资源简介

《实验：用油膜法测估测油酸分子的大小》教学设计
教学内容分析
分子动理论是从微观角度认识物体热现象的基本理论。宏观物体是由大量不停息的运动着的、彼此间或强或弱相互作用着的分子组成，分子有多大是教学中要说明的首要问题。用油膜法估测分子大小，是最早测量分子大小的一种方法。该实验利用的用宏观量来测量微观量的实验方法是科学研究的重要方法之一，该实验又是高中物理学生实验中唯一体现该方法的实验。学生在认识微观世界的过程中，对分子直径的数量级有了清晰的感性认识，进一步认识了物理模型在物理研究中的重要价值，启迪学生处理微观问题的思路，为正确解决关于微观世界的实际问题做了铺垫。
学情分析
本实验设计思想简单，操作、测量都需要细心和耐心。实验的误差较大，但只要求结论的数量级正确。学生能够在教师的指导下完成实验操作，正确计算，在结果范围内得出结论。
三、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/s。
2.能操作并测量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。
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。
教学重、难点
教学重点：
油膜法测量分子直径
教学难点：
操作、数据进行综合分析和计算
五、教学过程
环节 情境与问题 教与学活动 设计意图 学生发展
问题引入 分子很小 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！ 通过什么途径可以知道分子的大小呢？ 利用数据的比较启发学生思考。 学生有可以具体比对的东西，了解分子的小，从而引发探究需求。
新课教学 新课教学 一、曹冲如何称象？ 教师提出问题，学生思考回答。 体会化整为零思想。 激发兴趣，引起思考
二、如何测出绿豆直径？ 教师提出问题，学生思考回答。 绿豆模型是放大的油酸分子模型。 体会化零为整的思想。引入到微观量可以由宏观量测量 学生可以在实际例子中体会微小量的测量设计思路。发展逆向思维。
三、实验思路 教师提出问题，学生思考回答。 1．实验思路 (1) 认识油酸分子结构。C17H33 -COOH ，其中-COOH部分具有亲水性，另一部分C17 H33具有憎水性。我们把一滴油酸滴入水中，油酸分子的—COOH部分留在水中， C17H33部分冒出水面，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子油膜层。 (2) 理想模型化：认为在水面上形成的油膜是由单层油酸分子紧密排布组成的。把油酸分子简化成球形，则油膜的厚度即为油酸分子的直径，如图所示。 (3)估算方法：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，即油酸分子的直径d＝V/S。 认识油膜，了解设计思路，引发对体积面积如何测量的思考。 认识了油酸分子。对比绿豆直径的测量，了解实验思路。
四、物理量的测量 3．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总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数。 ③用它们的总体积除以总滴数，得到1滴油酸酒精溶液的体积，再计算其所含纯油酸的体积V。 (2)测量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积S 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，将爽身粉均匀地撒在水面上。 ②用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。 ③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。 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，不足半个的舍去，多于半个的算一个。然后，把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。 对公式d＝V/S拆分，分别思考每一个物理量的测量 体会溶液的稀释、累积法测体积、和四舍五入法估测面积。
五、实验操作 （一）实验器材 盛水的浅盘、小烧杯、一个注射器、按一定的比例(1∶500)稀释了的油酸酒精溶液、带有坐标方格的透明有机玻璃盖板(面积略大于容器的上表面积)、少量爽身粉、彩笔. （二）实验步骤 1.配置1:500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总体积，再把它一滴一滴的滴入烧杯中，记下油滴的总滴数。 3．向容器中倒入约2cm深的水，将爽身粉均匀地撒在水面上． 4．小心地将一滴油酸溶液滴到水面上，让它在水面上自由地扩展为油酸膜． 5．轻轻地将有机玻璃盖板放到容器上，用彩笔将油酸膜的形状画在玻璃板上． 6．利用坐标方格计算出油膜的面积S，再根据一滴溶液中纯油酸的体积和油膜的面积求出油膜的厚度d＝V/S，即为所测分子的直径. （三）注意事项 1.测1滴酒精油酸溶液的体积时，应该尽量滴完整毫升数，这样油滴数量多，求平均值误差较小。 2.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。 3.爽身粉不要撒得太多，只要能够帮助看清油膜边界即可。 4.在水面撒痱子粉后，不要再触动盘中的水。 5.滴入滴酒精油酸溶液时，一定要小心，轻轻挤压，保证是一滴溶液的体积。 6.待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩。 7 .本实验中，由于测量体积和面积的数值都不精确，因此测量结果偏差较大．只要测量结果的数量级为10-10m，就可认为实验成功． （四）实验结论 大量的实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也异常，但数量级是一定的，除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级是10-10m。 知道学生操作、记录、计算得出数据 学生实际操作，体会，并总结得失。
总结与练习 课堂练习 关于操作步骤和计算的题目 关于误差分析的题目。 重复操作和计算过程，加深理解。检测知识掌握情况 锻炼学生的分析综合、推理论证等科学思维。。
课堂总结 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． 学生锻炼归纳总结的能力

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