“油膜法”實驗的量程設(shè)計制作及實驗方法

1、“油膜法”實驗的量程設(shè)計制作及實驗方法論文導(dǎo)讀：所以學(xué)生做油膜法測分子大小實驗。實驗器的量程及量程的設(shè)計制作。簡稱粉膜密度。簡稱最大擴(kuò)展面積。被測大約值，“油膜法”實驗的量程設(shè)計制作及實驗方法。關(guān)鍵詞：油膜法，量程的設(shè)計制作，粉膜密度，最大擴(kuò)展面積，被測大約值 1 問題的提出油膜法測分子大小實驗實質(zhì)是以用粉膜法測量出單分子油膜面積為核心，這是因為油酸分子大小是根據(jù)單分子油膜面積計算而得。根據(jù)測量技術(shù)的一般規(guī)律，要測量物體的面積，必須要先知道被測面積的范圍或大約值，然后根據(jù)測量范圍或大約值選擇或設(shè)計制作一個恰當(dāng)量程的測量儀器，這樣才能正確地測量出被測面積。但是，現(xiàn)行教材編寫的“油膜法”

2、實驗指導(dǎo)中沒有提及應(yīng)作為測量（實驗）條件之一的被測單分子油膜面積范圍或大約值，更未提及其重要作用，造成測量（實驗）條件的缺失，也沒有提及需要設(shè)計制作恰當(dāng)量程的實驗器，這也許是受測量目標(biāo)是分子的直徑的影響所致，以致在實驗方法上對教師和學(xué)生產(chǎn)生了誤導(dǎo)，造成現(xiàn)行實驗方法的盲目。畢業(yè)論文，被測大約值。那么，被測單分子油膜面積的大約值應(yīng)如何得出？撒有痱子粉的淺水盤是否能成為一個可設(shè)計制作面積量程的實驗器？解決了這二個問題就能改變原有實驗方法的盲目性，極大地提高實驗的成功率。2 實驗觀察及分析通常所說痱子粉的“厚度”其實是痱子粉單個微粒在水表面排列的緊密程度，簡稱粉膜密度。從成功的實驗中可觀察到淺水盤里粉

3、膜和液膜的物理變化過程：用放大鏡可觀察到粉膜是由痱子粉微粒及微粒之間的間隙組成，間隙越小，粉膜密度越大。當(dāng)油酸溶液滴入淺水盤后，浮在水面上的油酸溶液迅速向四周擴(kuò)展，形成以酒精為主的多分子層薄膜，壓迫粉膜使微粒之間的間隙迅速減小直至微粒幾乎緊密排列（在淺盤面積有限條件下），此時油酸溶液薄膜擴(kuò)展到最大面積，也就是粉膜內(nèi)空擴(kuò)展到最大面積，其等效圓直徑稱粉膜內(nèi)空最大擴(kuò)展直徑，此時粉膜密度最大。隨著酒精的快速揮發(fā)油酸溶液薄膜面積快速減小，最后形成面積比油酸溶液薄膜的最大擴(kuò)展面積有適度減少的單分子油膜。同時，隨著油酸溶液薄膜面積的減小，因水表面張力的作用粉膜隨之?dāng)U張，粉膜內(nèi)空輪廓隨之收縮，最后粉膜緊緊包圍

4、著所形成的單分子油膜。由上述的實驗觀察及分析得出的概念和結(jié)論在下面的論述中將引用到。3 被測單分子油膜直面積（直徑）大約值的得出被測單分子油膜直面積大約值（簡稱被測面積大約值）的得出似乎有點隱蔽，不像一張白紙的面積大約值可以直接用經(jīng)驗來估計或粗測而得。（如果字?jǐn)?shù)太多，這句可以刪去）眾所周知，學(xué)生做實驗都必須先由實驗教師進(jìn)行實驗設(shè)計，所以作為實驗條件的被測面積大約值需要由實驗教師在設(shè)計實驗時確定。建議在設(shè)計實驗時，按一滴油酸溶液擴(kuò)展成單分子油膜的面積占淺水盤面積的3040%來配制油酸溶液，這里把由實驗設(shè)計得出的并加以實驗驗證的由一滴油酸溶液擴(kuò)展成單分子油膜的面積看作為被測單分子油膜直面積大約值，

5、其等效圓直徑簡稱被測直徑大約值，作為學(xué)生分組實驗的實驗條件。當(dāng)然也可以給出一個被測面積的范圍。4 實驗器的量程及量程的設(shè)計制作為了能清楚地說明測量單分子油膜直徑（面積）的實驗器（下簡稱實驗器）的量程，將實驗器與電壓表比較，并忽略次要因素，即假定粉膜內(nèi)空為圓形并且在收縮時以圓形向淺水盤中心收縮。根據(jù)上述假設(shè)，可以想象，如果過淺水盤的盤底中心畫上有毫米刻度的直角坐標(biāo)，就可以透過液面從刻度上讀出粉膜內(nèi)空的直徑。畢業(yè)論文，被測大約值。與電壓表比較，有刻度的淺水盤的盤底相當(dāng)于電壓表的刻度盤；直徑會隨著油酸溶液薄膜面積的縮小而變小的粉膜內(nèi)空輪廓相當(dāng)于電壓表的表針；粉膜內(nèi)空最大擴(kuò)展直徑（面積）就是實驗器的量

