人教版(新教材)高中物理選擇性必修3教學設(shè)計2：1 2 實驗：用油膜法估測油酸分子的大小教案

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE11.2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小〖教學目標〗1.知道用分子的球形建立水面上油酸的單分子油膜的模型，并理解用單分子油膜測量油酸分子直徑的公式d＝VS2.能操作并測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積和在水面上形成的油膜的面積。3.能對測量的數(shù)據(jù)進行綜合分析和計算，得到油酸分子直徑的數(shù)量級。4.通過油膜法測量分子直徑的實驗過程，體會用宏觀量測量微觀量的模型計算方法。〖學習重點〗油膜法測量分子直徑〖學習難點〗操作、數(shù)據(jù)進行綜合分析和計算〖教學過程〗一.引入新課分子十分微小。以水為例，一個直徑為10~3mm左右的水珠，它的大小與細菌差不多，用肉眼無法觀察，就是在這樣小的水珠里，分子的個數(shù)竟比地球上人口的總數(shù)還多上好幾倍!那么，通過什么途徑可以知道分子的大小呢?二、新課學習1．實驗思路(1)理想化：認為在水面上形成的油膜是由單層油酸分子緊密排布組成的。(2)模型化：把油酸分子簡化成球形，則油膜的厚度即為油酸分子的直徑，如圖所示。估算方法：可以粗略地認為，油膜的厚度等于1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V與它在水面上攤開的面積S之比，即油酸分子的直徑d＝VS2．實驗器材油酸、酒精、注射器或滴管、量筒、淺盤、玻璃板、坐標紙、彩筆、爽身粉或細石膏粉。3．物理量的測量(1)測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V①配制一定濃度的油酸酒精溶液。②用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度讀取該段溶液的eq\o(□,\s\up3(07))總體積，再把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)。③用它們的總體積除以總滴數(shù)，得到1滴油酸酒精溶液的體積，再計算其所含純油酸的體積V。(2)測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S①在淺盤里盛上水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，將爽身粉均勻地撒在水面上。②用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面散開，形成一塊油膜。油膜上沒有爽身粉，可以清楚地看出它的輪廓。③待油膜形狀穩(wěn)定后，將事先準備好的帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描下薄膜的形狀。④根據(jù)畫有油膜輪廓的玻璃板上的坐標方格，計算輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個。然后，把正方形的個數(shù)乘單個正方形的面積就得到油膜的面積S。4．數(shù)據(jù)分析用1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V和該油膜面積S計算出油膜厚度，即油酸分子的直徑d＝eq\f(V,S)。除了一些有機物質(zhì)的大分子外，多數(shù)分子大小的數(shù)量級為10－10m。5．誤差分析(1)油酸酒精溶液配制后長時間放置，由于酒精的揮發(fā)會導致溶液的濃度改變，從而給實驗帶來較大的誤差。(2)利用量筒測量油酸酒精溶液的體積時，沒有使用正確的讀數(shù)方法而產(chǎn)生誤差。(3)油滴的體積過大，同時水面面積過小，不能形成單分子油膜。(4)描繪油膜形狀的畫線誤差。(5)利用小正方形數(shù)計算輪廓的面積時，輪廓的不規(guī)則性容易帶來計算誤差。(6)不考慮油酸分子的空隙，計算分子直徑時的誤差。課堂練習1.(多選)關(guān)于“用油膜法估測分子大小”的實驗，下列說法正確的是()A.單分子油膜的厚度被認為是油酸分子的直徑B.實驗測量結(jié)果表明，分子直徑的數(shù)量級是10-12mC.實驗時先將爽身粉均勻撒在水面上，再把一滴油酸酒精溶液滴在水面上D.處理數(shù)據(jù)時將一滴油酸酒精溶液的體積除以油膜面積就算得油酸分子的直徑〖解析〗分子直徑的數(shù)量級是10-10m，故B選項錯誤；處理數(shù)據(jù)時是將純油酸的體積除以油膜面積算得油酸分子的直徑，故D選項錯誤?！即鸢浮紸C2.在“用油膜法估測分子的大小”的實驗時，用注射器將一滴油酸酒精溶液滴入盛水的淺盤里，把玻璃板放在淺盤上并描畫出油酸膜的輪廓，如圖所示.圖中正方形小方格的邊長為1cm，若一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是7×10－6mL，則油酸分子的直徑是()m(計算結(jié)果保留1位有效數(shù)字)．A.4×10－10 B.5×10－10C.6×10－10 D.7×10－10〖解析〗計算油膜面積時，只計算了完整方格的數(shù)目，導致S偏小，根據(jù)d=QUOTEVSVSQUOTEVS可知，測量值偏大，故A正確；水面上痱子粉撒得較多，油膜沒有充分展開，則測量的面積S偏小，導致計算結(jié)果偏大，故B正確；計算時把油酸酒精溶液當成了純油酸，體積偏大，則d偏大，故C正確；測量每滴油酸酒精溶液體積時，將29滴溶液錯數(shù)成30滴，計算代入純油酸體積將偏小，測量直徑偏小，故D錯誤?！即鸢浮紸BC4.測量分子大小的方法有很多，如油膜法、顯微鏡法。(1)在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，用移液管量取0.25mL油酸，倒入標注250mL的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL的溶液。然后用滴管吸取這種溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面達到量筒中1mL的刻度，再用滴管取配好的油酸酒精溶液，向撒有痱子粉的盛水淺盤中滴下2滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜穩(wěn)定后，放在帶有正方形坐標格的玻璃板下觀察油膜，如圖所示。坐標格的正方形大小為2cm×2cm。由圖可以估算出油膜的面積是cm2(保留2位有效數(shù)字)，由此估算出油酸分子的直徑是m(保留1位有效數(shù)字)。(2)如圖所示是用掃描隧道顯微鏡拍下的一個“量子圍欄”的照片。這個量子圍欄是由48個鐵原子在銅的表面排列成直徑為1.43×10-8m的圓周而組成的。由此可以估算出鐵原子的直徑約為m。(保留2位有效數(shù)字)

〖解析〗(1)數(shù)油膜的正方形格數(shù)，大于半格的算一格，小于半格的舍去，估算出油膜的面積S=格數(shù)(65)×2cm×2cm=260cm2=2.6×102cm2。溶液體積濃度為11000每滴溶液體積為1100

mL2滴溶液中所含油酸體積V=2×10-5cm3，油膜厚度