（山东专用）2021高考物理一轮复习 实验17 用油膜法估测分子的大小课件

热学第十二章实验17用油膜法估测分子的大小01主干回顾·强化根基◎注意事项1．将所有的实验用具擦洗干净，不能混用．2．油酸酒精溶液的浓度以小于0.1%为宜．3．浅盘中的水离盘口面的距离应较小，并要水平放置，以便准确地画出薄膜的形状，画线时视线应与板面垂直．◎误差分析1．纯油酸体积的计算引起误差；2．油膜形状的画线误差；3．数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来误差．02核心考点·探究突破考点一实验原理及操作步骤[例1]“用油膜法估测分子的大小”实验的简要步骤如下：A．将画有油酸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酸膜的面积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画在玻璃板上C．用浅盘装入约2cm深的水．D．用公式d＝VS，求出薄膜厚度，即油酸分子直径的大小．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不完整的，请指出：(1)___________________________________________________________．(2)__________________________________________________________．上述实验步骤的合理顺序是________.某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________.A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数D．水面上痱子数撒得较多，油酸膜没有充分展开答案见解析解析(1)C步骤中，要在水面上撒上痱子粉或细石膏粉．(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液滴的数目．实验步骤的合理顺序是CFBAED．由d＝VS可知，测量结果偏大有两个原因，一是体积比正常值偏大，二是面积比正常值偏小，故正确的说法是A、C、D．[例2]在“用油膜法估测分子的大小”实验中，(1)(多选)该实验中的理想化假设是________.A．将油膜看成单分子层油膜B．不考虑各油酸分子间的间隙C．不考虑各油酸分子间的相互作用力D．将油酸分子看成球形ABD(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是________.A．可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓B．对油酸溶液起到稀释作用C．有助于测量一滴油酸的体积D．有助于油酸的颜色更透明便于识别(3)某老师为本实验配制油酸酒精溶液，实验室配备的器材有：面积为0.22m2的蒸发皿、滴管、量筒(50滴溶液滴入量筒体积约为1毫升)、纯油酸和无水酒精若干．已知分子直径数量级为10－10m，则该老师配制的油酸酒精溶液浓度(油酸与油酸酒精溶液的体积比)至多为________‰(保留两位有效数字)．B1.1解析(1)计算分子直径是根据体积与面积之比，所以需将油膜看成单分子层油膜，不考虑各油酸分子间的间隙，将油酸分子看成球形，故选A、B、D．(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用，酒精稀释油酸是为了进一步减小油酸的面密度，使油酸分子尽可能少的在竖直方向上重叠，更能保证其形成单层分子油膜，也就是为了减小系统误差．(3)根据题意可知，形成的油膜的面积不能超过蒸发皿的面积，当油膜面积等于蒸发皿的面积时，油酸酒精溶液浓度最大．一滴油酸的体积V0＝dS＝10－10m×0.22m2＝2.2×10－11m3，一滴油酸酒精溶液的体积V＝150cm3＝2×10－8m3，则此油酸酒精溶液的浓度为V0V＝1.1‰.考点二实验数据处理[例3]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.(结果保留一位有效数字)④①②⑤③5×10－10解析(1)依据实验顺序，先配制混合溶液④，然后在浅盘中放水和痱子粉①，将一滴溶液滴入浅盘中②，将玻璃板放在浅盘上获取油膜形状⑤，最后用已知边长的坐标纸上的油膜形状来计算油膜的总面积③.故正确的操作顺序为④①②⑤③.(2)一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V＝1cm350×1300＝6.7×10－5cm3，故油酸分子直径d＝VS＝6.7×10－5cm30.13m2＝6.7×10－11m30.13m2≈5×10－10m.例4]在“用油膜法估测分子大小”的实验中，现有油酸和酒精体积比为n∶m配制好的油酸酒精溶液置于容器中，还有一个盛约2cm深水的浅盘，一支滴管，一个量筒．请补充下述实验步骤：(1)______________________________________________________．(需测量的物理量用字母表示)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出其体积V(2)用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，等油酸薄膜稳定后，将薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示，则油膜面积为________(已知坐标纸上每个小方格面积为S，求油膜面积时，半个以上方格面积记为S，不足半个舍去)．(3)估算油酸分子直径的表达式为d＝________________.115SnV115NSm＋n解析(1)用滴管向量筒内加注N滴油酸酒精溶液，读出其体积V.(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为V′＝VN·nm＋n，油膜面积S′＝115S.(3)由d＝V′S′，得d＝nV115NSm＋n.