人教版高中物理选修3-3油膜法估测分子大小实验中的若干问题的探究
选修3-3实验 用油膜法估测分子的大小
选修3-3实验 用油膜法估测分子的大小【例1】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中,实验简要步骤如下: ( )A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油膜的面积SB.将一滴酒精油酸溶液滴在水面,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上C.用浅盘装入约2 cm 深的水,然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上D.取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的酒精油酸溶液E.根据酒精油酸溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积VF.用注射器或滴管将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒,记下量筒内增加一定体积时的滴数G.由V /S 得油酸分子的直径d上述实验步骤的合理顺序是 . 答案 DFECBAG【例2】在做“用油膜法估测分子大小”的实验中,所用酒精油酸的浓度约为每104 mL 溶液中有纯油酸6 mL.用注射器测得1 mL 上述溶液为75滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标中正方形方格的边长为 1 cm,估测油酸分子的直径.(保留一位有效数字)答案 7×10-10 m【例3】油酸分子式是C 17H 33COOH,其中 对水有很强的亲和力,故当它滴入水中时,油酸分子能在水中,形成一个油膜.答案—COOH 直立单分子层【例4】利用油膜法可以粗略测出阿伏加德罗常数,把密度 =0.8×103kg/m3的某种油,用滴管滴出一滴油在水面上形成油膜,已知这滴油的体积为V=0.5×10-3 cm3,形成的油膜面积=0.09 kg/mol.若把油膜看成是单分子层,每个油分子看成球为S=0.7 m2,油的摩尔质量M形,那么:(1)油分子的直径是多少?是多少?(先列出文字计算式,再代入数据计(2)由以上数据可精确测出阿伏加德罗常数NA算,只要求保留一位有效数字.)答案 (1)7.1×10-10 m (2)6×1023 mol-11.某学生在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果明显偏大,可能是由于( )A.油酸未完全散开B.油酸中含有大量酒精C.计算油膜面积时,舍去了所有不足一格的方格D.求每滴体积时,1 mL的溶液的滴数多计了10滴答案 AC2.用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是( )A.将油膜看成单分子油膜B.不考虑各油酸分子间的间隙C.考虑了各油酸分子间的间隙D.将油膜分子看成球形答案 ABD3.在用油膜法测量分子的大小的实验中,下列说法正确的是( )A.油酸可以用汽油代替,因为汽油也不溶入水而能溶入酒精B.可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盘中C.可以用汽油代替酒精,因为油酸能溶入汽油D.不溶入水的各种油不一定能在较短时间内在水面上形成单分子油膜答案 D4.用油膜法估测油酸分子的大小,实验器材有:浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸.(1)下面是实验步骤,请填写所缺的步骤CA.用滴管将浓度为0.05%油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,记下滴入1 mL油酸酒精溶液时的滴数NB.将痱子粉均匀地撒在浅盘内水面上,用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液,从低处向水面中央一滴一滴地滴入,直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止,记下滴入的滴数n.C. .D.将画有油膜薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位,计算轮廓内正方形的个数,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大小 cm.答案 (1) 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 (2)NS n%05.05.体积为1.2×10-3cm3的油滴在静止的水面上扩散为4 m2的单分子油膜,假设分子间是紧密排列的,则可估算出这种油分子的直径为,1 mol这种油的体积为 ,油分子的质量为 .(油的密度为0.8× 103 kg/m3)答案 3×10-10 m 8.5×10-6 m3 1.1×10-26 kg6.在用油膜法估测分子的大小实验中,已知一滴溶液中油酸的体积为V,配制的油酸溶液中,纯油酸与溶液体积之比为1∶500,1 mL溶液油酸是250滴,那么一滴溶液的体积是mL,所以一滴溶液中纯油酸体积为 cm3.若实验中测得结果如下表所示,请根据所给数据填写出空白处的数值,并与公认的油酸分子长度值L=1.12×10-10 m做比较,判断此实验是否符合数量级的要求.次数 S/cm 2 L=/cm SV L 的平均值1 5332 493 3563答案 251 8×10-61.50×10-8cm 1.62×10-8cm 1.42×10-8cm 1.51×10-10m。
