物理实验油膜法测分子直径上课讲义
高中物理鲁科版选修33课件：第1章 实验 用油膜法测分子直径
(4)将玻璃板盖在浅水盘上，用彩笔将油膜的形状描绘在 玻璃板上。
(5)将描有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油 酸薄膜的面积 S(求面积时以坐标纸上边长为 1 cm 的正方形为 单位，数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个 的算一个)。
(6)根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的 体积 V，根据油酸的体积 V 和油膜的面积 S 算出油酸分子的 直径。
5．(江苏高考)某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实 验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量 M＝0.283 kg·mol－1，密度 ρ ＝0.895×103 kg·m－3。若 100 滴油酸的 体积为 1 mL，则 1 滴油酸所能形成的单分子油膜的面积 约是多少？(取 NA ＝6.02×1023 mol－1，球的体积 V 与直 径 D 的关系为 V＝16πD3，结果保留一位有效数字)
A．将纯油酸直接滴在水面上
()
B．向量筒中滴 100 滴酒精油酸溶液，读出其体积
C．用试管向水面倒油酸溶液少许
D．在计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方
格的总数
解析：油酸应先稀释成酒精油酸溶液，然后取一滴溶液滴
在浅盘里，目的是形成单分子油膜，故 A、C 错，B 对；
计算油膜面积时应数占到方格一半以上为一个，少于半个
[思路点拨] (1)一滴酒精油酸溶液的体积是如何计算的？ 提示：一般是先数出 1 mL 酒精油酸溶液有多少滴，再计 算出 1 滴的体积。 (2)如何计算一滴酒精油酸溶液中含有的纯油酸的体积？ 提示：根据一滴酒精油酸溶液的体积和含有的油酸的浓度 就可以计算出一滴油酸溶液中含有的纯油酸的体积。
解析：(1)实验操作开始之前要先配制酒精油酸溶液，确
五、数据处理
1.2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小 课件(共21张PPT).ppt
这里可以粗略地认为，油膜的厚度等于1
滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水
面上摊开的面积S之比。即
V油酸
d
S
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
⑴配制油酸溶液：
用注射器吸取体积为V1的油酸，注入一定体积的量筒中，加入无水酒精至
1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小
学科素养目标：
1.知道用油膜法测定分子大小的思路.
2.通过实验估测分子的大小，体会建立模型和估测方法在研究物理
问题中的应用.
3.了解一般分子大小的数量级.
新知导入
阅读课文,回答以下问题:
1、这里所说的分子与化学中所说的分子有何不同?
2、怎样才能观察到分子的排布?
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。
课堂小结
1．了解油酸分子的结构，正确测出一滴油酸酒精溶液中油
酸的体积及形成油膜的面积，计算油酸分子的直径
2．实验思想：化零为整，由宏观量间接测量微观量．
为了估测油酸分子的大小，我们把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一
层油膜。
尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其
大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布。测出油膜的厚度d，
它就相当于分子的直径。
=
为了使油酸充分展开，获得一块单分子
油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴
体积V2刻度线，充分搅匀后得到体积比为 V1 的油酸酒精溶液。
V2
⑵测量一滴油酸溶液的体积：
油膜法测分子直径 ppt课件
V 不 C.滴足数一多格记的了方1格0，滴油，膜会的使面每积滴变的小体，积由减d小=，由计d算S=出的计直算径出V 偏的大直，径选偏
A.将纯油酸直接滴在水面上
B
B.向量筒中滴100滴油酸酒精溶液，读出其体积V
C.用试管向水面倒油酸溶液少许
D.在计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的
总数
【解析】选B.要在水面形成单分子油膜，要用酒精稀释，不能将 纯油酸直接滴在水面上，A、C不正确.为了测定油酸酒精溶液的 体积，可以用累积法，即向量筒中滴100滴油酸酒精溶液，读出 其体积V，计算出一滴油酸酒精溶液的体积，B正确.在计算油膜 面积时，超过半格的算一格，不到半格的不计算，D不正确.
璃板上.
