2026届高考物理一轮复习课件 第十五章 第6讲 实验 用油膜法估测油酸分子的大小 探究气体等温变化的规律

这是一份2026届高考物理一轮复习课件 第十五章 第6讲 实验 用油膜法估测油酸分子的大小 探究气体等温变化的规律，共60页。PPT课件主要包含了实验数据处理，考点一，②⑤③，×10-10，×10-5，×10-9，考点二，不需要，漏气或气体温度降低，过原点的倾斜直线等内容，欢迎下载使用。
实验Ⅰ　用油膜法估测油酸分子的大小一、实验原理
二、实验器材油酸、酒精、注射器、烧杯、浅盘及水、带坐标方格的玻璃板、盛有爽身粉的布袋、彩笔。三、实验操作及步骤1.配制溶液:取1 mL油酸溶于酒精中,制成500 mL的油酸酒精溶液。2.盛水撒粉:在浅盘中盛入约2 cm深的水,一只手捏住盛有爽身粉的布袋,另一只手拍打,将爽身粉均匀地撒在水面上。
3.滴入油酸:用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液,油酸立即在水面散开,形成一块油膜。4.描画轮廓:待油膜形状稳定后,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描下薄膜的形状。
2.计算油膜的面积S:根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格,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。把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S。
五、注意事项1.在水面上撒爽身粉时,注意不要触动浅盘中的水。2.在玻璃板上描绘轮廓时动作要轻而迅速,眼睛视线要始终与玻璃板垂直。3.油酸酒精溶液配制后不要长时间放置,以免浓度改变,产生误差。4.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,是由针头中酒精挥发所致,不影响实验效果。5.实验要求估算油酸分子的大小,结果中数量级符合要求即可。
六、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。
实验Ⅱ　探究气体等温变化的规律一、实验原理在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下,通过改变密闭注射器中气体的体积,由压力表读出对应气体的压强值,进而研究在温度不变的条件下气体的压强与体积的关系。二、实验器材带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套、刻度尺等。
三、实验操作及步骤1.安装器材(如图)。
2.将注射器的柱塞适量推入注射器,用橡胶套封住一段空气柱。在实验过程中,我们可以近似认为空气柱的质量和温度不变。3.把柱塞分别缓慢地向下压或向上拉,同时读出空气柱的长度与压强的几组数据并记录。
四、实验数据处理1.以压强p为纵坐标,以体积V为横坐标建立p-V坐标系,画出气体等温变化的p-V图像,则图像是曲线,并不能认为压强与体积成反比。
五、注意事项与误差分析1.实验中操作要缓慢,不能用手握住注射器,以确保温度不变。2.要等到示数稳定之后,再去读数。3.实验中应保持气体质量不变,故安装装置时柱塞上涂好润滑油,防止漏气。
用油膜法估测油酸分子的大小
[例1] 【实验原理与操作】 (2024·江苏无锡阶段练习)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,有下列实验步骤:①往浅盘里倒入适量的水,待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上。②用注射器将事先配制好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上,待油膜形状稳定。③将玻璃板平放在坐标纸上,计算出油膜的面积,从而估算出油酸分子直径的大小。④将8 mL的油酸溶于酒精中制成1×104 mL的油酸酒精溶液,用注射器将溶液一滴一滴地滴入量筒中,每滴入100滴,量筒内的溶液增加1 mL。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。(1)上述步骤中,正确的顺序是④①　　　 　(填写步骤前面的数字,前两步已给出)。 
【解析】 (1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,其步骤为配制油酸酒精溶液④、准备浅水盘,撒上爽身粉①、滴入油酸酒精溶液,形成油膜②、描绘油膜边缘⑤、测量油膜面积,计算分子直径③,故正确顺序为④①②⑤③。
(2)完成本实验需要几点假设,以下假设与本实验无关的是　　　　。 A.将油酸分子视为球形B.油膜中分子沿直线排列C.将油膜看成单分子层D.油酸分子紧密排列无间隙
【解析】 (2)该实验中把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜;不需要考虑分子间隙,把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子;将油酸分子视为球体模型。但并未将油膜中分子看作直线排列,故B正确。
