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视频标签：估测油酸,分子的大小
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视频课题：教科版高一物理选修1-2《实验探究 估测油酸分子的大小》甘肃省 - 白银
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《实验探究:估测油酸分子的大小》教学设计
一、【教材分析】
油膜法测分子直径是高中阶段学生第一次利用对宏观量的测量求出微观量大小的实验。用单分子油膜法估测分子大小的原理，理解和学会用单分子油膜法估测分子大小的方法是本节的重点和难点。将分子看做小球，建立球型模型是对分子建立的一种简化模型。通过实验探究过程，让学生在学习物理知识与技能的同时，提高科学探究的能力。 二、【学情分析】
学生通过前面的学习已经学习了物质是由大量分子组成的，通过本节学习掌握油膜法测分子大小的原理，并能进行测量和计算，知道利用宏观量测量微观量的科学研究方法,并学会运用模型法、估算法解决物理问题。本节实验对学生的实验操作能力要求较高，通过实验，可以提高学生的实验技能。 三、【教学目标】
1.知道油膜法测分子大小的原理，并能进行测量和计算。 2.知道分子是球形模型，知道分子直径数量级。
3.通过油膜法实验知道利用宏观量测量微观量的科学研究方法,并学会运用模型法、估算法解决物理问题。
4.通过实验探究过程，提高物理素养。 四、【教学重点与难点】
重点：单分子油膜法估测分子大小的原理。
难点：理解和学会用单分子油膜法估测分子大小的方法。 五、【教学策略设计】 1、教学组织方式
采用“自主、合作、探究”的教学方式，本节课在教师的引导下，以学生为主体，通过实验探究油酸分子的大小。
在教学中，主要借助多手机拍屏展示教师撒粉和滴油过程，提高学生实验成功率。 2、教学方法
实验法、归纳总结法、讨论探究法、讲解法
六、【教学资源】
1、教学用具：浅盘、注射器、油酸酒精溶液、痱子粉、彩笔、量筒、乒乓球、油酸
2、多媒体课件 3、手机（拍屏） 七、【教学过程】 （一）情景引入：
教师和一名学生共同完成：用量筒量出乒乓球的体积V，再把乒乓球倒在盘子里，排成一层，刚好把盘子装满，再将乒乓球倒出，测出盘子的长和宽，利用两种情况下体积相等，由d=V/S算出一层乒乓球的厚度，也就是乒乓球的直径，直径大小为3.97cm,实验用球直径4.00cm。
引出课题：用同样的方法测量分子的大小。 板书：1.2 实验探究：估测油酸分子的大小 展示学习目标
教师介绍照片：用扫描隧道显微镜拍摄的两种不同原子表面的照片，从照片中可以看出，不同的分子形态各不相同，而且分子间还有空隙。引导学生思考在科学研究中如何描述分子的形状，让学生知道在科学研究中将分子看作是球形，建立球形结构模型，并且认为它们一个挨着一个紧密排列，这样就可以用测量乒乓球直径的方法来估测分子的直径，具体如何做，让学生思考后单独回答：取出一定量的的分子，量出这些分子的体积V,将这些分子铺成一层，量出一层的面积S,用d=V/S求得分子的直径。
教师总结：通过测量分子的总体积和分子排成一层时的面积来求分子的直径。这种方法不需要知道分子的个数，将测量单个分子的直径这个微观量转化为测量许多分子的体积和排成一层时的面积这两个宏观量。借助宏观测量手段来测量微观量。
教师：我们已经找到了测量分子的方法，具体测量时，还有几个问题需要解决。
问题1：可以量取一定量的某种物质，要把它平铺开需要选用什么形态的物质来做实验?
