[高二物理实验教案]

用油膜法估测分子的大小

实验目的

学会用油膜法估测分子的大小

实验器材

①注射器或滴管②事先配制好的油酸酒精溶液③量筒④盛有清水的浅盘⑤痱子粉⑥玻璃板⑦坐标纸

实验原理

如果分子直径为d，油滴体积是V，油膜面积为S，则d=V／S，测出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，测出油膜的面积S，估算出分子直径的数量级。

实验步骤

1．用注射器或滴管将老师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（如1mL）时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，然后再按油酸酒精溶液的浓度计算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。

2.往边长约为30—40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水稳定后，将适量痱子粉均匀地洒在水面上。

3．用注射器或滴管将老师事先配制好的油酸酒精溶液滴在水面上一滴，形成如图1—1所示的形状，待油酸薄膜的性状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，（注意玻璃板不能与油膜接触）然后将油膜的形状用彩笔描在玻璃板上。

4．将画有油膜轮廓的玻璃板正确的放在坐标纸上，计算出油膜的面积S，求面积时以坐标纸上边长为1cn的正方形为单位，计算出正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个，

5．根据纯油酸的体积V和油酸的面积S可计算出油酸薄膜的厚度，即油酸分子的大小。

注意事项

1．油酸酒精溶液的浓度以小于l‰为宜。

2．油酸酒精溶液的液滴要适当多一些。

3．每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。

4．痱子粉不宜撒得过厚，器具用后要清洗好。

实验纪录

课堂练习

1．油酸是一种脂肪酸，它的分子和水分子有很强的      能力，当它浮在水面上形成一层油膜时，薄膜中只有一层分子，这样的一层油酸薄膜简称        。如果油酸分子可以大致看作球形，油膜的厚度就是分子的直径。事先测出一滴油酸的体积V，再测出油膜的面积S，就可计算出油膜分子的直径d=       。油酸分子直径的数量级是     m。

2．用注射器或滴管将老师事先配制好的       溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内增加一定体积（如1mL）时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的       ，然后再按油酸酒精溶液的浓度，计算出一滴溶液中       的体积V。

能力测试：

1．实验中为什么要待容器中的水稳定后再进行实验？

2．油酸分子直径的数量级在10^-10m，有位同学的测量结果远大于这个数量级，试分析可能的原因。

3．根据你的体会，试述做好本实验应该注意的几个问题。（或影响实验结果的因素）

4．已知酒精油酸溶液的浓度为1‰，一滴油酸酒精溶液在水中扩展的油膜面积约为186cm²，1Ml油酸溶液约有66滴。试确定油酸分子的大小。

作业

完成实验报告

附：参考资料

“用油膜法估测分子大小”的实验指导

用油膜法估测分子的大小这一学生实验，是要让学生学习一种方法，即用宏观手段来研究微观问题，该实验具有很强的探索性，因此指导学生做好这个实验是十分有意义的。　 要做好这个实验，需注意以下三个主要问题。　　　　　　　　　

一、浓度配制　

教材中要求老师事先配制好一定浓度的酒精油酸溶液，并无明确指明要配多大的浓度、而这一浓度大小的选择正是这个实验成功的关键。通过多次试验，我们认为浓度选取1‰较合适。配制浓度为l‰的油酸溶液可经两次配制。第一次配制，在100ml量筒中准确地放人96ml无水乙醇，再用5ml量简量入4ml油酸，充分搅拌后，得到4％浓度的油酸溶液。第二次配制，取97．5ml的无水乙醇放入另一个100ml量筒中，用5ml量筒准确量入第一次配好的浓度为4％的油酸溶液2．5ml，充分搅拌，便得到l‰的油酸溶液。　

通过两次配制，既可减小取液时的相对误差，又可用尽量少的液体配出。较准确浓度的溶液。在配制过程中应注意，（1）小量简量取的溶质要全部放入溶液；（2）充分搅拌；（3）油酸溶液配制后不要长时间放置，以免酒精挥发改变浓度。　 　　　　　　　　

