2019_2020学年高中物理第七章分子动理论第1节第1课时实验用油膜法估测分子的大小学案含解析新人教版选修3_.doc

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1、第1课时　实验　用油膜法估测分子的大小1．知道物体是由大量分子组成的。2．能够用油膜法估测油酸分子的大小。一、实验目的1．用油膜法估测分子的大小。2．体会通过测量宏观量来间接测量微观量的方法。二、实验原理1．油酸在水面上形成单分子油酸膜油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被吸引在水中，另一端对水没有亲和力，便冒出水面。所以油酸分子都是一个个地直立在水面上形成单分子油酸膜。若把分子当成小球，油酸膜的厚度也就等于分子的直径，如图甲所示。2．估测分子的大小通常采用油膜法取1mL的油酸，体积测量要精确，用无水酒精配制一定浓度的油酸酒精溶液，使油酸在酒精中充分溶解。用滴

2、管(或注射器)吸取油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入小量筒，利用总滴数和体积测算出滴管(或注射器)中滴出一滴溶液的体积，进而计算出一滴溶液中所含纯油酸的体积V。在浅盘中装入水，为便于观测油膜的面积，可在水面上轻撒上一层痱子粉，在浅盘中央滴一滴油酸酒精溶液，于是油酸在水面上迅速散开，到油膜面积不再扩大时，用一块玻璃盖在浅盘上描出油酸膜的轮廓图，如图乙所示，把这块玻璃放在坐标纸上，数出油酸膜所占的格数，然后计算出油酸膜的面积S。于是，油酸膜的厚度d＝便可测算出来。　　10　(1)分子并不是球形的，但这里把它们当做球形处理，是一种估算的方法。估算在物理学的学习和研究中是

3、很重要的方法。(2)尽管用不同方法测量分子直径结果有差异，但除一些高分子有机物外，一般测得分子直径的数量级为10－10m。三、实验器材课堂任务　实验步骤、数据分析及注意事项一、实验步骤1．配制油酸酒精溶液。取1mL的油酸溶入酒精中，配制成500mL的油酸酒精溶液。2．用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，记下量筒内增加一定体积(如1mL)时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。3．往边长约为30～40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后，将适量痱子粉均匀地

4、撒在水面上。104．用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精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，将准备好的玻璃板放在浅盘上(注意玻璃板不能与油膜接触)，然后将油膜的轮廓用彩笔描在玻璃上。5．将画有油膜轮廓的玻璃板正确地放在坐标纸上，计算出油膜的面积S。6．根据纯油酸的体积V和油酸的面积S可计算出油酸薄膜的厚度d＝，即油酸分子直径的大小。二、数据分析在实验中由d＝计算分子的直径，“V”是经过换算后一滴油酸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体积V′＝。2．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝V′×η(η为油酸

5、的浓度)。3．油酸薄膜层的面积S＝na2(n为有效个数，a为小正方形的边长)。　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多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1cm3油酸酒精溶液有多少滴，得出一滴油酸酒精的体积；三是油膜法本身就起了放大的作用。三、注意事项1．油酸酒精溶液配制后，不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差。2．注射器针头高出水面的高度应在1cm之内，当针头离水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这不影响实验效果。3．待测油酸液面扩散后又收

6、缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸液滴冲击凹陷后恢复；第二，酒精挥发后液面收缩。4．当重做实验时，水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁。5．从浅盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，这是由于加粉后水的表面张力系数变小，水将粉粒拉开。这样做比将粉撒在水面上的效果好。6．本实验只要求估算分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可。10例1　(1)“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数(不足半

7、个的舍去，多于半个的算一个)，再根据方格的边长求出油膜的面积S。B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。C．用浅盘装入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。D．用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小。E．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。F．用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数。上述实验步骤的合理顺序是____________。(2)在步骤B中滴入盛水浅盘中的油酸酒精溶液所含的纯油酸的体积为

8、4.0×10－6mL，将浅盘平放在方格边长为1cm的