(3)每滴油酸酒精溶液的体积为 1cm3
N
n滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积为
V= 1 n×0.05% cm3
N
所以单个油酸分子的直径量筒 坐标纸
n 0.05% NS
(2)将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将油酸膜的形状画在玻
璃板上
(3) n 0.05%
NS
1.用油膜法估测分子的直径的实验中，下列操作正确的是
度为A,又用滴管测得每N滴这种油酸酒精溶液的
总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,
在玻璃板上描出油膜的边界线,再把玻璃板放在
画有边长为a的正方形小格的纸上(如图实十三-
2)，测得油膜占有的小正方形个数为x.①用以上
《油膜法测分子直径》说课稿(全国实验说课大赛获奖案例)
《油膜法测分子直径》说课稿(全国实验说课大赛获奖案例)《油膜法测分子直径》说课稿一、教材分析本节课属于人教版高中物理选修3-3第一章分子动理论中的一节实验课，引导学生根据油酸分子的特性研究一种估测分子直径的方法。
本实验体现了构建分子模型的物理思想，也体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量测量方法，以及微小量的积累测量法等科学实验方法。
做好这个实验可以加深学生对人类进入微观世界的认识，打开学生探索微观世界的思路，锻炼学生的动手能力，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度。
二、学情分析初中物理中已讲过分子动理论的基本内容，学生对分子的大小没有很清晰的数量级上的概念，也不知道如何测量一个分子的大小。
三、设计思路四、创新实验的优点油膜法测分子直径实验是帮助学生了解微观领域、掌握微观领域的研究方法而增加感性认识的一个重要实验，该实验蕴含的方法充分体现了物理学研究微观世界现象最基本的思想方法——微小量放大法。
本实验如果采用传统教学法，教师讲学生按部就班地操作，则会失去很好的教学素材，不利于学生思维品质的培养。
现采用自主构建型合作探究研究方式进行教学。
由于考虑到学生刚开始接触微观领域，又很难想到单分子油膜法测分子直径的方法，在实验时补充了一个宏观的辅助性实验所需的器材：油菜籽，用于启迪学生。
5、讲授目标1.引导学生探究如何测量分子直径。
2.通过探究测量宏观小球（油菜籽）直径的实验来类比如何测量油酸分子的直径。
3.通过分组实验测量油酸份子直径，认识建立模型的物理思想方法，研究用宏观的测量手段来探究微观领域的实验方法。
4.养成严谨认真、实事求是的科学态度，养成交换与合作的研究态度。
六、教学重难点1.重点：通过油菜籽直径的测量理解单分子油膜法测分子直径的实验原理，设计实验方案，并在实验探究中发现问题、提出问题并解决问题。
2.难点：掌握试验方法和操作步骤，完成油酸份子的直径测量。
七、教学内容1.研究课题，提出问题本实验的目的是用实验估测分子的直径，用什么方法才能测出肉眼都看不到的油酸分子的直径呢?因为分子毕竟很小，不可能拿现有的测量工具进行测量。
2021年全国高考物理人教新版实验专题：油膜法估测分子直径-(讲义教师版)
油膜法估测分子直径知识元油膜法估测分子直径知识讲解一、实验目的估测油酸分子直径二、实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，将油酸分子看做球形，测出一定体积油酸溶液在水面上形成的油膜面积，用d=计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径．三、实验器材盛水浅盘、滴管（或注射器）、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉（或细石膏粉）、油酸酒精溶液、量筒、彩笔．四、实验步骤1．取1 mL（1 cm3）的油酸溶于酒精中，制成200 mL的油酸酒精溶液．2．往边长约为30～40 cm的浅盘中倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉（或细石膏粉）均匀地撒在水面上．3．用滴管（或注射器）向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1 mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0=mL．4．