正方形的乘单个正方形的面积面积s0 0就得到油膜的面积就得到油膜的面积S=s0 N。不足半个的不足半个的舍去舍去根据画有根据画有油膜轮廓油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数正方形的个数。多于半个多于半个的算一个的算一个 物理量的测量2、测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S水水油酸分子油酸分子dd单分子油酸的直径单分子油酸的直径S一滴一滴油酸分子的面积油酸分子的面积 S=s0 0 N V一滴一滴油酸分子的体积油酸分子的体积 大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。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。物理量的测量3、数据分析1.配置一定浓度的油酸酒精溶液时产生误差。2.量取一滴油酸酒精溶液的实际体积产生误差。3.油酸在水面上实际分布的均匀情况存在误差。4.采用“不足半个的舍去、多于半个的算一个”的互补法计算油膜的面积存在误差。误差的主要来源1.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。2.实验前应注意检查浅盘是否干净，否则难以形成油膜。3.浅盘中的水应保持平稳，痱子粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上。4.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。5.待测油膜扩散后又会收缩，要在油膜的形状稳定后再描轮廓。注意事项1 1在在“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每10104 4 mL mL溶液溶液中有纯油酸中有纯油酸5 mL5 mL，用注射器测得，用注射器测得1 mL1 mL上述溶液为上述溶液为8080滴。把滴。把1 1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，已知坐标中正方形方格的边长为板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，已知坐标中正方形方格的边长为 1 cm 1 cm，油，油膜面积约有膜面积约有118118格。则油膜分子直径最接近（）格。则油膜分子直径最接近（）A A510510-10-10m mB B410410-8-8m mC C510510-9-9m mD D110110-8-8m mA 课堂练习2 2在在“用油膜法估测分子直径大小用油膜法估测分子直径大小”实验中，某同学测得到油酸分子直径的结果明显实验中，某同学测得到油酸分子直径的结果明显偏小，可能是由于（）偏小，可能是由于（）A A油酸酒精溶液中含有大量酒精油酸酒精溶液中含有大量酒精B B油酸在水面未完全散开油酸在水面未完全散开C C计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D D在向量筒中滴入在向量筒中滴入1mL1mL油酸酒精溶液时，滴数多数了几滴油酸酒精溶液时，滴数多数了几滴D 课堂练习3 3某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏小，可能是由于（）某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏小，可能是由于（）A A油酸未完全散开油酸未完全散开B B油酸中含有大量的酒精油酸中含有大量的酒精C C计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D D求每滴体积时，求每滴体积时，1mL1mL的溶液的滴数误多记了的溶液的滴数误多记了1010滴滴D 课堂练习4 4如图所示，如图所示，“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验。在实验中，将油酸酒精溶液滴入的实验。在实验中，将油酸酒精溶液滴入水中后，接着操作的是（）水中后，接着操作的是（）A A立刻用刻度尺去量油膜的面积立刻用刻度尺去量油膜的面积B B让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积C C立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积D D让油膜尽可能地散开，等到形状稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸让油膜尽可能地散开，等到形状稳定后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，用坐标纸去计算油膜的面积去计算油膜的面积D 课堂练习5 5在在“用油膜法估测分子大小用油膜法估测分子大小”的实验中，配制好适当比例的油酸酒精溶液，用注射的实验中，配制好适当比例的油酸酒精溶液，用注射器和量筒测得器和量筒测得1mL1mL含上述溶液含上述溶液5050滴，把滴，把1 1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，测出油膜的面积，便可算出油酸分子的直径。某同学计算出的油酸分子尽可能散开，测出油膜的面积，便可算出油酸分子的直径。某同学计算出的油酸分子的直径结果明显偏大，可能的原因是（）的直径结果明显偏大，可能的原因是（）A A油酸未完全散开油酸未完全散开B B油酸中含有大量酒精油酸中含有大量酒精C C计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格计算油膜面积时将所有不足一格的方格均记为了一格D D求每滴溶液中纯油酸的体积时，求每滴溶液中纯油酸的体积时，1mL1mL溶液的滴数多记了几滴溶液的滴数多记了几滴A 课堂练习6 6关于油膜面积的测量方法，下列做法正确的是（）关于油膜面积的测量方法，下列做法正确的是（）A A油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积B B油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量没有油膜面积油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量没有油膜面积C C油酸酒精溶液滴入水中后，应立即将油膜的轮廓画在玻璃纸上，再利用坐标纸去计油酸酒精溶液滴入水中后，应立即将油膜的轮廓画在玻璃纸上，再利用坐标纸去计算油膜的面积算油膜的面积D D油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再把油膜的轮廓画在玻璃纸上，油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再把油膜的轮廓画在玻璃纸上，然后用坐标纸去计算油膜的面积然后用坐标纸去计算油膜的面积D 课堂练习D7 7在用油膜法测分子大小的实验中，取体积为在用油膜法测分子大小的实验中，取体积为V1V1的纯油酸用酒精稀释，配成体积为的纯油酸用酒精稀释，配成体积为V2V2的油酸酒精溶液，现将体积为的油酸酒精溶液，现将体积为V0V0的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后油膜的面积的一滴油酸酒精溶液滴在水面上，稳定后油膜的面积为为S S，已知油酸的摩尔质量为，已知油酸的摩尔质量为M M，密度为，密度为，阿伏伽德罗常数为，阿伏伽德罗常数为NANA，则下列说法不正确，则下列说法不正确的是（）的是（）A A该实验中假设油酸分子是球模型，油酸在水面形成了单分子油膜该实验中假设油酸分子是球模型，油酸在水面形成了单分子油膜B B实验中使用酒精的目的是为了稀释油酸实验中使用酒精的目的是为了稀释油酸C C由题目中数据可知油酸分子的直径为由题目中数据可知油酸分子的直径为D D这一滴溶液中所含的油酸分子数为这一滴溶液中所含的油酸分子数为 课堂练习8 8为了减小为了减小“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是（）的误差，下列方法可行的是（）A A用注射器向量筒里滴用注射器向量筒里滴100100滴油酸酒精溶液，并读出量筒里这些溶液的体积滴油酸酒精溶液，并读出量筒里这些溶液的体积V1V1，则每，则每滴油酸酒精溶液的体积滴油酸酒精溶液的体积V V2 2=V V1 1/100/100B B用浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些用浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些C C先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液滴4 4滴在水面上滴在水面上D D用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形B 课堂练习