《【高中物理】实验：用油膜法估测油酸分子的大小 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中物理】实验：用油膜法估测油酸分子的大小 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptx（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小实验：用油膜法估测油酸分子的大小 分子十分微小。以水为例，一个直径为分子十分微小。以水为例，一个直径为1010-3-3 mm mm 左右的左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我几倍！那么，通过什么途径可以知道分子的大小呢？下面我们通过一个实验来估测分子的大小。们通过一个实验来估测分子的大小。一、实验思路一、实验思路油酸分子油酸分子把
2、滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层水水油酸分子油酸分子d油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度就是分子的直径。油分子一个个紧挨着整齐排列，认为油膜的厚度就是分子的直径。模型化模型化理想化理想化估算估算 实验中，为了使实验中，为了使油酸充分展开油酸充分展开，获得，获得一块单分子油膜一块单分子油膜，我们需要将油，我们需要将油酸在酒精中酸在酒精中稀释后再滴入水中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。二、物理量
3、的测量二、物理量的测量1 1、测量测量1 1滴油酸酒精溶液中滴油酸酒精溶液中纯油酸纯油酸的体积的体积V配制油酸溶液：配制油酸溶液：测量一滴油酸溶液的体积：测量一滴油酸溶液的体积：求出求出1 1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V V 用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数用滴管向量筒中一滴一滴地滴入油酸酒精溶液，记下液滴的总滴数n和它们和它们的总体积的总体积V V3 3，则一滴油酸酒精溶液的体积为，则一滴油酸酒精溶液的体积为 。用注射器吸取体积为用注射器吸取体积为V V1 1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至的油酸，注入一定体积的量筒中，加入
4、无水酒精至体积体积V V2 2刻度线，充分搅匀后得到体积比为刻度线，充分搅匀后得到体积比为 的油酸酒精溶液。的油酸酒精溶液。二、物理量的测量二、物理量的测量2 2、测量测量1 1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S S待油膜形状稳定后，将事待油膜形状稳定后，将事先准备好的先准备好的带有坐标方格的带有坐标方格的玻璃板玻璃板放在浅盘上，在玻璃放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状。板上描下薄膜的形状。在浅盘里盛上水，将爽在浅盘里盛上水，将爽身粉身粉均匀均匀地撒在水面上。地撒在水面上。用注射器向水面上用注射器向水面上滴滴1 1滴油酸酒精溶液。滴油酸酒精溶液。油酸立
5、即在水面散开，形成一块油酸立即在水面散开，形成一块油膜，油膜，油膜油膜上没有爽身粉，可以清上没有爽身粉，可以清楚地看出它的楚地看出它的轮廓轮廓。二、物理量的测量二、物理量的测量2 2、测量测量1 1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S S正方形的正方形的个数个数N乘单个正方形的乘单个正方形的面积面积s0 0就得到油膜的面积就得到油膜的面积S=S=s0 0 N。不足半个的不足半个的舍去舍去根据画有根据画有油膜轮廓油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数正方形的个数。多于半个多于半个的算一个的算一个三、数据分
6、析三、数据分析水水油酸分子油酸分子dd d-单分子油酸的直径单分子油酸的直径V V-一滴一滴油酸分子的体积油酸分子的体积S S-一滴一滴油酸分子的面积油酸分子的面积 S=s0 0 N 大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但也有差异，但数量级是一致的数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外除了一些有机物质的大分子外，多数，多数分子大分子大小的数量级小的数量级为为1010-10-10 m m。四、误差分析四、误差分析溶液配制后长时间放置，由于酒精的挥发会导致溶液的浓度改变溶液配制后长时间放置，由于酒
7、精的挥发会导致溶液的浓度改变。油滴的体积过大，水面面积过小，溶液浓度，痱子粉的用量等因素，形成的油滴的体积过大，水面面积过小，溶液浓度，痱子粉的用量等因素，形成的油膜不是单分子油膜。油膜不是单分子油膜。1 1、油酸酒精油酸酒精溶液溶液浓度改变浓度改变2 2、形成的油膜、形成的油膜不是单分子油膜不是单分子油膜4 4、纯油酸、纯油酸体积体积的测量和计算产生误差的测量和计算产生误差5 5、油膜的、油膜的面积面积S S测量和计算产生的误差测量和计算产生的误差油膜形状油膜形状画线画线误差。误差。数格子法数格子法带来的误差。带来的误差。3 3、不考虑油酸分子的空隙，计算分子直径时的误差。不考虑油酸分子的空
