1.2 实验:用油膜法估测油酸分子的大小 课件 (35张PPT)高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

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1.2 实验:用油膜法估测油酸分子的大小 课件 (35张PPT)高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

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1.2 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
新课引入
思考与讨论:
如何估算绿豆的直径呢?
新课引入
L
方法一:将绿豆排成一行,测出总长,数出个数。
新课引入
方法二:测出总体积,数出个数。
新课引入
方法三:量出单层铺开的面积,测出总体积。
L1
L2
新课引入
思考与讨论:
还会做下面这道小学的数学题吗?
分子十分微小。以水为例,一个直径为10-3 mm 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?
下面我们通过一个实验来估测分子的大小。
1.2 实验:用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验思路是什么?
三、如何设计表格记录数据和进行数据分析
五、本实验有哪些注意事项
四、误差主要来源是什么?
请阅读课本7--9页和实验手册部分,思考、讨论与展示以下问题:
二、需要测量哪些物理量?
实验目的
1.知道用油膜法测定分子大小的思路。通过估测油酸分子的大小,加深对分子大小数量级的认识
2.学会模型法,估算法等科学方法的应用
3.体验科学探究过程,体验实验方法的巧妙运用,把宏观和微观两个领域联系起来,用宏观的方法测定非常微小的分子的大小
4.了解一般分子大小的数量级
用油膜法估测油酸分子的大小
一、实验思路
1.模型建立和理想化处理
(1)把滴在水面上的油酸层当作单分子油膜层。
(2)把分子看成球形。
(3)油分子一个紧挨一个整齐排列。
用油膜法估测油酸分子的大小
认为油膜的厚度就是分子的直径。
①模型化
②理想化
一、实验思路
把一滴油酸(事先测出其体积V)滴在水面上,油酸在水面上形成油膜,认为其是单分子层,且把分子看成球形,则油膜的厚度就是油酸分子的直径d,测出油膜的面积S,则油酸分子的直径为: .
2.实验过程实施与测量
③估算
一、实验思路
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入水中。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。
新课讲授
3.单分子油膜的获得
二、物理量的测量
测量1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
01
⑴配制油酸溶液(稀释):
⑵测量一滴油酸溶液的体积(分割):
⑶求出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积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n和它们的总体积V3,则一滴油酸酒精溶液的体积为 。
用注射器吸取体积为V1的油酸,注入一定体积的量筒中,加入无水酒精至体积V2刻度线,充分搅匀后得到体积比(浓度)为 的油酸酒精溶液。
1滴油酸的体积=
测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S
02
⑷待油膜形状稳定后,将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描下薄膜的形状。
⑴在浅盘里盛上水,将爽身粉(痱子粉或细石膏粉)均匀地撒在水面上。
⑵用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液。
⑶油酸立即在水面散开,形成一块油膜,油膜上没有爽身粉(痱子粉或细石膏粉),可以清楚地看出它的轮廓。
互补法求面积
正方形的个数N乘单个正方形的面积s0就得到油膜的面积S=s0 N 。
不足半个的舍去
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。
多于半个的算一个
互补法
根据配制的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V。根据一滴纯油酸的体积V和油膜的面积S即可算出油膜的厚度 ,即油酸分子的大小。
三、数据分析
根据实验记录的数据,完成以下表格。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}实验次数
1
2
量筒内增加1mL溶液时的滴数