人教版高中物理必修三用油膜法估测油酸分子的大小典型例题及解析
答案：C 解析：该实验中在滴入油酸酒精溶液之前，要在水面上均 匀地撒上薄薄的一层爽身粉，其作用是形成清晰的油膜轮 廓；实验中，取油酸酒精溶液一滴，滴在撒有均匀爽身粉 的水面上形成面积尽可能大的油膜，待油膜形状稳定后， 再描绘油酸在水面上的轮廓，所以正确选项为C。
3、(1)用油膜法估测油酸分子的大小时有如下步骤: A.将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔画在玻璃 板上； B.将油酸和酒精按一定比例配制好； C.向浅盘中倒入约2 cm深的水； D.把油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒中，当体积达到1 mL 时记下滴入的滴数，算出每滴液滴的体积； E.向浅盘中的水面均匀地撒入石膏粉(或爽身粉)
2、在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，能将油膜的厚度近似认为 等于油酸分子的直径，下列措施可行的是( ) A.把爽身粉均匀地撒在水面上，测出其面积 B.取油酸一滴，滴在撒有均匀爽身粉的水面上形成面积尽可能大的油膜 C.取油酸酒精溶液一滴，滴在撒有均匀爽身粉的水面上形成面积尽可能大 的油膜 D.把油酸酒精溶液滴在撒有均匀爽身粉的水面上后，要立即描绘油酸在水 面上的轮廓
A．质量
B．体积
C．摩尔质量 D．摩尔体积
（4）（单选）某同学计算出的油酸分子直径明显偏大，可能的原因
是_______。
A．油酸中含有大量酒精
B．痱子粉撒太多，油膜未能充分展开
C．计算油膜面积时，将所有不完整的方格都作为一格保留
D．计算每滴溶液中纯油酸的体积时，1ml油酸酒精溶液的滴数多记
了10滴
Thanks.
（1）此估测方法是将每个油酸分子视为球形，让油酸尽可能在水面
上散开，则形成的油膜可视为_______油膜，这层油膜的厚度可视为
油酸分子的__径大小是________（用以上字母表示）；
人教版高中物理选修3-3实验：用油膜法估测分子的大小.docx
高中物理学习材料桑水制作实验：用油膜法估测分子的大小一、选择题：1、用油膜法粗测分子直径实验的科学依据是（ ）A 、将油膜看成单分子油膜；B 、不考虑各油酸分子间的间隙；C 、考虑了各油酸分子间的间隙；D 、将油酸分子看成球形。
2、用油膜法测定分子的直径的实验中，体积为V 的油滴，在水面上形成近似圆形的单分子油膜，油膜直径为D ，则油分子的直径大约为（ ）A 、24D V π；B 、V D 42π；C 、22D V π； D 、V D 22π。
3、早期测定分子大小采用油膜法，一滴密度为0.8×103Kg/m 3，质量为8×10-4g 的油滴在水面上形成 3.2m 2的单分子层油膜,由此可知油分子直径为( )A 、1.0×10-10m;B 、2.0×10-10m;C 、0.4×10-11m;D 、3.1×10-10m;4、在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，准备有以下器材：用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃、彩笔。
还缺少的器材有（ ）A 、只有量筒；B 、只有坐标纸；C 、量筒和坐标纸；D 、不再缺器材。
二、填空题5、体积为1.2×10-3cm 3的油滴在静止的水面上扩散为4m 2的单分子油膜,假设分子间是紧密排列的则可估算出这种油分子的直径为 ,1mol 这种油的体积为 ,油分子的质量为 .(油的密度为0.8×103Kg /m 3)6、体积为10-4cm 3的油酸，滴在水面上散开形成一单分子油膜层，则油膜面积的数量级为 cm 3。
三、解答题：7、一滴油在水面上形成的油膜最大面积是1.25m2.若油滴原来的体积是1.0mm3,密度为0.86×103Kg /m3,此种油的摩尔质量为131.3g/mol,试估算阿伏加德罗常数(取两位有效数字)实验：用油膜法估测分子的大小参考答案1ABD；2A；3D（已知质量为8×10-4g）；4C； 5、3×10-10m， 8.5×10-6m3; 1.1×10-26Kg.6、104.7、5.7×1023mol-1。
高中物理人教版2019选修第三册用油膜法估测油酸分子的大小
浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．
(2)d＝V S
＝1×10N－S6××01.00－54%
×n
m
＝0.05% n×10－2 m＝0.05% n cm.
