分子大小

1.2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小

本課作為實驗課。通過宏觀的方法也是可以測量微觀量的，主要內容有實驗思路、物理量的測量、數

據分析和誤差分析。我么需要運用理想化模型，把分析看成單分子層，且是均勻球體。通過測度算少的方

法測得1滴油酸的體積，通過數格子的方法測得1滴油酸的面積，這樣就可以大致估測分子的直徑了。

物理觀念∶知道用分子的球形建立水面上油酸的單分子油膜的模型。

科學思維∶理解用單分子油膜測量油酸分子直徑的公式。

科學探究：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。

科學態度與責任∶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，

并推廣到生活中有關的物理問題。

教學重點：油膜法測分子直徑。

教學難點：操作、進行數據分析和誤差分析。

多媒體課件、酒精、注射器、方格紙、玻璃板、淺水盤、痱子粉、油酸等。

一、新課引入

通過分子、蘋果和地球的直徑的對比。根據上節課的知識可知分子十分微小，

用肉眼無法觀察。

問題：分子的直徑這么小，我們是怎么測出來的呢？

二、新課教學

（一）實驗思路

理想化處理：

①把滴在水面上的油酸層當作單分子油膜層

②油分子一個個緊挨著整齊排列，且把分子

看成球形

計算原理：將一體積為v的油滴滴在水平面上，當他伸展成單分子油膜，如果把這一攤油膜當成一個

很矮的柱體，那體積是v面積是s再把柱體的高設為d，利用體積公式就得到v=sd，因為這個d也是油膜

分子的直徑，所以咱要求的分子直徑計算公式就能用

S

V

d?

來表示。

（二）物理量的測量

1.測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V

①稀釋油酸

為了使油酸充分展開，獲得一塊單分子油膜，我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水中。這樣的油

酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精將溶于水并很快揮發，從而獲得純油酸形成的油膜。

②配制一定濃度的油酸酒精溶液

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總體積，再

把它一滴一滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數。用它們的總體積除以總滴數，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。

例如：把1mL的油酸用酒精稀釋成200ml溶液

那稀釋后1mL溶液中油酸的含量：mL

200

1

再假設1mL溶液可以分成50滴，那每一滴的體積就是

50

1

=0.02mL

而其中的1滴純油酸含量就是

50200

1

V

?

?=0.0001mL。

2.測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S

①撒爽身粉

②滴1滴油酸酒精溶液

③放上玻璃板，等液面穩定

④畫出輪廓

⑤放坐標紙，數格子

假設每個格子邊長是a，如果數得n個格子：s=na2

（三）數據分析

用1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積和該油膜面積S計算出油膜厚度，即

油酸分子的直徑

S

V

d?

分子的大小：除少數有機物大分子，一般分子直徑的數量級是10-10m。

（四）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，沒有使用正確的觀察方法而產生誤差

③油滴的體積過大，同時水同同積過小，不能形成單分子油膜。

④描繪油膜形狀的畫線誤差.

⑤利用小正方形數計算輪廓的面積時，輪廓的不規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.

例1："用油膜法估測分子的大小"實驗的科學依據是（）

A.將油酸形成的膜看成單分子油膜

B.不考慮各油酸分子間的間隙

C.考慮了各油酸分子間的間隙

D.將油酸分子看成球形

解析：選ABD。

例2：在“油膜法”估測分子大小的實驗中，認為油酸分子在水面上形成的是單分子層，這體現的物理思

想方法是（）

A.等效替代法B.控制變量法

C.理想模型法D.累積法

解析：選C。

例3：某同學在"用油膜法估測分子直徑"的實驗中，計算結果明顯偏大，可能是由于（）

A.油酸未完全散開程

B.油酸中含有大量的酒精

C.計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格

D.求每液體積時，1mL的溶液的滴效多記了10液

解析：選ABC。

例4：在做“用油膜法：估測分子的大小”實驗時，每103mL油酸酒精溶液中有純油酸1mL。用注射器

測得58滴這樣的溶液為1mL。把1滴這樣的溶液滴入的淺盤里，等油膜穩定后，把玻璃板蓋在淺盤上并描

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。

(1)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是多少？

(2)油酸膜的面積是多少？

(3)按以上數據，估算油酸分子的大小。

解：（1）1mL油酸酒精溶液中含有純油酸體積為：mL10mL

10

1

V3

3

1

???

1滴油酸酒精溶液中含有純油酸體積為：

3115

1

2

m1071mL1071mL

58

V

V???????..

（2）小方格的面積：S

1

=10-2×10-2m2=10-4m2

小方格的個數n=114

油酸膜的面積為：S=nS

1

=114×10-4m2=1.14×10-2m2

（3）油酸分子的直徑：

S

V

d?

帶入數據得：

m10021

10141

1071

d9

2

11

?

?

?

??

?

?

?.

.

.

1.2實驗：用油膜法估測油酸分子的大小

一、實驗思路

①把滴在水面上的油酸層當作單分子油膜層

②油分子一個個緊挨著整齊排列，且把分子看成球形

③計算原理∶

S

V

d?

二、物理量的測量

1.測量1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V

2.測量1滴油酸酒精溶液在水面上形成的油膜面積S

三、數據分析∶一般分子直徑的數量級是10-10m。

本課的實驗中，學生在做實驗時對實驗誤差的把握不夠，比如撒痱子粉的時候，撒得比較多，油酸推

不開液面，造成實驗效果不佳等。還有就是重復做實驗的時候，沒有把上個實驗的淺盤洗干凈，還殘留有

油酸等。