学生：液态，因为液体具有流动性，滴下来，可以平铺开。
介绍油酸：油酸的分子式为C17H33COOH，它的一个分子可以看成由两部分组成：一部分是——COOH，对水有很强的亲和力，另一部分C17H33对水没有亲和力而要冒出水面，当油酸分子与水接触时会一个一个直立在水面上，形成单分子油膜。
问题2：油酸为淡黄色液体，把一滴油酸滴到水面上，其边界无法观察到，怎么办？
学生：撒痱子粉。
当一滴油酸滴至水面，会将痱子粉排开，能清楚的看到油膜的轮廓。 问题3：如何形成单分子油膜？
分子非常的小，一滴0.01ml的纯油酸中的分子一个挨着一个紧密排列成一层，面积差不多有我们这个教室的一半大。我们实验室没有那么大的浅盘，即使有，操作起来也很不方便，那如何保证油酸滴至水面形成单分子油膜？
学生：稀释。酒精既能溶于水，又能溶于油酸。
教师：当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，其中的酒精溶于水并很快挥发，在水面上形成近似圆形的一层纯油酸薄膜，其中C17H33—一部分冒出水面而——COOH部分留在水中，油酸分子直立在水面上，形成一个单分子油膜。
稀释还有一个原因：纯油酸粘度很大，水的表面张力很难拉开这一团油酸分子，只有外围下部分的油酸有机会与水接触，而油滴中部和上部的油酸根本没机会与水接触，因而不能快速形成单分子油膜，所以也需要稀释。 板书：实验原理
油膜厚度d=一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V/单分子油膜的面积S 问题4：一滴油酸酒精溶液的体积很小，如何测量其中油酸的体积？ 学生：用注射器将酒精油酸溶液逐滴滴入量筒至1ml，记下滴入的滴数N，算出一滴油酸溶液的体积V溶 /N滴,再用它乘以溶液的浓度。 板书：待测量 V=V溶×浓度=（1ml/N滴）×浓度
问题5：将这样一滴油酸酒精溶液滴至水面上，形成的油膜不规则，如何测量面积？油膜内面积不足一格的如何计算？
学生：放方格板至浅盘上，描线，数格，计算。多余半格数一格，少于半格舍去。
S=n×0.25cm2 (n为格子数)
教师补充：该方法叫互补法，也是一种估算的方法。 （二）实验器材
浅盘、痱子粉、注射器（或滴管）、量筒、透明坐标板、水彩笔（或钢笔）、事先配制好的油酸酒精溶液。 （三）实验步骤及注意事项 实验步骤
（1） 先在浅盘中倒入2～3cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上。
水
油酸分子
d
（2）用滴管或注射器将酒精油酸溶液逐滴滴入量筒至1ml，记下滴入的滴数N，算出一滴油酸溶液的体积V溶 /N滴,再用它乘以溶液的浓度。
（3） 用注射器或滴管将油酸酒精溶液滴在水面上一滴，待油酸薄膜形状稳定后，将透明坐标板放在浅盘上，用水彩笔或钢笔画出油膜形状。
（4）将玻璃放在坐标纸上，算出油膜面积S；或通过数玻璃板上的方格数，算出油膜面积S。
（5）根据溶液浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V。
（6）用一滴纯油酸的体积V和薄膜面积S，即可计算出薄膜的厚度d = V/S。 注意事项
（1）油酸酒精溶液配制后，不要长时间放置，以免改变浓度，产生误差。 （2）注射器针头高出水面的高度应在1cm之内,当针头靠近水面(油酸酒精溶液没滴下之前)时，会发现针头下方的痱子粉末层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果.
（3）实验时针管在接近水面1cm左右滴溶液，在液面稳定后，画下液面形状。 （4）要保证1mL溶液的滴数，准确无误；要控制滴液滴时的速度，确保液滴体积稳定。
（5）在计算面积时，如玻璃板上有直径1cm的方格，数方格数将不满半格的舍弃，超过半格的记为一格。
（6）每次实验时要让浅盘中的水稳定后再做。
（7）痱子粉不宜撒得过厚，重做实验时，水要从盘的一侧边缘倒出，这样残留在盘上的油酸量少，容易清洗干净。
（8）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。 （四）实验数据记录及分析
实验记录、数据处理、误差分析
实验数据记录稀释实验
次数量筒内增加____mL溶液时
的滴数N
轮廓内的格子数n
____mL油酸中加入酒精，直至总量达到____mL
浓度c1
2
实验数据处理
一滴溶液的体积V0（m3）
一滴溶液中油酸的体积V= V0×c（m3）轮廓面
积S（m2）分子直径（m）
平均
值
误差分析与问题讨论 1、纯油酸体积的计算误差。
包括量取体积时的测量误差，数滴数时用力大小不同造成的一滴溶液的体积误差，油酸酒精溶液的浓度发生变化。 2、油膜面积的测量误差主要是： （1）油膜形状的画线误差
（2）数格子法本身是一种估算的方法，自然带来误差。 3、油酸在扩散形成油膜的过程中分子重叠造成的误差。 （五）、作业布置
1、填写学习情况反馈卡，留在桌子上。 2、完成实验报告。 （六）板书设计
1.2 实验探究:估测油酸分子的大小
原理
油酸
油膜厚度d=一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V/单分子油膜的面积S
待测量
V=V溶 ×浓度=（1ml/N滴）×浓度 S=n×0.25cm2 (n为格子数) 分子直径的数量级10-10 m
思想方法：
1.理想模型法
2.利用宏观量测微观量法 3.估算 （七）、教学反思
通过测算乒乓球直径的方法，去测算分子的直径。由对宏观量的测算引入微观量分子直径，有利于学生理解油膜法估测分子大小的原理，有利于学生科学思维方法的培养，有利于学生深化对微观世界的认识。通过手机拍屏清晰显示教师实验撒粉和滴油过程，方便学生观察，提高实验成功率。不足之处，多媒体技术与物理教学结合应用较少。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