NS
NS
例2 在做“用油膜法估测分子的大小”实验中 ，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯 油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液中有液 滴50滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水 面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上 描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上 ，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的 边长为20 mm，则：
D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上， 以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位，计算轮
廓内正方形的个数，算出油酸薄膜的面积S cm2
(2)用已给的和测得的物理量表示单个油膜分子 的直径大小_0_._0N5_S%__n __(单位：cm)．
解析 (1)由步骤 D 即可提示出，步骤 C 应该是：将玻璃板放在
1.2 用油膜法估测油酸 分子的大小
油膜法估测油酸分子的大小
一、实验目的
1、了解油酸分子的结构特点，学会用油膜法估 测其大小 2、初步学会用统计的方法求物理量
二、实验器材
量筒，注射器，浅盘，油酸酒精溶液，玻璃板， 坐标纸，痱子粉或滑石粉，细彩笔，水
三、实验原理
单分子油膜法粗测分子直径的原理，类似于取一定量的 小米，测出它的体积V，然后把它平摊在桌面上，上下不重 叠，一粒紧挨一粒，量出这些米粒占据桌面的面积S，从而 计算出米粒的直径。
d V S
如何得知油酸体积？ 如何得知油膜面积？
油酸分子
d 水
四、实验步骤
1、如图A所示，用注射器或滴管将事先配 制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒 中，记下量筒内 增加一定体积 (例如1 mL)时的 滴数．计算出每 滴液滴体积的平 均值。
高中物理人教版 选择性必修第三册教案讲义：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（答案在最后）素养目标1.会用单分子油膜法估算分子的直径，运用理想化方法，建立物质分子的球体模型．(科学探究)2．培养物理学中的估算能力．(科学思维)3．体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法．(科学思维)自主落实·必备知识全过关一、实验思路容易形成单分子油膜把1滴油酸酒精溶液滴在水面上，使油酸在水面上形成单分子油膜，则油膜厚度即为油酸分子的直径．二、物理量的测量1．测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V.(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液．(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的________，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的________．(3)用它们的________除以________，得到1滴油酸酒精溶液的体积．(4)根据溶液浓度计算出1滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积V.2．测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S.形成清晰的边缘(1)在浅盘里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉________地撒在水面上．(2)(3)上________________．(4)根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的________，多于半个的算一个．(5)把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的________．三、数据分析1．用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径d＝V S.2．除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为________m．典例突破·能力素养全提升题型一实验原理及实验步骤核心归纳1.油膜法估测分子大小的实验步骤(1)配溶液：配制一定浓度的油酸酒精溶液．(2)数滴数：用注射器取一定体积的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入烧杯中，记下总滴数，求出1滴溶液的体积．(3)求体积：根据溶液的浓度算出1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V.(4)撒匀粉：用浅盘装入2cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上．