2027年高考物理一轮复习学案练习含答案15-第十五章 热学 06-实验16 用油膜法估测油酸分子的大小（教用）

这是一份2027年高考物理一轮复习学案练习含答案15-第十五章 热学 06-实验16 用油膜法估测油酸分子的大小（教用），共16页。试卷主要包含了实验目的，实验器材，实验原理，实验步骤，误差分析，注意事项等内容，欢迎下载使用。
一、实验目的
1.估测油酸分子的大小。
2.学会间接测量微观量的原理和方法。
二、实验器材
清水、盛水浅盘、滴管（或注射器）、容量瓶、试剂瓶、带有坐标方格的玻璃板、爽身粉、油酸、酒精、_ _ _ _ 、彩笔。
【答案】量筒
三、实验原理
利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成_ _ _ _ _ _ 油膜，如图所示，将油酸分子看作球形，测出一定体积的油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面积，用d=_ _ _ _ _ _ 计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径。
【答案】单分子； VS
四、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，以免给实验带来误差。
2.取1毫升(1cm3)的油酸溶于酒精中，制成500毫升的油酸酒精溶液。
3．用滴管（或注射器）向量筒中滴入n滴配制好的油酸酒精溶液，使这些溶液的体积恰好为1mL，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0=_ _ _ _ _ _ mL。
【答案】1n
4.往边长约为30～40cm的浅盘中倒入约2cm深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上。
5.用滴管（或注射器）向水面上滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜。
6.待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，用彩笔将油膜的形状画在玻璃板上。
7.根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，算出油膜的面积。
8.根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，根据V和油膜的面积S，算出油膜的厚度，即油酸分子的直径d=VS。若算出的分子直径的数量级不是10−10m，需要重做实验。
五、误差分析
1.纯油酸体积的计算误差。
2.油膜面积的测量误差。
（1）油膜形状的画线误差；
（2）数格子法本身就是一种估算的方法，自然会带来误差。
六、注意事项
1.油酸酒精溶液配制后不宜长时间放置，以免浓度改变，产生误差。
2.爽身粉的用量不要太多，否则不易成功。
3.浅盘里水面离盘口的距离应较小，并且浅盘要水平放置，以便准确地画出油膜的形状，画线时视线应与板面垂直。
4.要待油膜形状稳定后，再画轮廓。
5.做完实验后，把水从盘的一侧边缘倒出，并用少量酒精清洗，然后用脱脂棉擦拭，最后用水冲洗，以保持盘的清洁。
例1 （2025·福建厦门模拟）在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①将4mL的油酸溶于酒精中制成104mL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1mL。
②往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定。
③用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。
④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。
⑤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。
（1） 在上述步骤_ _ _ _ 后（请填写步骤前面的序号），完成“均匀地撒上爽身粉”操作；
（2） 该实验中每一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V0=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ mL；
（3） 某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图案的可能原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；
（4） 某次实验时，油膜形状稳定后，数得油膜所占格数约为N格（已知坐标纸正方形小格边长为L），则可估算出油酸分子的直径为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；（用符号V0、N、L表示）
（5） 某次实验时，计算出的油酸分子直径偏大，导致这一结果的原因可能是_ _ _ _ 。
A. 在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点
B. 将油酸酒精溶液滴在水面上时，用的注射器针头比原来的粗
C. 计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格
D. 求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数少记了5滴
【答案】（1） ②
（2） 4×10−6
（3） 爽身粉撒得过多
（4） V0NL2
（5） AD
【解析】
（1） 在上述步骤②后，完成“均匀地撒上爽身粉”操作。
（2） 该实验中每一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V0=41×104×1100mL=4×10−6mL。
（3） 出现题图所示图案的可能原因是爽身粉撒得过多。
（4） 油膜形状稳定后，油膜面积S=NL2，则油酸分子的直径d=V0S=V0NL2。
（5） 在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，油酸酒精溶液浓度偏小，则油膜面积S偏小，根据d=V0S可知直径测量值偏大，故A正确；将油酸酒精溶液滴在水面上时，用的注射器针头比原来的粗，则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的量偏大，形成的油膜面积S偏大，根据d=V0S可知直径测量值偏小，故B错误；计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则计算的油膜面积S偏大，根据d=V0S可知直径测量值偏小，故C错误；求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数少记了5滴，则计算的V0偏大，根据d=V0S可知直径测量值偏大，故D正确。
例2 （2025·湖南长沙模拟）某同学要完成“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，需要预先制备油酸酒精溶液，具体过程如下：取油酸1.0mL注入500mL的容量瓶内，然后向容量瓶中加入无水酒精，直到液面达到500mL的刻度为止，摇动容量瓶使油酸在酒精中充分溶解。用滴管吸取制得的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒内油酸酒精溶液达到1.0mL为止，恰好共滴了100滴。
（1） 根据以上信息计算出一滴油酸酒精溶液含油酸为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m3（结果保留1位有效数字）；
（2） 在已经撒好爽身粉的水面上用滴管轻轻地滴一滴油酸酒精溶液，待油膜充分散开后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状，然后将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，其中每个小方格的边长l=20mm，由此可以计算出油膜面积为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m2（结果保留2位有效数字）；
（3） 根据以上结果，估算油膜分子直径为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ m（结果保留2位有效数字）。
【答案】（1） 2×10−11
（2） 4.6×10−2(4.7×10−2、4.8×10−2也正确)
（3） 4.3×10−10（或4.2×10−10）
【解析】
（1） 根据题干中的制备过程，一滴油酸酒精溶液中含有的油酸为1100×1mL500=2×10−11m3。
（2） 每个小方格的面积S0=4cm2，根据油膜的轮廓可数出占的格数为115格，所以油膜的面积为S=115S0=4.6×10−2m2。
（3） 油酸在水面上会形成单分子油膜，所以油膜的厚度即为油酸分子的直径，d=VS=2×10−11m34.6×10−2m2≈4.3×10−10m。
温馨提示 请完成《分层突破训练》课时作业81