二、粉的厚度　

实验中痱子粉的作用是界定油膜大小的边界，痱子粉过厚，油膜不易扩散，使水面的痱子粉开裂，痱子粉太少，油膜边界不清。教材中要求学生将痱子粉均匀地撒在水面上，如何“撒”．这是关键，为了让学生撒好痱子粉，可先将痱子粉装入小布袋中，然后拿一细木棒在水面上方轻敲布袋，即可得到均匀的、很薄的一层痱子粉。具体撒多薄的痱子粉，教师要事先试验．心中有数，并指导学生操作。　　　　　　　　　

三、点的滴法　

实验时，把配好的浓度为1‰的油酸溶液约（3ml一5ml）分到5ml量筒中，发给各小组，让学生用液管抽取溶液，一滴一滴地滴入小量筒，训练准确、均匀地滴点。在练习之前，教师应示范滴管的拿取姿势，用左手食指、中指挟住滴管的中部．右手拇指和食指摄住滴管的胶头，两手掌靠拢。形成一个稳定的姿势，再把两肘支在桌上，这样可保证滴出每滴溶液时所用的力始终不变，数出的滴数误差就会减小。学生按上述方法操作，记下小量筒内增加一定体积（例如lml）时的滴数。接下来把一滴油酸溶液滴入撒好痱子粉的水面中央，这滴油酸溶液立刻伸展为一个80cm²，140cm²左右的以痱子粉为边界的近圆形油膜，边缘是锯齿形，当油膜中的无水乙醇挥发、溶解后．油膜便自动收缩为60cm²－120cm²的近圆形油膜。浅盘上盖好玻璃，用彩笔描出油膜边界，用坐标纸量出油膜面积。　

注意了以上三个问题后，这个实验就不难成功了，实验过程中，另外注意浅盘选深度为5cm左右的圆盘，口径选40cm以上，底色用棕、黑等深色，痱子粉应保证干燥，浅盘中的水应提前放置（静置）10小时以上，滴管往浅盘水面上滴油酸溶液时，滴管口距下面的高度应在1cm 之内，当重做实验时，应用大量清水把钱盘及量筒、滴管洗净，有条件的学校如用热水清洗或酒清擦试后再冲洗效果更佳。　 总之，只要教师精心准备，对学生认真指导，则可观察到应有的实验现象，一定会得到与油酸分子公认值1．12 × 10^-9很接近的测量估算值

 

第二篇：高二物理实验一 验证动量守恒定律 教案人教版

16.1 实验：探究碰撞中的不变量

一、教学目标

【知识与技能】

          1、会结合已掌握的知识探究碰撞中的不变量

          2、掌握两个物体碰撞前后的速度的测量方法

          3、掌握实验数据处理的方法

【过程和方法】

             用实验的方法探究碰撞中的不变量

【情感、态度与价值观】

1、树立理论来源于实践、应用于实践的世界观

2、形成重视实验探究物理规律的良好习惯

3、培养学生的动手实验能力和探索精神

二、教学重难点

【重点、难点】

          1、碰撞中的守恒量的探究

2、两个物体碰撞前后的速度的测量方法

          3、实验数据的处理

三、教学过程

【实验方案一】

1、实验目的

          （1）、会结合已掌握的知识探究碰撞中守恒量．

（2）、掌握实验数据处理的方法

（3）、培养学生的动手实验能力和探索精神

2、实验器材

斜槽轨道（或J2135-1型碰撞实验器）、入射小球m₁和被碰小球m₂、天平（附砝码一套）、毫米刻度尺、白纸、复写纸、圆规、重锤线

【点拨】选球时应保证入射球质量m₁大于被碰小球质量m₂，即m₁>m₂，避免两球落点太近而难找落地点，避免入射球反弹的可能，通常入射球选钢球，被碰小球选有机玻璃球或硬胶木球。

