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1.2实验：用油墨法估测油酸分子的大小基础导学要点一、用油膜法估测油酸分子的大小1．实验目的：用油膜法估测油酸分子的大小．初步学会用统计的方法求物理量．2．实验原理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，在水面上形成一层纯油酸的单分子层薄膜，如图所示．如果把分子看成球形，单分子油膜的厚度就可以认为等于油酸分子的直径．实验中如果算出一定体积V 的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积S ，即可算出油酸分子直径的大小，即d ＝V S. 3．实验器材清水、酒精、油酸、量筒、浅盘(边长约为30 cm ～40 cm)、注射器(或滴管)、玻璃板、彩笔、痱子粉(或石膏粉)、坐标纸、容量瓶(500 mL)．4．实验步骤(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以减少实验误差；(2)配制油酸酒精溶液：取油酸1 mL ，注入500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸分子充分与酒精分子结合，这样就得到了浓度为0.2%的油酸酒精溶液；(3)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时的滴数；(4)向浅盘里倒入约2 cm 深的水，并将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上；(5)用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上一滴；(6)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸薄膜的形状用彩笔画在玻璃板上；(7)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，算出油膜的面积S ；(8)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 ，并代入公式d ＝V S算出油酸薄膜的厚度d ；(9)重复以上实验步骤多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小．5．数据处理(计算方法：)(1)一滴油酸溶液的平均体积VV ＝N 滴油酸溶液的体积N(2)一滴油酸溶液中含纯油酸的体积VV ＝V ×油酸溶液的体积比⎝⎛⎭⎪⎫体积比＝纯油酸体积溶液的体积 (3)油膜的面积S ＝n ×1 cm 2(n 为有效格数，小方格的边长为1 cm)(4)分子直径d ＝V S(代入数据时注意单位的统一) 6．注意事项(1)油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免改变浓度产生实验误差．(2)实验前应练习好滴法．(3)待测油酸扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又收缩有两个原因：第一是水面受到油酸滴冲击凹陷后恢复；第二是酒精挥发后液面收缩．(4)当重做实验时，水从盘的一侧边缘倒出，在这侧面上会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱棉擦干，再用清水冲洗，这样可保持盘的清洁．(5)从盘的中央加痱子粉，使粉自动扩散至均匀，比在水面上撒粉效果好．(6)本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可．强化训练一、选择题1、在“用油膜法估测分子大小”的实验中，能将油膜的厚度近似认为等于油酸分子的直径，下列措施可行的是( )A ．把痱子粉均匀地撒在水面上，测出其面积B ．取油酸一滴，滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜C ．取油酸酒精溶液一滴，滴在撒有均匀痱子粉的水面上形成面积尽可能大的油膜D ．把油酸酒精溶液滴在撒有均匀痱子粉的水面上后，要立即描绘油酸在水面上的轮廓【答案】C【解析】A ．要正确完成该实验，首先要在水面上均匀的撒上薄薄的一层痱子粉，作用是方便确定油膜的边界，A 错误；B ．由于纯油酸较黏稠不易展开需利用酒精稀释，B 错误；CD ．向撒有均匀痱子粉的水中滴入一滴油酸酒精溶液，静置稳定后在水面上形成尽可能大的单分子油膜，再描绘油酸在水面上的轮廓以确定其面积，C 正确，D 错误。
实验:用油膜法估测油酸分子的大小【教学目标】1．知道用单分子油膜方法估算分子的直径。
通过测量分子的直径和质量，教给学生研究物理问题的方法。