6、程，如同電壓表的滿偏值（量程）。如本文第一部分所述，實驗器量程的設(shè)計制作必須使得實驗器的量程適度大于被測單分子油膜面積大約值，這猶如用一個A表頭設(shè)計制作一個量程適度大于被測電壓大約值的電壓表。那么實驗器的量程即粉膜內(nèi)空最大擴(kuò)展直徑（面積）與什么有關(guān)？顯然與粉膜密度即撒粉量有關(guān)，即一定的撒粉量對應(yīng)著確定的量程，所以可設(shè)想這樣制作實驗器的量程：我們最好能夠一邊撒粉一邊測量實驗器的量程，直至量程適度大于被測單分子油膜直徑（面積）大約值為止，但這又是不可能的，因為粉膜內(nèi)空最大擴(kuò)展直徑（面積）是在擴(kuò)展的油酸溶液薄膜條件下反映出來，但是我們又必須在不滴油酸溶液情況下制作出量程，這是一個矛盾。經(jīng)多次探索和試

7、驗，發(fā)現(xiàn)可以用氣膜來代替液膜來制作實驗器的量程，具體原理和操作如下：對正淺水盤中心垂直吹氣，吹出的氣體在水面上形成氣膜將痱子粉膜推開，在淺水盤中央形成被粉膜包圍的圓形氣膜區(qū)。吹氣時要逐漸加力，直至氣膜區(qū)不再擴(kuò)展為止，即吹氣氣壓要超過最大擴(kuò)展面積對應(yīng)的最小氣壓，此時粉膜幾乎被氣膜壓迫到密度最大狀態(tài)，氣膜區(qū)亦擴(kuò)展到最大面積，簡稱最大擴(kuò)展面積，其直徑稱最大擴(kuò)展直徑。實驗證明，在直徑1020厘米范圍內(nèi)，在粉膜中氣膜區(qū)的最大擴(kuò)展面積是油酸溶液薄膜形成的粉膜內(nèi)空最大擴(kuò)展面積的10.96倍左右，所以可近似認(rèn)為這二個最大擴(kuò)展面積相等，因此可認(rèn)為氣膜區(qū)最大擴(kuò)展直徑就是實驗器的量程。所以在撒粉過程中，只要不斷地測

8、量氣膜區(qū)的最大擴(kuò)展直徑（用比較法測量，在下面介紹），當(dāng)最大擴(kuò)展直徑適度大于被測單分子油膜直徑大約值時，即可停止撒粉，從而得到恰當(dāng)?shù)牧砍?，此時粉膜的密度就恰到好處，就能有效地測出單分子油膜的面積。在設(shè)計制作實驗器的量程時，考慮到各種因素的影響，一般取量程是被測直徑大約值的1.081.3倍。5 實驗方法1、分組實驗前，實驗教師根據(jù)實驗設(shè)計先給出被測單分子油膜直徑大約值。2、采用在盤中心撒粉的方法撒痱子粉。畢業(yè)論文，被測大約值。畢業(yè)論文，被測大約值。在中心印有十字線的透明淺水盤里注入適量的清水，在淺水盤的中心不停地撒痱子粉，由于水表面張力的作用痱子粉會均勻地向四周擴(kuò)散，待痱子粉向中心合攏穩(wěn)定后，即可

9、形成密度均勻的粉膜。3、制作恰當(dāng)量程的實驗器。先在一張白紙上畫上二個同心圓，一個直徑為被測直徑大約值的1.08倍，一個直徑為被測直徑大約值的1.3倍，并過圓心劃十字線，在未撒粉之前將白紙放進(jìn)淺盤底部中心位置，透過淺水盤可看到同心圓。在痱子粉撒放到一定程度且痱子粉向中心合攏穩(wěn)定后，用嘴或用直徑為6毫米的塑料軟管垂直對著淺水盤中心吹氣，如果氣膜區(qū)最大擴(kuò)展直徑大于外同心圓，則在粉膜末合攏之前繼續(xù)撒痱子粉，如此反復(fù)數(shù)次直至氣膜區(qū)圓周介于二個同心圓之間，即可停止撒粉。此時實驗器的量程就適度大于被測直徑大約值，粉膜的密度恰到好處。然后按常規(guī)進(jìn)行后幾步的操作，如果所形成的油膜面積比油酸溶液薄膜的最大擴(kuò)展面積略有收縮，則實驗成功。由于所形成的單分子油膜輪廓并非圓形，仍然要用坐標(biāo)紙測量其面積。如果撒粉過量導(dǎo)致氣膜區(qū)最大擴(kuò)展直徑小于內(nèi)同心圓，可在粉膜中心舀去少量痱子粉。最后說明一下使用痱子粉的注意問題：要使用新開啟包裝的痱子粉，使用后要密封，以保證粉膜的擴(kuò)張趨勢。畢業(yè)論文，被測大約值。（如果字?jǐn)?shù)太多，這句可以刪去）綜上所述，看似簡單的撒痱子粉的操作其實是實驗器量程的設(shè)計制作的過程，所以學(xué)生做油膜法測分子大小實驗，首先要進(jìn)行實驗器的直徑量程的設(shè)計制作，這是整