高考物理月刊專版 專題12 熱學(xué)綜合 實(shí)驗(yàn)用油膜法估測(cè)分子的大小課件

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1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?估測(cè)油酸分子的大小估測(cè)油酸分子的大小2學(xué)會(huì)間接測(cè)量微觀量的原理和方法學(xué)會(huì)間接測(cè)量微觀量的原理和方法二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 利用油酸酒精溶液在平靜的利用油酸酒精溶液在平靜的水面上形成單分子油膜水面上形成單分子油膜(如圖如圖1131所示所示)，將油酸分子看做球形，將油酸分子看做球形，測(cè)出一定體積油酸酒精溶液在水面測(cè)出一定體積油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積，用上形成的油膜面積，用dV/S計(jì)算計(jì)算出油膜的厚度，其中出油膜的厚度，其中V為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，為一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積，S為油膜面積這時(shí)厚度為油膜面積這時(shí)厚度d就近似等于油酸分子的直徑就近似

2、等于油酸分子的直徑圖圖1131三、實(shí)驗(yàn)器材三、實(shí)驗(yàn)器材 清水、盛水淺盤、滴管清水、盛水淺盤、滴管(或注射器或注射器)、試劑瓶、坐標(biāo)紙、試劑瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、痱子粉玻璃板、痱子粉(或石膏粉或石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩筆、油酸酒精溶液、量筒、彩筆四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟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 毫升的油毫升的油 酸酒精溶液酸酒精溶液2往邊長(zhǎng)約為往邊長(zhǎng)約為30 cm40 cm的淺盤中倒入約的淺盤中倒入約2 cm深的水，深的水，然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上然后將痱子粉或石膏粉均勻地撒在水面上3用滴管用滴管(或注射器或注射器)向量筒

3、中滴入向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精滴配制好的油酸酒精 溶液，使這些溶液的體積恰好為溶液，使這些溶液的體積恰好為1 mL，算出每滴油酸，算出每滴油酸 酒精溶液的體積酒精溶液的體積V0 mL.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酒向水面上滴入一滴配制好的油酸酒 精溶液，油酸就在水面上慢慢散開(kāi)，形成單分子油膜精溶液，油酸就在水面上慢慢散開(kāi)，形成單分子油膜5待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準(zhǔn)備好的玻璃板蓋在淺盤待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將準(zhǔn)備好的玻璃板蓋在淺盤 上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上6將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油

4、酸將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸 薄膜的面積方法是計(jì)算輪廓范圍內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不薄膜的面積方法是計(jì)算輪廓范圍內(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)，把正方形的個(gè)數(shù)乘足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)，把正方形的個(gè)數(shù)乘 以單個(gè)正方形的面積就是油膜的面積以單個(gè)正方形的面積就是油膜的面積7據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積據(jù)油酸酒精溶液的濃度，算出一滴溶液中純油酸的體積V， 利用一滴油酸的體積利用一滴油酸的體積V和薄膜的面積和薄膜的面積S，算出油酸薄膜的，算出油酸薄膜的 厚度厚度d ，即為油酸分子的直徑比較算出的分子直徑，即為油酸分子的直徑比較算出的分子直徑，

5、看其數(shù)量級(jí)看其數(shù)量級(jí)(單位為單位為m)是否為是否為1010，若不是，若不是1010需重做需重做 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理 根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)次數(shù)量筒內(nèi)增加量筒內(nèi)增加1 mL溶液時(shí)的滴數(shù)溶液時(shí)的滴數(shù)輪廓內(nèi)的小輪廓內(nèi)的小格子數(shù)格子數(shù)輪廓面積輪廓面積S12實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)次數(shù)次數(shù)一滴溶液中純油酸一滴溶液中純油酸的體積的體積V分子的大小分子的大小(m) 平均值平均值12六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng)1油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于油酸酒精溶液的濃度應(yīng)小于 為宜為宜2痱子粉的用量不要太大，否則不易成功痱子粉的用量不要太大，否則不易成功3測(cè)測(cè)1滴油酸

6、酒精溶液的體積時(shí)，滴入量筒中的油酸酒精溶滴油酸酒精溶液的體積時(shí)，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)多滴幾毫升，數(shù)出對(duì)應(yīng)的滴數(shù)，液的體積應(yīng)為整毫升數(shù)，應(yīng)多滴幾毫升，數(shù)出對(duì)應(yīng)的滴數(shù)，這樣求平均值誤差較小這樣求平均值誤差較小4淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn)淺盤里水離盤口面的距離應(yīng)較小，并要水平放置，以便準(zhǔn) 確地畫出薄膜的形狀，畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直確地畫出薄膜的形狀，畫線時(shí)視線應(yīng)與板面垂直5要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓要待油膜形狀穩(wěn)定后，再畫輪廓6本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合本實(shí)驗(yàn)只要求估算分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級(jí)符合 即可即可7做完實(shí)驗(yàn)后，

7、把水從盤的一側(cè)邊緣倒出，并用少量酒精做完實(shí)驗(yàn)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，以保持盤的清洗，然后用脫脂棉擦去，最后用水沖洗，以保持盤的 清潔清潔七、誤差分析七、誤差分析1純油酸體積的計(jì)算誤差純油酸體積的計(jì)算誤差2油膜面積的測(cè)量誤差油膜面積的測(cè)量誤差 (1)油膜形狀的畫線誤差；油膜形狀的畫線誤差； (2)數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會(huì)帶來(lái)誤差數(shù)格子法本身是一種估算的方法，自然會(huì)帶來(lái)誤差八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，把痱子粉均勻撒在水面上是很關(guān)鍵的在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，把痱子粉均勻撒在水面上是很關(guān)鍵的一步，在實(shí)際操作時(shí)常撒的不均勻或撒多，因痱

