油膜法估测分子大小对“油膜法估测分子大小”实验的三点改进

时间：2019-02-02 03:18:22　来源：雅意学习网本文已影响人

　　用油膜法估测分子大小的实验，是利用宏观理论测量计算微观粒子大小的一种方法，它要求标准高，操作规程步骤繁、难度大，因而成功率比较低。高二的物理任课教师努力按教材要求做好这一实验的同时，都在不断探索改进各步骤的操作方法，并取得许多值得学习和推广的经验，见表1：
　　表1 用油膜法估测分子大小实验的主要方法[1-7]
　　
　　笔者经过多年的研究和试验，对该实验的关键步骤作了三点改进，在实践中证明效果不错。现提出愿与同仁共同探究。
　　
　　1 用减量自动滴液法滴液
　　
　　本实验操作步骤中的滴数1ml油酸酒精溶液（下称溶液）液滴这一步，分减量滴液法和增量滴液法两种方式。减量滴液法是使注射器内的溶液减少1ml的滴液方法，其特点是溶液在针尖成滴时其中的酒精会大量挥发（速度决定挥发量），会引起针管内将要滴出的1ml溶液总滴数变少、浓度增大。而增量滴液法是让量筒内增加1ml溶液的滴液方法，该法之特点是滴数液滴时不但针尖的液滴会大量挥发酒精，而且滴到敞口量筒后还在继续挥发，这将使滴够1ml时的溶液滴数增多，计算出的浓度反而减小。而往撒好痱子粉(或石膏粉)的浅盘中滴加一滴实验用液，则属于减量滴液法。这时，所滴的一滴溶液无疑与减量法滴数的液滴一样，浓度比配制的标准溶液浓度大。如果下滴时的速度相同，则两个步骤所滴的液滴完全相同，可以说没有误差。然而增量法所滴一滴溶液与实验时所滴一滴溶液浓度发生了巨大变化，前者因两次挥发使计算浓度两次变小，后者的真实浓度又变大，变化方向相反，误差相加。最后会导致实验中形成的油膜面积理论上小而实际上大；推算出的分子直径在理论上大，而实际上小的结果。由于数量级的位数是原大的10倍关系，所以也可能用增量法滴数液滴的实验结果并不影响到所测的油酸分子大小的数量级，不过我们还是应给学生分析讲清这一道理，并坚决采用减量滴液法滴数液滴。
　　为了更加科学严谨，笔者研制了自动滴液器(将5ml塑料注射器在5ml刻度线处钻一个小孔，使用前吸取溶液时把活塞杆推到底吸入约3ml溶液；使用时再将活塞杆提起让小孔处于活塞以下，让管内溶液与空气接触，使溶液自动下滴且不形成连串现象)，实验时如果再配合小药匙，可将两步并作一步进行(在滴数1ml溶液滴数的过程中，顺便给浅盘中滴加1滴溶液。操作要领：口数滴数不停，小药匙接纳下滴的溶液后将针尖移到浅盘中间；待高度不大于10mm时，往盘中滴入一滴，之后迅速又用药匙接上继续下滴的液滴并将药匙与针管协调地移开浅盘)。
　　用上法进行的滴液过程，总滴数中的每滴溶液的计算浓度与实验时所滴一滴溶液浓度完全一致，既符合严谨的科学性，又提高了实验的准确性；自动滴液速度快(不足2分钟)，两步并作一步的滴液操作又节省了时间，彻底消除了因实验时间不足，由教师在课前代替数滴1m1溶液总滴数的现象。
　　
　　2 清洗浅水盘时使用吸油纸
　　
　　经我们实践，在清洗浅盘时采取了以下步骤：吸油纸(两层、略大于油膜面积的卫生纸)吸附油膜上的油酸――一边倾倒废液(吸油纸同时被倒掉)――清水冲一次――加洗洁精液涮洗后倒掉――清水二次冲洗――加少量酒精并用镊子夹棉球擦数遍――清水三次冲洗――用卫生纸吸干盘外水迹――加清水进行下一轮实验。(说明：上一班实验后不清洗浅盘，原封不动放置，待下一班学生来后按以上程序进行清洗。)
　　吸油纸能将油膜上的大部分油酸吸净，再用洗洁精涮洗，浅盘清洗的洁净程度有极大提高。
　　
　　3 浅盘底子透明且盘底铺方格纸直接计算油膜面积
　　
　　我校原先用140×140mm的(投影发波水槽)透明有机玻璃浅盘(所测分子直径的数量级大约60％为10-9，40％为10-10)，后改用自制的250×250mm的铁框无机玻璃底浅水盘(所测分子直径的数量级几乎全是10-10)。实验时先将自制的5×5mm规格的方格纸(稍小于底部面积，薄膜过塑以防水湿)铺放在浅盘下面，当实验形成的油膜稳定后屏息竖直俯视油膜所占方格并数格数计算油膜面积。此法特点是少一道勾画油膜外缘轮廓的程序会减少误差；浅盘一般不因碰撞而使油膜面积形变；方格面积小能提高油膜面积精度；节省时间使实验从容不迫。
　　
　　参考文献：
　　［1］人民教育出版社物理室．全日制普通高中物理第二册．人民教育出版杜，2003．6
　　［2］人民教育出版社物理室．高中物理第二册教师用书．人民教育出版杜，2003．6
　　［3］任志鸿．高中新教材优秀教案物理高二上册．南方出版社，2003．7
　　［4］武钢三中物理组.新专题教程高中物理（6）物理实验.华东师范大学出版社，2006.5
　　［5］龚霞玲，黄干生.高中物理实验.龙门书局，2006.7
　　［6］李永伟，吕进勇.“用油膜法估测分子的大小”实验成功的影响因素.教学仪器与实验，2006.9
　　［7］肖永强.对油膜法估测分子大小实验的两点改进.教学仪器与实验，2007.3
　　(栏目编辑王柏庐)

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