高考物理二轮复习热学专题热学实验讲义

热学实验
实验目的
学习一种估测分子大小的方法——“用油膜法估测分子的大小” 实验原理
将油酸滴在水面上，让油酸尽可能散开，可认为油酸在水面上形成单分子油膜层，如果把分子看作球形，单分子油膜层的厚度就可以看作油酸分子的直径，事先测出油酸滴的体积V 和油膜的面积S ，就可以算出分子的直径：S
V d
实验仪器
盛水方盘、注射器(或胶头滴管)、试剂瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、酒精油酸溶液、量筒、彩笔. 实验步骤
(1)在方盘中盛入适量的水(约2cm 深)，使水处于稳定状态. (2)用注射器(或胶头滴管)取事先配好的酒精油酸溶液，逐滴滴入量筒，记下量筒中滴入1 mL 溶液所需加入溶液的滴数； (3)将痱子粉均匀地撒在水面上.
(4)用注射器(或胶头滴管)靠近水面将一滴酒精油酸溶液滴在水面上.
(5)待油酸膜的面积稳定后，把玻璃板放在方盘上，用笔描绘出油膜的形状.
(6)将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内正方形的个数N ， 注意事项
(1) 实验前应检查方盘是否干净，如果有油渍则导致实验无法完成.
(2) 方盘中的水应保持稳定状态，最好静置一段时间. 痱子粉均匀撒在水 面上.
(3) 向水面滴酒精油酸溶液时，针尖应竖直、靠近水面，如果离水面太高，可能无法形成油膜. 最好在1 cm 左右. 滴酒精油酸溶液时要注意控制好，只滴1滴. (4) 计算油膜面积时，以坐标纸上方格的数目来计算(边长1cm) .不足半个的舍去，多于半个的算1个 .
046.南京市2008届第一次模拟考试12．（2）（本题4分）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，有下列操作步骤，请补充实验步骤C 的内容及实验步骤E 中的计算式：
A ．用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中，记下滴入 1 mL 的油酸酒精溶液的滴数N ；
B ．将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为0.05%的油酸酒精溶液，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足够大，且不与器壁接触为止，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，以坐标纸上边长1cm 的正方形为单位，计算出轮廓内正方形的个数m ；
E ．用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径 d = _______________ cm ． 答：C ．待油膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔画出油酸薄膜的外围形
状；………………………………………………………………………………………（2分）
E ．d = 5n ×10－4
/Nm …………………………………………………………（2分）
059.江苏南通市2008届第三次调研测试12.Ⅰ(2) 用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：①向体积为V 1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为V 2；②用注射
器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n 滴时体积为V 0；③先往边长为30～40cm 的浅盘里倒入2cm 深的水；④用注射器往水面上滴1滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a 的小正方形的坐标纸上，计算出轮廓范围内正方形的总数为N ．则上述过程遗漏的步骤是 ▲ ；油酸分子直径的表达式d = ▲ ． 答：将痱子粉均匀撒在水面上（2分） n
a NV V V d 2
20
1=
（2分）
064. 08年福建省十大名校高考模拟试题11．（5分）在做“用油膜法估测分子的大小”实
验中，油酸酒精溶液的浓度为每104
mL 溶液中有纯油酸6mL ，每1mL 上述溶液中有液滴50滴，把一滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待均匀撒有痱子粉的水面稳定后，将玻璃板放在浅盘
上，在板上描出油膜的轮廓，随后把板放在坐标纸上，其形状如图所示。