用滴管（或注射器）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开，形成单分子油膜．5．待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸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，算出油酸薄膜的面积．7．据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V，据一滴油酸的体积V和薄膜的面积S，算出油酸薄膜的厚度d=，即为油酸分子的直径．比较算出的分子直径，看其数量级（单位为m）是否为10-10，若不是10-10需重做实验．五、注意事项1．油酸酒精溶液的浓度应小于．2．痱子粉的用量不要太大，并从盘中央加入，使粉自动扩散至均匀．3．测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几毫升，数出对应的滴数，这样求平均值误差较小．4．浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直．5．要待油膜形状稳定后，再画轮廓．6．利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1 cm的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，大于半个的算一个．六、误差分析1．纯油酸体积的计算引起误差．2．油膜面积的测量引起误差主要是有两个方面：（1）油膜形状的画线误差；（2）数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差．例题精讲油膜法估测分子直径例1.（2021∙海淀区校级三模）在“用单分子油膜法估测分子的大小”实验中，下列说法正确的是（）A．实验中使用油酸酒精溶液，酒精的作用是能使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．本实验不考虑油酸分子间的间隙C．将油酸酒精溶液滴入水中后应立即迅速描绘油膜轮廓D．为减小实验误差，应往均匀撒好痱子粉的水盘中多滴几滴油酸酒精溶液【答案】B【解析】题干解析:A、实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是尽可能地减小滴入水面的油酸的含量，故A错误；B、在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间没有空隙，故B正确；C、溶液滴入水中后，应让油膜尽可能散开，形成单分子油膜后，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸计算油膜的面积，故C错误；D、多滴几滴油酸酒精溶液，不便于扩散，故D错误。
实验：用油膜法估测油酸分子的大小+第1课时+示范教案
2 实验：用油膜法估测油酸分子的大小（第1课时）一、教学目标1.知道用分子的球形建立水面上油酸的单分子油膜的模型，并理解用单分子油膜测量油酸分子直径的公式d=V。
S2.知道测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和在水面上形成的油膜的面积的方法。
3.能对测量的数据进行综合分析和计算，得到油酸分子直径的数量级。
4.通过油膜法测量油酸分子直径的实验过程，体会用宏观量测量微观量的模型计算方法。
二、教学重点及难点重点：单分子油膜模型的构建、体会利用宏观量的测量推算出微观量大小的方法。
难点：用油膜法估测油酸分子大小的思路和方法。
三、教学用具多媒体课件四、教学过程新课引入教师设问并引导学生思考：有一堆油菜籽，如何用米尺测出1粒油菜籽的直径？教师讲述：油菜籽太小，用米尺测量不可能达到需要的精度。
可先用量筒测出一定量油菜籽的体积V，再将这些油菜籽平摊在水平桌面上，紧密排列但不能重叠，测出油菜籽所占。
的面积S，则1粒油菜籽的直径d=VS教师设问：测量油菜籽直径的办法，是通过测定比较容易测量的较大量来推算不容易测量的较小量来完成的。
分子的直径更小，是不是可以用类似的方法来测量呢？新课讲授（一）实验思路教师讲述：本节我们要测量的是油酸分子的直径。
油酸的分子式为C17H33COOH，在常温下为液态。
它的分子是长条形的，一端是具有亲水性的羧基-COOH，另一端是具有憎水性的烃基C17H33-。
当油酸在水面上形成有自由边界的油膜时，每个分子都是直立的，烃基在油膜表面，成为一个单分子层（如图所示）。
通过实验测出油膜的体积和面积，可以算出油膜的厚度，也就是单个油酸分子的直径d。