8、隙，计算分子直径时的误差。五、注意事项五、注意事项7 7、利用坐标纸求油膜面积时，以边长、利用坐标纸求油膜面积时，以边长1cm1cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一个。不足半格的舍去，多于半格的算一个。1 1、测、测1 1滴酒精油酸溶液的体积时，滴入量筒中的酒精油酸溶液的体积应为整毫升数，滴酒精油酸溶液的体积时，滴入量筒中的酒精油酸溶液的体积应为整毫升数，应应多滴几毫升多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小平均值误差较小。2 2、浅盘里水、浅盘里水离盘口面的距离应较小离盘口面的距离应
9、较小，并要，并要水平放置水平放置，以便准确地画出薄膜的形，以便准确地画出薄膜的形状，状，画线时视线应与板面垂直画线时视线应与板面垂直。3 3、痱子粉、痱子粉不要撒得太多不要撒得太多，只要，只要能够帮助看清油膜边界能够帮助看清油膜边界即可。即可。4 4、在水面撒痱子粉后，、在水面撒痱子粉后，不要再触动盘中的水不要再触动盘中的水。5 5、滴入油酸溶液时，一定要细心，、滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下滴得太多不要一下滴得太多，使油膜的面积过大。，使油膜的面积过大。6 6、待测油酸面扩散后又收缩，要在、待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：。扩散后又收缩
10、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。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。1 1、实验思路、实验思路把滴在水面上的油酸层当作把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层单分子油膜层油分子一个个紧挨着整齐排列，且油分子一个个紧挨着整齐排列，且把分子看成球形把分子看成球形计算原理：计算原理：2 2、物理量的测量、物理量的测量测量测量1 1滴滴油酸酒精溶液中油酸酒精溶液中纯油酸的体积纯油酸的体积V V测量测量1 1滴滴油酸酒精溶液在水面上形成的油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积油膜面积S S3 3、数据分析、数据分析一般分子直径的一般分子直径的数量级
11、数量级是是1010-10-10m m。【例题例题1 1】用油膜法估算分子大小的实验中用油膜法估算分子大小的实验中,首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液溶液,稀释的目的是稀释的目的是_。实验中为了。实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积,可以可以_ _。为。为得到油酸分子的直径得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是还需测量的物理量是_。解析：解析：一、实验原理与操作一、实验原理与操作一、实验原理与操作一、实验原理与操作使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜使油酸在浅盘的水面上容易形成
12、一块单分子层油膜地滴入小量筒中地滴入小量筒中,测出测出1 mL1 mL油酸酒精溶液的滴数油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积得到一滴溶液中纯油酸的体积把油酸酒精溶液把油酸酒精溶液一滴一滴一滴一滴单分子层油膜的面积单分子层油膜的面积 稀释后，油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜。把油酸酒精溶稀释后，油酸在浅盘的水面上更容易形成一块单分子层油膜。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中液一滴一滴地滴入小量筒中,测出测出1 mL1 mL油酸酒精溶液的滴数油酸酒精溶液的滴数n，得到一滴油酸酒精得到一滴油酸酒精溶液的体积溶液的体积 ,之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式之后根据
13、浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式 可知可知,还需要测单分子层油膜的面积还需要测单分子层油膜的面积S S。【例题例题2 2】在做在做“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验时的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每油酸酒精溶液的浓度为每1000 1000 mLmL溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸0.2 mL,0.2 mL,用量筒和注射器测得用量筒和注射器测得1 mL1 mL上述溶液有上述溶液有8080滴滴,用注射器把一滴该用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正图
14、中正方形小方格的边长为方形小方格的边长为1 cm1 cm。(结果均保留两位有效数字结果均保留两位有效数字)二、数据处理与误差分析二、数据处理与误差分析二、数据处理与误差分析二、数据处理与误差分析(1)(1)油酸薄膜的面积是油酸薄膜的面积是 m m2 2;(1)(1)由于每格边长为由于每格边长为1 cm,1 cm,则每一格就是则每一格就是1 cm1 cm2 2,估算估算油膜面积以超过半格以一格计算油膜面积以超过半格以一格计算,小于半格就舍去小于半格就舍去的原则的原则,估算出估算出4040格格,则油酸薄膜面积为则油酸薄膜面积为:S=S=40 40 cmcm2 2=4 4.010010-3 3 m
