高中物理第一章分子动理论第二节测量分子的大小导学案粤教选修
粤教版高中物理3-3第一章分子动理论与统计思想导学案
第一章第一节物质由大量分子组成学习目标1、了解分子直径的数量级掌握阿伏加德罗常数2、阿伏加德罗常数的意义3、如何求分子质量和分子直径学习过程一、预习指导：1、分子的直径数量级为多少？对很小的分子，如何观察到其大小？2、什么是阿伏加德罗常数？3、已知某物质的摩尔质量M，则该物质一个分子的质量如何计算？已知水的摩尔质量M，密度为ρ，则一个水分子的直径如何计算二、课堂导学：※学习探究1、2摩尔的水和2摩尔的氧，哪个含有的分子数多？各含有多少个分子？2、已知水的摩尔质量为M=1.8*10—2kg/mol, 则质量为m=18Kg的水含有多少个水分子？并总结出物质含有分子数n的计算方法？（已知摩尔质量为M，质量m、阿伏加德罗常数N A3、已知某物质的摩尔质量M，则该物质一个分子的质量m0如何计算？4、已知某固体（或液化体）物质的摩尔质量M，密度为ρ，如何计算一个分子的直径d？※典型例题例：、已知水的密度为1.0*103kg/m3，水的摩尔摩尔质量为1.8*10—2kg/mol，求：1）1cm3的水中有多少个水分子？2）估算1个水分子的线度（即分子直径）有多大？三、总结提升：※学习小结物体是由大量分子组成的：①分子的体积很小，一般分子直径的数量级是________。
（2）叫阿伏加德罗常数，且N A=__________，（3）设，物体的质量为m，摩尔质量为M，体积为V；，摩尔体积为V M，密度为ρ则：该物质含有的总分子数为n= = 。
一个分子质量为m0=________ 一个分子体积为V0=________=________（4）测固体或液体分子直径方法：1、计出一个分子体积，即 V0=________=________ 2、把分子看成形，即：学习评价※自我评价你完成本节导学案的情况为（）.A. 很好B. 较好C. 一般D. 较差※当堂检测（时量：5分钟满分：10分）计分：1、下列哪一组数据可算出阿伏伽德常数（）A、铜的密度和质量B、铜的摩尔质量和铜原子的体积C、铜原子的质量和铜原子的体积D、铜原子的质量和铜的摩尔质量2、设0.1g氢气的分子数为N1，1g氮气的分子数为N2，1g氧气的分子数为N3，它们的分子数比较（）A、N1>N2>N3B、N3>N2>N1C、N1>N3>N2D、N1>N2=N33、只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离（等于分子的直径）（）A．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量B．阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积C．阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和体积D．该气体的密度、体积和摩尔质量课后作业已知水的摩尔质量为M=18g/mol，密度为103kg/m3，（1）计算出1cm3水中的分子数（2）估算水分子的直径（3）估算一个水分子的质量和体积。
高中物理 1.2 测量分子的大小学案 粤教版选修
高中物理 1.2 测量分子的大小学案粤教版选修1、2 测量分子的大小学案（粤教版选修3-3）1、油膜法是一种粗略测定分子大小的方法，其方法是把一滴油酸酒精溶液滴到水面上，油酸分子在水面上散开，形成______________，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于____________、2、如果一滴溶液中纯油酸的体积为V，单分子油膜的面积为S，则分子的大小(即直径)为 L＝________、在此忽略了分子间的空隙、3、实验器材：注射器(或滴管)、________、浅盘、________________________、痱子粉或细石膏粉、水、酒精、油酸、彩笔、4、一般分子直径的数量级为________ m，由实验得到油酸分子大小的数量级是________ m，物理学中用各种不同方法测定分子的大小，用不同方法测出的分子大小________，但数量级________、5、下列不是油膜法粗略测定分子直径实验基础的是()A、把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度B、让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜C、油酸分子的直径等于滴到水面上的油酸体积除以油膜的面积D、油酸分子直径的数量级是10－15 m6、某种油剂的密度为8102 kg/m3，若不慎将0、8 kg这种油剂漏到湖水中并形成单分子油膜，则湖面受污染面积约为( )A、10－3 m2B、107 cm2C、10 km2D、10－10 m27、采用油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是()A、1滴油的质量和它的密度B、1滴油的体积和它的密度C、1滴油的体积和它散成油膜的最大面积D、所散成的油膜的厚度和它的密度【概念规律练】知识点一油膜法测分子大小的原理1、在用油膜法测量分子的大小的实验中，下列说法正确的是()A、油酸可以用汽油代替，因为汽油也不溶入水而能溶入酒精B、可以直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盘中C、可以用汽油代替酒精，因为油酸能溶入汽油D、因为不溶入水的各种油不一定能在较短时间内在水面上形成单分子油膜，因此实验时用油酸2、将1 cm3的油酸溶于酒精，制成200 cm3的油酸酒精溶液、已知1 cm3溶液有50滴，现取1滴油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层，已测出这一薄层的面积为0、2 m2，由此可估测油酸分子的直径约为____________ m、知识点二油膜法测分子直径的步骤3、在用油膜法估测分子直径的实验中，下列步骤错误的是________(并指出错在什么地方)、(1)用酒精稀释油酸来配置油酸酒精溶液，油酸对溶液的比是1∶200、(2)将油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒中，记下量筒中油酸酒精溶液的体积V和滴入的油酸酒精溶液的滴数N，反复试验三次，最后取平均滴数、则一滴油酸酒精溶液的体积为V1＝、(3)将水倒入塑料浅盘，水深约1 cm～2 cm，或达盘深的一半即可、(4)将石膏粉(或痱子粉)均匀的撒在水面上，目的为了便于看清油膜、(5)用注射器(或滴管)将配好的油酸酒精溶液在浅盘中央水面上方约1 cm处，滴一滴稀释的油酸溶液、(6)将有机玻璃迅速盖在浅盘上，并用水彩笔在有机玻璃上描绘出油酸薄膜的轮廓图、(7)将有机玻璃放在坐标纸上，计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，计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个、(8)根据d＝即可计算出油酸薄膜的厚度，即油酸分子的直径、(9)清理好有机玻璃及浅盘，使表面没有油酸残留，将仪器整理好，归位、(10)处理实验数据，填好记录表、4、用油膜法估测分子的直径的实验中，下列操作正确的是()A、将纯油酸直接滴在水面上B、向量筒中滴100滴酒精油酸溶液，读出其体积C、用试管向水面倒油酸溶液少许D、在计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的总数参考答案课前预习练1、单分子油膜分子直径2、3、量筒带方格的透明塑料盖板4、10－10 10－10 不同相同5、D6、C [根据m＝ρV＝ρSD得湖面受污染面积S＝＝ m2＝107 m2＝10 km2，故选C、]7、C [根据油膜法测定分子直径的原理d＝，只需测量油滴的体积和它散成油膜的最大面积(单分子油膜)、]课堂探究练1、D [因为汽油易挥发，滴在水面上的汽油将很快挥发，而且汽油也不象油酸分子一端有亲水性，一端有憎水性，所以汽油在水面上不易形成单分子油膜，故A选项错，为了使水面上的油酸体积尽量小，应该向水中滴上一滴溶液，而不是用量筒倒入，所以B选项错、因为汽油不溶于水，将油酸汽油溶液滴入水面上时，汽油也浮在水面上，所以用汽油代替酒精是不合适的，故C 选项错、由于各种油的分子不是都和油酸分子一样有憎水端和亲水端，有的油分子间有较大的粘连作用，不容易在水面上分开，所以不一定能在水面形成单分子油膜，故D选项正确、]方法总结此实验成功的关键是形成单分子油膜，所以：①选用一端有亲水性，一端有憎水性的油酸、②将油酸稀释便于控制滴入水面的油酸量(0、1 mL的纯油酸在水面上形成单分子油膜面积就能达到7 m2－8 m2)、2、510－10解析本题考查用油膜法估测分子直径，解决本题的关键是先推算出1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，再应用d＝进行计算、1 cm3溶液中油酸体积为V′＝ cm3，1滴溶液中油酸体积为：V＝V′＝110－4 cm3＝110－10m3，由于油酸在水面上形成单分子油膜，油膜厚度即为油酸的直径，因此油酸分子的直径为：d＝＝ m＝510－10 m、方法总结油膜法测分子直径应将分子看成小球，且紧密排列，形成的油膜为(油酸)单分子层，即油膜厚度为(油酸)分子直径、3、错误的是(6)(8)、(6)有错，将玻璃板轻放在浅盘上，等待油膜面积不再变化后再用水彩笔描出油膜轮廓；(8)有错，应用纯油酸体积比上油膜面积、解析本题主要考查油膜法测分子直径的实验步骤，解决本题的关键是熟练掌握实验的每一步，及实验注意事项、4、B [油酸应先稀释成油酸酒精溶液，然后取一滴溶液滴在浅盘里，目的是形成单分子油膜，故A、C错，B对；计算油膜面积数格数时应让占到方格一半以上的为一个，少于半个的忽略，故D错、]。
高中物理 第一章 分子动理论 第二节 测量分子的大小教学案 粤教版选修33
第二节 测量分子的大小[目标定位] 1.会用油膜法估测分子的大小.2.体会通过测量宏观量估算微观量的方法．一、实验步骤1．用注射器取出已稀释好的油酸，缓缓推动活塞，使其一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积V 1时的滴数n ，算出一滴稀释油酸的体积V ′＝V 1n .再根据其中油酸的浓度η，算出一滴油酸中的纯油酸体积V ＝V ′η.2．在水平放置的浅盘中倒入约2 cm 深的水，然后将痱子粉(或石膏粉)均匀地撒在水面上，再用注射器将稀释好的油酸滴一滴在水面上．3．待油酸薄膜稳定后，将塑料盖板板平放到浅盘上，然后用彩笔将油膜的形状画在塑料盖板上．4．估算出油膜的面积S (以塑料盖板上的正方形为单位，计算轮廓内的正方形个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)．5．油膜的厚度d 可看作油酸分子的直径，即d ＝V S.[延伸思考]1．实验中为什么用油酸而不用其他液体？答案 油酸能在水面上形成单分子层油膜，油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被水吸引在水中，另一端对水没有亲和力，便冒出水面，油酸分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度．若把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径(如图所示)．2．实验中为什么用酒精对油酸进行稀释？答案 用酒精对油酸进行稀释是为了获取更小体积的纯油酸，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜．同时酒精易挥发，不影响测量结果．3．实验中为什么在水面上撒痱子粉？答案 撒痱子粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓．二、注意事项1．油酸稀释好后，不要长时间放置，以免改变浓度，影响实验．2．注射器针头高出水面的高度应在1 cm 之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果．3．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩．4．做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁．三、误差分析1．稀释油酸的实际浓度和理论值间存在偏差；2．一滴稀释油酸的实际体积和理论值间存在偏差；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”(即不足半个的舍去，多于半个的算一个)计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．一、实验原理及步骤例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 cm×50 cm 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NB ．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nC ．________________________________________________________________________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 cm 2(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为________ cm.