高中物理选择性必修第三册同步训练第1章分子动理论2实验：用油膜法估测油酸分子的大小课件

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。
(3)根据上述数据,估测出油酸分子的直径是
m。
(4)某同学所得到的油酸分子直径的计算结果明显偏小,可能
是由于
。
A.油酸未完全散开
B.油酸酒精溶液中含有大量酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴
答案:(1)4.0×10-3
(2)2.5×10-12
(3)6.3×10-10
(4)D
解析:(1)由于每个小方格边长为1 cm,则每一个小方格的面积
就是1 cm2,数出在油膜轮廓范围内的格子数(超过半格的以一
4.分子直径 d=。(代入数据时注意单位的统一)
误差分析
1.配制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时产生误差。
3.油酸在水面上的实际分布的均匀情况存在误差。
4.采用“不足半个舍去、多于半个算一个”的互补法计算油膜
面积存在误差。
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
100滴,溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度。再用滴管取配好
的油酸酒精溶液,向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴,在液面
上形成油酸薄膜,待油膜稳定后,放在带有正方形坐标格的玻
璃板下观察油膜,如图甲所示。坐标中每个小正方形方格的
大小为2 cm×2 cm。由图可以估算出油膜的面积是
cm2,由此估算出油酸分子的直径是
cm3。
解析:(1)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
V=

×
mL=5×10-6 mL=5×10-6 cm3。
(2)由题图可知,由于每格边长为1 cm,则每一格就是1 cm2,以
“超过半格以一格计算,小于半格就舍去”的原则,数出136格,
则油酸薄膜面积为S=136 cm2。

(3)油酸分子直径 d= =
积,在水面上轻撒一层薄薄的爽身粉,在水面中央轻滴一滴油
酸酒精溶液,于是油酸在水面上迅速散开,等到油膜不再扩大
时,用一块透明塑料(或玻璃)板盖在水面上描出油膜的轮廓图,
把这块玻璃放在方格纸(绘图纸)上,求得油膜的面积S,于是可

求出油膜的厚度d= 。
规律方法 油膜法估测分子大小的解题思路
1.按比例关系计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。
2
实验:用油膜法估测油酸分子的大小
实验探究·方案梳理
实验热点·探究突破
随堂训练
实验探究•方案梳理
实验目的
1.通过实验,估测油酸分子的大小。
2.了解用测量宏观量的方法测微观量,提高科学探究能力。
3.通过体验实验过程,提高科学探究能力,建立更清晰的物理
观念。
4.能够独立分析数据、形成结论、撰写实验报告,并能与同学
④1.51×10-10 m
解析:(1)一滴油酸酒精溶液的体积为 V 溶液=4×10-3 mL;
油酸
因为
溶液

= ,故一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为

V 油酸=V 溶液=8×10-6 cm3。
×-
(2)3 次测得 l 的结果分别为 l1=
cm=1.62×10-8 cm,l3=
2.采用“互补法”计算出油膜的面积S。


3.利用公式d= 求出分子的直径。
热点2 实验数据处理
典例剖析
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1 000 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
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.待测油酸薄膜扩散后又会收缩,要在油酸薄膜的形状稳定后
再描轮廓。
实验热点•探究突破
热点1 实验原理与操作

(3)油酸分子直径 d=

=
.×-
.×-
m=6.3×10-10 m。


(4)计算油酸分子直径的公式是d= ,V是纯油酸的体积,S是油
膜的面积。若水面上痱子粉撒得较多,油酸未完全散开,即油
膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致计算结果偏大,选
项A错误;大量的酒精更易使油酸分子形成单分子层薄膜,会
白处的数值,并与公认的油酸分子直径l0=1.12×10-10 m比较,
判断此实验结果
(选填“符合”或“不符合”)数量级的
要求。
次数
1
2
3
油膜面积S/cm2
533
493
563
油酸分子直径l/cm
①
②
③
平均值
④
答案:(1)4×10-3 8×10-6
(2)符合 ①1.50×10-8
②1.62×10-8
③1.42×10-8
m(保
留一位有效数字)。
(2)图乙是用扫描隧道显微镜拍下的一个“量子围栏”的照片。
这个量子围栏是由48个铁原子在铜的表面排列成直径为
1.43×10-8 m的圆周而组成的。由此可以估算出铁原子的直
径约为
m(保留两位有效数字)。
答案:(1)256 8×10-10
(2)9.4×10-10
解析:(1)数油膜的正方形格数,大于半格的算一格,小于半格的
D.取一定体积的油酸和酒精混合均匀,配制成一定浓度的确
定体积的油酸酒精溶液。
E.根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴油酸酒精溶液中纯油
酸的体积V。
F.用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量
筒,记下量筒内油酸酒精溶液增加一定体积时的滴数。


G.由 得到油酸分子的直径d。
上述实验步骤的合理顺序是
使测量结果更精确,选项B错误;若计算油膜面积时舍去了所
有不足一格的方格,S将偏小,计算结果将偏大,选项C错误;若
在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数多数了10滴,则计
算所得的V偏小,故d偏小,选项D正确。
误区警示 1.油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差。
2.一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差。
舍去,得到油膜的面积S=64×2 cm×2 cm=256 cm2。


溶液浓度为 ,每滴溶液体积为 mL,2 滴溶液中所含油酸体

积为 V=2×10 cm 。油膜厚度即油酸分子的直径 d==8×10-10 m。
-5
3
(2)直径为 1.43×10-8 m 的圆周周长为 l=πd,可以估算出铁原子的直
轮廓面积S
分子的直径/m
分子直径的平均值/m
1
2
3
计算方法
1.一滴油酸酒精溶液的平均体积。
=
滴油酸酒精溶液的体积

