高中物理 1.2 测量分子的大小课件 粤教选修33
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高中物理·选修3-3·粤教版
第一章 分子动理论
第二节 测量分子的大小
• [目标定位] 1.理解用油膜法测量分子大小的 原理，学会利用宏观量测定微观量数量级的 方法． 2.通过用油膜法测定分子大小Байду номын сангаас实验， 学会用理想化模型来处理实际问题． 3.通过 探究学习培养学生的创新思维和严谨、求实 的科学素养．
答案
(1)见解析
0.05%n (2) NS
解析 (1)由步骤D即可提示出，步骤C应该是：将玻璃板放在
浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．
(2)d＝VS＝1×10N－S6××01.00－54%×n m
＝0.0N5S%n×10－2 m＝0.0N5S%n cm.
课堂讲义 • 例2 在做“用油膜法估测分子的大小”实验
• 2．实验结论：分析得到的实验数据，可得出 这样的结论：油酸分子直径的数量级是10－10 m.
课堂讲义
• 五、注意事项 • 1．痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清
油膜边界即可．
• 2．滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下 滴得太多，使油膜的面积过大．
• 3．待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画 轮廓．
图1－2－2
课堂讲义
• (2)如图1－2－2(B)所示，在水平放置的浅盘 内倒入约2 cm深的水，用纱网(或粉扑)将适量 痱子粉轻轻撒在水面上．
• (3)如图1－2－2(C)所示 ，用滴管将一滴油酸 溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后， 在浅盘上盖上塑料盖板，用彩笔描出油膜的 边缘轮廓，如图1－2－2(D)所示．
课堂讲义
• 借题发挥 解答本题的关键是准确计算油膜 所占的面积和纯油酸的体积，数方格数时， 不足半个格的舍去，大于半个格的算一个即 “四舍五入”.
预习导学
• 一、实验原理
• 1．理想化：把很小的一滴油酸滴在水面上， 水面上会形成一单块层
•
油酸薄膜，薄膜是由
的油酸分子
组球成形 的．
厚度
V
• 2．模型化：在估测油酸分直子径大小的数量S 级
• 二时、，实可验以器把材它简化
• 注为射器(或，滴小认管量为筒)、油膜的 玻璃板 就是油、酸浅分 盘子、的直径．、痱子粉或坐细标石纸
课堂讲义 • 其中C17H33一部分冒出水面，而—COOH部分
留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一 个单分子层油膜，如图1－2－1(乙)所示．
图1－2－1
课堂讲义
实验中如果算出一定体积的纯油酸在水面上形成的单分子油膜 的面积S，即可估算出油酸分子直径的大小d＝VS.
课堂讲义
• 二、实验器材 • 已稀释的油酸若干毫升(体积配比为
• 4．利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数 时，大于半个的均算一个．
• 5．当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，
课堂讲义
• 例1 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0.1 mL的量筒、盛有适量清水的 45×50 cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃 板、彩笔、坐标纸．
• (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C. • A．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，记下滴入1 mL油酸酒 精溶液时的滴数N
课堂讲义
• 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
图1－2－3
课堂讲义
• (1)油膜的面积是多少？ • (2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积
是多少？ • (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是
多少？ • 答案 (1)2.32×10－2m2 (2)1.2×10－5mL • (3)5.2×10－10m
课堂讲义
解析 (1)油膜轮廓包围的方格数约58个，则油酸膜的面积 S＝58×(20×10－3)2m2＝2.32×10－2m2. (2)每滴溶液中含纯油酸的体积V＝510×1604 mL ＝1.2×10－5mL＝1.2×10－11m3 (3)油酸分子的直径d＝VS＝21..322××1100－－112 m ≈5.2×10－10m.