答案 (1)见解析 (2)0.05%n NS解析 (1)由步骤D 可知，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 ＝V S ＝1×10－6×0.05%×n NS ×10－4m＝0.05%NS n ×10－2 m ＝0.05%n NS cm. 例2 (多选)油膜法粗略测定分子直径的实验基础是( )A ．把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度B ．让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜C ．油酸分子的直径等于滴到水面上的油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积D ．油酸分子直径的数量级是10－15 m 答案 AB解析 油酸在水面上形成单分子油膜，将油酸分子视为球形，其分子直径即为膜的厚度，它等于滴在水面上的纯油酸的体积除以油膜的面积，而酒精已溶于水或挥发，故A 、B 对，C 错．油酸分子直径的数量级为10－10 m ，故D 错．二、实验数据处理例3 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，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图1所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20 mm.图1(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．答案 (1)2.32×10－2 m 2 (2)1.2×10－11 m 3 (3)5.2×10－10 m解析 (1)用互补法数出在油膜轮廓范围内的格子数(面积大于半个方格的算一个，不足半个的舍去)为58个，油膜面积约为S ＝58×(0.02)2 m 2＝2.32×10－2 m 2.(2)因为50滴油酸酒精溶液的体积为1 mL ，且能求出溶液中含纯油酸的浓度为η＝6104，故每滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V 0＝V n η＝150×6×10－4 mL ＝1.2×10－11 m 3. (3)把油膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为D ＝V 0S ＝1.2×10－112.32×10－2 m≈5.2×10－10 m.针对训练 某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M ＝0.283 kg·mol －1，密度ρ＝0.895×103 kg·m －3.若100滴油酸的体积为1 mL ，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是多大？(取N A ＝6.02×1023 mol －1，球的体积V与直径D 的关系为V ＝16πD 3，结果保留两位有效数字) 答案 10 m 2解析 一个油酸分子的体积V 0＝M ρN A ，由球的体积与直径的关系得分子直径D ＝ 36M πρN A，一滴油酸的体积为1100×10－6 m 3＝10－8 m 3，则面积S ＝10－8 m 3D，解得：S ＝10 m 2.测量分子的大小⎩⎪⎨⎪⎧ 实验原理：⎩⎪⎨⎪⎧ 油酸在水面上形成单分子油膜油膜厚度：d ＝V S 实验器材：稀释油酸、注射器等实验步骤：洒痱子粉、滴油酸、画形状、数格子、算面积注意事项误差分析1．(实验原理及步骤)利用油膜法估测分子的大小，需要测量的物理量是( )A ．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的质量和它的密度B ．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和它的密度C ．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和它散成油膜的最大面积D ．所形成油膜的厚度和它的密度答案 C解析 用油膜法估测分子直径时，所用的计算公式是d ＝V S ，式中V 、S 分别表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和它散成单分子油膜的面积．2．(实验原理及步骤)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是( ) A ．用注射器取1 mL 配制好的油酸酒精溶液，共可滴N 滴，则每滴中含有油酸1NmLB ．把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些C ．先在浅盘中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上D ．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形答案 B解析 1NmL 是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸的浓度才是油酸的体积，A 项错；B 项的做法是正确的；多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C 项错；D 项中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大．3. (实验数据处理)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图2所示，坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm ，该油膜的面积是________ m 2，若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4×10－6mL ，则油酸分子的直径是________ m.图2答案 8×10－3 5×10－10解析 正方形小方格的个数约为80个，油膜的面积为：S ＝80×102 mm 2＝8×10－3 m 2油酸分子的直径为：d ＝V S ＝4×10－128×10－3 m ＝5×10－10 m. 4．(实验数据处理)将1 mL 的纯油酸配成500 mL 的油酸酒精溶液，待均匀溶解后，用滴管取1 mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共200滴，则每滴油酸酒精溶液的体积为________ mL.现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200 cm 2，则估算油酸分子的直径是________m.答案 0.005 5×10－10解析 1 mL 的纯油酸配成500 mL 的油酸酒精溶液，溶液的体积百分比浓度是1500，一滴溶液的体积是V ＝1 mL 200＝0.005 mL ，一滴溶液所含油酸的体积V 0＝1500×0.005 mL＝10－11 m 3，所以油酸分子的直径d ＝V 0S ＝10－11 200×10－4 m ＝5×10－10 m.1．(多选)用油膜法估测分子的大小时，采用的理想化条件是( )A ．把在水面上尽可能充分散开的油膜视为单分子油膜B ．把形成单分子油膜的分子看作紧密排列的球形分子C ．把油膜视为单分子油膜，但需考虑分子间隙D ．将单分子视为立方体模型答案 AB解析 由用油膜法估测分子的大小的实验可知，将体积为V 的油酸滴在水面上，形成面积为S 的油膜，由此可以估算出油酸分子的直径为d ＝V S，这显然是将油膜视为单分子层，将油酸分子视为球形且认为分子是紧密排列的，公式d ＝V S 中，并没有将分子间隙所占体积除外．所以，本题的正确选项应为A 、B.2．用油膜法估测分子的大小的实验中，下列操作正确的是( )A ．将纯油酸直接滴在水面上B ．向量筒中滴100滴油酸酒精溶液，读出其体积C ．用试管向水面倒油酸溶液少许D ．计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的总数答案 B解析 油酸应先稀释成油酸酒精溶液，然后取一滴溶液滴在浅盘里，目的是形成单分子油膜，故A 、C 错误，B 对；计算油膜面积时应把占到方格一半以上的作为一个，少于半个的忽略，故D 错．3．某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( )A ．油酸未完全散开B ．油酸中含有大量的酒精C ．计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算D ．求每滴溶液的体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴答案 A解析 油酸分子直径d ＝V S.计算结果明显偏大，可能是V 取大了或S 取小了，油酸未完全散开，所测S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B 错误；若计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算，使S 变大，d 变小，C 错误；若求每滴溶液的体积时，1 mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 错误．4．把体积为V 1(mL)的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V 2(mL)的油酸酒精溶液，测出1 mL 油酸酒精溶液共有N 滴；取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成面积为S (cm 2)的单分子层油膜，则该油酸分子的直径大约为( )A.V 1NV 2S m B.NV 2V 1S m C.V 2NV 1S cm D.V 1NV 2Scm 答案 D解析 一滴溶液中纯油酸的体积V ＝V 1NV 2，由d ＝V S 得d ＝V 1NV 2S(注意单位)． 5．(多选)在用油膜法估测分子的大小的实验中，若已知油滴的摩尔质量为M ，密度为ρ，油滴质量为m ，油滴在水面上扩散后的最大面积为S ，阿伏加德罗常数为N A ，以上各量均采用国际单位，那么( )A ．油滴分子直径d ＝M ρSB ．油滴分子直径d ＝m ρSC ．油滴所含分子数N ＝M m N AD ．油滴所含分子数N ＝m M N A答案 BD解析 用油膜法测分子直径，认为油膜的厚度就为分子直径，油滴的质量为m ，最大面积为S ，则油滴的体积为V ＝m ρ，油滴分子直径为d ＝m ρS ，选项A 错，B 对；油滴的物质的量为m M ，油滴所含分子数为N ＝m M N A ，选项C 错，D 对．6．“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A ．数出画有油膜轮廓的塑料板轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，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上，待油酸薄膜的形状稳定后，将带有方格的透明塑料板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描绘在玻璃板上；C ．用浅盘装入约2 cm 深的水；D ．用公式d ＝V S，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小；E ．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V .上述步骤中有遗漏或不完全的，请指出：(1)________________________________________________________________________．(2)________________________________________________________________________． 上述实验步骤的合理顺序是___________________________________________________． 答案 (1)在步骤C 中，要在水面上洒上痱子粉或石膏粉．(2)实验时，还需要F ：用注射器或滴管将溶液一滴一滴地滴入量筒，记下1 mL 溶液的滴数． 实验步骤的合理顺序是：FCBAED.解析 在滴入油酸酒精溶液之前，应将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上，这样可以清楚地看出油酸的轮廓，另外，在实验过程中，必须记下一滴油酸溶液的体积．7.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，配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，用透明方格纸估测油膜的面积．改正其中的错误：__________________________________________________________.(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.1%，一滴溶液的体积为4.8×10－4 mL ，其形成的油膜面积为40 cm 2，则估测出油酸分子的直径为________ m.答案 (1)②应在量筒中滴入N 滴溶液，计算得出一滴溶液的体积 ③应在水面上先撒上痱子粉(2)1.2×10－10解析 (1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液体积误差太大，应先用累积法测出N 滴溶液体积，再算出一滴溶液的体积．