(5)描轮廓：将1滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的轮廓描绘在玻璃板上．(6)数格数：数出轮廓内小正方形的个数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再根据小正方形的面积求出油膜的面积S.(7)算直径：根据公式d＝V S，求出油膜的厚度，即为油酸分子的直径．2．实验操作的注意事项(1)实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会影响实验结果．(2)待测油酸薄膜扩散后又收缩，要在油膜形状稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复，二是酒精挥发后液面收缩．(3)本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即可．(4)爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于11000为宜．(5)向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高，否则油膜轮廓难以形成．应用体验例1[2022·江苏南通高二联考]某班级做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验．实验前，教师将酒精加入1mL的油酸中配制成1000mL的油酸酒精溶液．(1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积，具体的操作是用________将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时液滴的数目．(2)在浅盘的水面撒上痱子粉，将1滴油酸酒精溶液滴入水中后，下列现象或判断正确的是________．A．油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些B．油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定C．若出现图中所示的情况，说明油酸浓度太大，需重新配制油酸酒精溶液进行实验D．若出现图中所示的情况，可在水面上重新撒上痱子粉，再次滴入油酸酒精溶液进行实验(3)当结束实验或重复做实验时，需将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸，为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，应如何处理？针对训练1.(1)如图所示的四个图反映“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________(用符号表示)．(2)体积为0.01cm 3的油滴，滴在水面上展开形成单分子油膜，则油膜面积的数量级为________．A ．109cm 2B ．106cm 2C ．104cm 2D ．102cm 2(3)用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的________．A ．摩尔质量B ．摩尔体积C ．质量D ．体积题型二数据处理及误差分析核心归纳1.数据处理在实验中由d ＝V S 计算分子直径，V 是经过换算后1滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，各物理量的计算方法如下：(1)1滴油酸酒精溶液的体积V′＝VN N (N 为滴数，V N 为N 滴油酸酒精溶液的体积)．(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V ＝η×V′(η为油酸酒精溶液的体积浓度)．(3)油膜薄膜的面积S ＝na 2(n 为小正方形的有效个数，a 为小正方形的边长)．2．误差分析(1)油酸酒精溶液配制后长时间放置，酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差．(2)利用量筒测量油酸酒精溶液的体积时，没有使用正确的观察方法而产生误差．(3)油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜层．(4)描绘油膜形状的画线误差．(5)利用小正方形个数计算轮廓的面积时，轮廓的不规则性容易带来误差．(6)不考虑油酸分子的空隙计算分子直径的误差．应用体验例2[2022·江苏如皋中学高二月考]某同学在实验室用油膜法测油酸分子直径，实验主要步骤如下：①向体积V 油＝6mL 的油酸中加酒精，直至总量达到V 总＝104mL ；②用注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n ＝75滴时，测得其体积恰好是V 0＝1mL ；③先往浅盘里倒入2cm 深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长为L＝1cm.根据以上信息，回答下列问题：(1)一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为________m3；油膜面积为________m2；油酸分子直径为________m．