《高二物理备课导学案（人教版2019选择性必修第三册）》1.2实验：用油膜法估测油酸分子的大小（解析版）

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第 2 节　实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【知识梳理与方法突破】
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。
二、实验器材
用酒精稀释过的油酸、滴管、痱子粉、浅盘及水、玻璃板、彩笔、量筒、坐标纸。
三、实验步骤
1．配制油酸酒精溶液，取 1mL 的油酸滴入酒精中配制成 500mL 的油酸酒精溶液。
2．用滴管或注射器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
（例如 1mL）时的滴数，算出一滴油酸酒精溶液的体积。
3．实验时先向边长为 30～40cm 的浅盘里倒入约 2cm 深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面
上用滴管往水面上滴一滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面上散开，形成一块薄膜。
4．待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
5．将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积 S。求面积时以坐标纸上边长为
1cm 的正方形为单位。数出轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个。
6．根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积 V。根据一滴纯油酸的体积 V 和薄
膜的面积 S 即可算出油酸薄膜的厚度 d＝V/S，即油酸分子的大小。
四、数据处理
根据上面记录的数据，完成以下表格：
实验
次数
量筒内增加 1mL
溶液时的滴数
一滴纯油酸
的体积 V
轮廓内的小
格子数
轮廓面积 S
分子的直径
（m）
平均值
1
2
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。
7．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。
六、误差分析
用油膜法估测分子的直径，通常可以测得比较准，实验误差通常来自三个方面：
1．形成单分子油膜
只有形成单分子油膜，才能用油膜的厚度代表分子的直径，即 d＝V/S。要求使用的酒精的浓度、痱子
粉的用量适宜。
2．油滴的体积 V
用累积法测油滴的体积。先测出 1mL 的油酸酒精溶液的滴数，从而计算出一滴油酸酒精溶液的体积，
再由油酸酒精溶液的浓度算出纯油酸的体积。
3．油膜的面积 S
用坐标纸测出形状不规则油膜的面积。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
格的舍去，多于半格的算一个，方格边长的单位越小，这种方法求出的面积越精确。
【例】在用“油膜法测量油酸分子大小”的实验中，下列说法中正确的是（　　）
A．实验时应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉洒在水面上
B．计算油膜面积时，应舍去所有不足一格的方格
C．油酸分子直径等于纯油酸体积除以相应油膜面积
D．用油膜法可以精确测量分子的大小
【答案】C
【详解】A．实验时要先洒痱子粉，再滴油酸酒精溶液，A错误；
B．在计算面积时，超过半个的按一个，不足半格的才能舍去，B错误；
C．根据实验原理可知，分子直径是由纯油酸的体积除以相应的油膜的面积，C正确；
D．由于油膜法假设分子是单层并且紧密相连的；并不完全符合实际，故不能精确测量分子的大小，D错误。
故选 C。
【针对训练】做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，四个同学都发生了一个操作错误，导致最后所
测分子直径的偏大的是（　　）
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液旳实际浓度比计算值小
了
B．乙同学用注射器测得58 滴油酸酒精的溶液为 1mL，不小心错记录为 59 滴
C．丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取一溶液滴在水面
上，这个拿错的注射器的针管比原来的粗
D．丁同学计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格
【答案】A
【详解】A．因不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些，这样导致算出
的油酸体积比实际偏大 ，可知，油酸的分子直径比实际值偏大，故A正确；
B．求每滴体积时，lmL 的溶液的滴数多计了 1滴，纯油酸的体积将偏小，则计算得到的分子直径将偏小，
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