运用理想化方法，建立物质分子是球形体的模型。
2．培养学生在物理学中的估算能力。
3．体会通过测量宏观量来研究微观量的思想方法。
【教学重难点】用油膜法估测分子的大小。
【教学过程】一、新课导入分子十分微小。
以水为例，一个直径为10-3mm左右的水珠，它的大小与细菌差不多，用肉眼无法观察，就是在这样小的水珠里，分子的个数竟比地球上人口的总数还多上好几倍！思考:通过什么途径可以知道分子的大小呢？问题1:曹冲怎么称象？化整为零出示一堆绿豆。
问题2:怎样估测绿豆的直径？化零为整学生思考发言，教师总结方法.方法一：将绿豆排成一行，测出总长，数出个数.则d=dd，再由球体体积公式计算出直径.方法二：测出总体积，数出个数。
则d0=dd方法三：量出单层铺开的面积，测出总体积。
则d=dd继续发问:问题3:怎么估算鞋底的大小？教师展示方格纸，将鞋底印在方格纸上，数出格数即可得知鞋底的大小。
能否用同样的方法测算分子的直径呢？有什么困难？同学们思考并发言，师生一起总结测算的方法。
二、新课教学（一）实验思路为了估测油酸分子的大小,我们把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜.尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布.测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径.实验完成后,各组对实验过程及实验结果做汇报，成功的小组分享成功的经验，失败的小组分析失败的原因。
教师根据各小组的分享总结实验的注意事项。
（五）注意事项1．油酸酒精溶液的浓度应小于0.1％。
2．痱子粉的用量不要太多，否则不易成功.3．测1滴油酸酒精溶液的体积时，滴入量筒中的油酸酒精溶液的体积应为整毫升数，应多滴几滴，数出对应的毫升数，这样求平均值时误差较小。
4．浅盘里水离盘口面的距离应小些，并要水平放置，以便准确地画出油膜的形状，画线时视线应与板面垂直.5．要待油膜形状稳定后,再画轮廓.6．利用坐标纸求油膜面积时,以边长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，大于半个的算一个。
2011—2012学年度第二学期
清新县第一中学集体备课教案
高二级学科物理选修3-3 第１单元主备人：刘凤银课题测量分子大小
教学目标
知识与技能
1．知道本实验的原理及所需要的器材，了解实验注意的事项。
2．会正确测出一滴油酸酒精溶液中油酸的体积及形成油膜的面积。
3．会估算分子直径大小，处理好实验数据。
过程与方法：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
情感态度与价值观：通过探究性学习培养学生的创新思维和严谨求实的科学素养
教材分析重点：理解用油膜法测量分子大小的原理难点：实验数据处理
教学方法教法：实验学法：
教学手段
课时安排
教学过程
【知识再现】
一、实验原理
油酸分子C17H33COOH由和
两部分构成．其中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，使油酸分子一个挨一个排列，可形成．如果油酸分子可以大致看做球形，油膜的厚度就是分子直径，如图所示．因此，事先测出一滴油酸的体积V，再测出该滴酸在水面上尽可能散开时油膜的面积S，就可算出油酸分子的直径。
二、实验器材
浅盘、痱子粉、注射器、、有机玻璃板、彩笔、坐标纸、铅笔及油酸溶液．
三、实验步骤
1．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中，记下量筒内增加一定体积(如1 ml)时的滴数．2．先往边长约为30～40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上，再用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上滴，待油酸薄膜的形状稳定后，将事先准备好的有机玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上．
3．将画有油酸薄膜轮廓的有机玻璃板放在上，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，计算轮廓所围正方形的个数)
4．根据油酸酒精溶液的浓度，算出1滴溶液中纯油酸的体积V，由d＝求出油酸分子的直径d．
知识点一实验设计的技巧
本实验以10—2m数量级的测量来估计10—10m数量级的分子大小，这个实验中有独特的设计技巧．
1．三种液体的选择