③油酸在水面上形成的油膜形状不易观察，可在水面上撒上痱子粉，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出清晰轮廓．(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ＝4.8×10－4×0.1% mL，d ＝V S ＝4.8×10－4×10－3×10－640×10－4 m ＝1.2×10－10 m. 8．“用油膜法估测分子的大小”的实验方法及步骤如下：①向体积V 油＝1 mL 的油酸中加酒精，直至总量达到V 总＝500 mL ；②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，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选往边长为30～40 cm 的浅盘里倒入2 cm 深的水，然后将________均匀的撒在水面上； 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1所示，数出轮廓范围内小方格的个数N ，小方格的边长l ＝20 mm.图1根据以上信息，回答下列问题：(1)步骤③应填________；(2)1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积是________ mL ；(3)油酸分子直径是________ m.答案 (1)痱子粉或石膏粉 (2)2×10－5 (4)4.4×10－10解析 (1)为了显示单分子油膜的形状，需要在水面上撒痱子粉或石膏粉．(2)1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积V ′＝V 0nV 总＝1100×1500mL ＝2×10－5 mL. (3)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形状占据的方格数大约为113个，故面积S ＝113×20×20 mm 2＝4.52×104 mm 2，油酸分子直径 d ＝V ′S ＝2×10－5×1034.52×104 mm≈4.4×10－7 mm ＝4.4×10－10 m. 9．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用注射器将一滴油酸酒精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2所示，坐标纸上正方形小方格的边长为10 mm ，该油酸膜的面积是________m 2；若一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是4×10－6mL ，则油酸分子的直径是________ m.图2答案 8×10－3 5×10－10解析 由于油酸膜所占小方格的个数约为80个，故油酸膜的面积是S ＝80×100×10－6 m 2＝8×10－3 m 2；d ＝V S ＝4×10－6×10－68×10－3 m ＝5×10－10 m.。
【2019-2020】高中物理第一章分子动理论第二讲测量分子的大小教案粤教版选修3_3
教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第一章分子动理论第二讲测量分子的大小教案粤教版选修3_3撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________[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的数量级的方法.2.通过用油膜法测定分子大小的实验，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.一、实验原理1.理想化：把很小的一滴油酸滴在水面上，水面上会形成一块油酸薄膜，薄膜是由单层的油酸分子组成的.2.模型化：在估测油酸分子大小的数量级时，可以把它简化为球形，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径.3.测量：油膜的厚度就等于油酸分子的直径，即d＝.二、实验器材注射器(或滴管)、小量筒、浅盘、玻璃板、痱子粉或细石膏粉、水、酒精、油酸、彩笔、坐标纸.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甲所示.其中C17H33—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，如图乙所示.图1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＝.二、实验器材已稀释的油酸若干毫升(体积配比为1∶200)；浅盘一只(30cm×40cm)；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).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1mL)时的滴数.计算出每滴液滴体积的平均值，如图2(A).图2(2)如图(B)所示，在水平放置的浅盘内倒入约2cm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(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(D)所示.(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.(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＝，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.四、分析与论证1.数据处理在利用公式d＝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1mL，则每1滴的油酸酒精溶液的体积是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＝·ηmL. (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. 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10－10m.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.4.利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1cm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，在这侧面会残留油酸，用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁.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0.1mL的量筒、盛有适量清水的45×50cm2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1mL油酸酒精溶液时的滴数NB.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nC.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1cm 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Scm2(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cm.答案(1)见解析(2)0.05%nNS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＝＝m＝×10－2m＝cm.例2 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104mL溶液中有纯油酸6mL，用注射器测得1mL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3所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，则：图3(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)1.2×10－11m3(3)5.2×10－10m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＝×mL＝1.2×10－5mL＝1.2×10－11m3(3)油酸分子的直径d＝＝m≈5.2×10－10m.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”.1.用油膜法测分子大小时，采用的理想化条件是( )A.把在水面上尽可能充分散开的油膜视为单分子油膜B.把形成单分子油膜的分子看做紧密排列的球形分子C.把油膜视为单分子油膜，但需考虑分子间隙D.油酸酒精溶液中的酒精完全溶于水答案AB解析由用油膜法估测分子的大小的实验可知，将体积为V的油膜液滴滴在水面上，形成面积为S的油膜，由此可以估算出油酸分子的直径为d＝，这显然是将油膜视为单分子层，将油酸分子视为球形且认为分子是紧密排列的，公式d＝中，并没有将分子间隙所占体积除外，D 项中酒精也可以挥发掉一部分，是否完全溶于水对本实验无影响.本题的正确选项应为A、B.2.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上.②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定.③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小.④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积.⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上.完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是.(填写步骤前面的数字)(2)将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液，测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2.由此估算出油酸分子的直径为m.(结果保留1位有效数字)答案(1)④①②⑤③(2)5×10－10解析(1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先配制油酸酒精溶液，再往盘中倒入水，并撒痱子粉，然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔描绘在玻璃板上，根据d＝计算.(2)一滴溶液中含油酸体积V＝×m3，故d＝≈5×10－10m.(时间：60分钟)题组一实验原理及步骤1.有关用油膜法估测分子直径的理想条件错误的是( )A.将油酸分子看成球体B.考虑各油酸分子间的间隙C.认为油酸分子是紧密排列的D.将油膜看成单分子油膜答案B2.“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：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(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，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上，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绘在玻璃板上.C.用浅盘装入约2cm深的水.D.用公式d＝，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小.E.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V.上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整，请指出：(1).(2).上述实验步骤的合理顺序是.答案(1)C步骤中，要在水面上均匀地撒上痱子粉或石膏粉(2)实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数C、F、B、A、E、D解析在滴入油酸酒精溶液之前，应将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，这样可以清楚地看出油酸的轮廓，另外，在实验过程中，必须记下一滴油酸的体积.题组二数据处理与误差分析3.某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( )A.油酸未完全散开B.油酸中含有大量的酒精C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D.求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴答案AC解析油酸分子直径d＝.