已知坐标纸中每个正方形小方格的边长均为20mm 。

则油酸膜的面积约为
________m 2
，估测出油酸分子的直径为__________m 。

（结果保留一个有效数字）
答：50 × 0.022 = 2 × 10-2
（2分）
m 10610
2501010610-2
--6
4⨯=⨯⨯⨯=d （3分）
006江苏省南通市08届第一次基础调研测试12.A ．（10分）（模块3-3试题）
（1）液晶既具有液体的性质，又具有晶体的性质．液晶表面层的分子势能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）内部的分子势能；给液晶加热时，液晶的熵将 （选填“增加”、“减少”或“不变”）．
（2）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104
mL 溶液中有纯油酸5mL ．用注射器测得1mL 上述溶液有液滴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描
出油膜轮廓，再将玻璃板放在坐标纸上，其形状如 图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为1cm ．则： ①油膜的面积约为多少？（保留两位有效数字）
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，估算出油酸分子的直径．（保留一 位有效数字） A ．（10分）（模块3-3试题） （1） 大于，增加（4分）
（2）①84cm 2（82 cm 2 ~85 cm 2都给分） （2分）
②mL 1001mL 50
1055
4
-⨯=⨯=
.V （2分）
③cm 101cm 84
100175
--⨯=⨯==.S V d
（2分）
014.山东泰安市07年第一轮质量检测14．（9分）[选修3—3]
用油膜法估测分子的大小，方法及步骤如下：
①向体积V 油 = 1 ml 油酸中加酒精，直至总量达到V 总 = 500 ml 。

②向注射器吸取①中油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n = 100滴时，测得其体积恰好是V 0 = 1 ml 。

③先往边长30~40cm 的浅盘里倒入2cm 深的水， 然后将 均匀地撒在水面上。

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待 油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板 放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状。

⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上， 如图所示，数出轮廓范围内正方形的个数N ，
正方形边长l = 20mm 。

根据以上信息，回答下列问题（有数值计算的问题，先用信息中字母写出表达式再代入数值并统一单位算出结果） （1）步骤③中应填写：
（2）1滴油酸溶液中纯油酸的体积V 纯是多少毫升？
（3）油酸分子直径是多少米？ 解：（1）痱子粉（或细石膏粉） （2分） （2）100
150010⨯
=⨯
=
n V V V V 总
油纯ml = 2×10－5
ml （3分） （3）V 纯 = N l 2
·d （2分）
2
2652)
102(11410102---⨯⨯⨯⨯==∴Nl V d 纯
m = 4×10-10
m （2分）
055.08年佛山市高三教学质量检测（二）13. （2）（5分）（选做，适合选修3—3的同学）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，将4mL 的纯油酸溶液滴入20L 无水酒精溶液中充分混合．注射器中1mL 的上述混合溶液可分50滴均匀滴出，将其中的1滴滴入盛水的浅盘里，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，其形状如图所示，坐标纸上正方形小方格的边长为10mm ．试解答下列问题，结果均取一位有效数字。

①（2分）油酸膜的面积约是多少?
②（3分）已知每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4×10-6
mL ，请估测油酸分子的直径。

【解析】本小题考查用油膜法测分子直径的实验数据处理方法。

①油酸膜的面积：S ＝81×(10×10－3)2 m 2＝8×10－3 m 2
（2分）
②油酸分子直径m 10510
8101041036
6----⨯=⨯⨯⨯==S V d （3分）
063.上海市南汇区2008年第二次模拟考试16．（6
压变化规律。

h 是装满水的玻璃容器，a 为一端封闭的玻璃管，b 为两端开口的玻璃管，用橡皮管e 将两管下端连接在一起，b 管用g 固定在可上下移动的标有刻度的木板f 上，c 为温度计，d 是用来加热的电阻丝，
a 、
b 及e 管内充有一部分水银，a 、b 管内水银面等高，如图所示。

（1）此装置中研究的对象是 。

（2）若用电热丝加热，a 管中的水银面将 ；如要
保持压强不变，则应调节b 管 （填“上升”或“下降”）。

答：（6分）（1）被封闭在a 管中的气体 （2）下降、下降 每空2分
031.上海市静安区07-08学年第一学期期末检测9、为研究影响家用保温瓶保温效果的因素，某同学在保温瓶中灌入热水，现测量初始水温，经过一段时间后再测量末态水温。

改变实验条件，先后共做了6次实验，实验数据记录如下表： 下列研究方案中符合控制变量方法的是 ( A )
A 、若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第1、3、5次实验数据
B 、若研究瓶内水量与保温效果的关系，可用第2、4、6次实验数据
C 、若研究初始水温与保温效果的关系，可用第1、2、3次实验数据
D 、若研究保温时间与保温效果的关系，可用第4、5、6次实验数据。