8、子粉溶于一步，在實(shí)際操作時(shí)常撒的不均勻或撒多，因痱子粉溶于水不能攪拌，只好重做在實(shí)際應(yīng)用中，可用印刷碳粉代水不能攪拌，只好重做在實(shí)際應(yīng)用中，可用印刷碳粉代替痱子粉，因?yàn)橛∷⑻挤鄄蝗苡谒移≡谒嫔?，若學(xué)替痱子粉，因?yàn)橛∷⑻挤鄄蝗苡谒移≡谒嫔?，若學(xué)生撒的太多，可將水和碳粉一起倒出，然后用玻璃棒攪拌，生撒的太多，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，若學(xué)生撒的不均勻，可直接用直至碳粉在水面薄且均勻，若學(xué)生撒的不均勻，可直接用玻璃棒攪拌均勻玻璃棒攪拌均勻 利用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)器材有：利用油膜法估測(cè)油酸分子的大小，實(shí)驗(yàn)器材有：濃度為濃度為0.05%(體積

9、分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù))的油酸酒精溶液、最小刻度為的油酸酒精溶液、最小刻度為0.1 mL的的量筒、盛有適量清水的足夠大的淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、量筒、盛有適量清水的足夠大的淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙玻璃板、彩筆、坐標(biāo)紙 (1)下面是實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)?zhí)顚懰钡牟襟E下面是實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)?zhí)顚懰钡牟襟EC. A用滴管將濃度為用滴管將濃度為0.05%的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下滴入量筒中，記下滴入1 mL油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)油酸酒精溶液時(shí)的滴數(shù)n； B將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取將痱子粉均勻地撒在淺盤內(nèi)水面上，用滴管吸取濃度為濃度為0.05%的

10、油酸酒精溶液，從低處向水面中央滴一滴，的油酸酒精溶液，從低處向水面中央滴一滴，油酸在水面上慢慢散開(kāi)，形成穩(wěn)定的形狀；油酸在水面上慢慢散開(kāi)，形成穩(wěn)定的形狀； C_； D將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，以坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為坐標(biāo)紙上邊長(zhǎng)為1 cm的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的正方形為單位，計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積的個(gè)數(shù)，算出油酸薄膜的面積S. (2)用已給的和測(cè)得的物理量表示單個(gè)油酸分子的大小用已給的和測(cè)得的物理量表示單個(gè)油酸分子的大小_(單位：?jiǎn)挝唬篶m) 解題指導(dǎo)解題指導(dǎo) 本題考查用油膜法測(cè)油酸分子直徑的步本題考查用油膜法測(cè)油酸

11、分子直徑的步驟及數(shù)據(jù)處理方法驟及數(shù)據(jù)處理方法 (1)將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫將玻璃板放在淺盤上，用彩筆將油酸薄膜的形狀畫在玻璃板上在玻璃板上 (2)每滴油酸酒精溶液的體積為每滴油酸酒精溶液的體積為 cm3 每滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積為每滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積為 V 0.05% cm3 所以單個(gè)油酸分子的大小為所以單個(gè)油酸分子的大小為d答案答案 (1)見(jiàn)解題指導(dǎo)見(jiàn)解題指導(dǎo)(2) 在做在做“用油膜法估測(cè)分用油膜法估測(cè)分子的大小子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的實(shí)驗(yàn)中，油酸酒精溶液的濃度為每的濃度為每104 mL溶液中有純油酸溶液中有純油酸6 mL.用注射器測(cè)得

12、用注射器測(cè)得1 mL上述溶液中有上述溶液中有液滴液滴50滴把滴把1滴該溶液滴入盛水的滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放淺盤里，待水面穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描出油膜的輪在淺盤上，在玻璃板上描出油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖廓，隨后把玻璃板放在坐標(biāo)紙上，其形狀如圖1132所示，所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為20 mm.求：求：圖圖1132(1)油酸膜的面積；油酸膜的面積；(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積；每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積；(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的直徑根據(jù)上述數(shù)據(jù)，估測(cè)出油酸分子的

13、直徑 解題指導(dǎo)解題指導(dǎo)本題考查實(shí)驗(yàn)原理和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力本題考查實(shí)驗(yàn)原理和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力 (1)求油酸膜的面積時(shí)，先數(shù)出求油酸膜的面積時(shí)，先數(shù)出“ “整整” ”方格的個(gè)數(shù)，對(duì)剩余方格的個(gè)數(shù)，對(duì)剩余小方格的處理方法是：不足半個(gè)格的舍去，多于半個(gè)的算一小方格的處理方法是：不足半個(gè)格的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)數(shù)一數(shù)共有個(gè)數(shù)一數(shù)共有55個(gè)小方格個(gè)小方格 所以油酸膜面積所以油酸膜面積S55(2102)2m22.2102 m2. (2)由于由于104 mL溶液中有純油酸溶液中有純油酸6 mL，則，則1 mL溶液中有純?nèi)芤褐杏屑冇退嵊退?mL6104 mL.而而1 mL上述溶液有上述溶液有50滴，故滴，故1滴溶滴溶液中具有純油酸的體積為液中具有純油酸的體積為 V mL1.2105mL1.21011m3. (3)由由d 知油酸分子的直徑知油酸分子的直徑d m5.51010m. 答案答案 (1)2.2102m2(2)1.21011m3 (3)5.51010m