计算结果明显偏大，可能是V取大了或S取小了，油酸未完全散开，所测S偏小，d偏大，A正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B错误；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，使S变小，d变大，C正确；若求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，使V变小，d变小，D错误.4.用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需要知道油酸的( )A.摩尔质量B.摩尔体积C.体积D.密度答案B解析知道分子直径后，可以求出分子的体积V0＝π()3＝πd3，若再知道摩尔体积，即可求出NA，即NA＝.5.某种油剂的密度为8×102kg/m3，取这种油剂0.8g滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为( )A.10－10m2B.104m2C.1010cm2D.104cm2答案B解析由d＝，得S＝＝＝m2＝104m2.6.在“用油膜法估测分子大小”的实验中，若已知油的摩尔质量为M，密度为ρ，油滴质量为m，油滴在液面上扩散后的最大面积为S，阿伏加德罗常数为NA，以上各量均为国际单位，那么( )A.油滴分子直径d＝Mρ·SB.油滴分子直径d＝mρ·SC.油滴所含分子数n＝·NAD.油滴所含分子数n＝·NA答案BC解析由油膜法得分子直径d＝＝mρS故B正确，A错误.又n＝n′·NA＝·NA故C正确，D错误.7.为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是( )A.用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至1毫升，记下滴数n，则1滴溶液含纯油酸的体积V＝mLB.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些C.先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形答案B解析A项在计算一滴溶液中含纯油酸体积时忘记乘以溶液的浓度，故A项说法错误；B项的做法是正确的；多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C项错；D项中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大.8.利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数.若已知n滴油的总体积为V，一滴油形成的油膜面积为S，这种油的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油分子的直径d和阿伏加德罗常数NA分别为(球的体积公式V＝πR3)( )A.d＝，NA＝B.d＝，NA＝6μn3S3πρV3C.d＝，NA＝D.d＝，NA＝6μn3S3ρV3答案B解析一滴油体积为，故直径d＝；油的摩尔体积为Vmol＝，一个油分子的体积为V0＝πd3＝，故NA＝＝，故B正确.9.2010年5月5日，美国墨西哥湾原油泄漏事件引起了国际社会的高度关注，墨西哥湾沿岸生态环境正在遭遇“灭顶之灾”，相关专家指出，污染可能导致墨西哥湾沿岸1000英里长的湿地和海滩被毁，渔业受损，脆弱的物种灭绝.若在海洋中泄漏1t原油可覆盖12km2的海面，则油膜厚度大约是分子直径数量级的倍.(已知原油的密度为0.91×103kg/m3，结果保留一位有效数字)答案9×102解析原油的体积V＝＝m3，则形成的油膜厚度就应为d＝＝m≈9×10－8m，＝9×102，所以约是分子直径数量级的9×102倍.10.某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M＝0.283kg·mol－1，密度ρ＝0.895×103kg·m－3.若100滴油酸的体积为1mL，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是m2.(取NA＝6.02×1023mol－1，球的体积V与直径D的关系为V＝πD3，结果保留两位有效数字)答案10解析一个油酸分子的体积V＝，又V＝πD3，得分子直径D＝36MπρNA最大面积S＝，解得S＝10m2.11.中央电视台的一档美食节目，教给大家一种快速辨别真假香油的方法：将购买的香油滴在水面上，能迅速散开形成透明油膜的为真货.由此小明同学联想到“用油膜法估测油酸分子大小”这一实验，想通过类似方法测定一滴香油形成的油膜的厚度，于是借助“油膜法估测油酸分子大小”的实验器材得到了一滴香油的油膜轮廓图，如图1所示，已知一滴香油的体积约为10－2cm3，方格边长为2cm，试求该油膜的厚度.(结果保留三位有效数字)图1答案 2.08×10－7m解析由题图知该油膜面积S＝120×4×10－4m2＝4.8×10－2m2，d＝＝m≈2.08×10－7m.。
新高中物理 1.2测量分子的大小学案(含解析)粤教版选修33
学案2 测量分子的大小[学习目标定位]1.会用油膜法估测分子的大小.2.体会通过测量宏观量估算微观量的方法．1．分子直径的数量级是10－10_m.2．一般认为，组成固体和液体的分子是紧密排列的．[实验原理]把一滴油酸(事先测出其体积V )滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为是单分子油膜，且把分子看成球形，如图1所示．油膜的厚度就是油酸分子的直径d ，测出油膜面积S ，则分子直径D ＝VS.图1[实验器材]已稀释的油酸若干毫升、浅盘、痱子粉(或细石膏粉)、注射器、量筒、带方格的透明塑料盖板、彩笔.一、实验步骤1．用注射器取出已稀释好的油酸，缓缓推动活塞，使其一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积V 1时的滴数n ，算出一滴稀释油酸的体积V ′＝V 1n.再根据其中油酸的浓度η，算出一滴油酸中的纯油酸体积V ＝V ′η.2．在水平放置的浅盘中倒入约2cm 深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上，再用注射器将稀释好的油酸滴一滴在水面上，一会儿就会在水面上形成一层形状不规则的油酸薄膜．3．待油酸薄膜稳定后，将塑料盖板板平放到浅盘上，然后用彩笔将油膜的形状画在塑料盖板上．4．估算出油膜的面积S (以塑料盖板上的正方形为单位，计算轮廓内的正方形个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)．5．根据测出的一滴稀释油酸里纯油酸的体积V 和油酸薄膜的面积S ，可求出油膜的厚度d ，则d 可看作油酸分子的直径，即d ＝VS. [延伸思考]1．实验中为什么用油酸而不用其它液体？答案 油酸能在水面上形成单分子层油膜，油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被水吸引在水中，另一端对水没有亲和力，便冒出水面，油酸分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度．若把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径(如图所示)．2．实验中为什么用酒精对油酸进行稀释？答案 用酒精对油酸进行稀释有利于获取更小体积的纯油滴，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜．同时酒精易挥发，不影响测量结果． 3．实验中为什么在水面上撒痱子粉？答案 撒痱子粉后，便于观察所形成的油膜的轮廓． 二、注意事项1．油酸稀释好后，不要长时间放置，以免改变浓度，影响实验．2．注射器针头高出水面的高度应在1cm 之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果． 3．待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：第一，水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；第二，酒精挥发后液面收缩．4．做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最后用水冲洗，以保持盘的清洁． 三、误差分析1．稀释油酸的实际浓度和理论值间存在偏差； 2．一滴稀释油酸的实际体积和理论值间存在偏差；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”(即不足半个的舍去，多于半个的算一个)计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．一、实验原理及步骤例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0.1mL 的量筒、盛有适量清水的45cm×50cm 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1mL 油酸酒精溶液时的滴数NB ．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nC ．________________________________________________________________________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1cm 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 cm 2(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为________cm.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 ＝V S ＝1×10－6×0.05%×n NS ×10－4m＝0.05%NS n ×10－2m ＝0.05%n NScm.答案 (1)见解析 (2)0.05%n NS例2 (双选)油膜法粗略测定分子直径的实验基础是( ) A ．把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度 B ．让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜C ．油酸分子的直径等于滴到水面上的油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积D ．油酸分子直径的数量级是10－15m解析 油酸在水面上形成单分子油膜，将油酸分子视为球形，其分子直径即为膜的厚度，它等于滴在水面上的纯油酸的体积除以油膜的面积，而酒精已溶于水或挥发，故 A 、B 对，C 错，油酸分子直径的数量级为10－10m ，故D 错．答案 AB 二、实验数据处理例3 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104mL 溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得1mL 上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图2所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm.图2(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．解析(1)用互补法数出在油膜轮廓范围内的格子数(面积大于半个方格的算一个，不足半个的舍去)为58个，油膜面积约为S＝58×(0.02)2m2＝0.0232m2.(2)因为50滴油酸酒精溶液的体积为1mL，且能求出溶液中含纯油酸的浓度为η＝6104，故每滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V0＝Vnη＝150×6×10－4mL＝1.2×10－11m3.(3)把油膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为D＝V0S＝1.2×10－110.0232 m≈5.2×10－10m.答案(1)0.0232m2(2)1.2×10－11m3(3)5.2×10－10m测量分子的大小⎩⎪⎨⎪⎧实验原理：⎩⎪⎨⎪⎧油酸在水面上形成单分子油膜油膜厚度：d＝VS实验器材：稀释油酸、注射器等实验步骤：洒痱子粉、滴油酸、画形状、数格子、算面积注意事项误差分析1．(实验原理及步骤)(单选)利用油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是( ) A．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的质量和它的密度B．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和它的密度C ．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和它散成油膜的最大面积D ．所形成油膜的厚度和它的密度 答案 C解析 用油膜法估测分子直径时，所用的计算公式是d ＝V S，式中V 、S 分别表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和它散成单分子油膜的面积．