(江苏专版)2019年高考物理总复习 第47讲 实验十 探究动能定理讲义.doc
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1、1第第 4747 讲讲 实验十:用油膜法估测分子的大小实验十:用油膜法估测分子的大小考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求实验、探究:用油膜 法估测分子的大小弱项清单实验步骤(操作)填写 不规范,分不清一滴 油酸酒精溶液体积中 纯油酸的体积.实验储备一、实验目的用单分子油膜法测分子大小 二、实验原理 将一滴体积已知的小油滴,滴在水面上,在水面上尽可能的散开形成一层极薄的油 膜我们把分子看成一个个的小球、油酸分子一个紧挨一个整齐排列,此时油膜可看成单 分子油膜,油膜的厚度看成是油酸分子的直径,所以只要再测定出这层油膜的面积,就可 求出油分子直径的大小设一定体积 V 的油酸滴在水面上形成
2、单分子层油膜,测出油膜的 面积 S,根据 VSd 可求 d(d 为膜厚度),d 可以认为是分子直径用单分子油膜法估算分子大小(直径)的方法根据油酸分子直径 d 可知,我们要计算出油酸分子 d 就需要已知实验中形成油膜的V S纯油酸的体积 V、形成的单分子油膜面积 S. 1纯油酸体积 V 的计算方法 (1)配置油酸酒精溶液 在实验前配置一定浓度的油酸酒精溶液时,若向 1 mL的油酸中加酒精,配置成 500 mL的油酸酒精溶液,则 1 mL的油酸酒精溶液含有 mL的油酸1 500(2)取 1 滴油酸酒精溶液 用注射器取油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒内,若 100 滴油酸酒精溶液的体积为 1
3、 mL,那么一滴油酸酒精溶液的体积就是 mL.1 100通过以上两步,所用一滴的油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 mL2105 mL.1 5001 100更一般的求法,设体积为 x mL的油酸,配置成 y mL的油酸酒精溶液若 M mL的油酸酒精溶液为 N 滴,则一滴的油酸酒精溶液纯油酸的体积 V .x yM N22单分子油膜面积 S 的计算方法 将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内坐标纸正方形的个数多于半 个的算一个,不足半个的舍去若总个数为 k 个,坐标纸上每一正方形小格的面积为要 S0,则油酸薄膜的面积 SkS0. 单分子油膜实验测得的分子直径数量级大约是 1010 m,实验的结
4、论有力的说明了物 体是由体积很小的分子组成的 三、实验器材 1滴管;2.浅水盘;3.玻璃板;4.彩笔;5.坐标纸;6.量筒;7.酒精油酸溶液;8.水; 9.痱子粉 四、实验步骤 1用注射器或滴管将老师先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下量筒 内增加一定体积(例如 1 mL)时的滴数 2实验时先往边长为 30 cm40 cm的浅盘里倒入约 2 cm深的水,然后将痱子粉或石 膏粉均匀地撒在水面上,再用注射器或滴管将老师事先配制好的酒精油酸溶液滴在水面上 一滴,形成如图所示的形状,待油酸薄膜的形状稳定后,将事先准备好的玻璃板(或有机玻璃板)放在浅盘上,在玻 璃板上描下油酸膜的形状 3将画
5、有油酸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,不足半个的舍去,多于半 个的算一个 4根据老师配制的酒精油酸溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积 V,根据油酸的体积 V 和薄膜的面积 S 即可算出油酸薄膜的厚度 d ,即油酸分子直径的大小V S五、注意事项 1油酸酒精溶液的浓度应较小且配制后不要长时间放置,以免酒精挥发改变溶液浓度 产生实验误差 2痱子粉的用量不要太大,并从盘中央加入,使粉自动扩散至均匀 3测 1 滴油酸酒精溶液的体积时,滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数, 应多滴几毫升,数出对应滴
6、数,这样求平均值误差较小 4待测油酸面扩散后又收缩,要在稳定后再画轮廓,扩散后又收缩有两个原因:第一 是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复;第二是酒精挥发后液面收缩 5浅盘里水离盘口面的距离应较小,并要水平放置,以便准确地画出薄膜的形状,画 线时视线应与板面垂直 6本实验只要求估算分子大小,实验结果数量级符合要求即可 7在计算体积和面积时要注意单位的换算.1 mL106 m3,1 cm2104 m2. 8做完实验后,把水从盘的一侧边缘倒出,并用少量酒精清洗,然后用脱脂棉擦去酒 精,最后用水冲洗,以保持盘的清洁 六、误差分析31纯油酸体积的计算误差 2油膜面积的测量误差主要是: (1)油膜形状的画线误差
7、; (2)数格子法本身是一种估算的方法,自然会带来误差 技能优化 【典型例题 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 0.1 mL的量筒、盛有适量清水的规格为 30 cm40 cm的浅盘、痱子粉、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 1 mL油 酸酒精溶液时的滴数 N; B将痱子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,直到油酸薄膜有足
8、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放在坐标纸上,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,算出油酸薄膜的面积 S. (2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小_(单位:cm)1.测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法等 (1)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,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酒精 溶液,向撒有痱
9、子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,如图甲所示坐标格的正方形大小为 2 cm2 cm.由图可以估算出油膜的面积是_cm2(保留两位有效数字),由此估算出油 酸分子的直径是_m(保留一位有效数字)甲 乙 (2)如图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片这个量子围栏是由 48 个铁原子在铜的表面排列成直径为 1.43108 m的圆周而组成的由此可以估算出铁 原子的直径约为_m(结果保留两位有效数字) 【典型例题 2】 某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前,查阅数据手 册得知:油酸的摩尔质量 M0.283
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- 江苏 专版 2019 年高 物理 复习 47 实验 探究 动能 定理 讲义
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