第十五章熱學(xué)第4講實驗：用油膜法估測油酸分子的大小探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系壹考點一用油膜法估測油酸分子的大小1.實驗原理甲

乙單分子2.實驗器材盛水淺盤、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、爽身粉、量筒、彩筆等．3.實驗過程(1)配制油酸酒精溶液，取純油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內(nèi)注入酒精，直到液面到達500mL刻度線為止．(2)用注射器(或滴管)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積Vn時的滴數(shù)n，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0.(3)向淺盤里倒入約2cm深的水，并將爽身粉均勻地撒在水面上．(4)用注射器(或滴管)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上．(5)待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上．(6)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時以坐標(biāo)紙上邊長為1cm的正方形為單位計算輪廓內(nèi)正方形的個數(shù)，不足半格的舍去，多于半格的算一個)．(8)重復(fù)以上實驗步驟，多測幾次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即為油酸分子直徑的大?。淅?

(2024·宿遷期末)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，將1mL油酸溶于2500mL酒精，用注射器測得1mL上述溶液有100滴．(1)小華同學(xué)在實驗過程中拍攝了4張照片，按實驗步驟排列的順序為________.

AB

CDCBAD(2)下列操作合理的是________.A.水面上應(yīng)多撒一些痱子粉B.直接滴入1mL油酸酒精溶液到淺盤中C.滴入油酸酒精溶液時，滴管下端應(yīng)遠離水面D.將超過半格的方格作為完整的方格計算油膜面積D(3)實驗得到的油膜形狀如圖所示，坐標(biāo)系中正方形方格的邊長為1cm.則油酸分子直徑D＝______________m.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(4)配制好的油酸酒精溶液放置太久，會導(dǎo)致分子直徑測量值________(填“偏大”“偏小”或“不變”)，簡單闡述你的理由：_____________.偏小見解析3.9×10－10【解析】(1)實驗中先配置好稀釋的油酸酒精溶液，后在槽中液面上撒上適量的痱子粉，再將一滴油酸酒精溶液滴入液面上，最后將油酸的邊緣形狀描繪在玻璃板上，可知實驗步驟排列的順序為CBAD.(2)水面上撒入的痱子粉不能夠太多，若太多，導(dǎo)致不能夠形成單分子油膜層，故A錯誤；實驗中要將油酸稀釋后的一滴油酸酒精溶液滴到淺盤中，如果直接滴入1mL油酸酒精溶液到淺盤中，將會導(dǎo)致油酸太多，不能夠形成單分子油膜層，故B錯誤；滴入油酸酒精溶液時，滴管下端應(yīng)靠近水面，故C錯誤；為了估算油膜層的表面積，將超過半格的方格作為完整的方格，不足半格的舍去，來計算油膜面積，故D正確．(4)若配制好的油酸酒精溶液放置太久，酒精發(fā)生了揮發(fā)，導(dǎo)致濃度增大，使得一滴溶液中的純油酸體積的測量值偏小，結(jié)合上述可知，會導(dǎo)致分子直徑測量值偏小．貳考點二探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系1.實驗器材鐵架臺、_________、橡膠套、壓力表等(如圖所示)．注射器2.實驗數(shù)據(jù)的獲取空氣的壓強p可以從儀器上方的壓力表讀出，空氣柱的長度l可以在玻璃管側(cè)的刻度尺上讀出，空氣柱的長度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V.把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀取空氣柱的長度與壓強的幾組數(shù)據(jù)．3.實驗數(shù)據(jù)的處理甲

乙4.實驗結(jié)論一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成______，即

pV＝C.反比典例2

(2023·江蘇卷)在“探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖所示．利用注射器選取一段空氣柱為研究對象．下列改變空氣柱體積的操作正確的是(