水面上单分子油膜的示意图（二）物理量的测量教师设问：1滴油酸中分子太多，平铺在水面上时面积太大，怎么办？教师引导学生并讲述：可以用酒精稀释，之所以选择酒精是因为酒精能够溶解油酸，且酒精易溶于水，容易挥发。
当在水中滴入油酸酒精溶液时，酒精溶于水且很快挥发掉，在水面就形成了纯油酸的薄膜。
《油膜法测分子直径》说课稿(全国实验说课大赛获奖案例)
《油膜法测分子直径》说课稿一、教材分析本节课属于人教版高中物理选修3-3第一章分子动理论中的一节实验课，引导学生根据油酸分子的特性学习一种估测分子直径的方法。
本实验体现了构建分子模型的物理思想，也体现了通过对宏观量的测量来实现对微观量的间接测量测量方法，以及微小量的积累测量法等科学实验方法。
做好这个实验可以加深学生对人类进入微观世界的认识，打开学生探索微观世界的思路，锻炼学生的动手能力，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度。
二、学情分析初中物理中已讲过分子动理论的基本内容，学生对分子的大小没有很清晰的数量级上的概念，也不知道如何测量一个分子的大小。
三、设计思路四、创新实验的优点油膜法测分子直径实验是帮助学生了解微观领域、掌握微观领域的研究方法而增加感性认识的一个重要实验，该实验蕴含的方法充分体现了物理学研究微观世界现象最基本的思想方法——微小量放大法。
本实验如果采用传统教学法，教师讲学生按部就班地操作，则会失去很好的教学素材，不利于学生思维品质的培养。
现采用自主构建型合作探究学习方式进行教学。
由于考虑到学生刚开始接触微观领域，又很难想到单分子油膜法测分子直径的方法，在实验时补充了一个宏观的辅助性实验所需的器材：油菜籽，用于启迪学生。
五、教学目标1.引导学生探究如何测量分子直径。
2.通过探究测量宏观小球（油菜籽）直径的实验来类比如何测量油酸分子的直径。
3.通过分组实验测量油酸分子直径，认识建立模型的物理思想方法，学习用宏观的测量手段来探究微观领域的实验方法。
4.养成严谨认真、实事求是的科学态度，养成交流与合作的学习态度。
六、教学重难点1.重点：通过油菜籽直径的测量理解单分子油膜法测分子直径的实验原理，设计实验方案，并在实验探究中发现问题、提出问题并解决问题。
2.难点：掌握试验方法和操作步骤，完成油酸分子的直径测量。
七、教学内容1.研究课题，提出问题本实验的目的是用实验估测分子的直径，用什么方法才能测出肉眼都看不到的油酸分子的直径呢?因为分子毕竟很小，不可能拿现有的测量工具进行测量。
实验：单分子油膜法测分子直径ppt课件【可修改文字】
六、教材分析与教学建议
实验：油膜法测分子直径
原理
怎样使油分子一个挨一 油的体积V；在水面上形成
个且形成单分子层？ 一层单分子油膜，面积为S
怎样获得一滴足够小的 油滴？ 怎样测量油膜的面积？ 看不清边界怎么办？
分子模型：球体 d
d
V S
分子大小的数量级 10-10 m (分子质量的数量级 10-26 kg左右)
• (2)痱子粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成功．
• (3)酒精油酸溶液的浓度以小于0.1%为宜．不宜长时间放置．
• (4)浅盘里水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜 的形状，画线时视线应与板面垂直．
• (5)油酸在水面上形成油膜时先扩散后收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后 又收缩的原因有两个：一是水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；二是酒精挥发 后油膜回缩．
• (6)滴油酸溶液的滴口应离水面1 cm之内，否则油膜难于形成．
• (7)因为水和油酸都是无色透明的液体，所以要用痱子粉来显示油膜的边 界．注意要将适量粉均匀撒在水面上，撒痱子粉后，再不要触动盘中的水．
• (8)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，为防 止影响下次实验时油酸的扩散和油膜面积的测量，可用少量酒精清洗，并用 脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁．
单分子油膜法测分子直径
1.单分子油膜法的测量原理 2.测量一滴油滴体积的方法 3.测量单分子油膜面积的方法
实验：单分子油膜法测分子直径
1．实验方法——单分子油膜法 把一滴油酸滴到水面上，油酸在水面上散开形
成单分子油膜，如 果把分子看成球形，单分子油膜 的厚度就可认为等于油膜分子的直径