(3)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,体现的物理思想方法是　　　　。 A.理想模型法B.控制变量法C.等效替代法
【解析】 (3)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,体现的物理思想方法是理想模型法。故A正确。
(4)油膜形状稳定后,数得油膜所占格数约为128格(已知坐标纸正方形小方格的边长为1 cm),则可估算出油酸分子的直径约为　 　　 m(结果保留1位有效数字)。 
(5)实验后,某小组发现自己所测得的分子直径d明显偏小,出现这种情况的可能原因是　 。 (多选)A.水面上爽身粉撒得太多,油膜没有充分展开B.求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数计多了C.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算D.油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
【解析】 (5)水面上爽身粉撒得太多,油膜没有充分展开,则测量的面积S偏小,导致结果偏大,故A错误;求每滴溶液体积时,1 mL溶液的滴数计多了,则一滴油酸的体积减小了,会导致计算结果偏小,故B正确;将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算,则计算时所用的体积数值偏大,会导致结果偏大,故C错误;油酸酒精溶液久置,酒精挥发使溶液的浓度变大,导致计算时所用油酸体积偏小而使结果偏小,故D正确。
[例2] 【实验数据处理与误差分析】(2024·四川达州期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中,实验步骤如下:a.将1 mL油酸配制成1 000 mL油酸酒精溶液;b.用小注射器取一段油酸酒精溶液,并将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中,直到1 mL时一共滴入50滴;c.向浅盘中倒入约2 cm深的水,并将爽身粉均匀地撒在水面上;d.用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液;
e.待油酸薄膜的形状稳定后,将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上,并用彩笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状,如图甲所示。
(1)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是　　 　　 mL。 
(2)已知每一小方格的边长为1 cm,多于半个的方格算一个,少于半个的方格舍去,数得满足条件方格数为60个,根据上述数据得出油酸分子的直径是　　 　　 m。(结果保留1位有效数字) 
(3)关于本实验,下列说法正确的有　　　　。(多选) A.油酸酒精溶液长时间放置,会使分子直径的计算结果偏小B.若实验过程中爽身粉撒得太多,会使分子直径的计算结果偏小C.本实验中用玻璃棒轻轻按油膜,使之形成更规则的图形,可减小实验误差D.向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时,滴数少记了几滴,会使分子直径的计算结果偏大
【解析】 (3)油酸酒精溶液长时间放置,会使酒精挥发,油酸的浓度增大,从而每滴纯油酸的体积大于其测量值,造成分子直径的计算结果偏小,故A正确;若实验过程中爽身粉撒得太多,油酸没有充分散开,导致面积S的测量值偏小,从而会使分子直径的计算结果偏大,故B错误;实验中将爽身粉均匀地撒在水面上且不溶于水,虽然形成的油膜外形复杂,但不影响格子正确计数,与外形是否规则无关,且人为干预外形会造成另外的误差,故C错误;若滴数少记了几滴,使每滴纯油酸的体积测量值偏大,从而造成分子直径的计算结果偏大,故D正确。
(4)在步骤e中,由于水槽边缘不平整,盖在水槽上的玻璃板与形成的油膜并不平行,侧视图如图乙所示,则该情况会导致最终测得的油酸分子的半径结果　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。 
【解析】 (4)由于玻璃板和油膜平面不平行,导致在玻璃板上描绘的油膜轮廓围成的面积大于油膜的实际面积,所以最终测得的油膜分子半径偏小。
[例3] 【实验目的的创新】(2024·河南开封期末)某同学模仿“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的方案,做了三个非常巧妙的设计,请你借鉴对应设计思路,完成以下实验。(1)现需要在一个烧杯中倒入0.01克食盐供以后做实验用,但现有的电子秤最小只能称0.1克的质量,以下方法最合理的是　　　　。 
(2)有一小捆长度相同粗细均匀的细铁丝,要较精确地测量细铁丝的横截面积,采用如下方法测量:①向量筒中倒入适量的水,读取示数V1;②将10根长度相同的细铁丝放入量筒中,使其被水浸没,读取示数V2;③取出细铁丝,用刻度尺测出一根细铁丝的长度L;④每根细铁丝的横截面积为S=　 。 