)A.把柱塞快速地向下壓B.把柱塞緩慢地向上拉C.在橡膠套處接另一注射器，快速推動該注射器柱塞D.在橡膠套處接另一注射器，緩慢推動該注射器柱塞B【解析】

因為該實驗是要探究氣體等溫變化的規(guī)律，實驗中要緩慢推動或拉動活塞，目的是盡可能保證封閉氣體在狀態(tài)變化過程中的溫度不變；封閉氣體的體積可以直接通過裝置上的刻度尺直接讀出，因此不需要在橡膠套處接另一注射器，故B正確．典例3

(2024·連云港期末)某同學(xué)設(shè)計如圖甲所示裝置探究氣體壓強與體積關(guān)系．注射器導(dǎo)熱良好且外界環(huán)境溫度保持不變，重力加速度為g，大氣壓強為p0，不計一切摩擦．實驗步驟如下：①

測得注射器的柱塞的質(zhì)量為m0.②

將注射器豎直固定，向上拉動柱塞一段距離后，用橡膠套堵住注射孔，封閉一定質(zhì)量的理想氣體．③

在注射器頂端放上沙桶，穩(wěn)定后測出此時的氣體體積V和沙桶(含沙)的總質(zhì)量m.④

在沙桶依次添加適量沙子，多次重復(fù)實驗．甲乙(1)實驗中為了保持封閉氣體的溫度不變，采取的主要措施比較合理的是________.A.在活塞上涂上潤滑油，保持良好的密封性B.推拉活塞時要緩慢C.不要用手直接握在注射器上D.實驗前注射器內(nèi)要吸入盡量多的空氣(2)用刻度尺測得注射器刻度上30mL到40mL的長度為1cm，注射器活塞的橫截面積

S＝________cm2.BC10(3)實驗步驟③中，氣體壓強表達式p＝________________.(用p0、g、S、m、m0表示)(4)圖乙中A縱軸截距為－a，則實驗時當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簭妏0＝____________.(用a、m0、g、S表示)

封閉氣體的質(zhì)量不同【解析】(1)在柱塞與注射器壁間涂上潤滑油的目的是密封氣體，不能保持封閉氣體的溫度不變，故A錯誤；移動活塞應(yīng)慢些，因為移動活塞時相當(dāng)于對氣體做功，如果太快，氣體的溫度會發(fā)生變化，故B正確；手不能握住注射器，握住注射器會發(fā)生熱傳遞，使氣體的溫度發(fā)生變化，故C正確；只要封閉氣體的質(zhì)量不變，氣體的多少不會改變實驗數(shù)據(jù)，故D錯誤．叁隨堂內(nèi)化1.(2025·南京學(xué)情調(diào)研)在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，下列說法中正確的是(

)A.可以把油酸分子簡化成球形處理，并認為它們緊密排布B.為清晰顯示油膜輪廓，應(yīng)先滴入油酸酒精溶液，再撒痱子粉C.若描繪輪廓時油酸未完全散開，將導(dǎo)致測得的分子直徑偏小D.計算輪廓范圍內(nèi)正方形個數(shù)時，不足一個的需全部舍去A2.(2024·無錫期末)某同學(xué)用如圖所示裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律．下列說法中正確的是(

)A.柱塞上涂油的主要目的是為了減小摩擦對實驗的影響B(tài).柱塞與注射器之間的摩擦不影響壓強的測量C.為了方便推拉柱塞，應(yīng)用手握緊注射器再推拉柱塞D.實驗中為找到體積與壓強的關(guān)系，需要測量柱塞的橫截面積B【解析】

在柱塞上涂油的主要目的是為了避免漏氣，不是為了減小摩擦，故A錯誤；柱塞與注射器之間的摩擦對氣體壓強的測量無影響，故B正確；手握緊注射器會改變氣體的溫度，不符合實驗條件，故C錯誤；實驗中要驗證p1V1＝p2V2，由于推拉柱塞前后柱塞橫截面積不變，因此只需驗證p1l1＝p2l2，無需測量柱塞的橫截面積，故D錯誤．3.某興趣小組在做“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗時，將配制好的油酸酒精溶液滴入撒好痱子粉的水盤．下列說法中正確的是(