(以上结果均保留1位有效数字)(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL，则最终的测量结果将偏________(选填“大”或“小”)．(3)若油酸酒精溶液长时间静置，则最终的测量结果将偏________(选填“大”或“小”)．针对训练2.测量分子大小的方法有很多，如油膜法．在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，配制成250mL的油酸酒精溶液．然后用滴管吸取这种溶液向小量筒中滴入100滴，溶液的液面正好达到量筒1mL刻线处，再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有爽身粉的盛水浅盘中滴入2滴，在液面上形成油酸薄膜，待薄膜稳定后，将带有正方形坐标方格的玻璃板放在浅盘上并勾画出油膜边框，如图所示．坐标方格的大小为2 cm×2cm.由图可以估算出油膜的面积是________cm2，由此估算出油酸分子的直径是________m(结果保留1位有效数字)．学以致用·随堂检测全达标1．(多选)某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算出的分子直径明显偏大，可能是由于()A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量酒精C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数多记了10滴2．[2022·福建厦门高二期末]某实验小组完成用油膜法估测油酸分子的大小的实验．(1)该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D、________(用字母符号表示)．(2)某次实验时，滴下油酸溶液后，痱子粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是()A．盆中装的水量太多B．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层3．[2022·辽河油田第二高级中学高二月考]在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为2cm，则：(1)下列有关该实验的说法正确的是()A．本实验也可直接将纯油酸滴水面上测量B．本实验将油膜看成单分子油膜C．本实验忽略了分子的间隙D．测量油膜面积时，由于不足一格的正方形面积无法估读，全部舍去(2)该实验中每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为________m3，油膜的面积是________m2；按以上实验数据估测出油酸分子的直径为________m(本空保留一位有效数字)．(3)油酸酒精溶液滴入浅盘的水中后，迅速用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后根据测量的数据算出分子直径，结果将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．2．实验：用油膜法估测油酸分子的大小自主落实·必备知识全过关二、1．(2)总体积总滴数(3)总体积总滴数2．(1)均匀(2)油酸酒精溶液(3)描下薄膜的形状(4)舍去(5)面积S三、2．10－10典例突破·能力素养全提升题型一应用体验[例1]解析：(1)在实验时需要测量出一滴油酸酒精溶液的体积，具体的操作是用注射器(或滴管)将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时液滴的数目．(2)A对，B错：在浅盘的水面撒上痱子粉，将1滴油酸酒精溶液滴入水中后，可发现油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些．C、D错：若出现题图的情况，可能是痱子粉撒得不均匀．(3)可以用适量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗．答案：(1)注射器(或滴管)(2)A(3)可以用适量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗针对训练1．解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积→准备浅盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径．所以操作先后顺序排列应是cadb.(2)单分子油膜的厚度等于分子的直径，约为d＝10－10m，所以S＝V d＝0.01×10−610−10m2＝102 m2＝106cm2，故B正确．(3)设一个油酸分子的体积为V1，则V1＝16πd3，由N A＝V m V1可知，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的摩尔体积．答案：(1)cadb(2)B(3)B题型二应用体验[例2]解析：(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V＝175×6104mL＝8×10－6mL＝8×10－12m3由图示方格纸可知，油膜所占方格数约为128个，则油膜的面积S＝128×1cm2＝128cm2≈1×10－2m2油酸分子的直径d＝V S＝8×10−121×10−2m＝8×10－10m.