2．(实验原理及步骤)(单选)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是( )A ．用注射器取1mL 配制好的油酸酒精溶液，共可滴N 滴，则每滴中含有油酸1NmLB ．把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些C ．先在浅盘中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上D ．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形 答案 B解析 1NmL 是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸的浓度才是油酸的体积，A 项错；B项的做法是正确的；多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C 项错；D 项中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大．3．(实验数据处理)(单选)利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数，如果已知体积为V 的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S ，这种油的摩尔质量为M ，密度为ρ，则阿伏加德罗常数N A 可表示为( ) A ．N A ＝6MS 3πρV 3B ．N A ＝8MS 3πρV2C ．N A ＝MS 34πρV 3D ．N A ＝6MS3πρ2V3答案 A解析 分子直径d ＝V S ，一个分子的体积V 0＝43·π⎝ ⎛⎭⎪⎫d 23＝πV 36S 3，摩尔体积V m ＝M ρ，阿伏加德罗常数N A ＝V m V 0＝6MS 3πρV 3.4．(实验数据处理)将1mL 的纯油酸配成500mL 的油酸酒精溶液，待均匀溶解后，用滴管取1mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共200滴，则每滴油酸酒精溶液的体积为________mL.现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为200cm 2，则估算油酸分子的直径是________m(保留一位有效数字)．答案 0.005 5×10－10解析 1mL 的纯油酸配成500mL 的油酸酒精溶液，溶液的体积百分比浓度是1500，一滴溶液的体积是V ＝1mL 200＝0.005mL ，一滴溶液所含油酸的体积V 0＝1500×0.005mL＝10－11m 3，所以油酸分子的直径d ＝V 0S ＝10－11m 3200×10－4＝5×10－10m.。
【拔高教育】2017年高中物理第一章分子动理论第二讲测量分子的大小教案粤教版选修3_3
第二讲测量分子的大小[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的数量级的方法.2.通过用油膜法测定分子大小的实验，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.一、实验原理1.理想化：把很小的一滴油酸滴在水面上，水面上会形成一块油酸薄膜，薄膜是由单层的油酸分子组成的.2.模型化：在估测油酸分子大小的数量级时，可以把它简化为球形，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径.3.测量：油膜的厚度就等于油酸分子的直径，即d＝V S .二、实验器材注射器(或滴管)、小量筒、浅盘、玻璃板、痱子粉或细石膏粉、水、酒精、油酸、彩笔、坐标纸.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甲所示.其中C17H33—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，如图乙所示.图1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. 二、实验器材已稀释的油酸若干毫升(体积配比为1∶200)；浅盘一只(30cm×40cm)；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).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1mL)时的滴数.计算出每滴液滴体积的平均值，如图2(A).图2(2)如图(B)所示，在水平放置的浅盘内倒入约2cm 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(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(D)所示.(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 .(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. 四、分析与论证 1.数据处理在利用公式d ＝V S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1mL ，则每1滴的油酸酒精溶液的体积是1nmL ，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 ＝1n·ηmL.(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. 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10－10m.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.4.利用坐标纸求油膜面积时，以边长为1cm 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，在这侧面会残留油酸，用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁.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0.1mL 的量筒、盛有适量清水的45×50cm 2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1mL 油酸酒精溶液时的滴数NB.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nC.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1cm 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 cm 2(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cm. 答案 (1)见解析 (2)0.05%n 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 ＝V S ＝1×10－6×0.05%×n NS ×10－4m＝0.05%n NS ×10－2m ＝0.05%n NScm.例2 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104mL 溶液中有纯油酸6mL ，用注射器测得1mL 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3所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm ，则：图3(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)2.32×10－2m 2(2)1.2×10－11m 3(3)5.2×10－10m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)2m 2＝2.32×10－2m 2.(2)每滴溶液中含纯油酸的体积V ＝150×6104mL＝1.2×10－5mL ＝1.2×10－11m 3(3)油酸分子的直径d ＝V S ＝1.2×10－112.32×10－2m≈5.2×10－10m.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”.1.用油膜法测分子大小时，采用的理想化条件是( ) A.把在水面上尽可能充分散开的油膜视为单分子油膜 B.把形成单分子油膜的分子看做紧密排列的球形分子 C.把油膜视为单分子油膜，但需考虑分子间隙 D.油酸酒精溶液中的酒精完全溶于水 答案 AB解析 由用油膜法估测分子的大小的实验可知，将体积为V 的油膜液滴滴在水面上，形成面积为S 的油膜，由此可以估算出油酸分子的直径为d ＝VS，这显然是将油膜视为单分子层，将油酸分子视为球形且认为分子是紧密排列的，公式d ＝V S中，并没有将分子间隙所占体积除外，D 项中酒精也可以挥发掉一部分，是否完全溶于水对本实验无影响.本题的正确选项应为A 、B.2.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40cm 的浅盘里倒入约2cm 深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上.②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定.③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小.④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积.⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上. 完成下列填空：(1)上述步骤中，正确的顺序是.(填写步骤前面的数字)(2)将1cm 3的油酸溶于酒精，制成300cm 3的油酸酒精溶液，测得1cm 3的油酸酒精溶液有50滴.现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m 2.由此估算出油酸分子的直径为m.(结果保留1位有效数字) 答案 (1)④①②⑤③ (2)5×10－10解析 (1)在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先配制油酸酒精溶液，再往盘中倒入水，并撒痱子粉，然后用注射器将配好的溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定，再将玻璃板放于盘上，用彩笔描绘在玻璃板上，根据d ＝V S 计算.(2)一滴溶液中含油酸体积V ＝1×10－650×1300m 3，故d ＝V S≈5×10－10m.(时间：60分钟)题组一 实验原理及步骤1.有关用油膜法估测分子直径的理想条件错误的是( ) A.将油酸分子看成球体 B.考虑各油酸分子间的间隙C.认为油酸分子是紧密排列的D.将油膜看成单分子油膜 答案 B2.“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：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(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，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上，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绘在玻璃板上.C.用浅盘装入约2cm 深的水.D.用公式d ＝VS，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小.E.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V . 上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完整，请指出： (1) . (2) .上述实验步骤的合理顺序是.答案 (1)C 步骤中，要在水面上均匀地撒上痱子粉或石膏粉(2)实验时，还需要：F.用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数 C 、F 、B 、A 、E 、D解析 在滴入油酸酒精溶液之前，应将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，这样可以清楚地看出油酸的轮廓，另外，在实验过程中，必须记下一滴油酸的体积. 题组二 数据处理与误差分析3.某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( ) A.油酸未完全散开 B.油酸中含有大量的酒精C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格D.求每滴体积时，1mL 的溶液的滴数多记了10滴 答案 AC解析 油酸分子直径d ＝V S.