(3)估测一粒治疗嗓子的喉症丸(可视为球形小颗粒)的直径。实验步骤如下:①将适量药丸倒入量筒,然后轻轻晃动几下量筒,测量出药丸的总体积V;②再将药丸从量筒中倒出,平铺在水平的坐标纸上,使药丸紧挨着排成单层结构;③用铅笔描绘出边缘的轮廓如图;
④撤去药丸,进行数据处理。a.坐标纸上每个小正方形方格的边长为L,轮廓所围的面积为　　　　。 b.该同学估测出药丸的直径为　　　　。 c.经过仔细观察,发现药丸并不是标准的球形,将导致测量值将比药丸看作球形的直径　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。 
探究气体等温变化的规律
[例4] 【实验原理与操作】 (2025·安徽安庆月考)用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。(1)实验中,为找到体积与压强的关系,　　　　(选填“需要”或“不需要”)测空气柱的横截面积。 
【解析】 (1)由于注射器的横截面积相等,在确定压强与体积关系时可用长度代替体积,故不需要测空气柱的横截面积。
(2)若实验过程中不慎将活塞拉出针筒,则　　　　(选填“需要”或“不需要”)重做实验。 
【解析】 (2)若实验过程中不慎将活塞拉出针筒,气体质量发生变化,则需要重做实验。
(3)关于该实验的操作,下列说法正确的有　　　　。(多选) A.柱塞上涂润滑油B.应缓慢推拉柱塞C.用手握注射器推拉柱塞D.注射器必须固定在竖直平面内
【解析】 (3)柱塞上涂润滑油,既减小摩擦,又防止漏气,故A正确;若急速推拉活塞,则有可能造成漏气和封闭气体温度变化,所以应缓慢推拉活塞,故B正确;用手握注射器推拉柱塞,会造成气体温度发生变化,故C错误;封闭气体压强由压力表测量,与注射器是否竖直无关,故D错误。
[例5] 【实验数据处理与误差分析】 (2025·湖南长沙阶段练习)用图甲所示实验装置探究气体等温变化的规律。(1)在本实验操作的过程中,需要保持不变的量是气体的　　　和　　　 。
【解析】 (1)探究气体等温变化的规律,需要保持封闭气体不变,即不改变的是气体的质量和温度。
A.实验过程中有漏气现象B.实验过程中气体温度降低C.实验过程中气体温度升高D.漏加了注射器与压强传感器连接处的气体体积
[例6] 【实验目的的创新】 (2024·湖北黄冈期中)一定质量气体等温变化时,其p与V的乘积是个定值C,有同学设计了下面实验,欲验证等温时pV乘积是否为定值,并测出该定值 C以及当地的大气压值p0。Ⅰ.找一段内壁比较光滑的废弃排水管以及配套的堵帽,用胶水把堵帽粘在管底,底部密封后做成汽缸,固定放在水平地面上。
Ⅱ.找一个与排水管配套的管件“补芯”(直径比水管内径略小、同材质的薄圆柱体)充当活塞,测出活塞的横截面积为S=10 cm2。如图甲所示,用胶水把补芯活塞、硬杆和置物平台牢固地粘连在一起,并用天平称出其质量。
Ⅲ.在活塞边缘和汽缸内部涂抹上凡士林(保证良好的密封和润滑),把活塞缓慢地竖直插入汽缸内,密封一定量气体。取一配重物块,亦称出其质量,把配重物块和活塞、硬杆、置物平台的质量加在一起,记为m1,然后把配重物块放在置物平台,活塞无摩擦地下移,稳定时测出密封气体柱长度h1。
(1)实验中温度不变,图像是一条直线,如图乙,验证pV乘积C是定值的依据是　　　　。 A.图像的斜率是定值B.图像纵轴截距是定值C.图像横轴截距是定值
(2)g取10 m/s2,根据图像,可以测得被密封气体的定值C=　　　　;测得当地大气压的值为 p0=　　 　　Pa。(以上两空均保留2位有效数字, C值必须注明单位) 
(3)实验中活塞下移时与管壁存在摩擦,假设这里的摩擦力大小始终恒定,但图像法处理数据时没有考虑,这样会导致 C的测量值与真实值相比将　　　　,大气压p0测量值与真实值相比将　　　　 。(上述两空均选填“偏大”“偏小”或“无影响”) 
[例7] 【实验器材的创新】 (2025·安徽合肥开学考试)日常生活中的许多现象,往往隐含着许多科学道理,如:a.自行车在烈日下暴晒,车胎容易发生爆炸;b.压缩一段封闭在注射器内的空气,发现越压缩越费力。(1)关于一定质量的气体产生的压强与哪些因素有关,小明做出了以下猜想:猜想一:可能与气体的温度有关;猜想二:可能与气体的体积有关。
(2)为验证猜想一,小明进行如下实验操作:①取一根长约为1 m,一端封闭的细玻璃管,在室温(20 ℃)下用水银封闭一段空气柱,将玻璃管竖直固定,并在玻璃管上标出水银柱下表面的位置,如图甲所示。②将空气柱浸入50 ℃的水中,待水银柱不再上升后,往玻璃管内注入水银直到　　　　　为止。 
【解析】 (2)②由于猜想一中要探究压强与温度的关系,因此应保持封闭气体体积不变,将空气柱浸入50 ℃的水中,待水银柱不再上升后,往玻璃管内注入水银直到水银柱回到标记处为止,这样可以通过比较水银柱的长度来比较气体压强的大小。
③再将空气柱浸入80 ℃的水中,重复实验。实验中小明发现空气柱的温度越高,其上方的水银柱也越长,由此可得出结论:一定质量的气体,体积一定,温度越高,产生的压强越　　　　。 
【解析】 ③由于②中水银柱的长度比①中水银柱的长度长,所以p1