球的半径要保证r₁₌r₂（r₁、r₂为入射球、被碰小球半径），因两球重心等高，发生对心正碰

3、实验原理

：由于入射球和被碰小球碰撞前后均由同一高度飞出做平抛运动，飞行时间相等，若取飞行时间为单位时间，则可用相等时间内的水平位移之比代替水平速度之比。

【点拨】如图所示，根据平抛运动性质，入射球碰撞前后的速度分别为v₁=，v₁`=，被碰小球碰后速度为v2`=

被碰小球碰撞前后的时间仅由下落高度决定，两球下落高度相同，时间相同，所以水平速度可以用水平位移数值表示，如图所示；v₁用OP表示；v′₁用OM表示，v′₂用ON表示，其中O为入射球抛射点在水平纸面上的投影，（由槽口吊铅锤线确定）于是，上述动量关系可表示为：m₁·OP= m₁·OM+m₂·ON，通过实验探究该结论是否成立。

4、实验步骤

（1）      将斜槽固定在桌边使末端点的切线水平。

（2）      让入射球落地后在地板上合适的位置铺上白纸并在相应的位置铺上复写纸。

（3）      用小铅锤把斜槽末端即入射球的重心投影到白纸上O点。

(4)不放被碰小球时，让入射小球10次都从斜槽同一高度由静止开始滚下落在复写纸上，用圆规找出落点的平均位置P点。

（5）把入射球放在槽口末端露出一半，然后让入射球在同一高度滚下与被碰小球碰10次，用圆规找出入射球和被碰小球的平均位置M、N。

（6）用天平测出两个球的质量记入下表，用刻度尺测出OP、OM、ON的长度，记录入表内。

（7）改变入射球的高度，重复上述实验步骤，再做一次。

【点拨】重做实验时，斜槽、地板上白纸的位置要始终保持不变；入射球的高度要适宜，过高会使水平速度偏大，致使落地点超越原地白纸；过低会使碰撞前后速度偏小，使落地点彼此靠近分不清，测量两球的水平位移分度不大。

5、实验记录

 入射球 m₁=            （kg）  被碰球 m₂=            （kg）

6、实验注意事项

【点拨】表格中每一次实验数据均指两球碰撞10次所取的平均值，不要误解为只碰一次。

【易错点】两球碰撞前后的速度值是哪一段对应的水平位移数值表示分辩不清。

【易忘点】碰撞成功的条件m₁>m₂；落地点要取多次的平均位置。

7、实验结论

从实验表格中的数据计算表明，在误差范围内入射球（m₁）和被碰小球（m₂）碰撞前后水平方向的总动量守恒，即 m₁·OP= m₁·OM+m₂·ON

8、思考题

（1）、实验中发现碰撞后系统（m₁、m₂）水平方向的总动量小于碰撞前系统水平方向的总动量，请分析误差来源？

【可能性分析】

（a）、难做到准确的正碰，难得到准确的平抛。

（b）、O、P、M、N各点定位不准确。

（c）、测量OP、OM、ON有偏差。

（d ）、仪器和重复实验操作不一定一致（如入射球每次不是从同一高度下落、斜槽或白纸位置发生变动）

（2）、在验证动量守恒定律的实验中，必须要求的条件是：

      Ａ．轨道是光滑的；                  

 Ｂ．轨道末端的切线是水平的；

      Ｃ．ｍ₁ 和ｍ₂ 的球心在碰撞的瞬间在同一高度；     

      D．每次ｍ₁ 都要从同一高度由静止滚下。

（3）、在验证动量守恒定律的实验中，必须测量的量有：

      Ａ．小球的质量ｍ₁ 和ｍ₂ ；              Ｂ．小球的半径r；

      Ｃ．桌面到地面的高度Ｈ；               Ｄ．小球ｍ₁ 的起始高度ｈ；

      Ｅ．小球从抛出到落地的时间ｔ；         Ｆ．小球ｍ₁ 未碰撞飞出的水平距离；

      Ｇ．小球ｍ₁和ｍ₂ 碰撞后飞出的水平距离。

【实验方案二】

【实验方案三】

【实验方案四】

四、教学小结     略

五、布置作业  p₅   1、 2