高二物理第十一章 第七节 能源环境 实验：用油膜法估测分子的大小 第十二章 第八节 第九节人教版知

高二物理第十一章第七节能源环境实验：用油膜法估测分子的大小第十二章第八节第九节人教版

【同步教育信息】

一. 本周教学内容

第十一章第七节能源环境

实验：用油膜法估测分子的大小

第十二章第八节气体

第九节气体的压强、体积、温度的关系

二. 知识要点

了解什么是能源，了解能源与环境的关系

理解油膜法估测分子大小的原理学会测量一滴油酸酒精溶液中有酸分子的体积，学会用坐标纸测定油膜面积知道气体分子运动的特点。

知道气体压强的微观解释，会计算气体压强。知道气体的温度、体积、压强是描述气体状态的物理量，知道三个量的关系。

三. 重点、难点分析

1. 能源：能够提供能量的物质叫做能源，分为常规能源、新型能源、清洁能源等。

2. 实验：

（1）目的：用油膜法估测分子的大小

（2）原理：实验前应预先计算出每滴油酸溶液中纯油酸的实际体积：先了解配好的油酸溶液的浓度，再用量筒和滴管测出每滴溶液的体积，由此算出

每滴溶液中纯油酸的体积V。

油膜面积的测量：油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上；将玻璃板放在坐标纸上，以1cm边长的正方形为单位，用四舍五

入的方法数出油膜面积的数值S（以cm2为单位）。

由d=V/S算出油膜的厚度，即分子直径的大小。

油酸在水面形成单分子油膜的厚度就是分子的直径，用测得的油酸的体积，除以测得的油膜的面积得到油膜的厚度就是分子的直径。

（3）器材：已知浓度的油酸酒精溶液、盛水的盘、小容量的量筒、注射用针管、有方格的玻璃板、水笔、滑石粉（或者痱子粉）。

（4）步骤：

①用注射器或滴管将一定容积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的滴数，求出一滴油酸酒精的体积；

②向容器内倒入约2㎝深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；

③小心地将一滴油酸酒精溶液滴到水面上（实验前要训练好滴法），让它在水面上自由地扩展成油酸膜；

④轻轻地将一有格玻璃盖板放到容器上，用彩笔将油膜的形状画在玻璃板上；⑤利用坐标方格计算出油膜的面积S，根据浓度计算出一滴溶液中纯油酸的体积V，根据体积和面积求出油膜的厚度L=V/S，即为所测分子的直径。

（5）注意事项：

①所用油酸一定要用酒精稀释过，且配制的油酸酒精体积浓度要尽可能小些，以使滴入水中的一滴油酸酒精溶液中含有少许油酸，能在浅盘水面上自由扩展形成单分子油膜。

②稀释油膜所用的酒精应为无水的分析纯，这样配制出来的溶液浓度才可能均匀。

③所用的水最好是纯水，以便形成较大的表面张力差，把油膜的表面积拉得最大。

④撒痱子粉（目的是为了看清油膜薄层的边界）要均匀成很薄的一层，以便造明显的油膜层边界。

⑤向水滴液时，滴液高度距水面1㎝左右。

⑥待油酸薄膜层的形状稳定后，再盖上坐标格板，描绘油膜形状轮廓，动作

要轻而迅速，眼睛实现始终要与玻璃板垂直。

⑦学会计算不规则形状的面积的方法——方格法。以方格板上的方格为单位，数清楚轮廓内方格数，不足半个方格舍去，大于半格的算一个。

⑧油酸酒精溶液配制好以后，要密封起来，不能长期搁置，防止浓度改变。

⑨重做实验时，将水从浅盘一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，以保持浅盘清洁。

（6）误差分析

①各种器具不清洁或者混用造成误差。

②有酸溶液浓度过大，导致油酸膜不是单分子层膜，造成误差过大。

③没有考虑溶液浓度，误将一滴溶液的体积当作纯油酸体积造成实验结果偏大。

3. 气体的压强

（1）气体分子运动的特点

分子之间的距离很大（与液体、固体比较），很容易被压缩。

除碰撞外，分子之间的作用力很小可以忽略不计，分子是自由的，气体没有一定的形状和体积。

气体分子运动的速率很大，常温下可达数百米每秒。

气体分子的碰撞非常频繁。

气体分子在任意时刻向各个方向运动的机会均等。

在任何方向上运动的分子数目相等。

一定温度下，速率偏大和偏小的分子数目很小，中等速率的分子最多。

分子运动的平均速率大小与温度有关，温度越高平均速率越大。

（2）气体的压强

定义：密闭容器内部大量分子作用在容器壁上单位面积上的平均作用力。

产生的原因：大量的气体分子对容器壁频繁的碰撞，产生均匀的持续的压力。

单位：1atm = 760mmHg = 1.013×105Pa

决定大气压强的因素

从微观上看，由单位体积内的分子数和分子的平均动能决定。从宏观上看，气体压强大小与气体的密度和温度决定。

容器内气体压强与大气压强不同，容器内气体密度很小自身重力产生的压强可以忽略不计，压强大小只与分子对容器壁的碰撞有关，与地球的吸引力无关。大气压强是大量分子受到的重力作用产生的，大小与重力有关，也会随着高度的增加而减小。

（3）气体压强的计算

若气体直接于液体接触，可以由液体压强计算气体压强。若气体与活塞的可移动的物体接触，由活塞的平衡条件求出气体压强。若是密闭容器加速运动，由牛顿运动定律求出气体压强。

4. 气体的压强、体积、温度的关系

气体的状态可以用参考量来描述，叫做状态参量。常用的是压强、体积、温度。

体积：

（1）气体体积是指气体分子充满的空间，即容器的容积。

（2）这个容积不是气体分子本身的体积之和，气体分子之间是有空隙的。

（3）气体的体积用字母V表示。

（4）国际单位制单位m3、dm3、cm3 1L=3

10 m3=1dm3

温度：

（1）对温度物理意义的认识

宏观：温度表示物体的冷热程度。

微观：温度标志着物体内部分子无规则运动的剧烈程度；温度是物体分子平均动能的标志。

（2）温度与温标

温标即温度的数值表示法。

摄氏温标——摄氏温度t

热力学温标——热力学温度T

气体的压强、体积、温度一定，就是气体的状态一定，任一个量改变就是状态