《2025年金版新学案高中物理选择性必修第三册人教版》

【素养目标】 1. 掌握用油膜法估测油酸分子的大小的实验原理和科学方法。 2. 能正确进行有关实验，提高动手操作能力。 3. 能对实验数据进行综合分析和计算，得到油酸分子直径的数量级。
【探究过程】
【原理探究】
活动 1：把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水中，从而在水面上形成一层纯油酸的单分子油膜，该单分子油膜的厚度与油酸分子的直径有什么关系？
活动 2：利用一滴酒精稀释过的油酸形成的单分子油膜，如何求出油酸分子的直径？
活动 3：本实验中需要用到哪些实验器材？
【实验过程】
一、进行实验
1. 配制油酸酒精溶液：取油酸 1 mL，注入 500 mL 的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到 500 mL 刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸与酒精充分混合，这样就得到了浓度为 0.2％的油酸酒精溶液。
2. 用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器上的刻度读取该段溶液的总体积 $V_N$，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，并记下液滴的总滴数 $N$，算出 1 滴油酸酒精溶液的体积 $V_0 = \frac{V_N}{N}$。
3. 向浅盘里倒入约 2 cm 深的水，然后将爽身粉均匀地撒在水面上。
4. 用注射器将 1 滴油酸酒精溶液滴在浅盘的水面上。
5. 待油膜的形状稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上用彩笔描出薄膜的形状。
二、数据处理
1. 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，算出油膜的面积 $S$。
2. 根据已配制好的油酸酒精溶液的浓度，算出 1 滴油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积 $V$，代入公式 $d = \frac{V}{S}$，算出油膜的厚度，即油酸分子的直径 $d$。
3. 重复以上实验步骤多测几次油膜的厚度，并求出平均值。
【注意事项】
1. 油酸酒精溶液配制好后，不要长时间放置，以免浓度改变，产生误差。
2. 待测油酸液面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓。扩散后又收缩有两个原因：
(1) 水面受液滴冲击凹陷后又恢复；
(2) 酒精挥发后液面收缩。
3. 当重做实验时，水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦拭，再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁。
4. 从浅盘的中央加爽身粉，爽身粉自动扩散至均匀，这样做效果比较好。
【误差分析】

【合作交流】
一 教材原型实验

答案： 活动1：单分子油膜的厚度等于油酸分子的直径。
活动2：先求出一滴酒精稀释过的油酸中纯油酸的体积$V$，再测出单分子油膜的面积$S$，根据$d = \frac{V}{S}$求出油酸分子的直径。
活动3：实验器材有：盛水浅盘、注射器（或滴管）、容量瓶、坐标纸、玻璃板、彩笔、爽身粉、酒精、油酸。