• 3 ．膏测粉量、： 油水膜、的酒厚 度精就、等 油于 油酸酸、分 子彩
课堂讲义
• 一、实验原理 • 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．油酸的分子式为 C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部 分 组 成 ： 一 部 分 是 C17H33— ， 另 一 部 分 是 — COOH.其中—COOH对水有很强的亲和力，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(其中的酒精溶于水中并 很快挥发)，在水面上形成近似圆形的一层纯 油酸薄膜，如图1－2－1(甲)所示．
• C．___________________________________ • D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸
上，以坐标纸上边长为1 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 面积S cm2
课堂讲义
• (2)用已给的和测得的物理量表示单个油膜分 子的直径大小________(单位：cm)．
课堂讲义
四、分析与论证
1．数据处理
在利用公式d＝VS计算时
(1)式中的V是1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积．计算方法
是：设n滴油酸酒精溶液是1 mL，则每1滴的油酸酒精溶液
的体积是
1 n
mL，事先知道配制溶液的浓度为η，则1滴溶液
中的纯油酸体积V＝n1·η mL.
课堂讲义
• (2)式中的S是滴入水中后纯油酸形成的油膜面 积，其大小用坐标纸上对应的格数来计算， 数格时，不足半个的舍去，多于半个的算1 个．
• (4)将画有油酸薄膜轮廓的塑料板放在坐标纸 上，算出油酸薄膜的面积S.
课堂讲义
(5)根据老师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＝VS，即油酸分子的大小． (6)洗涤浅盘，擦去塑料盖板上的油膜轮廓线，重复实验2～3 次．
1∶200)；浅盘一只(30 cm×40 cm)；注射器 (或滴管)1支；带方格的透明塑料盖板1块； 量筒1个；彩色水笔1支；痱子粉(或石膏 粉)(带纱网或粉扑)．
课堂讲义 • 三、实验与收集数据 • (1)用注射器或滴管将老师事先配制好的油
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．计 算出每滴液滴体积的平均值，如图1－2－ 2(A)．
中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中 有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液 中有液滴50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， 在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板 放在坐标纸上，其形状如图1－2－3所示，坐 标纸中正方形小方格的边长为20 mm，则：
第一章 分子动理论
第二节 测量分子的大小
• [目标定位] 1.理解用油膜法测量分子大小的 原理，学会利用宏观量测定微观量数量级的 方法． 2.通过用油膜法测定分子大小Байду номын сангаас实验， 学会用理想化模型来处理实际问题． 3.通过 探究学习培养学生的创新思维和严谨、求实 的科学素养．
答案
(1)见解析
0.05%n (2) NS
解析 (1)由步骤D即可提示出，步骤C应该是：将玻璃板放在
浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．
(2)d＝VS＝1×10N－S6××01.00－54%×n m
＝0.0N5S%n×10－2 m＝0.0N5S%n cm.
课堂讲义 • 例2 在做“用油膜法估测分子的大小”实验
• 2．实验结论：分析得到的实验数据，可得出 这样的结论：油酸分子直径的数量级是10－10 m.
课堂讲义
• 五、注意事项 • 1．痱子粉不要撒得太多，只要能够帮助看清
油膜边界即可．
• 2．滴入油酸溶液时，一定要细心，不要一下 滴得太多，使油膜的面积过大．
• 3．待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画 轮廓．
图1－2－2
课堂讲义
• (2)如图1－2－2(B)所示，在水平放置的浅盘 内倒入约2 cm深的水，用纱网(或粉扑)将适量 痱子粉轻轻撒在水面上．
• (3)如图1－2－2(C)所示 ，用滴管将一滴油酸 溶液轻轻滴入水面中央，待油膜形状稳定后， 在浅盘上盖上塑料盖板，用彩笔描出油膜的 边缘轮廓，如图1－2－2(D)所示．
课堂讲义
• 借题发挥 解答本题的关键是准确计算油膜 所占的面积和纯油酸的体积，数方格数时， 不足半个格的舍去，大于半个格的算一个即 “四舍五入”.
