高三一轮复习学案物理第十四章热学实验二十用油膜法估测油酸分子的大小.docx
实验二十用油膜法估测油酸分子的大小
学习目标1.知道油膜法估测油酸分子的大小的原理。2.掌握用油膜法估测油酸分子的大小的方法。
实验原理与器材
实验操作
1.实验原理：利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，用d＝eq\f(V,S)计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径，如图。
2.实验器材
盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔。
1.配制油酸酒精溶液，取纯油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止。
2.用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n。根据V0＝eq\f(Vn,n)算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。
3.向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上。
4.用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。
5.待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
6.将画有油酸薄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1cm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)。
7.根据溶液的比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝eq\f(V,S)算出薄膜的厚度d，即为分子直径。
误差分析
1.纯油酸体积的计算引起误差。
2.画油膜形状时不准确带来误差。
3.数格子法本身是一种估算的方法，从而会带来误差。
考点一实验原理与操作
例1在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成________(选填“单层”或“多层”)分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为________。
(2)某同学实验中先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，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：
A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜
B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积
C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上
D.向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上
以上操作的合理顺序是________(填字母代号)。
(3)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。
A.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理
答案(1)单层eq\f(V,S)(2)DACB(3)AC
解析(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为d＝eq\f(V,S)。
(2)实验中先在浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜；将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上；将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积。则合理的顺序是DACB。
(3)该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。根据d＝eq\f(V,S)可知，将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V偏大，测得的分子直径d偏大，选项A正确；油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，实验数据处理仍然按照挥发前的浓度计算，即算出的纯油酸的体积偏小，则测得的分子直径偏小，选项B错误；水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则S的测量值偏小，分子直径测量值偏大，选项C正确；计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则S测量值偏大，分子直径测量值偏小，选项D错误。
考点二实验数据处理与误差分析
例2巴蜀中学高二年级某学习小组用油膜法估测油酸分子的大小，实验中他们向1mL纯油酸中添加酒精，配得油酸酒精溶液总体积为500mL，接着用注射器向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓，如图1所示。
图1
(1)已知每一个小正方形的边长为20mm，则该油酸薄膜的面积为________m2(结果保留