人教版物理選擇性必修3第1章第2節教學設計

課題實驗：用油膜法估測油酸分單元1學科物理年級高二

子的大小

物理觀念：理解分子模型，知道分子直徑的數量級。

學習科學思維：學會用油膜法估測分子大小。

目標科學探究：能夠對實驗數據進行處理，掌握“互補法”計算油膜面積。

科學態度與責任：學會堅持實事求是的態度，用實驗方法探究問題，培養探索科學的興趣。

重點用油膜法估測油酸分子的大小的原理

難點實驗操作、數據處理

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課閱讀課文,回答以下問題:

1、這里所說的分子與化學中所說的分子有何

不同?引入新課內容，

2、怎樣才能觀察到分子的排布?閱讀課本類比求乒乓球直

3、怎樣才能知道分子的大小呢?徑的方法。

4、如何求解分子直徑呢？

講授新課為了估測油酸分子的大小，我們把1滴油酸滴

在水面上，水面上會形成一層油膜，油膜是由單層

油酸分子(C17H33COOH)中的烴基C17H33-組成了解油酸分子為接下來講解油

的。盡管油酸分子有著復雜的結構和形狀，分子間油膜的特性。膜法求解分子直

也存在著間隙，但在估測其大小時，可以把它簡化徑的做鋪墊。

為球形處理,并認為它們緊密排布(如圖)。測出油膜

的得度d,它就相當于分子的直徑。

思考1：如何形成單分子油膜？

實驗中，為了使油酸充分展開，獲得一塊單分

學生閱讀課讓學生掌握獲得

子油膜，我們需要將油酸在酒精中稀釋后再滴入水

本，思考討論單分子油膜的方

中。這樣的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精

如何若獲得單法。

將溶于水并很快揮發,從而獲得純油酸形成的油膜。

分子油膜。

思考2：如何用配制好的油酸酒精溶液計算出

油酸滴的體積V？

思考討論，怎掌握減小誤差的

樣測量才能減常見方法，讓學

小誤差。生形成用物理思

維解決問題的方

如圖A所示，用注射器或滴管將事先配制好的式。

油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內

增加一定體積(例如1mL)時的滴數．計算出每滴液

滴體積的平均值。

思考3：如何測量水面上漂浮的油膜的表面

積？

討論計算油膜讓學生掌握互補

面積的可靠方法計算油膜面積

法，并討論如的方法，不足一

何若減小誤格的不計算，超

差。過半格的記為一

如左圖所示，用滴管將一滴油酸溶液輕輕滴

格。

入水面中央，待油膜形狀穩定后，在淺盤上蓋上塑

料蓋板，用彩筆描出油膜的邊緣輪廓，如右圖所示。

將畫有油酸薄膜輪廓的塑料板放在坐標紙上，

算出油酸薄膜的面積S。

思考4：請結合教材內容總結實驗步驟。

學生結合前面讓學生在實驗過

的思考問題總程中總結實驗需

結實驗步驟，要注意的事項，

并根據組內討提升學生科學探

論的實驗步驟究的能力。

進行實驗，并

（1）數滴：配制溶液（稀釋）后、精測一滴

總結實驗中的

液體體積，用注射器或滴管將事先配制好的油酸酒

注意事項。

精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內增加一

定體積(例如1mL)時的滴數．計算出每滴液滴體積

的平均值。

（2）撒粉：水盤取水，撒痱子粉

（3）滴油：滴一滴溶液形成單層表面薄膜

（4）劃線：描油膜形狀

（5）數格：數格數，計算油膜面積

（6）計算：求分子直徑

請同學們根據實驗步驟完成實驗。

思考5：請結合本小組的實驗過程，思考本實

學生通過注意提高學生的反思

驗有哪些注意事項？

事項梳理自己能力，幫助學生

（1）油酸酒精溶液不宜長時間放置；確保容

的實驗過程。形成堅持實事求

器器壁潔凈。

是的科學態度。

（2）量取1mL油酸酒精溶液后計量滴數時應

盡量使每滴大小相同。

（3）往水面上撒痱子粉要適量、均勻。

（4）滴油時針頭離水面1cm左右；不要一下

滴得太多，使油膜的面積過大。

（5）油膜穩定后再描線，視線應與油膜垂直。

（6）利用坐標紙求油膜面積時，以邊長為1cm

的正方形為單位，計算輪廓內正方形的個數時，大