预习导学
• 一、实验原理
• 1．理想化：把很小的一滴油酸滴在水面上， 水面上会形成一单块层
•
油酸薄膜，薄膜是由
的油酸分子
组球成形 的．
厚度
V
• 2．模型化：在估测油酸分直子径大小的数量S 级
• 二时、，实可验以器把材它简化
• 注为射器(或，滴小认管量为筒)、油膜的 玻璃板 就是油、酸浅分 盘子、的直径．、痱子粉或坐细标石纸
课堂讲义 • 其中C17H33一部分冒出水面，而—COOH部分
留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一 个单分子层油膜，如图1－2－1(乙)所示．
图1－2－1
课堂讲义
实验中如果算出一定体积的纯油酸在水面上形成的单分子油膜 的面积S，即可估算出油酸分子直径的大小d＝VS.
课堂讲义
• 二、实验器材 • 已稀释的油酸若干毫升(体积配比为
• 4．利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1 cm 的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数 时，大于半个的均算一个．
• 5．当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，
课堂讲义
• 例1 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0.1 mL的量筒、盛有适量清水的 45×50 cm2浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃 板、彩笔、坐标纸．
• (1)下面是实验步骤，请填写所缺的步骤C. • A．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，记下滴入1 mL油酸酒 精溶液时的滴数N
课堂讲义
• 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
图1－2－3
课堂讲义
• (1)油膜的面积是多少？ • (2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积
是多少？ • (3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是
多少？ • 答案 (1)2.32×10－2m2 (2)1.2×10－5mL • (3)5.2×10－10m
课堂讲义
解析 (1)油膜轮廓包围的方格数约58个，则油酸膜的面积 S＝58×(20×10－3)2m2＝2.32×10－2m2. (2)每滴溶液中含纯油酸的体积V＝510×1604 mL ＝1.2×10－5mL＝1.2×10－11m3 (3)油酸分子的直径d＝VS＝21..322××1100－－112 m ≈5.2×10－10m.
• 3 ．膏测粉量、： 油水膜、的酒厚 度精就、等 油于 油酸酸、分 子彩
课堂讲义
• 一、实验原理 • 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．油酸的分子式为 C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部 分 组 成 ： 一 部 分 是 C17H33— ， 另 一 部 分 是 — COOH.其中—COOH对水有很强的亲和力，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(其中的酒精溶于水中并 很快挥发)，在水面上形成近似圆形的一层纯 油酸薄膜，如图1－2－1(甲)所示．
• C．___________________________________ • D．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸
上，以坐标纸上边长为1 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 面积S cm2
课堂讲义
• (2)用已给的和测得的物理量表示单个油膜分 子的直径大小________(单位：cm)．
课堂讲义
四、分析与论证
1．数据处理
在利用公式d＝VS计算时
(1)式中的V是1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积．计算方法
是：设n滴油酸酒精溶液是1 mL，则每1滴的油酸酒精溶液
的体积是
1 n
mL，事先知道配制溶液的浓度为η，则1滴溶液
中的纯油酸体积V＝n1·η mL.
课堂讲义
• (2)式中的S是滴入水中后纯油酸形成的油膜面 积，其大小用坐标纸上对应的格数来计算， 数格时，不足半个的舍去，多于半个的算1 个．
• (4)将画有油酸薄膜轮廓的塑料板放在坐标纸 上，算出油酸薄膜的面积S.
课堂讲义
(5)根据老师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＝VS，即油酸分子的大小． (6)洗涤浅盘，擦去塑料盖板上的油膜轮廓线，重复实验2～3 次．
1∶200)；浅盘一只(30 cm×40 cm)；注射器 (或滴管)1支；带方格的透明塑料盖板1块； 量筒1个；彩色水笔1支；痱子粉(或石膏 粉)(带纱网或粉扑)．
课堂讲义 • 三、实验与收集数据 • (1)用注射器或滴管将老师事先配制好的油
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．计 算出每滴液滴体积的平均值，如图1－2－ 2(A)．
中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中 有纯油酸6 mL，用注射器测得1 mL上述溶液 中有液滴50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， 在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板 放在坐标纸上，其形状如图1－2－3所示，坐 标纸中正方形小方格的边长为20 mm，则：