计算结果明显偏大，可能是V 取大了或S 取小了，油酸未完全散开，所测S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B 错误；若计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，使S 变小，d 变大，C 正确；若求每滴体积时，1mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 错误.4.用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需要知道油酸的( ) A.摩尔质量 B.摩尔体积 C.体积 D.密度答案 B解析 知道分子直径后，可以求出分子的体积V 0＝43π(d 2)3＝16πd 3，若再知道摩尔体积，即可求出N A ，即N A ＝V mV 0.5.某种油剂的密度为8×102kg/m 3，取这种油剂0.8g 滴在水面上，最后形成油膜的最大面积约为( ) A.10－10m 2B.104m 2C.1010cm 2D.104cm 2答案 B解析 由d ＝V S ，得S ＝V d ＝m ρd ＝8×10－48×102×10－10m 2＝104m 2.6.在“用油膜法估测分子大小”的实验中，若已知油的摩尔质量为M ，密度为ρ，油滴质量为m ，油滴在液面上扩散后的最大面积为S ，阿伏加德罗常数为N A ，以上各量均为国际单位，那么( ) A.油滴分子直径d ＝M ρ·SB.油滴分子直径d ＝m ρ·SC.油滴所含分子数n ＝m M ·N AD.油滴所含分子数n ＝M m·N A 答案 BC解析 由油膜法得分子直径d ＝V S ＝mρS故B 正确，A 错误. 又n ＝n ′·N A ＝m M·N A 故C 正确，D 错误.7.为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是( )A.用注射器向量筒里逐滴滴入配制好的溶液至1毫升，记下滴数n ，则1滴溶液含纯油酸的体积V ＝1nmLB.把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些C.先在浅盘水中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上D.用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形 答案 B解析 A 项在计算一滴溶液中含纯油酸体积时忘记乘以溶液的浓度，故A 项说法错误；B 项的做法是正确的；多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规则形状的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C 项错；D 项中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大.8.利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数.若已知n 滴油的总体积为V ，一滴油形成的油膜面积为S ，这种油的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油分子的直径d 和阿伏加德罗常数N A 分别为(球的体积公式V ＝43πR 3)( )A.d ＝V nS ，N A ＝μn ρVB.d ＝V nS ，N A ＝6μn 3S 3πρV 3C.d ＝V S ，N A ＝6μn 3S 3πρV3D.d ＝V S ，N A ＝6μn 3S 3ρV3答案 B解析 一滴油体积为V n ，故直径d ＝V nS ；油的摩尔体积为V mol ＝μρ，一个油分子的体积为V 0＝16πd 3＝πV 36n 3S 3，故N A ＝V mol V 0＝6μn 3S 3πρV 3，故B 正确. 9.2010年5月5日，美国墨西哥湾原油泄漏事件引起了国际社会的高度关注，墨西哥湾沿岸生态环境正在遭遇“灭顶之灾”，相关专家指出，污染可能导致墨西哥湾沿岸1000英里长的湿地和海滩被毁，渔业受损，脆弱的物种灭绝.若在海洋中泄漏1t 原油可覆盖12km 2的海面，则油膜厚度大约是分子直径数量级的倍.(已知原油的密度为0.91×103kg/m 3，结果保留一位有效数字) 答案 9×102解析 原油的体积V ＝mρ＝1×1030.91×103m 3，则形成的油膜厚度就应为d ＝V S ＝1×1030.91×103×12×106m≈9×10－8m ，9×10－810－10＝9×102，所以约是分子直径数量级的9×102倍.10.某同学在进行“用油膜法估测分子的大小”的实验前，查阅数据手册得知：油酸的摩尔质量M ＝0.283kg·mol －1，密度ρ＝0.895×103kg·m －3.若100滴油酸的体积为1mL ，则1滴油酸所能形成的单分子油膜的面积约是m 2.(取N A ＝6.02×1023mol －1，球的体积V 与直径D的关系为V ＝16πD 3，结果保留两位有效数字)答案 10解析 一个油酸分子的体积V ＝MρN A ，又V ＝16πD 3，得分子直径D ＝36MπρN A最大面积S ＝V D D， 解得S ＝10m 2.11.中央电视台的一档美食节目，教给大家一种快速辨别真假香油的方法：将购买的香油滴在水面上，能迅速散开形成透明油膜的为真货.由此小明同学联想到“用油膜法估测油酸分子大小”这一实验，想通过类似方法测定一滴香油形成的油膜的厚度，于是借助“油膜法估测油酸分子大小”的实验器材得到了一滴香油的油膜轮廓图，如图1所示，已知一滴香油的体积约为10－2cm 3，方格边长为2cm ，试求该油膜的厚度.(结果保留三位有效数字)图1答案 2.08×10－7m解析 由题图知该油膜面积S ＝120×4×10－4m 2＝4.8×10－2m 2，d ＝V S ＝1×10－2×10－64.8×10－2m≈2.08×10－7m.。
2020_2021学年高中物理第一章分子动理论第2节测量分子的大小教案粤教版选修3_3
第二节：单分子油膜法测分子大小【教学设计思路】本节课的内容是学生感知分子大小和用间接的方法测量微观物理量的一个重要实验，教学重点在两个方面，一是用宏观的方法间接测量微观物理量的实验方法，由黄豆大小的测量到分子的大小。
二是实验测量分子大小，注意事项，以问题带思路进行合理的实验设计。
让学生自己动手完成实验，测得分子直径，增加对分子大小的感性认识。
【教材分析】本实验是高中物理教学大纲的必修内容，除了具有一定的操作技巧外，在引导学生体会用宏观手段测量微观量方法，组织学生进行交流讨论，培养学生的创新意识、探究能力以及与他人合作的意识和能力等方面，均具有较大的拓展空间。
【教学目标】一、知识与技能掌握本实验的实验原理及所需要的器材，了解实验注意事项；学会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及油膜的面积；会计算分子的大小，处理好实验数据。
二、过程与方法1、认识构建物理模型的思想方法2、学习用宏观测量手段来探究微观物理量的方法三、情感态度与价值观以生活中的实例入手并以此为基础进行教学，培养“生活是科学之源泉”的情感；教学中以实验事实和学生的体验为基础，以“用事实说话”之教学培养“实事求是”之态度；启发学生去感受人类与科学、科学与社会的相互作用，体会物理学的价值【教学重点】1、用油膜法测量分子的大小；2、用间接的方法测量微观物理量的方法。
【教学难点】1、原理中的物理量如何测量；2、实际操作过程熟练程度及技巧问题（1、石膏粉比痱子粉效果好，2、石膏粉装在袜子里撒的均匀）。
【教学器材】试剂瓶中装有10 ml体积比1：500刚配置不久的油酸酒精溶液；装有清水塑料盒套装（实验配置盒）；玻璃盖板1块；石膏粉（装入丝袜中，）；玻璃杯、彩笔。
【教学过程】教学环节教学资源学生活动教师活动设计意图创设情境，引入课题展示分子的图片，知道组成物质的分子非常小，引出课题“测量分子的大小”通过对情景的观察和思考，知道分子非常小，产生测量分子大小的需求。
2021-2022学年高二物理粤教版选修3-3学案：第一章 2 测量分子的大小
学案2 测量分子的大小[学习目标定位]1.会用油膜法估测分子的大小.2.体会通过测量宏观量估算微观量的方法．1．分子直径的数量级是10－10_m.2．一般认为，组成固体和液体的分子是紧密排列的．[试验原理]把一滴油酸(事先测出其体积V )滴在水面上，在水面上形成油酸薄膜，认为是单分子油膜，且把分子看成球形，如图1所示．油膜的厚度就是油酸分子的直径d ，测出油膜面积S ，则分子直径D ＝VS.图1 [试验器材]已稀释的油酸若干毫升、浅盘、痱子粉(或细石膏粉)、注射器、量筒、带方格的透亮 塑料盖板、彩笔.一、试验步骤1．用注射器取出已稀释好的油酸，缓缓推动活塞，使其一滴一滴地滴入量筒，登记量筒内增加确定体积V 1时的滴数n ，算出一滴稀释油酸的体积V ′＝V 1n .再依据其中油酸的浓度η，算出一滴油酸中的纯油酸体积V ＝V ′η.2．在水平放置的浅盘中倒入约2cm 深的水，然后将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上，再用注射器将稀释好的油酸滴一滴在水面上，一会儿就会在水面上形成一层外形不规章的油酸薄膜．3．待油酸薄膜稳定后，将塑料盖板板平放到浅盘上，然后用彩笔将油膜的外形画在塑料盖板上．4．估算出油膜的面积S (以塑料盖板上的正方形为单位，计算轮廓内的正方形个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)．5．依据测出的一滴稀释油酸里纯油酸的体积V 和油酸薄膜的面积S ，可求出油膜的厚度d ，则d 可看作油酸分子的直径，即d ＝VS .[延长思考]1．试验中为什么用油酸而不用其它液体？答案 油酸能在水面上形成单分子层油膜，油酸分子的一端对水有很强的亲和力，被水吸引在水中，另一端对水没有亲和力，便冒出水面，油酸分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度等于油酸分子的长度．若把分子当成小球，油膜的厚度也就等于分子的直径(如图所示)．2．试验中为什么用酒精对油酸进行稀释？答案 用酒精对油酸进行稀释有利于猎取更小体积的纯油滴，这样更有利于油酸在水面上形成单分子油膜．同时酒精易挥发，不影响测量结果． 3．试验中为什么在水面上撒痱子粉？答案 撒痱子粉后，便于观看所形成的油膜的轮廓． 二、留意事项1．油酸稀释好后，不要长时间放置，以免转变浓度，影响试验．2．注射器针头高出水面的高度应在1cm 之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发觉针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响试验效果．3．待测油酸液面集中后又收缩，要在稳定后再画轮廓．集中后又收缩有两个缘由：第一，水面受油酸滴冲击凹陷后又恢复；其次，酒精挥发后液面收缩．4．做完试验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦去，最终用水冲洗，以保持盘的清洁． 三、误差分析1．稀释油酸的实际浓度和理论值间存在偏差；2．一滴稀释油酸的实际体积和理论值间存在偏差；3．油酸在水面上的实际分布状况和抱负中的“均匀”、“单分子纯油酸层”间存在偏差；4．接受“互补法”(即不足半个的舍去，多于半个的算一个)计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．一、试验原理及步骤例1 用油膜法估测油酸分子的大小，试验器材有：浓度为0.05%(体积分数)的油酸酒精溶液、最小刻度0.1mL 的量筒、盛有适量清水的45cm ×50cm 浅盘、痱子粉、橡皮头滴管、玻璃板、彩笔、坐标纸． (1)下面是试验步骤，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，登记滴入1mL 油酸酒精溶液时的滴数NB ．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，从低处向水面中心一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足够大的面积又不与器壁接触为止，登记滴入的滴数nC ．________________________________________________________________________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1cm 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 cm 2(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为________cm.解析 (1)由步骤D 即可提示出，步骤C 应当是：将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的外形画在玻璃板上． (2)d ＝V S＝1×10－6×0.05%×nNS ×10－4m＝0.05%NS n ×10－2m ＝0.05%n NScm.答案 (1)见解析 (2)0.05%nNS例2 (双选)油膜法粗略测定分子直径的试验基础是( ) A ．把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度 B ．让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜C ．油酸分子的直径等于滴到水面上的油酸酒精溶液的体积除以油膜的面积D ．油酸分子直径的数量级是10－15m解析 油酸在水面上形成单分子油膜，将油酸分子视为球形，其分子直径即为膜的厚度，它等于滴在水面上的纯油酸的体积除以油膜的面积，而酒精已溶于水或挥发，故 A 、B 对，C 错，油酸分子直径的数量级为10－10m ，故D 错．