新课标2012届高考物理总复习配套课件实验12 用油膜法估测分子的大小

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用油膜法估测分子直径，实验误差通常来自三个方面． 用油膜法估测分子直径，实验误差通常来自三个方面． 1．不能形成单分子油膜． ．不能形成单分子油膜． 2．油滴的体积V的测量产生误差． ．油滴的体积 的测量产生误差 的测量产生误差． 3．计算油膜的面积S有误差． ．计算油膜的面积 有误差 有误差．
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实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的 大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时， 大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上 散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图1所示形状 散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图 所示形状 的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上 的一层纯油酸薄膜．
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题型一 [例1] 例
实验数据的处理 在做用油膜法估测分子大小的实验中，将油酸溶于酒精， 在做用油膜法估测分子大小的实验中，将油酸溶于酒精，
其浓度为每104 mL溶液中有 mL油酸．用注射器测得 mL上述溶液有 溶液中有6 油酸． 其浓度为每 溶液中有 油酸 用注射器测得1 上述溶液有 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 滴 滴该溶液滴入盛水的浅盘里， 滴该溶液滴入盛水的浅盘里 待水面稳定后， 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， 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3所示，坐标纸上正方形方格的边长为 其形状和尺寸如图 所示，坐标纸上正方形方格的边长为1 cm，试求： 所示 ，试求：
图2
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配制好的油酸酒精溶液、浅盘、痱子粉(或石膏粉 注射器(或滴 或石膏粉)、 配制好的油酸酒精溶液、浅盘、痱子粉 或石膏粉 、注射器 或滴 管)、量筒、玻璃板、彩笔、坐标纸． 、量筒、玻璃板、彩笔、坐标纸．
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1．取 1 毫升 cm3)的油酸溶于酒精中，制成 200 毫升的油酸 ． 毫升(1 的油酸溶于酒精中， 的油酸溶于酒精中 酒精溶液 酒精溶液． 2．用 滴管 或注射器 向量筒中滴入 n 滴配制好的油酸酒精溶 ． 滴管(或注射器 或注射器)向量筒中滴入 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＝ 1 mL. n
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变式1—1 变式
用油膜法估测油酸分子的大小，实验器材有： 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 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 的量筒、 体积分数 的油酸酒精溶液、 的量筒 量清水的45× 浅盘、 橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、 量清水的 ×50 cm2浅盘、痱子粉 、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐 标纸． 标纸． (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C. 下面是实验步骤，请填写所缺的步骤 下面是实验步骤 A． 用滴管将浓度为 ． 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 ， 油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中， 油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中 记下滴入1 油酸酒精溶液时的滴数N 记下滴入 mL油酸酒精溶液时的滴数 油酸酒精溶液时的滴数
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(1)油酸膜的面积是多少？ 油酸膜的面积是多少？ 油酸膜的面积是多少 (2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？ 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？ 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少 (3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径． 按以上实验数据估测出油酸分子的直径． 按以上实验数据估测出油酸分子的直径
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1．实验前 ， 必须将所有的实验用具擦洗干净 ， 实验时 ， 吸取油 ． 实验前，必须将所有的实验用具擦洗干净，实验时， 酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用． 酸、酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用．否则会增大实验误 差． 2．痱子粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成功． ．痱子粉和油酸的用量都不可太大，否则不易成功． 3．油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜．不宜长时间放置． ．油酸酒精溶液的浓度以小于 为宜． 为宜 不宜长时间放置．
图3
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[解析 解析] 解析
(1)根据图形，数得格子数为 129 个 ，那么油膜面积是 S 根据图形， 根据图形
＝ 129×1 cm2＝ 129 cm2. × (2)根据已知条件可知，1 mL 溶液中有 75 滴 ，1 滴溶液的体积是 根据已知条件可知， 根据已知条件可知 1 1 mL，又已知每 104 mL 溶液中有纯油酸 6 mL， mL 溶液中纯 ， ， 75 75 油酸的体积是 1 6× × 75 － V＝ mL＝ 8×10 6 mL. ＝ ＝ × 4 10 (3)油酸分子的直径为 油酸分子的直径为 × V 8×10 d＝ ＝ ＝ 129 S
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实验十二 用油膜法估测分子的大小
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1．用油膜法估测分子的大小． ．用油膜法估测分子的大小． 2．加深对分子动理论基本内容的理解． ．加深对分子动理论基本内容的理解． 3．学会间接测量微观量的方法． ．学会间接测量微观量的方法．