(2)若滴入75滴油酸酒精溶液的体积不足1mL，则代入计算的纯油酸的体积偏大，可知测量值偏大．(3)若油酸酒精溶液长时间静置，使浓度变大，最终得到的油膜的面积变大，导致测量值偏小．答案：(1)8×10－121×10－28×10－10(2)大(3)小针对训练2．解析：由题图可知，油膜的面积S＝64×2cm×2cm＝2.56×102cm2.2滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积V＝2×1100×0.25250mL＝2×10－5mL＝2×10－11m3，则油酸分子的直径d＝V S＝2×10−112.56×102×10−4m＝8×10－10m.答案：2.56×1028×10－10学以致用·随堂检测全达标1．解析：当油酸不能完全散开时，形成的油膜不是单分子的，而仍然按照单层分子来计算，所以一定会导致计算结果明显偏大，A正确；油酸中的酒精会很快挥发或溶于水中，不会影响结果，B错误；计算油膜的面积时，如果舍去所有不足一格的方格，这样得到的面积小于实际面积，根据公式d＝V S知，结果会偏大，C正确；求每滴油酸酒精溶液的体积时，如果多记10滴，会使每滴溶液的体积偏小，使计算结果偏小，D错误．答案：AC2．解析：(1)用油膜法估测油酸分子的大小的实验的实验步骤为：用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出1滴油酸酒精溶液的体积；往浅盘里倒入约2cm深的水，水面稳定后将适量痱子粉均匀撒在水面上；用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴1滴在水面上，待薄膜形状稳定；将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上．计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小，则排列顺序为D、B、F、E、C.(2)出现该图样的可能原因是痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，导致油酸没有均匀散开，故选B.答案：(1)B、F、E、C(2)B3．解析：(1)因为一滴纯油酸所含分子的数量太大，造成无法形成单分子层油膜，故A 错误；测算分子的直径时，前提必须是将油酸分子看成球形分子，忽略分子的间隙，并且把油膜看成单分子油膜，故B、C正确；测量油膜面积时，由于不足一格的正方形面积无法估读，超过半格的算一格，不够半格的舍去，故D错误．(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V＝1×6104×175mL＝8×10－6mL＝8×10－12 m3，面积超过正方形一半的正方形的个数为72个，则油膜的面积S＝72×2×2cm2＝2.88×10－2m2，把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径d＝V S＝8×10−6×10−62.88×10−2 m≈3×10－10m.(3)油酸酒精溶液滴入浅盘的水中后，迅速用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，导致油酸分子未完全散开，导致测量的面积偏小，直径偏大．答案：(1)BC(2)8×10－12 2.88×10－23×10－10(3)偏大。
教案实验用油膜法估测分子的大小人教版
一、教案实验用油膜法估测分子的大小人教版1. 教学目标：(1) 让学生了解油膜法估测分子大小的原理。
(2) 培养学生运用实验方法探究分子结构的能力。
(3) 提高学生对物理实验的兴趣和实验技能。
2. 教学内容：(1) 油膜法估测分子大小的实验原理。
(2) 实验步骤与方法。
(3) 实验数据处理与分析。
3. 教学重点与难点：(1) 油膜法估测分子大小的实验原理。
(2) 实验数据的处理与分析。
4. 教学方法：(1) 讲授法：讲解油膜法估测分子大小的原理。
(2) 实验法：指导学生进行油膜实验。
(3) 讨论法：引导学生分析实验数据，探讨分子大小。
5. 教学过程：(1) 导入：介绍油膜法估测分子大小的实验原理。
(2) 实验步骤：讲解并演示实验步骤，引导学生动手操作。
(3) 实验数据分析：引导学生分析实验数据，探讨分子大小。
二、实验原理与方法1. 实验原理：油膜法估测分子大小是利用油酸在水面上形成单分子油膜，通过测量油膜的面积和体积，计算分子的大小。
2. 实验方法：(1) 准备油酸、酒精、量筒、滴管、烧杯、玻璃板等实验器材。
(2) 将油酸稀释至一定浓度，用滴管滴在玻璃板上。
(3) 待油膜稳定后，用酒精擦拭玻璃板，避免油膜破损。
(4) 测量油膜的面积和体积。
(5) 计算分子大小。
三、实验步骤与注意事项1. 实验步骤：(1) 准备实验器材，将油酸稀释至一定浓度。
(2) 在玻璃板上滴一滴油酸溶液，待油膜稳定。
(3) 用酒精擦拭玻璃板，避免油膜破损。
(4) 测量油膜的面积和体积。
(5) 计算分子大小。
2. 注意事项：(1) 确保油膜稳定，避免油膜破损。
(2) 测量面积和体积时，要准确无误。
(3) 计算分子大小时，要合理运用公式。
四、实验数据处理与分析1. 实验数据处理：根据实验测得的油膜面积和体积，计算分子大小。
(1) 探讨分子大小与油酸浓度的关系。
(2) 分析实验误差，提高实验结果的准确性。