答案 AB 二、试验数据处理例3 在做“用油膜法估测分子的大小”试验中，油酸酒精溶液的浓度为104mL 溶液中有纯油酸6mL.用注射器测得1mL 上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待油膜外形稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，然后把玻璃板放在坐标纸上，其外形如图2所示，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm.图2(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)依据上述数据，估测出油酸分子的直径．解析 (1)用互补法数出在油膜轮廓范围内的格子数(面积大于半个方格的算一个，不足半个的舍去)为58个，油膜面积约为S ＝58×(0.02)2m 2＝0.0232m 2.(2)由于50滴油酸酒精溶液的体积为1mL ，且能求出溶液中含纯油酸的浓度为η＝6104，故每滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V 0＝V n η＝150×6×10－4mL ＝1.2×10－11m 3.(3)把油膜的厚度视为油酸分子的直径，可估算出油酸分子的直径为D ＝V 0S ＝1.2×10－110.0232m ≈5.2×10－10m.答案 (1)0.0232m 2 (2)1.2×10－11m 3(3)5.2×10－10m测量分子的大小⎩⎪⎨⎪⎧试验原理：⎩⎪⎨⎪⎧油酸在水面上形成单分子油膜油膜厚度：d ＝VS 试验器材：稀释油酸、注射器等试验步骤：洒痱子粉、滴油酸、画外形、数格子、算面积留意事项误差分析1．(试验原理及步骤)(单选)利用油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是( ) A ．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的质量和它的密度 B ．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和它的密度C ．一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和它散成油膜的最大面积D ．所形成油膜的厚度和它的密度 答案 C解析 用油膜法估测分子直径时，所用的计算公式是d ＝VS ，式中V 、S 分别表示一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积和它散成单分子油膜的面积．2．(试验原理及步骤)(单选)为了减小“用油膜法估测分子的大小”的误差，下列方法可行的是( )A ．用注射器取1mL 配制好的油酸酒精溶液，共可滴N 滴，则每滴中含有油酸1NmLB ．把浅盘水平放置，在浅盘里倒入一些水，使水面离盘口距离小一些C ．先在浅盘中撒些痱子粉，再用注射器把油酸酒精溶液多滴几滴在水面上D ．用牙签把水面上的油膜尽量拨弄成矩形答案 B解析 1N mL 是一滴油酸酒精溶液的体积，乘以其中油酸的浓度才是油酸的体积，A 项错；B 项的做法是正确的；多滴几滴能够使测量形成油膜的油酸体积更精确些，但多滴以后会使油膜面积增大，可能使油膜这个不规章外形的一部分与浅盘的壁相接触，这样油膜就不是单分子油膜了，故C 项错；D 项中的做法没有必要，并且牙签上沾有油酸，会使油酸体积测量误差增大．3．(试验数据处理)(单选)利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数，假如已知体积为V 的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S ，这种油的摩尔质量为M ，密度为ρ，则阿伏加德罗常数NA可表示为( )A ．N A ＝6MS 3πρV 3B ．N A ＝8MS 3πρV 2C ．N A ＝MS 34πρV 3D ．N A ＝6MS 3πρ2V 3答案 A解析 分子直径d ＝V S ，一个分子的体积V 0＝43·π⎝⎛⎭⎫d 23＝πV 36S 3，摩尔体积V m ＝M ρ，阿伏加德罗常数N A ＝V m V 0＝6MS 3πρV 3.4．(试验数据处理)将1mL 的纯油酸配成500mL 的油酸酒精溶液，待均匀溶解后，用滴管取1mL 油酸酒精溶液，让其自然滴出，共200滴，则每滴油酸酒精溶液的体积为________mL.现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分开放后，测得油膜的面积为200cm 2，则估算油酸分子的直径是________m(保留一位有效数字)． 答案 0.005 5×10－10解析 1mL 的纯油酸配成500mL 的油酸酒精溶液，溶液的体积百分比浓度是1500，一滴溶液的体积是V ＝1mL 200＝0.005mL ，一滴溶液所含油酸的体积V 0＝1500×0.005mL ＝10－11m 3，所以油酸分子的直径d ＝V 0S ＝10－11m 3200×10－4＝5×10－10m.题组一 试验原理及步骤1．(双选)用油膜法估测分子的大小时，接受的抱负化条件是( ) A ．把在水面上尽可能充分散开的油膜视为单分子油膜 B ．把形成单分子油膜的分子看作紧密排列的球形分子 C ．把油膜视为单分子油膜，但需考虑分子间隙 D ．将单分子视为立方体模型 答案 AB解析 由用油膜法估测分子的大小的试验可知，将体积为V 的油酸滴在水面上，形成面积为S 的油膜，由此可以估算出油酸分子的直径为d ＝VS，这明显是将油膜视为单分子层，将油酸分子视为球形且认为分子是紧密排列的，公式d ＝VS 中，并没有将分子间隙所占体积除外．所以，本题的正确选项应为A 、B.2．(单选)用油膜法估测分子的直径的试验中，下列操作正确的是( ) A ．将纯油酸直接滴在水面上B ．向量筒中滴100滴油酸酒精溶液，读出其体积C ．用试管向水面倒油酸溶液少许D ．计算油膜面积时，凡是占到方格的一部分的都计入方格的总数 答案 B解析 油酸应先稀释成油酸酒精溶液，然后取一滴溶液滴在浅盘里，目的是形成单分子油膜，故A 、C 错误，B 对；计算油膜面积时应把占到方格一半以上的作为一个，少于半个的忽视，故D 错． 3．(双选)用油膜法估测分子的直径的试验中，下列操作错误．．的有( ) A ．油酸应先用酒精稀释B ．注射器针头高出水面的高度应在1m 以上C ．从盘的中心加痱子粉，使痱子粉自动集中至均匀D ．计算油膜面积时，不足半个的舍去，多于半个的算一个 答案 BC解析 注射器针头高出水面的高度应在1cm 之内，B 项错误；应用纱网或粉扑使痱子粉均匀地洒满浅盘，C 项错误．4．“用油膜法估测分子的大小”试验的简要步骤如下：A ．数出画有油膜轮廓的塑料板轮廓内的方格数(不足半个的舍去，多于半个的算一个)，再依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上，待油酸薄膜的外形稳定后，将带有方格的透亮 塑料板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的外形描绘在玻璃板上；C ．用浅盘装入约2cm 深的水；D ．用公式d ＝VS ，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小；E ．依据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V . 上述步骤中有遗漏或不完全的，请指出：(1)________________________________________________________________________． (2)________________________________________________________________________． 上述试验步骤的合理挨次是________________________________________________． 答案 (1)在步骤C 中，要在水面上洒上痱子粉或石膏粉．(2)试验时，还需要F ：用注射器或滴管将溶液一滴一滴地滴入量筒，登记1mL 溶液的滴数． 试验步骤的合理挨次是：FCBAED.解析 在滴入油酸酒精溶液之前，应将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上，这样可以清楚地看出油酸的轮廓，另外，在试验过程中，必需登记一滴油酸溶液的体积． 题组二 试验数据处理5．(单选)将体积是10－6cm 3的油滴滴入水中，若散开形成一层单分子油膜，则油膜面积的数量级是( ) A ．102cm 2B ．10－2cm 2 C ．106cm 2D ．108cm 2 答案 A解析 依据S ＝VD可知，S ＝102cm 2，A 项正确．6．(单选)用油膜法测定分子大小的试验中，体积为V 的油滴，在水面上形成了近似圆形的单分子油膜，油膜直径为d ，则单个油膜分子的直径约为()A.4V πd 2B.πd 24VC.2V πd 2D.πd 22V 答案 A解析 油膜面积S ＝π(d 2)2＝πd 24，故单个油膜的分子直径为D ＝V S ＝4Vπd2，选项A 正确．7．(单选)将1cm 3的油酸溶于酒精，制成200cm 3的油酸酒精溶液，已知1cm 3溶液有50滴．现取一滴油酸酒精溶液滴在水面上，随着酒精溶于水中，油酸在水面上形成一单分子油膜层，已测出这一薄层的面积为0.2cm 2，由此可以估算出油酸分子的直径为( ) A ．5×10－10mB ．8×10－10mC ．5×10－8mD ．8×10－8m 答案 A解析 依据公式D ＝V S ，D ＝1200×50×0.2×10－6m ，可知A 正确．8．(单选)某同学在“用油膜法估测分子的大小”的试验中，计算结果明显偏大，可能是由于( ) A ．油酸未完全散开 B ．油酸中含有大量的酒精C ．计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算D ．求每滴溶液的体积时，1mL 的溶液的滴数多记了10滴 答案 A解析 油酸分子直径d ＝VS .计算结果明显偏大，可能是V 取大了或S 取小了，油酸未完全散开，所测S 偏小，d 偏大，A 正确；油酸中含有大量的酒精，不影响结果，B 错误；若计算油膜面积时不足1格的全部按1格计算，使S 变大，d 变小，C 错误；若求每滴溶液的体积时，1mL 的溶液的滴数多记了10滴，使V 变小，d 变小，D 错误． 题组三 综合题组9．(双选)在用油膜法估测分子大小的试验中，若已知油滴的摩尔质量为M ，密度为ρ，油滴质量为m ，油滴在水面上集中后的最大面积为S ，阿伏加德罗常数为N A ，以上各量均接受国际单位，那么( )A ．油滴分子直径D ＝MρSB ．油滴分子直径D ＝mρSC ．油滴所含分子数N ＝Mm N AD ．油滴所含分子数N ＝mM N A答案 BD解析 用油膜法测分子直径，认为油膜的厚度就为分子直径，油滴的质量为m ，最大面积为S ，则油滴的体积为V ＝m ρ，油滴分子直径为D ＝m ρS ，选项A 错，B 对；油滴的物质的量为m M ，油滴所含分子数为N ＝mM N A ，选项C 错，D 对．10．(单选)若已知n 滴油的总体积为V ，一滴油形成的油膜面积为S ，这种油的摩尔质量为M ，密度为ρ，则每个油分子的直径d 和阿伏加德罗常数N A 分别为( )A ．d ＝V nS ，N A ＝6Mn 3S 3πρV 3B ．d ＝V nS ，N A ＝MnρVC ．d ＝V S ，N A ＝6Mn 3S 3πρV 3D ．d ＝V S ，N A ＝6Mn 3S 3ρV 3答案 A解析 一滴油的体积为V n ，所以d ＝V nS ；油的摩尔体积为V m ＝M ρ，一个油分子的体积为V 0＝16πd 3＝πV 36n 3S3，所以阿伏加德罗常数N A ＝V m V 0＝6Mn 3S3πρV 3.故选A.11．在“用油膜法估测分子的大小”的试验中， (1)某同学操作步骤如下：①取确定量的无水酒精和油酸，配制成确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在浅盘内盛确定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在浅盘上掩盖透亮 玻璃，描出油膜外形，用透亮 方格纸估测油膜的面积． 改正其中的错误：________________________________________________________.(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－4mL ，其形成的油膜面积为40cm 2，则估测出油酸分子的直径为________m.答案 (1)②应在量筒中滴入N 滴溶液，计算得出一滴溶液的体积 ③应在水面上先撒上痱子粉 (2)1.2×10－10解析 (1)②在量筒中直接测量一滴油酸酒精溶液体积误差太大，应先用累积法测出N 滴溶液体积，再算出一滴溶液的体积．③油酸在水面上形成的油膜外形不易观看，可在水面上撒上痱子粉，再滴油酸酒精溶液，稳定后就呈现出清楚轮廓．(2)一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V ＝4.8×10－4×0.10%mL ，d ＝VS ＝4.8×10－4×10－3×10－640×10－4m ＝1.2×10－10m.12.在做用油膜法估测分子大小的试验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL 溶液中有纯油酸6mL ，用注射器测得1mL 上述溶液有75滴，将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，用彩笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其外形和尺寸如图1所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm ，试求：图1(1)油酸膜的面积；(2)每滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积； (3)按以上试验数据估测出油酸分子的直径．答案 (1)116cm 2 (2)8×10－6mL (3)7.5×10－10m解析 (1)由图示可知，油膜所占方格数为约116个． 那么油膜面积S ＝116×1cm 2＝116cm 2.(2)由于1mL 溶液中有75滴，1滴溶液的体积为175mL ，由题意知每104mL 溶液中有纯油酸6mL ，175mL 溶液中纯油酸的体积V ＝175×6104mL ＝8×10－6mL.(3)油酸分子直径D ＝V S ＝8×10－6116cm ≈6.9×10－10m。
