實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

1.2實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小高二物理

人教版選擇性必修第三冊(cè)思考與討論：沒有螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺如何估算綠豆的直徑呢？L方法一：將綠豆排成一行，測(cè)出總長，數(shù)出個(gè)數(shù)。新課引入新課引入方法二：測(cè)出總體積，數(shù)出個(gè)數(shù)。V0=4/3π(d/2)3新課引入方法三：量出單層鋪開的面積，測(cè)出總體積。L1L2新課引入思考與討論：分子十分微小。以水為例，一個(gè)直徑為10-3mm左右的水珠，分子的個(gè)數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍！通過什么途徑可以知道分子的大小呢？§2實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測(cè)油酸分子的大小高二物理（人教版）選擇性必修第三冊(cè)第一章

分子動(dòng)理論1.

知道物體是由大量分子組成的，進(jìn)一步明確物質(zhì)觀念。2.基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)抽象概括出單分子油膜模型，體會(huì)測(cè)量微觀量的思想和方法。3.通過油膜法估測(cè)油酸分子的大小，經(jīng)歷“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)象分析、儀器使用”的過程，體會(huì)估測(cè)法的巧妙。學(xué)科素養(yǎng)與學(xué)習(xí)目標(biāo)

油酸分子（C17H33COOH）

羧基-COOH，它對(duì)水有很強(qiáng)的親合力，

烴基C17H33-，對(duì)水沒有親合力，要冒出水面。

油酸分子會(huì)一個(gè)個(gè)地直立在水面上形成單分子油膜。問題1.

如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)估測(cè)油酸分子的大??？

一、實(shí)驗(yàn)思路一、實(shí)驗(yàn)思路

把一滴油酸(事先測(cè)出其體積V)滴在水面上，油酸在水面上形成油膜，認(rèn)為其是單分子層，且把分子看成球形，則油膜的厚度就是油酸分子的直徑d，測(cè)出油膜的面積S，則油酸分子的直徑為問題2.

簡(jiǎn)要說明估算油酸分子的大小時(shí)做了哪些理想化假設(shè)？一、實(shí)驗(yàn)思路一、實(shí)驗(yàn)思路

模型建立和理想化處理（1）把滴在水面上的油酸層當(dāng)作單分子油膜層。（2）把分子看成球形。（3）油酸分子一個(gè)緊挨一個(gè)整齊排列。二、實(shí)驗(yàn)步驟二、實(shí)驗(yàn)步驟1.配制油酸酒精溶液，將1mL的油酸配制成500mL的油酸酒精溶液。二、實(shí)驗(yàn)步驟問題3、怎樣計(jì)算稀釋之后一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積呢？二、實(shí)驗(yàn)步驟1.配制油酸酒精溶液，取1mL的油酸滴入酒精中配制成500mL的油酸酒精溶液。2.用注射器將事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下一定體積(例如1mL)的滴數(shù)，算出一滴油酸酒精溶液的體積，然后乘以溶液濃度就為一滴純油酸的體積。3.實(shí)驗(yàn)時(shí)先向淺盤里倒入約2cm深的水，然后將痱子粉均勻地撒在水面上，用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散開，形成一塊油膜。思考與討論：還會(huì)做下面這道小學(xué)的數(shù)學(xué)題嗎？二、實(shí)驗(yàn)步驟4.待油膜的形狀穩(wěn)定后，將帶有方格的蓋子放在淺盤上，然后將油膜的形狀用筆畫在蓋子上。二、實(shí)驗(yàn)步驟4.待油膜的形狀穩(wěn)定后，將帶有方格的蓋子放在淺盤上，然后將油膜的形狀用筆畫在蓋子上。5.數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)。6.根據(jù)一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V和油膜的面積S即可算出油膜的厚度，即油酸分子的大小。三、數(shù)據(jù)分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格（油酸酒精溶液濃度為0.2%，大格子面積為1cm2,小格子面積為0.25cm2）。1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)