通过实验，让学生了解油膜法估测分子大小的原理和方法，培养学生运用实验方法探究分子结构的能力。
教科版高中物理选修3-3《学生实验：用油膜法估测油酸分子的大小》参考教案
1.2《学生实验：用油膜法估测油酸分子的大小》教案实验目的：学会用油膜法估测分子的大小实验器材：①注射器或滴管②事先配制好的油酸酒精溶液③量筒④盛有清水的浅盘⑤痱子粉⑥玻璃板⑦坐标纸实验原理：如果分子直径为d ，油滴体积是V ，油膜面积为S ，则d=V ／S ，测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ，测出油膜的面积S ，估算出分子直径的数量级。
实验步骤1．用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（如1mL ）时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 。
2.往边长约为30—40cm 的浅盘里倒入约2cm 深的水，待水稳定后，将适量痱子粉均匀地洒在水面上。
3．用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴，形成如图1—1所示的形状，待油酸薄膜的性状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，（注意玻璃板不能与油膜接触）然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上。
4．将画有油膜轮廓的玻璃板正确的放在坐标纸上，计算出油膜的面积S ，求面积时以坐标纸上边长为1cm 的正方形为单位，计算出正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，5．根据纯油酸的体积V 和油酸的面积S 可计算出油酸薄膜的厚度SV l ，即油酸分子的大小。
注意事项1．油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜。
2．油酸酒精溶液的液滴要适当多一些。
3．每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。
4．痱子粉不宜撒得过厚，器具用后要清洗好。
实验纪录项目油酸酒精溶液浓度1mL溶液的滴数一滴油酸酒精溶液的体积一滴油酸的体积油膜面积数值课堂练习1．油酸是一种脂肪酸，它的分子和水分子有很强的能力，当它浮在水面上形成一层油膜时，薄膜中只有一层分子，这样的一层油酸薄膜简称。
如果油酸分子可以大致看作球形，油膜的厚度就是分子的直径。
事先测出一滴油酸的体积V，再测出油膜的面积S，就可计算出油膜分子的直径d= 。
用油膜法估测分子大小的实验研究
用油膜法估测分子大小的实验研究一．预习与思考问题1直接用油酸（不稀释）可以吗？为什么？理论上是可以的，但是实际操作不可以。
因为一滴纯油酸分子数量非常大，由一滴纯油酸形成的薄膜，散布开来就要布满大约一个排球场那么大的水面。
如果把同样一滴纯油酸放在实验室的容器里，油酸散不开，油膜会有几层甚至几十层的厚度，就不能准确测量油酸分子的长度。
但是在理论上，如果这一滴油酸非常小，或者容器非常大，是可以不用稀释的。
2.实验中的爽身粉起什么作用？不用可以吗？还有什么可以替代？油酸分子滴到水面上后，趋于均匀扩散在水面上，油酸溶液中主要是乙醇，而乙醇的表面张力小于水的表面张力，两种液体的表面张力的作用使油酸溶液迅速展开成以爽身粉为边界的区域。
用爽身粉的作用是油酸分子会把爽身粉推开从而可以得到明显的分界区域，如果不用，因为油酸分子透明所以扩散的边缘看不清。
不用不可以，但是可以用别的代替如石膏粉、碳粉，总之应该是能漂浮在水面的细小颗粒。
3.总结该实验用到的物理研究方法该实验用到了用宏观量测量微观量的实验方法和模型法。
4.实验中遇到哪些奇异现象，怎么解释？实验中，在水面滴一滴油酸溶液后，油酸迅速扩散成一个圆，但又会收缩一小块，因为溶液中的酒精立刻挥发掉了。
在玻璃板上画圆的时候，我观察到水面上的爽身粉在沿着油膜分子的边转动，可能是由于操作动作过大使水面晃动，也可能是其他原因，但是查阅资料没有得出结果。
二．实验目的1.通过实验估测一个油膜分子的大小，使学生对分子大小的量级有一个比较具体的初步认识；2.研究如何指导中学生做好分组实验；3.研究做好该实验教学的关键；4.习得一些物理学的研究方法三．实验器材浅盘、有机玻璃板、油酸、无水乙醇、注射器、量杯、爽身粉等四．实验原理极性有机物（如醇、胺、醋等）特别是有直碳氢链的，以及各种表面活性剂（如洗衣粉、肥皂等）皆容易在水表面上铺展，形成表面膜。
油酸的分子式COOH H C 3317,它的一个分子可以设想由两部分组成：一部分是3317H C ,不受水的吸引，另一部分是COOH ，亲水而受到水的吸引。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分子动理论是从微观角度认识热现象本质的基础理论，高中物理课程标准要求：“认识分子动理论的基本观点，知道其实验依据。
”高中学生在学习分子动理论时，他们首先提到的问题往往是：既然物质是由分子组成的，那么一个分子到底有多大呢？如果老师回答说，普通的分子是非常小的，假如把它看成球形，直径大约是10 - 10m。
这样回答还不能够满足学生的好奇心和求知欲，而油膜法估测油酸分子大小的实验，既能让学生感知分子的大小，又能使学生体会估测法在物理学中威力和应用。