于半個的均算一個。

思考6：請結合本小組的實驗數據，思考本實

思考產生

驗的誤差原因都有哪些？誤差的原因。可分分析實驗，

（1）形成的油膜不是單分子油膜提高科學素養，

讓油膜盡可能散開，等收縮到穩定狀態再進行培養學生嚴謹的

測量。要求使用的酒精的濃度、痱子粉的用量適宜科學態度。

等。

（2）純油酸體積的計算誤差

要用累積法測油滴的體積。先測出1mL的酒精

油酸溶液的滴數，從而計算出一滴酒精油酸溶液的

體積。再由油酸的濃度算出油酸的體積。

（3）油膜的面積S測算產生的誤差

①油膜形狀畫線誤差：用淺盤使玻璃盡量靠近

液面，畫線盡量和油膜邊緣對應。

②數格子法，帶來的誤差

用坐標紙，測出形狀不規則油膜的面積。數出

不規則圖形的輪廓包圍的方格數，計算方格數時，

不足半格的舍去，多于半格的算一個，方格邊長的

單位越小，用這種方法求出的面積越精確。

課堂練習1：將1cm3的油酸溶于酒精，制成

200cm3的油酸酒精溶液．已知1cm3溶液有50滴，加強對前

一滴滴到水面上，酒精溶于水，油酸形成一單分子面的知識點的

理解。

層，其面積為0.2m2.由此可知油酸分子大約為多

少？提高學生對問題

解：一滴油酸酒精溶液含油酸體積：的分析能力，鍛

煉學生的科學思

維。

油酸分子直徑約為：

拓展提高小球模型：在計算固體和液體分子大小時，可

把分子看成是一小球，小球緊密排列在一起（忽略理解分子常見

小球間的空隙）則：的模型。

油酸分子

d

水

44d1

vR3()3d3

3326

立方體模型：在計算氣體分子大小時，把每個

分子和其占有的空間當作一個小立方體，氣體分子

位于每個立方體的中心，這個小立方體的邊長等于

分子間的平均距離。

dd

d

vd3

課堂練習2：已知水的摩爾體積是1.8×10-5

完成練習

m3/mol，每個水分子的直徑是4×10-10m，設想

水分子是一個挨一個排列的，求1mol水中所含的

水分子數。

解：一個分子的體積：

鞏固練習，幫助

4d

V()33.01029m3學生掌握知識點

32

1mol水中所含的水分子數：6.0×1023mol-1

課堂練習3：在做“用油膜法估測分子的大小”

實驗中，油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液中

有純油酸6mL，用注射器測得1mL上述溶液中有

液滴50滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待

水面穩定后，將玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上描

出油膜的輪廓，隨后把玻璃板放在坐標紙上，其形

狀如圖所示，坐標紙中正方形小方格的邊長為20

mm，則：

(1)油膜的面積是多少？

(2)每一滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積

是多少？

(3)根據上述數據，估測出油酸分子的直徑是多

少？

解：(1)油膜輪廓包圍的方格數約58個，則油酸膜

的面積

S＝58×(20×10－3)2m2＝2.32×10－2m2.

16

(2)每滴溶液中含純油酸的體積V＝×mL

50104

＝1.2×10－5mL＝1.2×10－11m3

V－

(3)油酸分子的直徑d＝≈5.2×1010m.

S

課堂練習4：用油膜法估測油酸分子的大小，

實驗器材有：濃度為0.05%(體積分數)的油酸酒精

溶液、最小刻度0.1mL的量筒、盛有適量清水的

45×50cm2淺盤、痱子粉、橡皮頭滴管、玻璃板、

彩筆、坐標紙．

(1)下面是實驗步驟，請填寫所缺的步驟C.

A．用滴管將濃度為0.05%油酸酒精溶液一滴

一滴地滴入量筒中，記下滴入1mL油酸酒精溶液

時的滴數N

B．將痱子粉均勻地撒在淺盤內水面上，用滴

管吸取濃度為0.05%的油酸酒精溶液，從低處向水

面中央一滴一滴地滴入，直到油酸薄膜有足夠大的

面積又不與器壁接觸為止，記下滴入的滴數n

C．____________________