一滴溶液中純油酸的體積V/m3

輪廓內(nèi)大格子數(shù)

輪廓內(nèi)小格子數(shù)輪廓面積S/m2

分子的直徑/m

四、誤差來源1.配置一定濃度的油酸酒精溶液時(shí)產(chǎn)生誤差。2.量取一滴油酸酒精溶液的實(shí)際體積產(chǎn)生誤差。3.油酸在水面上實(shí)際分布的均勻情況存在誤差。4.采用“不足半個(gè)的舍去、多于半個(gè)的算一個(gè)”的互補(bǔ)法計(jì)算油膜的面積存在誤差。五、注意事項(xiàng)1.油酸酒精溶液配制好后不要長時(shí)間放置，以免濃度改變，造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差。2.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)注意檢查淺盤是否干凈，否則難以形成油膜。3.淺盤中的水應(yīng)保持平穩(wěn)，痱子粉(或細(xì)石膏粉)應(yīng)均勻撒在水面上。4.向水面滴油酸酒精溶液時(shí)，應(yīng)靠近水面，不能離水面太高，否則油膜難以形成。5.待測(cè)油膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮，要在油膜的形狀穩(wěn)定后再描輪廓。你用到了哪些物理思想及物理方法呢？1、建立模型2、間接測(cè)量法3、估算法4、累積放大法1、

用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)，有兩個(gè)非常巧妙的設(shè)計(jì)，請(qǐng)你借鑒這兩個(gè)設(shè)計(jì)思路，完成以下實(shí)驗(yàn):（1）現(xiàn)需要在一個(gè)燒杯中倒入0.01g食鹽供以后做實(shí)驗(yàn)用，但現(xiàn)有的電子秤最小只能稱1g的質(zhì)量，怎么辦?請(qǐng)定量地具體說明操作的步驟。(1)操作步驟：①將量筒放在電子秤上，記下示數(shù)；②在量筒中加入食鹽，使電子秤的示數(shù)增加5g；③取下量筒，向量筒中加水，直到溶液體積為500mL；④用滴管取1mL食鹽水溶液滴入燒杯；⑤對(duì)燒杯加熱，將水燒干，即得到0.01g食鹽。（2）有一小捆粗細(xì)均勻的細(xì)鐵絲，要較精確地測(cè)量細(xì)鐵絲的橫截面積，你認(rèn)為應(yīng)該怎樣測(cè)量?

說出所需的器材和測(cè)量方法。(2)器材：量筒、水、10根(其他數(shù)量也可)長度相同的細(xì)鐵絲、刻度尺。測(cè)量方法：①向量筒中倒入適量的水，讀取示數(shù)V1②將10根長度相同的細(xì)鐵絲放入量筒中，完全被水浸沒，讀取示數(shù)V2③取出細(xì)鐵絲，用刻度尺測(cè)出一根細(xì)鐵絲的長度L④每根細(xì)鐵絲的橫截面積為S=（V?-V1）/10L2、在做“用油膜法估測(cè)分子大小”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，油酸酒精溶液的濃度為每1000ml，溶液中有純油酸1ml，用注射器測(cè)得1mL上述溶液有200滴，把一滴該溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，測(cè)得油酸膜的近似輪廓如圖所示，圖中正方形小方格的邊長為1cm。（計(jì)算結(jié)果用國際單位制表示）（1）每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是___________（2）油酸膜的面積是___________（3）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑是___________（4）某同學(xué)得到的油酸分子直徑的計(jì)算結(jié)果明顯偏小，可能是由于（

）

A油酸未完全散開

B油酸酒精溶液中含有大量酒精

C計(jì)算油膜面積時(shí)舍去了所有不足一格的方格

D在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時(shí)，滴數(shù)多數(shù)了10滴5×10-12m34×10-3m21.25×10-9mD一、實(shí)驗(yàn)思路①把滴在