高中物理第一章第二节测量分子的大小导学案粤教选修
第二节 测量分子的大小班级 姓名 学号 评价【自主学习】一、 学习目标1．知道和理解油膜法测定分子大小的原理和方法．2．掌握实验器材，理解实验步骤．3．学会实验数据的收集和处理方法．二、 重点难点1．油膜法测定分子大小的原理及利用其进行的计算．2．实验数据的收集和处理方法的理解．三、 问题导学1． 测量分子的大小可以用什么方法？2． 实验需要什么器材？测哪些物理量？如何测量？3． 实验数据如何处理？四、自主学习（阅读课本P5-6页，《金版学案》P5-7预习篇，考点1、2、3）五、 要点透析 在实验中由d ＝V/S 计算分子的直径，“V”是经过换算后一滴油酸溶液中纯油酸的体积．各物理量的计算方法如下：(1)一滴油酸溶液的体积:V′＝V 液2N ⎝ ⎛⎭⎪⎫ N 为滴数，V 液2为N 滴油酸溶液的体积. (2)一滴油酸溶液中纯油酸所占体积:V ＝V′×V 油V 液1⎝ ⎛⎭⎪⎫ V 油为纯油酸体积，V 液1为油酸溶液的总体积. (3)油酸薄层的面积S ＝na 2(n 为有效格数，a 为小格的边长)．(4)分子直径d ＝V S. (5)注意单位的统一．【预习自测】1．油膜法是一种粗略测定分子大小的方法，其方法是把一滴油酸酒精溶液滴到水面上，油酸分子在水面上散开，形成________________，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于____________． 2．如果一滴溶液中纯油酸的体积为V ，单分子油膜的面积为S ，则分子的大小(即直径)为 D ＝________.在此忽略了分子间的空隙． 3．实验器材：注射器(或滴管)、________、浅盘、________________________、痱子粉或细石膏粉、水、酒精、油酸、彩笔． 4．一般分子直径的数量级为________ m ，由实验得到油酸分子大小的数量级是________ m ．物理学中用各种不同方法测定分子的大小，用不同方法测出的分子大小________，但数量级________． 5．采有油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是( ) A ．1滴油的质量和它的密度 B ．1滴油的体积和它的密度 C ．1滴油的体积和它散成油膜的最大面积 D ．所散成的油膜的厚度和它的密度 第二节 测量分子的大小 【巩固拓展】 1． 用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需要知道油滴的 ( ) A ．摩尔质量 B ．摩尔体积 C ．体积 D ．密度 2．用油膜法估测分子的大小，方法及实验步骤如下： 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用注射器吸取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30～40 cm 的浅盘里倒入2 cm 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，将事先准备好的带方格的塑料盖板放在浅盘上，并在塑料盖板上描下油酸膜的形状． ⑤描出的轮廓如图所示，数出轮廓范围内正方形的个数N ，正方形边长l ＝20 mm. 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滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V 纯是多少毫升？ (3)油酸分子的直径是多少米？第二节 测量分子的大小课 后拓展案课 堂检测案班级姓名学号评价●【课堂检测】一、用油膜法估测分子大小1．利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、分度值为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2的浅盘、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%的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；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；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.(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小________(单位：cm)．二、油膜法测分子大小实验的误差分析2．(双选)某学生在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( )A．油酸未完全散开B．油酸中含有大量酒精C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格D．求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数错误地多记了10滴●【互动研讨】1．在本实验中能不能直接把纯油酸滴在水面上，为什么要稀释油酸？酒精的作用是什么？2．本实验能否测出阿伏加德罗常数？第二节测量分子的大小班级姓名学号评价●【当堂训练】1．（多选）用油膜法估测分子的直径时，必须假设的前提是( )A．将油酸分子看成球形分子B．认为油酸分子之间不存在间隙C．把油膜看成单分子油膜D．考虑相邻油酸分子的相互作用力2．把V1mL的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V2mL的油酸酒精溶液，测出1 mL油酸酒精溶液共有N滴．取一滴溶液滴入水中，最终在水面上形成S cm2的单分子油膜．则该油酸分子的直径大约为( )A.V1NV2Sm B.NV2V1SmC.V2NV1Scm D.V1NV2Scm3．(单选)用油膜法估测分子的直径的实验中，下列操作错误的有( ) A．酒精油酸溶液的浓度应以小于1/1000为宜B．注射器针头高出水面的高度应在1 m以上C．从盘的中央加痱子粉，使痱子粉自动扩散至均匀D．计算油膜面积时，不足半个的舍去，多于半个的算一个学习心得：高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
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第二节 测量分子的大小
班级 姓名 学号 评价
【自主学习】
一、 学习目标
1．知道和理解油膜法测定分子大小的原理和方法．
2．掌握实验器材，理解实验步骤．
3．学会实验数据的收集和处理方法．
二、 重点难点
1．油膜法测定分子大小的原理及利用其进行的计算．
2．实验数据的收集和处理方法的理解．
三、 问题导学
1． 测量分子的大小可以用什么方法？
2． 实验需要什么器材？测哪些物理量？如何测量？
3． 实验数据如何处理？
四、
自主学习（阅读课本P5-6页，《金版学案》P5-7预习篇，考点1、2、3）
五、 要点透析 在实验中由d ＝V /S 计算分子的直径，“V ”是经过换算后一滴油酸溶液中纯油酸的体积．各物理量的计算方法如下：
(1)一滴油酸溶液的体积:V ′＝V 液2N ⎝ ⎛⎭
⎪⎫ N 为滴数，V 液2为N 滴油酸溶液的体积. (2)一滴油酸溶液中纯油酸所占体积:V ＝V ′×V 油V 液1⎝ ⎛⎭
⎪⎫ V 油为纯油酸体积，V 液1为油酸溶液的总体积. (3)油酸薄层的面积S ＝na 2(n 为有效格数，a 为小格的边长)．
(4)分子直径d ＝V S
.
(5)注意单位的统一．
【预习自测】 1．油膜法是一种粗略测定分子大小的方法，其方法是把一滴油酸酒精溶液滴到水面上，油酸分子在水面上散开，形成________________，如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于____________． 2．如果一滴溶液中纯油酸的体积为V ，单分子油膜的面积为S ，则分子的大小(即直径)为 D ＝________.在此忽略了分子间的空隙． 3．实验器材：注射器(或滴管)、________、浅盘、________________________、痱子粉或细石膏粉、水、酒精、油酸、彩笔． 4．一般分子直径的数量级为________ m ，由实验得到油酸分子大小的数量级是________ m ．物理学中用各种不同方法测定分子的大小，用不同方法测出的分子大小________，但数量级________． 5．采有油膜法估测分子的直径，需要测量的物理量是( ) A ．1滴油的质量和它的密度 B ．1滴油的体积和它的密度 C ．1滴油的体积和它散成油膜的最大面积 D ．所散成的油膜的厚度和它的密度 第二节 测量分子的大小
【巩固拓展】
1． 用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需要知道油滴的
( )
A ．摩尔质量
B ．摩尔体积
C ．体积
D ．密度
2．用油膜法估测分子的大小，方法及实验步骤如下：
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用注射器吸取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30～40 cm 的浅盘里倒入2 cm 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，将事先准备好的带方格的塑料盖板放在浅盘上，并在塑料盖板上描下油酸膜的形状．
⑤描出的轮廓如图所示，数出轮廓范围内正方形的个数N ，正方形边长l ＝20 mm.
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滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V纯是多少毫升？
(3)油酸分子的直径是多少米？
第二节测量分子的大小
班级姓名学号评价
●【课堂检测】
一、用油膜法估测分子大小
1．利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、分度值为0.1 mL的量筒、盛有适量清水的45×50 cm2的浅盘、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%的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；
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；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.
(2)用已给的和测得的物理量表示单个油酸分子的大小________(单位：cm)．
二、油膜法测分子大小实验的误差分析
2．(双选)某学生在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏大，可能是由于( ) A．油酸未完全散开
B．油酸中含有大量酒精
C．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
D．求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数错误地多记了10滴
●【互动研讨】
1．在本实验中能不能直接把纯油酸滴在水面上，为什么要稀释油酸？酒精的作用是什么？2．本实验能否测出阿伏加德罗常数？
第二节测量分子的大小
班级姓名学号评价
【当堂训练】
1．（多选）用油膜法估测分子的直径时，必须假设的前提是( )
A．将油酸分子看成球形分子
B．认为油酸分子之间不存在间隙
C．把油膜看成单分子油膜
D．考虑相邻油酸分子的相互作用力
2．把V1 mL的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V2 mL的油酸酒精溶液，测出1 mL油酸酒精溶液共有N滴．取一滴溶液滴入水中，最终在水面上形成S cm2的单分子油膜．则该油酸分子的直径大约为( )
A.
V1
NV2S
m B.
NV2
V1S
m
C.
V2
NV1S
cm D.
V1
NV2S
cm
3．(单选)用油膜法估测分子的直径的实验中，下列操作错误的有( ) A．酒精油酸溶液的浓度应以小于1/1000为宜
B．注射器针头高出水面的高度应在1 m以上
C．从盘的中央加痱子粉，使痱子粉自动扩散至均匀
D．计算油膜面积时，不足半个的舍去，多于半个的算一个
学习心得：。