)A.滴入油酸酒精溶液時，滴管下端應(yīng)遠離水面B.為清晰顯示油膜的邊界，應(yīng)滴入油酸酒精溶液后再撒上痱子粉C.滴入油酸酒精溶液后，出現(xiàn)如圖所示的圖樣是因為痱子粉撒得太少太薄D.配制好的油酸酒精溶液放置太久，會導(dǎo)致分子直徑測量值偏小D【解析】

油酸酒精溶液滴在水面上時，應(yīng)使滴管豎直靠近水面，若離水面太遠，滴下的油酸酒精溶液容易濺出水槽外面，也可能無法形成油膜，A錯誤；為清晰顯示油膜的邊界，痱子粉要在滴入油酸酒精溶液前撒上，B錯誤；出現(xiàn)如圖所示的情況，是痱子粉撒得太多太厚，導(dǎo)致油膜未完全分開，C錯誤；油酸酒精溶液放置太久，酒精揮發(fā)，導(dǎo)致油酸濃度變大，則純油酸體積測量值偏小，則直徑測量值偏小，D正確．4.(2024·揚州三模)在“研究溫度不變時氣體壓強跟體積關(guān)系”的實驗時，推動活塞，注射器內(nèi)空氣體積減小，多次測量得到注射器內(nèi)氣體的p－V圖線，如圖所示的實線是一條雙曲線，虛線為實驗所得圖線．環(huán)境溫度保持不變，發(fā)現(xiàn)實驗所得圖線與玻意耳定律明顯不符，造成這一現(xiàn)象的可能原因是(

)A.實驗時用手握住注射器

B.實驗時緩慢推動活塞C.注射器沒有保持水平

D.推動活塞過程中有氣體泄漏A【解析】

由圖像的特點可知壓縮氣體過程中p與V的乘積增大，所以造成這一現(xiàn)象的原因可能是實驗時用手握住注射器或?qū)嶒灂r迅速推動活塞，導(dǎo)致溫度升高，故A正確．肆配套精練一、

選擇題1.(2025·泰興高三上期中)用“油膜法估測油酸分子大小”的實驗中，下列說法中正確的是(

)A.將油酸分子看成球形且緊密排列，體現(xiàn)的是等效替代法的物理思想方法B.應(yīng)先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉C.向量筒中滴5滴溶液，測出5滴溶液的體積，算得1滴溶液的體積D.待油膜形狀穩(wěn)定后，再在玻璃板上描出油膜的形狀D【解析】

將油酸分子看成球形且緊密排列，體現(xiàn)的是理想模型法的物理思想方法，故A錯誤；實驗時應(yīng)先把痱子粉均勻地撒在水面上，再滴油酸酒精溶液，這樣可以形成邊界清晰的油膜，易于對油膜面積的測定，故B錯誤；向量筒中滴5滴溶液，滴數(shù)太少，算得1滴油酸溶液體積時誤差較大，故C錯誤；待油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，在玻璃板上描下油酸膜的形狀，故D正確．2.(2024·徐州期末)在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，下列情況可能導(dǎo)致測量結(jié)果偏小的是(

)A.油酸酒精溶液是久置的B.計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格C.配制一定濃度的油酸酒精溶液時多倒了些酒精D.測一滴溶液體積時，1mL溶液的滴數(shù)少記了10滴A【解析】

油酸酒精溶液是久置的，由于酒精發(fā)生揮發(fā)使得濃度變大，則計算時的濃度偏小，1滴油酸酒精溶液中含純油酸體積測量值偏小，使得油酸分子直徑測量值偏小，故A正確；計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格，則油膜面積測量值偏小，使得油酸分子直徑測量值偏大，故B錯誤；配制一定濃度的油酸酒精溶液時多倒了些酒精，則計算時的濃度偏大，1滴油酸酒精溶液中含純油酸體積測量值偏大，使得油酸分子直徑測量值偏大，故C錯誤；測一滴溶液體積時，1mL溶液的滴數(shù)少記了10滴，則1滴油酸酒精溶液中含純油酸體積測量值偏大，使得油酸分子直徑測量值偏大，故D錯誤．3.(2024·蘇州期末)“探究一定質(zhì)量氣體等溫變化的規(guī)律”的實驗裝置如圖所示．下列操作正確的是(