为什么要选择这三种液体?首先，油酸、酒精、水具有不同的溶解性，油酸易溶入酒精而不溶入水，酒精易溶入水，所以，可以使油酸溶入酒精制成油酸酒精溶液，而将溶液滴入水中时，由于酒精易溶入水，这样，在水面上的就只有油酸了．其次，油酸分子由两部分组成，一部分C17H33是不饱和烃具有憎水性，而另一部分是一COOH对水有很强的亲和力．这样，当油酸在水面上时其中C17H33一部分露出水面，另一部分COOH则漫在水中，油酸分子直立在水面上．所以，能形成一个单分子层油膜．另外，酒精具有易挥发性，而油酸不挥发，当油酸酒精溶液滴到水面上时，酒精不但溶于水中而且挥发到空气中，而只有油酸留在了水面上．
2．滴到水面上的油酸体积很小
实验中如何保证滴到水面上的油酸体积很小，使油酸在水面上形成的油膜面积不要太大．实验中采用的办法是：首先，这里只是滴上一滴溶液而不是用量筒量多少倒在水面上，为了测量一滴溶液体积，测量多少滴油酸酒精溶液的体积为多大，从而得到一滴油酸酒精溶液的体积．另外，实验中不是把纯油酸滴到水面上，而是把浓度很低的油酸酒精溶液滴到水面上，这样滴到水面上的油酸体积就足够小了．
【应用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．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
导示:不可以用汽油代替油酸，因为油酸分子由两部分组成，一部分C17H33是不饱和烃具有憎水性，而另一部分是一COOH对水有很强的亲和力，而汽油则不可替代，A错。
直接用量筒量取一定的油酸酒精溶液倒在水盘中，油酸的量太大，实验不能成功，B错。
虽然油酸能溶入汽油，但汽油却不能溶入水，所以不可以用汽油代替酒精，C错。
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，而油酸却能很快在水面上形成单分子油层，D正确。
故选D。
知识点二实验注意事项
1．酒精油酸溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变，影响实验．
2．酒精油酸溶液的浓度应小于1/1000为宜．
3．痱子粉的用量不要大大，否则不易成功．
4．滴管胶头高出水面应在1 cm之内，否则油膜难以形成．
5．要待油膜形状稳定后，再画轮廓．
6．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．【应用2】下面是某同学在用油膜法测分子大小的实验过程中的一些操作，其中正确的是( )
A．在水盘中洒上痱子粉后，用滴管把一滴油酸滴入水盘中
B．滴入油酸时注射针头离水面约10 cm高
C．向水盘中加水时一直加到水平面接近水盘边缘
D．水盘中加入水后立即洒上痱子粉，并立即滴上油酸酒精溶液
导示:在水盘中洒上痱子粉后，用滴管把一滴油酸酒精溶液滴入水盘中，而不是油酸，A错。
滴入油酸时注射针头离水面不能太高，大约1cm左右，B错。
向水盘中加水时要一直加到水平面接近水盘边缘，以便于描绘油膜轮廓，C正确。
水盘中加入水后，要让水面平静后再洒上痱子粉，稳定后再滴上油酸酒精溶液，D错。
故选C。
实验过程中的注意事项，要在实验中引起重视，这是保证实验成功的关键。
知识点三实验数据处理
1．油酸体积的计算
如果知道油酸酒精溶液浓度为P，测量出N滴油酸酒精溶液的体积为V，那么1滴油酸酒精溶液中含有的油酸体积为V1．
2．数格子的方法
这是估测不规则形状面积的一种方法：将一玻璃板放在不规则面积的上方，在玻璃板上画出不规则图形的轮廓，然后将其放在坐标纸上，数出不规则图形的轮廓包围的方格数．计算方格数时，不足半个格子的舍去，多于半个格子的算一个，方格边长的单位越小，这种方法求出的面积越精确．
【应用3】在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入标注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。
然后用滴管吸取这种溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL 的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。
坐标格的正方形的大小为2cm×2cm。
由图可以估算出油膜的面积是＿＿＿＿＿m2（保留两位有效数字）由此估算出油酸分子的直径是m（保留一位有效数字）导示:数出方格数为57格（注意：数格时，大于半格的算一格，不足半格的不计入），可估算出膜的面积是S=2.3×10-2m2[(2.3±0.2)×10-2m2算对]。
滴入水中的油酸体积为：V=2×0.25×10-6/（250×100）=2×10-11m3。
所以估算出油酸分子的直径是d=V/S=9×10-10m。
板书设计1.实验目的
2.实验原理
3.实验仪器
4.实验步骤
5.数据处理
6.注意事项
作
业
布
置
完成课后全部习题
教
学
反
思
1，学生在实验过
程中明显预习
不足
2，对仪器的使用
不够规范
3，数据记录很多
不符合要求。