15、m2 2;解析：解析：4 4.010010-3 3 【例题例题2 2】在做在做“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验时的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每油酸酒精溶液的浓度为每1000 1000 mLmL溶液中有纯油酸溶液中有纯油酸0.2 mL,0.2 mL,用量筒和注射器测得用量筒和注射器测得1 mL1 mL上述溶液有上述溶液有8080滴滴,用注射器把一滴该用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正图中正方形小方格的边长为方形小方格的边长为1 cm1 cm。(
16、结果均保留两位有效数字结果均保留两位有效数字)二、数据处理与误差分析二、数据处理与误差分析二、数据处理与误差分析二、数据处理与误差分析(1)(1)油酸薄膜的面积是油酸薄膜的面积是 m m2 2;(2)(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是m m3 3;4 4.010010-3 3 解析：解析：(3)(3)根据上述数据根据上述数据,估测出油酸分子的直径是估测出油酸分子的直径是m(m(结果保留两位有效数字结果保留两位有效数字););2 2.510510-12126 6.310310-10101 1、在在“用油膜法估测分子的大小用油膜法估测分子的大小”的实验中
17、，下列做法不正确的是的实验中，下列做法不正确的是()A.A.用用注注射射器器吸吸取取配配制制好好的的油油酸酸酒酒精精溶溶液液，把把它它一一滴滴一一滴滴地地滴滴入入小小量量筒筒中中，若若100100滴滴溶溶液的体积是液的体积是1 mL1 mL，则，则1 1滴溶液中含有油酸小于滴溶液中含有油酸小于10102 2 mL mLB.B.往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上往浅盘里倒入适量的水，再将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上C.C.用用注注射射器器往往水水面面上上滴滴1 1滴滴油油酸酸酒酒精精溶溶液液，同同时时将将玻玻璃璃板板放放在在浅浅盘盘上上，并并立立即即在在玻玻璃璃板上描
18、下油酸膜的形状板上描下油酸膜的形状D.D.将将画画有有油油酸酸膜膜轮轮廓廓的的玻玻璃璃板板放放在在坐坐标标纸纸上上，计计算算轮轮廓廓范范围围内内正正方方形形的的个个数数，并并求求得得油膜的面积油膜的面积C C 用用注注射射器器吸吸取取配配制制好好的的油油酸酸酒酒精精溶溶液液，把把它它一一滴滴一一滴滴地地滴滴入入小小量量筒筒中中，若若100100滴滴溶溶液液的的体体积积是是1 1 mLmL，则则1 1滴滴油油酸酸酒酒精精溶溶液液的的体体积积是是10102 2 mLmL，含含有有油油酸酸的的体体积积小小于于10102 2 mLmL，选选项项A A正正确确；用用注注射射器器往往水水面面上上滴滴1 1
19、滴滴油油酸酸酒酒精精溶溶液液，同同时时将将玻玻璃璃板板放放在在浅浅盘盘上上，待待油油酸酸在在液液面面上上分分布布均均匀匀并并稳稳定定后后，在在玻玻璃璃板板上上描描下下油油酸酸膜膜的的形形状状，选项选项C C错误故选错误故选C C。2 2、某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能是由于可能是由于（）。A.A.油酸未完全散开油酸未完全散开B.B.油酸酒精溶液中含有大量酒精油酸酒精溶液中含有大量酒精C.C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D.D.在向量筒中滴入在向量筒中滴入1 mL1 mL油酸酒精溶液时
20、油酸酒精溶液时,滴数多数了滴数多数了1010滴滴 油膜没有充分展开油膜没有充分展开,则测量的面积则测量的面积S S偏小偏小,导致结果计算偏大导致结果计算偏大,故故A A错误错误;计算时利用计算时利用的是纯油酸的体积的是纯油酸的体积,酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜,自身溶于水或挥发掉自身溶于水或挥发掉,使使测量结果更精确测量结果更精确,故故B B错误错误;计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S S将偏小将偏小,故得故得到的分子直径将偏大到的分子直径将偏大,故故C C错误错误;计算时把向量筒中滴入计算时把向量筒中滴
21、入1 mL1 mL油脂酒精溶液时油脂酒精溶液时,滴数多数滴数多数了了1010滴滴,浓度降低浓度降低,则则d d偏小偏小,故故D D正确。正确。D D3 3、在、在“油膜法估测分子大小油膜法估测分子大小”的实验中，将的实验中，将1mL1mL的纯油酸配制成的纯油酸配制成5000mL5000mL的油酸酒精的油酸酒精溶液，用注射器测得溶液，用注射器测得1mL1mL溶液为溶液为8080滴，再滴入滴，再滴入1 1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，数出油膜共占出的油膜轮廓如图所示，数出油膜共占140140个小方格，每格边长是个小方格，每格边长是0.5cm0.5cm，由此估算，由此估算出油酸分子直径为（）出油酸分子直径为（）A710-8m B110-8m C710-10m D110-10m1 1滴油酸酒精溶液中油酸的体积为滴油酸酒精溶液中油酸的体积为油膜的面积为油膜的面积为油酸分子直径为油酸分子直径为