實驗：用油膜法估測油酸分子的大小 【學習目標】1．知道用單分子油膜方法估算分子的直徑。運用理想化方法，建立物質(zhì)分子是球形體的模型。2．培養(yǎng)在物理學中的估算能力。3．體會通過測量宏觀量來研究微觀量的思想方法。【學習重難點】用油膜法估測分子的大小。【學習過程】一、新知呈現(xiàn)1．油膜法是一種粗略測定分子大小的方法，其方法是把一滴油酸酒精溶液滴到水面上，油酸分子在水面上散開，形成________________________，如果把分子看成球形，如圖所示。單分子油膜的厚度就可以認為等于__________________。2．如果一滴溶液中純油酸的體積為V，單分子油膜的面積為S，則分子的大?。粗睆剑?/span>d＝__________。在此忽略了分子間的空隙。3．實驗器材：注射器、________________、淺盤、玻璃板、_______________、痱子粉或滑石粉、水、油酸酒精溶液、細彩筆。二、學習探究（一）實驗目的1．加深對分子大小數(shù)量級的認識。2．學會模型法、估算法等科學方法的運用。3．體驗探究過程。（二）實驗原理把一滴油酸（事先測出其體積V）滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，可認為是單分子油膜，且把分子看成球形。油膜的厚度就是油酸分子的直徑d，測出油膜面積S，則分子直徑d＝___________。（三）實驗步驟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．用滴管或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，記下量筒內(nèi)增加一定體積（例如1mL）時的__________，算出一滴油酸酒精溶液的體積。3．實驗時先向邊長為30～40cm的淺盤里倒入約_______cm深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散開，形成一塊薄膜。4．待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上。5．將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積S。求面積時以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位。數(shù)出輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的______，多于半個的__________。6．根據(jù)配制的油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V。根據(jù)一滴純油酸的體積V和薄膜的面積S即可算出油酸薄膜的厚度d＝V/S，即油酸分子的大小。（四）數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格：實驗次數(shù)量筒內(nèi)增加1mL溶液時的滴數(shù)一滴純油酸的體積V輪廓內(nèi)的小格子數(shù)輪廓面積S分子的直徑（m）平均值1      2     延伸思考。1．實驗中為什么用油酸而不用其它液體？ 2．實驗中為什么對油酸用酒精進行稀釋？ 3．實驗中為什么在水面上撒痱子粉？ （五）注意事項1．油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于________。2．痱子粉的用量不要太多，否則不易成功。3．測1滴油酸酒精溶液的體積時，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù)，應(yīng)多滴幾滴，數(shù)出對應(yīng)的毫升數(shù)，這樣求平均值時誤差較小。4．淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)小些，并要水平放置，以便準確地畫出油膜的形狀，畫線時視線應(yīng)與板面垂直。5．要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓。6．利用坐標紙求油膜面積時，以邊長1cm的正方形為單位，計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，大于半個的算一個。7．做完實驗后，把水從盤的一側(cè)邊緣倒出，并用少量酒精清洗，然后用脫脂棉擦去，最后用水沖洗，以保持盤的清潔。（六）誤差分析用油膜法估測分子的直徑，通?？梢詼y得比較準，實驗誤差通常來自三個方面：1．形成單分子油膜只有形成單分子油膜，才能用油膜的厚度代表分子的直徑，即d＝V/S。要求使用的酒精的濃度、痱子粉的用量適宜。2．油滴的體積V用累積法測油滴的體積。先測出1mL的油酸酒精溶液的滴數(shù)，從而計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再由油酸酒精溶液的濃度算出純油酸的體積。3．油膜的面積S用坐標紙測出形狀不規(guī)則油膜的面積。數(shù)出不規(guī)則圖形的輪廓包圍的方格數(shù)，計算方格數(shù)時，不足半格的舍去，多于半格的算一個，方格邊長的單位____________，這種方法求出的面積越精確。（七）實驗改進在做本實驗時，把痱子粉均勻撒在水面上是很關(guān)鍵的一步。在實際操作時常撒的不均勻或撒得過多，因痱子粉不溶于水又不能攪拌，只好重做。可用印刷碳粉代替痱子粉，因為印刷碳粉不溶于水且漂浮在水面上，若撒得太多，可將水和碳粉一起倒出，然后用玻璃棒攪拌，直至碳粉在水面薄且均勻，若撒得不均勻，可直接用玻璃棒攪拌均勻。【練習鞏固】1．（1）如圖所示的四幅圖反映“用油膜法估測分子的大小”實驗中的四個步驟，將它們按正確操作順序排列應(yīng)是________(用符號表示)。（2）用“油膜法”來粗略估測分子的大小，利用了一些科學的近似處理，這些處理有：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：（1）dacb（2）把在水面上盡可能擴散開的油膜視為單分子油膜，把形成油膜的分子看成緊密排列的球形分子，認為油酸分子是一個挨一個排列的。2．在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，某同學的操作步驟如下：①取一定量的無水酒精和油酸，制成一定濃度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴該溶液，測出它的體積；③在盛水淺盤內(nèi)盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散開穩(wěn)定；④在盛水淺盤上覆蓋透明玻璃，描出油膜形狀，用透明方格紙測量油膜的面積。改正其中的錯誤：_____________________________________________________________________________________________________________________________。答案：②在量筒中滴入N滴溶液；③在水面上先撒上痱子粉3．在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，用amL的純油酸配制成bmL的油酸酒精溶液，再用滴管取1mL油酸酒精溶液，讓其自然滴出，共n滴。現(xiàn)在讓其中一滴落到盛水的淺盤內(nèi)，待油膜充分展開后，測得油膜的面積為Scm2，則：（1）估算出油酸分子的直徑大小是________cm。（2）用油膜法測出油酸分子的直徑后，要測定阿伏加德羅常數(shù)，還需要知道油酸的________。A．摩爾質(zhì)量  B．摩爾體積  C．質(zhì)量  D．體積答案：（1）a/bSn    （2）B4．在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，現(xiàn)有油酸和酒精按體積比為n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，還有一個盛有約2cm深水的淺盤，一支滴管，一個量筒。請補充下述實驗步驟：（1）___________________________________________________________________。（需測量的物理量用字母表示）（2）用滴管將一滴油酸酒精溶液滴入淺盤，等油酸薄膜穩(wěn)定后，將薄膜輪廓描繪在坐標紙上，如圖所示，則油膜面積為________（已知坐標紙上每個小方格面積為S，求油膜面積時，半個以上方格面積記為S，不足半個舍去）。（3）估算油酸分子直徑的表達式為d＝________（用測量量及已知量字母表示）。答案：（1）用滴管向量筒內(nèi)加注N滴油酸酒精溶液，讀出其體積V（2）115S（3）5．“用油膜法估測分子的大小”實驗的方法及步驟如下：①向體積V油＝1mL的油酸中加入酒精，直至總量達到V總＝500mL；②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，當?shù)稳?/span>n＝100滴時，測得其體積恰好是V0＝1mL；③先往邊長為30～40cm的淺盤里倒入2cm深的水，然后將__________均勻地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描下油酸膜的形狀；⑤將畫有油酸膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，如圖所示，數(shù)出輪廓范圍內(nèi)小方格的個數(shù)N，小方格的邊長l＝20mm。根據(jù)以上信息，回答下列問題：（1）步驟③中應(yīng)填寫：____________。（2）1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V′是________mL。（3）油酸分子直徑是__________m。答案：（1）痱子粉或細石膏粉（2）2×10－5（3）4.5×10－10

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2 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小

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