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实验原理:
2：油膜 特点
其中 C17H33部分冒出水面， 另一部分COOH则浸在水 中，油酸分子直立在水面 上。形成一个单分子层油 膜。如果那滴油酸体积V 可以算出。再测得单分子 油膜的面积S。即可估算 出油酸分子的直径（大小） d=V/S。
实验原理:
实验器材:
①清水、酒精(分析纯)、油酸(分析纯)
实验步骤:
3、计算每滴油酸酒精溶液中所含的纯油 酸的体积。 用注射皮管作滴管，向小量筒内数数滴 入5ml溶液，按一滴/秒的速度滴下。5ml 约420滴左右。每滴含油酸体积为 5ml/420 ×1/200≈0.00006ml
实验步骤:
4、在塑料水槽中倒入适量的水，水 面完全稳定后均匀的撒上痱子粉。
8、根据每一滴油酸的体积Ｖ和薄膜的面 积Ｓ即可算出油酸膜的厚度Ｌ＝Ｖ/Ｓ。 即油酸分子的大小。
实验注意事项
1、酒精油酸溶液配制后不要长时间放置， 以免改变浓度，产生误差
2、注射器针头高出水面的高度应在1cm之 内。当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时， 会发现针头下方的粉层已被排开，是由于针 头中酒精挥发所致，不影响实验效果。
1、将复写纸、地图依次放在硬纸片上，并用铅 笔将地图上该国家的边界印在硬纸上。
2、用剪刀将印在硬纸片上的“地图”沿边界剪 下，然后用同样的硬纸片剪出一个边长为 10cm的正方形。
3、用天平分别称出正方形、“地图”的质量 m1和m2
4、设正方形、“地图”的面积为S1和s2，由 于正方形和“地图”的厚度及材料的密度均相 同，易知s1 /s2 =m1 /m2 ,于是s2=a2 m2s1/m1
3、实验之前要训练好滴法。 4、要在油酸膜面稳定以后再画轮廓。
实验注意事项
5、重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出， 在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗， 并用脱脂棉擦去，再用清水冲洗，这样可保 持盘的清洁。
6、从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至 均匀。
7、实验只要求估算分子大小、实验结果数 量级符合就可。
典题精练
1、将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3 的油酸酒精溶液，已知1cm3溶液有50滴。 现取一滴油酸酒精溶液滴在水面上，随着酒 精溶于水中，油酸在水面上形成一单分子油 膜层，已测出这一薄层的面积为0.2cm2由 此可以估算出油酸分子的直径为多少？
答案：5×10－10m
典题精练：
2、在这个实验中，油酸酒 精溶液每104mL溶液中有 纯油酸6mL。用注射器得 1mL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， 将玻璃放在浅盘上，在玻 璃板上描出油膜的轮廓。 其形状如图。已知每个小 方格的边长为20mm求油 酸分子的直径？
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5、等粉完全静止后开始滴溶液。下 滴点距水面1 cm左右为宜。过几分钟 后油酸薄膜的形状趋于稳定。
6 、把玻璃板盖在塑料盆上。用彩笔 把油酸薄膜的形状勾勒在玻璃板上。
实验步骤:
7、把画有油酸薄膜轮廓的玻璃复在坐标 纸上（边长1cm）算出油酸薄膜的面积S （用四舍五入的方法统计有多少个1cm2的 面积）。
知识迁移、能力提升
某校的学生在开展研究性学习的活动中，想 通过一张标有绘制比例(1:a)的地图估算出 某一国家的实际面积，但该国家的边界很不 规则。于是，他们开动脑筋，用铅笔、天平、 复写纸、剪刀、和一张较大的、厚薄均匀的 硬纸片就“称”出了该国家的实际面积。请 简要说明他们的方法和步骤。
简要步骤
②容量瓶(200ml) ⑤10ml量筒
⑥塑料水槽（30×30cm）
⑦ 30×30cm 玻璃 ⑧坐标纸
⑨彩笔
⑩ 痱子粉
实验步骤:
1、用稀酒精溶液及清水清洗浅盘， 充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来 误差。
2、配制酒精油酸溶液，取油酸1ml，注 入200ml的容量瓶中，然后向容量瓶中注 入酒精，直到液面达到200ml刻度线为止， 摇动容量瓶，使油酸充分在酒精中溶解， 这样就得到了1ml含1/200ml纯油酸的酒 精油酸溶液。