一滴纯油酸的体积V


轮廓内的小格子数


轮廓面积S


分子的直径/m


平均值/m
新课讲授
数据处理

油酸分子
d
d----单分子油酸的直径
V---一滴油酸分子的体积
S---一滴油酸分子的面积
S= s0 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,测出的结果也有差异,但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外,多数分子大小的数量级为10-10 m。
操作步骤
1.配制溶液(稀释)
2.精测一滴液体体积
3.水盘取水,撒痱子粉
4.滴一滴溶液形成单层表面薄膜
5.描油膜形状(放上玻璃板,等液面稳定后)
6.放坐标纸,数格子(不足半个的舍去,多于半个的算一个),计算油膜面积
7.求分子直径
类型一 实验操作和原理
[例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    (填字母)。
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→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜轮廓→测量油膜面积→计算分子直径,因此操作先后顺序排列应是dacb。
dacb
(2)在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验时,所用的油酸酒精溶液的浓度为a,测量中,某位同学测得如下数据:测得体积为V的油酸酒精溶液共有N滴,滴入1滴这样的溶液到准备好的水面撒有爽身粉的盛水的浅盘里,散开后的油膜面积为S,则用以上题中给出的符号表示分子直径d的大小的表达式为d=    。?
类型一 实验操作和原理
[例1]
(3)该同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,发现自己所测得的数据偏大,则对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是   。(多选)?
A.油酸未完全散开
B.油酸酒精溶液浓度低于实际值
C.计算油膜面积时,将所有不足一格的方格计为一格
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸体积进行计算
AD
类型一 实验操作和原理
[例1]
1.配置一定浓度的油酸酒精溶液时产生误差。
2.量取一滴油酸酒精溶液的实际体积产生误差。
3.油酸在水面上实际分布的均匀情况存在误差。
4.描绘油膜形状的画线误差。
5.采用“不足半个的舍去、多于半个的算一个”的互补法计算油膜的面积存在误差。
6不考虑油酸分子的空隙,计算分子直径时的误差。
四、误差分析
五、注意事项
1.油酸酒精溶液配制好后不要长时间放置,以免浓度改变,造成较大的实验误差。
2.实验前应注意检查浅盘是否干净,否则难以形成油膜。
3.浅盘中的水应保持平稳,痱子粉(或细石膏粉)应均匀撒在水面上。
4.向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,不能离水面太高,否则油膜难以形成。
5.待测油膜扩散后又会收缩,要在油膜的形状稳定后再描轮廓。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;二是酒精挥发和溶于水后液面收缩。
新课讲授
6.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。
典例分析
【例题1】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溶液,稀释的目的是______________________________________________。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,可以_________________
_______________________________________________________________________。为得到油酸分子的直径,还需测量的物理量是_____________________。?
解析:
使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜 
一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数,得到一滴溶液中纯油酸的体积 
把油酸酒精溶液
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。把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中,测出1 mL油酸酒精溶液的滴数n,得到一滴油酸酒精溶液的体积 ,之后根据浓度求出一滴溶液中纯油酸的体积。根据公式 可知,还需要测单分子层油膜的面积S。
典例分析
【例题2】在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000 mL溶液中有纯油酸0.2 mL,用量筒和注射器测得1 mL上述溶液有80滴,用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,画出油酸薄膜的轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1 cm。(结果均保留两位有效数字)
(1)油酸薄膜的面积是       m2;?
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是     m3;?
4.0×10-3
(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是      m(结果保留两位有效字);?
2.5×10-12
6.3×10-10
典例分析
(1)由于每格边长为1 cm,则每一格就是1 cm2,估算油膜面积以超过半格以一格计算,小于半格就舍去的原则,估算出40格,则油酸薄膜面积为:S=40 cm2=4.0×10-3 m2;
解析:
(2)1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积:V=????????????????????×????.?????????????????????=2.5×10-12 m3;
⑶由于分子是单分子紧密排列的,因此分子直径为:d=????????=????.????×?????????????????????.????×?????????????m=6.3×10-10 m
?
小试牛刀
1、在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,下列做法不正确的是(  )
A.用注射器吸取配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,若100滴溶液的体积是1 mL,则1滴溶液中含有油酸小于10-2 mL
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
C.用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液,同时将玻璃板放在浅盘上,并立即在玻璃板上描下油酸膜的形状
D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,计算轮廓范围内正方形的个数,并求得油膜的面积
C
小试牛刀
2.在“用油膜法估测分子的大小”实验中,所用油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸5 mL,用注射器测得1 mL上述溶液为80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,用彩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,已知坐标中正方形方格的边长为 1 cm,油膜面积约有118格。则油膜分子直径最接近(  )
A.5×10-10m
B.4×10-8m
C.5×10-9m
D.1×10-8m
A
小试牛刀
3.如图所示,“用油膜法估测分子的大小”的实验。在实验中,将油酸酒精溶液滴入水中后,接着操作的是(  )
A.立刻用刻度尺去量油膜的面积
B.让油膜尽可能地散开,再用刻度尺去量油膜的面积
C.立即将油膜的轮廓画在玻璃板上,再利用坐标纸去计算油膜的面积
D.让油膜尽可能地散开,等到形状稳定后,再把油膜的轮廓画在玻璃板上,用坐标纸去计算油膜的面积
D
小试牛刀
4、溶液,用注射器测得1mL溶液为80滴,再滴入1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140个小方格,每格边长是0.5cm,由此估算出油酸分子直径为(  )
A.7×10-8m B.1×10-8m C.7×10-10m D.1×10-10m
1滴油酸酒精溶液中油酸的体积为
油膜的面积为
油酸分子直径为
C
小试牛刀
5.为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差,下列方法可行的是(  )
A.用注射器向量筒里滴100滴油酸酒精溶液,并读出量筒里这些溶液的体积V1,则每滴油酸酒精溶液的体积V2=V1/100
B.用浅盘水平放置,在浅盘里倒入一些水,使水面离盘口距离小一些
C.先在浅盘水中撒些痱子粉,再用注射器把油酸酒精溶液滴4滴在水面上
D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形
B
小试牛刀
6.(多选)"用油膜法估测分子的大小"实验的科学依据是( )
A.将油酸形成的膜看成单分子油膜 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
ABD
7.在“油膜法”估测分子大小的实验中,认为油酸分子在水面上形成的是单分子层,这体现的物理思想方法是( )
A.等效替代法 B. 控制变量法
C. 理想模型法 D. 累积法
C
8.在用“油膜法”估测分子大小的实验中,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.把痱子粉均匀地撒在水面上,测出其面积B.将一滴油酸滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜
C.将一滴油酸酒精溶液滴在撒有均匀痱子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痱子粉的水面上后,要立即描绘油酸在水面上的轮廓
C
小试牛刀
课堂总结

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