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解析：利用单分子油膜法估测分子的直径时 ， 解析 ：利用单分子油膜法估测分子的直径时，油应在水面上 尽可能散成单分子油膜， 只有单分子油膜的厚度才是分子的直径， 尽可能散成单分子油膜， 只有单分子油膜的厚度才是分子的直径， V 因此 d＝ 中 ， 应为油散成的油膜的最大面积 ， S 应为油散成的油膜的最大面积， ＝ 所以只有 B 正确． S
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解析：本题考查实验操作和理解能力 解析：本题考查实验操作和理解能力． (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 将玻璃板放在浅盘上， 将玻璃板放在浅盘上 板 上． 0.05% (2)1 滴油酸溶液中含有的油酸体积为 mL， 向浅盘中 ， N 共滴入油酸的体积 V＝ ＝ V 0.05%n d＝ ＝ cm. ＝ S NS 0.05%n cm3，所以单个油酸分子的直径为 N
－ 10
，若不是 10
－10
须重做实验 须重做实验 ．
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根据上面记录的数据，完成以下表格内容 根据上面记录的数据，完成以下表格内容. 实验 次数 1 2 实验次 数 1 2 一滴纯油酸的 体积V 体积 分子的大小 (m) 平均值 量筒内增加1 量筒内增加 mL 溶液时的滴数 轮廓内的 小格子数 轮廓面 积S
答案： 答案：B
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2．把V1 mL的油酸倒入适量的酒精中，稀释成 2 mL的油酸酒精 ． 的油酸倒入适量的酒精中， 的油酸倒入适量的酒精中 稀释成V 的油酸酒精 溶液，测出1 油酸酒精溶液共有N滴 取一滴溶液滴入水中， 溶液，测出 mL油酸酒精溶液共有 滴．取一滴溶液滴入水中，最终 油酸酒精溶液共有 在水中形成S 的单分子油膜．则该油酸分子的直径大约为( 在水中形成 cm2的单分子油膜．则该油酸分子的直径大约为
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7． 油酸酒精溶液的浓度， ． 油酸酒精溶液的浓度， 据 算出一滴溶液中纯油酸的体积 V， ， 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＝ ， ＝ S 即为油酸分子的直径 较算出的分子直径，看其数量级(单位为 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 是否为
答案： 答案：见解析
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1．利用单分子油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是 ．利用单分子油膜法估测分子的直径， ( A．一滴油的体积和它的密度 ． B．一滴油的体积和它散成油膜的最大面积 ． C．一滴油的质量和它的密度 ． D．一滴油形成油膜的厚度和它的密度 ． )
图1
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形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大 小 形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小． 用 V 表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积， 表示一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积 ，用 S 表示单分子油膜 V 的面积， 表示分子的直径， 的面积， 用 d 表示分子的直径， 如图 2，则：d＝ . ， ＝ S
－6
cm≈6.2×10 ≈ ×
－ 10
m.
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[答案 答案] 答案
(1)129 cm2
(2)8×10－6 mL ×
(3)6.2×10－10 m ×
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题后反思 (1)必须注意单位的统一． 必须注意单位的统一． 必须注意单位的统一 (2)计算油膜面积时， 必须遵循 “ 数格子法 ” 的原则 不足半个的 计算油膜面积时，必须遵循“数格子法”的原则(不足半个的 计算油膜面积时 舍去，大于半个的算一个)． 舍去，大于半个的算一个 ． (3)要注意纯油酸体积的计算方法． 要注意纯油酸体积的计算方法． 要注意纯油酸体积的计算方法
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3．往边长约为30～40 cm的浅盘中倒入约 cm深的水，然后将痱 ．往边长约为 ～ 的浅盘中倒入约2 深的水， 的浅盘中倒入约 深的水 子粉或石膏粉均匀地撒在水面上． 子粉或石膏粉均匀地撒在水面上． 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， ．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， 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． 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 ， ． 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． 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 ． 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上， 的面积． 的面积．
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4．浅盘中的水离盘口面的距离应较小 ， 并要水平放置 ， 以便准 ． 浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置， 确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直． 确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直． 5．在水面撒痱子粉后，再不要触动盘中的水． ．在水面撒痱子粉后，再不要触动盘中的水． 6．利用坐标纸求油膜面积时 ，以边长 cm的正方形为单位，计 ．利用坐标纸求油膜面积时，以边长1 的正方形为单位， 的正方形为单位 算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一个． 算轮廓内正方形的个数，不足半格的舍去，多于半格的算一个．
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B．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 的油酸酒精溶液，从低处向水面中央一滴一滴地滴入， 的油酸酒精溶液 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 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．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上， 以坐标纸上边 ． 将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上， 长为1 的正方形为单位， 长为 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 的正方形为单位 计算轮廓内正方形的个数， 的面积S 的面积 (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 ________(单位：cm)． 单位： 单位 ．