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1、物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 第四单元第四单元 实验：用油膜法估测分实验：用油膜法估测分子的大小子的大小 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 一一、实验目的实验目的 1用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小 2学会间接测量微观量的方法学会间接测量微观量的方法 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 二二、实验原理实验原理 实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小估测分子的大小当把一滴用酒精稀释过的油酸酒精溶液当把一滴用酒精稀释过的油酸酒精溶液滴在水面上时滴在水面上时，油酸就
2、在水面上散开油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水其中的酒精溶于水，并很快挥发并很快挥发，在水面上形成如图在水面上形成如图1所示形状的一层纯油酸所示形状的一层纯油酸薄膜薄膜如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积膜的面积，即可算出油酸分子的大小即可算出油酸分子的大小用用V表示一滴油酸表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积酒精溶液中所含油酸的体积，用用S表示单分子油膜的面积表示单分子油膜的面积，用用d表示分子的直径表示分子的直径，如图如图2所示所示，则：则：. 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 物理 高考总复习人教版新课标 第
3、五模块 选修3-3 三三、实验器材实验器材 配制好的油酸酒精溶液配制好的油酸酒精溶液、浅盘浅盘、痱子粉痱子粉(或石膏粉或石膏粉)、注射器注射器(或滴管或滴管)、量筒量筒、玻璃板玻璃板、彩笔彩笔、坐标纸坐标纸 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 四、实验步骤四、实验步骤 (一一)测一滴酒精溶液中油酸的体积测一滴酒精溶液中油酸的体积 1取取 1 毫升毫升(1 cm3)的油酸溶于酒精中，制成的油酸溶于酒精中，制成 200 毫毫升的油酸酒精溶液升的油酸酒精溶液 2 用滴管 用滴管(或注射器或注射器)向量筒中滴入向量筒中滴入 n 滴配制好的油酸滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好
4、为酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为 1 mL，算出每滴油，算出每滴油酸酒精溶液的体积酸酒精溶液的体积 V01n mL. 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 (二二)形成油膜并测出其面积形成油膜并测出其面积 3往边长约为往边长约为30 cm40 cm的浅盘中倒入约的浅盘中倒入约2 cm深深的水的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 4用滴管用滴管(或注射器或注射器)向水面上滴入一滴配制好的油酸向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜形成单分子油膜 5待油酸薄膜形状稳定后待油酸
5、薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖将一块较大的玻璃板盖在浅盘上在浅盘上，用彩笔将油配薄膜的形状画在玻璃板上用彩笔将油配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将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算算出油酸薄膜的面积出油酸薄膜的面积 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 (三三)数据处理数据处理 7据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸液中纯油酸的体积的体积 V，据一滴油酸的体积，据一滴油酸的体积 V 和薄膜的面积和薄膜的面积 S，算出油，算出油酸薄膜的厚度酸薄膜的厚度 dVS，即为油酸分子的直径比较算出的，即为油酸
6、分子的直径比较算出的分子直径，看其数量级分子直径，看其数量级(单位为单位为 m)是否为是否为 1010，若不是，若不是1010须重做实验须重做实验 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 根据上面记录的数据根据上面记录的数据，完成以下表格内容完成以下表格内容. 实验实验 次数次数 量筒内增加量筒内增加1 mL 溶液时的滴数溶液时的滴数 轮廓内的轮廓内的 小格子数小格子数 轮廓面轮廓面 积积S 1 2 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 实验实验 次数次数 一滴纯油酸的一滴纯油酸的 体积体积V 分子的大小分子的大小 (m) 平均平均 值值 1 2 物理 高考总复习人教
7、版新课标 第五模块 选修3-3 五五、注意事项注意事项 1实验前实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净必须将所有的实验用具擦洗干净，实验实验时时，吸取油酸吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混不能混用用否则会增大实验误差否则会增大实验误差 2痱子粉和油酸的用量都不可太大痱子粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成否则不易成功功 3油酸酒精溶液的浓度以小于油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜为宜不宜长时不宜长时间放置间放置 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 4浅盘中的水离盘口面的距离应较小浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放并要水平放置置，以
8、便准确地画出薄膜的形状以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂画线时视线应与板面垂直直 5在水面撒痱子粉后在水面撒痱子粉后，再不要触动盘中的水再不要触动盘中的水 6利用坐标纸求油膜面积时利用坐标纸求油膜面积时，以边长以边长1 cm的正方形的正方形为单位为单位，计算轮廓内正方形的个数计算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去不足半格的舍去，多多于半格的算一个于半格的算一个 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 六、误差分析六、误差分析 用油膜法估测分子直径，实验误差通常来自三个方用油膜法估测分子直径，实验误差通常来自三个方面：面： 1形成单分子油膜形成单分子油膜 只有形成单分子油