。
2.一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积。
纯油酸体积
V=×油酸溶液的体积比。(体积比=
)
溶液的体积
3.油膜的面积 S=n×1 cm2。(n 为有效格数,小方格的边长为 1 cm)

彩笔描绘出油酸膜的形状,将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放
在坐标纸上,按不足半个舍去,多于半个的算一个,统计出油酸
薄膜的面积。则用一滴此溶液中纯油酸的体积除以一滴此溶
液形成的油酸薄膜的面积,恰好就是油酸分子的直径。故实
验步骤的合理顺序为DFECBAG。
(2)在本实验中,“将油膜分子看成紧密排列的球形,在水面形
成单分子油膜”,体现的物理思想方法是理想模型法。
学以致用
在用单分子油膜估测分子大小的实验中,某同学的操作步骤如
下:
①取一定量的无水酒精和油酸,制成一定浓度的油酸酒精溶液;
②在量筒中滴入一滴该溶液,测出它的体积;
③在浅盘内盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散
开稳定;
④在浅盘上覆盖透明玻璃,描出油膜形状,用透明方格纸测量
实验步骤
1.配制油酸酒精溶液,取1 mL的油酸滴入酒精中配制成500
mL的油酸酒精溶液。
2.用滴管或注射器将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地
滴入量筒中,记下量筒内增加一定体积(例如1 mL)时的滴数,
算出一滴油酸酒精溶液的体积。
3.实验时先向边长为30~40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水,
然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上,用滴管往水面上
交流实验过程、分享实验结果。
实验原理
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
成油酸薄膜,将其认为是单分子层,且把分子看成球形。油膜
的厚度就是油酸分子的直径d,测出油膜面积S,则油酸分子直

。

径d=
实验器材
配制好的一定浓度的油酸酒精溶液、浅盘、水、痱子粉或细
石膏粉、注射器、量筒、玻璃板、彩笔、坐标纸等。
滴一滴油酸酒精溶液,油酸立即在水面上散开,形成一块薄膜。
4.待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,然后将油酸
膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
5.将画有油酸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。

径约为 d'= =

-10
=9.4×
10
m。

学以致用
在用油膜法估测油酸分子的大小实验中:
(1)在配制的油酸酒精溶液中,纯油酸与油酸酒精溶液的体积
之比为1∶500,1 mL油酸酒精溶液可滴250滴,那么一滴油酸
酒精溶液的体积是
mL,一滴油酸酒精溶液中纯油酸
的体积为V油酸=
cm3。
(2)若实验中测得结果如下表所示,请根据所给数据填写出空
这样的溶液为1 mL,把一滴该溶液滴入盛
水的浅盘内,让油膜在水面上尽可能散开,
得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所
示,图中正方形格的边长为1 cm。
(1)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是
(2)油酸薄膜的面积是
cm2。
(3)估算油酸分子的直径是
m。
答案:(1)5×10-6
(2)136
(3)3.7×10-10
。
(2)在本实验中,“将油膜分子看成紧密排列的球形,在水面形
成单分子油膜”,体现的物理思想方法是
。
答案:(1)DFECBAG (2)理想模型法
解析:(1)实验步骤为配制好油酸酒精溶液,通过量筒结合计算
测出一滴此溶液的体积,然后将一滴此溶液滴在撒有痱子粉
的浅盘里的水面上,等待形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用
+ +

×-


cm=1.50×10-8 cm,l2=
3.油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子
纯油酸层”间存在偏差。
4.采用“互补法(即不足半个舍去,大于半个的算一个)”计算获
得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差。
学以致用
在用油膜法估测分子大小的实验中,所用
的油酸酒精溶液的浓度为每10 000 mL溶
液中有纯油酸5 mL,用注射器测得100滴
格计算,小于半格的舍去)为40,则油酸薄膜的面积S=40 cm2
=4.0×10-3 m2。
(2)由题意知,80滴油酸酒精溶液的体积为1 mL,且油酸酒精溶
液的体积分数为0.02%,
故每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积




V0= ×0.02%= ×0.02%×10-6 m3=2.5×1分子直径的大小的实验中:
(1)实验简要步骤如下。
A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格
数,再根据方格的边长求出油膜的面积S。
B.将一滴油酸酒精溶液滴在水面,待油酸薄膜的形状稳定后,
将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。
C.用浅盘装入约2 cm深的水,然后将痱子粉均匀地撒在水面上。
6.根据配制的油酸酒精溶液的浓度,算出一滴油酸酒精溶液中
纯油酸的体积V。根据一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和

薄膜的面积S即可算出油酸薄膜的厚度d= ,即油酸分子的大
小。
7.数据处理:根据实验记录的数据,完成以下表格。
实验次数
量筒内增加1 mL溶液时的滴数
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V
轮廓内的小格子数
×-

cm=3.7×10-8 cm=3.7×10-10 m。
热点3 实验探究拓展
典例剖析
测量分子大小的方法有很多,如油膜法、显微法。
(1)在用油膜法估测分子大小的实验中,用移液管量取0.25 mL
油酸,倒入标注250 mL的容量瓶中,再加入酒精后得到250 mL
的油酸酒精溶液。然后用滴管吸取该溶液,向小量筒中滴入
油膜的面积。
改正其中的错误:
答案:②应在量筒中滴入N滴该溶液
③应先在水面上撒上爽身粉
。
解析:用单分子油膜法估测分子的大小,首先精确取1 mL的油
酸,用无水酒精稀释成油酸酒精溶液,然后在量筒中滴入N滴
该溶液,读出体积,通过计算得出一滴油酸酒精溶液中纯油酸
的体积V,在盛水盘中倒入2 cm深的蒸馏水,为观测油膜的面