该实验的实施步骤和注意事项等教学内容，在许多文章中已有详细的阐述，本文重点讨论的是，学生在实验过程中发现的一些奇异现象和提出的一些有趣问题，而这些现象和问题，往往容易被我们老师所忽视。
问题1：为什么要配制一定浓度的油酸溶液？
在本实验中，一般是由老师提供配制好的油酸酒精溶液，并告诉学生油酸和酒精的体积比是多少，这样可以节省实验时间。
学生通常会问，为什么不直接用油酸？老师就可以趁这个机会向学生介绍估测法在该实验中的应用，渗透科学方法的教育。
现在已经知道分子的直径大约是10 - 10m，而一滴油酸的体积（注射器5 号针头下的）大约有4 ×10 - 3cm3(每0. 4cm3的油酸大约有100 滴) ，如果这滴油酸铺成单分子膜，膜的面积是，实验室没有这么大的盆，做起实验来很不方便，因此要稀释。
实验室提供的盆的面积一般是30cm ×30cm = 900cm2，如果要将整个盆铺满，所需油酸的体积大约是V2=S2d = 900 cm2×10 - 7cm= 9 ×10 -5cm3，，这是我们按普通的分子大小估算出的体积比，而实际上油酸的分子比普通分子大些，而且考虑到油酸的浓度对测量结果的影响，当油酸的浓度越小时，油酸形成单分子膜后，分子间的间隙越大，分子占据的面积越大，使得测量值远小于真实值。
在本实验中油酸酒精的体积比选择1/ 200 较为合适。
问题2：油酸溶液滴入水中后，水面上的滑石粉为什么会迅速扩散开？
油酸是一种有机酸，分子式为C17 H33COOH，它的分子可以看作一圆柱模型，一端是羧基- COOH，与水有很强的亲和力而被水吸引，另一端- C17H33与水没有亲和力要冒出水面，因此油酸滴到水面后趋于均匀的扩散到水面，同时油酸滴到水中后，降低了水的表面张力系数，油酸所在处的表面张力小于油酸未到处的表面张力，滑石粉在周围水的表面张力的作用下迅速聚集成一条轮廓线。
此时的液面有点像一面绷紧的橡皮膜，橡
皮膜的中间一旦破裂开后，将迅速向两边收拢。
类似的现象可以从下列简单的实验中观察到，把两根火柴平行放在静止的水面上，在两根火柴的中间滴上一滴油酸溶液，火柴会向两边分开。
如果用洗涤剂代替油酸溶液，火柴棒也会分开，这是因为洗涤剂也会降低火柴间液体的表面张力，火柴在另外两边表面张力的作用下被拉开。
问题3：油酸酒精溶液滴入水中后，发现油膜的面积开始比较大，紧接着迅速变小，然后稳定下来，这是为什么？
油酸溶液中含有大量的酒精，油酸溶液滴入水中后，开始在水面形成的液膜的面积比单纯的油膜面积要大，随着酒精在水中的溶解和在空气中的蒸发，最后显示出的油膜面积会缩小。
这也可用实验来验证，换用体积比相差很大的不同的油酸溶液重复实验，可以发现油膜的这种收缩现象有明显的差别，当降低油酸溶液的浓度后，这种收缩现象会加强;增大油酸溶液的浓度后，这种收缩现象会减弱;如果用纯油酸，很难观察到这种收缩现象。
问题4：把装有油酸溶液的注射器的针头接近洒有滑石粉的水面时，水面上的粉屑就开始以针头下方的中心向外移动，油滴还未滴入水中，为什么粉屑就有明显的移动呢？
这种细微的现象要在实验室温度较高时才容易观察到。
针头上汽化的酒精蒸气扩散到下方的水面上，从而使这部分水的表面张力变小，在周围水面表面张力的作用下，粉屑向外移动。
如果用塑料帽套在针头上，这种现象就观察不到了；如果注射器中吸入的是水，也观察不到这种现象；在注射器中吸入纯的酒精，当针头靠近液面时，粉屑又向外移动开去。
问题5：为什么油膜表面看起来很昏暗呢？
油酸铺到水面形成单分子膜时，会发生干涉现象，由于单分子膜的厚度非常薄，从油膜上下表面反射的光发生相消干涉，光的强度减弱，因此油膜看起来比较昏暗，在实验中即使不用滑石粉，由于油膜比水面暗些，仔细观察也能将油膜和水面分开。
如果油酸不稀释，直接滴入水中，还会在油面上观察到彩色的花纹，这是因为油酸过多时，它
在扩散过程中会使得油膜太厚且厚度不均匀，白光照在厚度不均匀的油膜上，会发生不同频率的相长干涉和相消干涉，于是在油膜上就出现了彩色的花纹。
上述的一些现象和问题，在我们老师看来可能是意料之外的，正是这些意料之外的现象和问题，却往往被那些善于观察和思考的同学所发现，每当他们问起这些“题外话”，我们老师是不是也要履行“解惑”的职责呢？有人说，意料之外的现象才是未知世界送出的橄榄枝，只有抓住它，才会有惊人的回报、持续的发现。
从实验中的奇异现象入手，
发展学生的科学探索兴趣，不也是落实新课程目标的一条途径吗。
实验设计的技巧
本实验以10—2m数量级的测量来估计10—10m数量级的分子大小，这个实验中有独特的设计技巧．1．三种液体的选择
为什么要选择这三种液体?首先，油酸、酒精、水具有不同的溶解性，油酸易溶入酒精而不溶入水，酒精易溶入水，所以，可以使油酸溶入酒精制成油酸酒精溶液，而将溶液滴入水中时，由于酒精易溶入水，这样，在水面上的就只有油酸了．其次，油酸分子由两部分组成，一部分C17H33是不饱和烃具有憎水性，而另一部分是一COOH对水有很强的亲和力．这样，当油酸在水面上时其中C17H33一部分露出水面，另一部分COOH则漫在水中，油酸分子直立在水面上．所以，能形成一个单分子层油膜．另外，酒精具有易挥发性，而油酸不挥发，当油酸酒精溶液滴到水面上时，酒精不但溶于水中而且挥发到空气中，而只有油酸留在了水面上．
2．滴到水面上的油酸体积很小
实验中如何保证滴到水面上的油酸体积很小，使油酸在水面上形成的油膜面积不要太大．实验中采用的办法是：首先，这里只是滴上一滴溶液而不是用量筒量多少倒在水面上，为了测量一滴溶液体积，测量多少滴油酸酒精溶液的体积为多大，从而得到一滴油酸酒精溶液的体积．另外，实验中不是把纯油酸滴到水面上，而是把浓度很低的油酸酒精溶液滴到水面上，这样滴到水面上的油酸体积就足够小了．。