9、膜， 才能用油膜的厚度代表分子的只有形成单分子油膜， 才能用油膜的厚度代表分子的直径，即直径，即 dVS.要求使用的酒精的浓度、痱子粉的用量适要求使用的酒精的浓度、痱子粉的用量适宜等宜等 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 2油滴的体积油滴的体积V 用累积法测油滴的体积用累积法测油滴的体积先测出先测出1 mL的油酸酒精溶的油酸酒精溶液的滴数液的滴数，从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积再用油再用油酸的浓度算出油滴的体积酸的浓度算出油滴的体积 3油膜的面积油膜的面积S 用坐标纸用坐标纸，测出形状不规则油膜的面积测出形状不规则油膜的面积数出不规则数出不规
10、则图形的轮廓包围的方格数图形的轮廓包围的方格数，计算方格数时计算方格数时，不足半格的舍不足半格的舍去去，多于半格的算一个多于半格的算一个，方格边长的单位越小方格边长的单位越小，这种方法这种方法求出的面积越精确求出的面积越精确 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 【例例1】 用油膜法估测油酸分子的大小用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材实验器材有：浓度为有：浓度为0.05%(体积分数体积分数)的油酸酒精溶液的油酸酒精溶液、最小刻度最小刻度为为0.1 mL的量筒的量筒、盛有适量清水的盛有适量清水的4550 cm2浅盘浅盘、痱子痱子粉粉、橡皮头滴管橡皮头滴管、玻璃板玻璃板、彩笔彩笔、
11、坐标纸坐标纸 (1)下面是实验步骤下面是实验步骤，请填写所缺的步骤请填写所缺的步骤C 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 A用滴管将浓度为用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中滴入量筒中，记下滴入记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数油酸酒精溶液时的滴数N. B将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上，用滴管吸取用滴管吸取浓度为浓度为0.05%的油酸酒精溶液的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一从低处向水面中央一滴一滴地滴入滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止为止
12、，记下滴入的滴数记下滴入的滴数n. C_. 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 D将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以以坐标纸上边长为坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位的正方形为单位，计算轮廓内正方形计算轮廓内正方形的个数的个数，算出油酸薄膜的面积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直径用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的直径大小大小_(单位：单位：cm) 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 解析：解析：(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄
13、膜的形状画在玻璃板上的形状画在玻璃板上 (2)1 滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为0.05% NmL，向浅盘中共滴入油酸的体积，向浅盘中共滴入油酸的体积 V0.05%Ncm3，所以，所以单个油酸分子的直径为单个油酸分子的直径为 dVS0.05%NScm. 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 答案：答案：(1)将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上膜的形状画在玻璃板上 (2)0.05%NS物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 【例例2】 在做用油膜法估测分子大小的实验中在做用油膜法估测
14、分子大小的实验中，将将油酸溶于酒精油酸溶于酒精，其浓度为每其浓度为每104 mL溶液中有溶液中有6 mL油酸油酸，用注射器测得用注射器测得1 mL上述溶液有上述溶液有75滴滴，把把1滴该溶液滴入盛滴该溶液滴入盛水的浅盘里水的浅盘里，待水面稳定后待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上将玻璃板放在浅盘上，用笔用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图其形状和尺寸如图3所示所示，坐标中正方形方格的边长为坐标中正方形方格的边长为1 cm，试求：试求： 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 物理 高考总复习人教版新课标 第
15、五模块 选修3-3 (1)油酸膜的面积是多少油酸膜的面积是多少 cm2? (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？ (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径按以上实验数据估测出油酸分子的直径 解析：解析：(1)根据图形根据图形，数得格子数为数得格子数为126个个，那么油膜那么油膜面积是面积是S1261 cm2126 cm2. 物理 高考总复习人教版新课标 第五模块 选修3-3 (2)根据已知条件可知，根据已知条件可知，1 mL 溶液中有溶液中有 75 滴，滴，1 滴溶滴溶液的体积是液的体积是1 75 mL.又已知每又已知每 104 mL 溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸 6 mL，1 75 mL 溶液中纯油酸的体积是溶液中纯油酸的体积是 V61 75 104mL8106 mL. (3)油酸分子的直径为油酸分子的直径为 dVS8106126cm6.31010 m. 答案：答案：(1)126 cm2 (
