2020版高考物理第十三章第78课时用油膜法估测分子的大小（实验增分课）讲义

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1、第78课时　用油膜法估测分子的大小(实验增分课)一、实验目的1．估测油酸分子的大小。2．学会间接测量微观量的原理和方法。二、实验原理1．利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，如图所示。2．将油酸分子视为球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积。3．用d＝计算出油膜的厚度(V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积)，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。三、实验器材清水、盛水浅盘、滴管(或注射器)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。谨记部分器材用途盛水浅盘提供平静的水面坐标纸、玻璃板描绘单分子油膜的形状痱子粉撒在水面上使

2、油膜边界清晰油酸酒精溶液获得单分子油膜四、实验步骤1．取1mL油酸溶于酒精中，制成200mL油酸酒精溶液。2．往边长约为30～40cm的浅盘中倒入约2cm深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上。3．用滴管(或注射器)向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0＝mL。4．用滴管(或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。5．待油酸薄膜形状稳定后，将准备好的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上。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

3、面积。方法是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，把正方形的个数乘以单个正方形的面积就是油膜的面积。7．据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，利用一滴溶液中纯油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d＝，即为油酸分子的直径。比较算出的分子直径，看其数量级(单位为m)是否为10－10，若不是10－10需重做实验。五、数据处理根据上面记录的数据，完成以下表格内容。实验次数量筒内增加1mL溶液时的滴数轮廓内的小格子数轮廓面积S12实验次数一滴溶液中纯油酸的体积V分子的大小(m)平均值12六、误差分析1．油酸酒精溶液配制后若长时间放置，溶液

4、的浓度会改变，会给实验带来较大误差。2．纯油酸体积的计算误差。3．油膜面积的测量误差。4．油膜形状的画线误差。5．数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差。七、注意事项1．油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免浓度改变，产生误差。2．油酸酒精溶液的浓度应小于为宜。3．痱子粉(或细石膏粉)的用量不要太大，否则不易成功。4．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，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小。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．要待油膜形状稳定后，再画轮廓。

5、7．本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合即可。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，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。1.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.6mL，现用滴管向量筒内滴加50滴该溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，把一滴该油酸酒精溶液滴入足够大盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25mm，试问：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为________模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为_______油膜，这层油膜的厚

6、度可视为油酸分子的________。图中油酸膜的面积为________m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。(结果均保留两位有效数字)(2)某同学在实验过程中，在距水面约2cm的位置将一滴油酸酒精溶液滴入水面形成油膜，实验时观察到，油膜的面积先扩张后又收缩了一些，这是为什么呢？请写出你分析的原因：____________________________________________________________________________________________________

7、________________________。解析：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。由题图可知油膜面积约占56小格，面积约为S＝56×25×25×10－6m2＝3.5×10－2m2，每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝××10－6m3＝1.2×10－11m3，油酸分子的直径约等于油膜的厚度d＝＝m≈3.4×10－10m。(2)水面受到落下的油酸酒精溶液的冲击，先陷下后又恢复水平，因此油膜