)A.應(yīng)以較快速度推拉柱塞來改變空氣柱的體積B.實驗前應(yīng)先測量出柱塞及壓力表的總質(zhì)量C.推拉柱塞時，手可以握住整個注射器D.實驗過程中要保證橡膠套的密閉性良好D【解析】

應(yīng)該以較慢的速度推拉柱塞來改變空氣柱的體積，以避免操作動作過快使空氣柱的溫度發(fā)生改變，故A錯誤；因壓強由壓力表測得，不是由平衡條件計算出，所以實驗前不需要利用天平測量出注射器、柱塞及壓力表的總質(zhì)量，故B錯誤；實驗過程中手不能握住注射器前端，以免改變空氣柱的溫度，使氣體發(fā)生的不是等溫變化，故C錯誤；實驗過程中要保證橡膠套的密閉性良好，以保證空氣柱的質(zhì)量一定，故D正確．A.活塞與筒壁間存在摩擦B.實驗中用手握住了注射器前端C.未在注射器活塞上涂潤滑油D.壓強傳感器與注射器的連接處漏氣B【解析】

圖線向上彎曲，斜率增大，壓強增加程度增大，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是實驗過程中用手握住注射器前端，使得注射器中氣體溫度升高，則圖像的斜率會增大，而未在注射器活塞上涂潤滑油、壓強傳感器與注射器的連接處漏氣都會導(dǎo)致斜率減小，活塞與筒壁間存在摩擦不會影響壓強與體積，故斜率不會變化，B正確．二、

實驗題5.(2024·鎮(zhèn)江期末)在“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中，將1mL的純油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器測得1mL溶液為80滴，再滴入1滴這樣的溶液到準(zhǔn)備好的淺盤中，描出的油膜輪廓如圖所示，數(shù)出油膜共占140個小方格，每格邊長是0.5cm.(1)1滴溶液中含有油酸的體積為__________m3.(2)描出的油膜的面積為__________m2.(3)由此估算出油酸分子直徑為__________m.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(4)若實驗中撒的爽身粉過多，則計算油酸分子的直徑將________(填“偏大”或“偏小”)．(5)實驗中要讓油酸在水面盡可能散開，形成單分子油膜，并將油膜分子看成球形且緊密排列．本實驗體現(xiàn)的物理思想方法為________.A.控制變量法 B.理想化模型法C.極限思想法 D.等效替代法2.5×10－12

3.5×10－37.1×10－10偏大B【解析】

(1)根據(jù)題意，1滴油酸酒精溶液中含有的純油酸體積為(2)油膜輪廓的面積為S＝0.5×0.5×10－4×140m2＝3.5×10－3m2.(3)故油酸分子直徑為(5)實驗中把分子看作小球，認為油酸分子能夠一個一個緊密排列，在水面上形成單分子油膜層，是采用了理想模型法，故B正確．6.(2024·鹽城期末)兩位同學(xué)在學(xué)習(xí)了“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實驗后，利用壓強傳感器和注射器測量某球體內(nèi)部體積(體積不變)．如圖所示，將一個微小的無線氣壓傳感器置于注射器中，用軟管將注射器與球體連接并封閉一部分氣體：實驗開始后緩慢推動注射器活塞，記錄活塞在不同位置時注射器的示數(shù)V和封閉氣體的壓強p.甲

乙(1)關(guān)于該實驗，下列說法中正確的是________.A.注射器示數(shù)V為球體內(nèi)部氣體體積B.在活塞上涂抹潤滑油僅僅是為了減小摩擦C.緩慢推動活塞是為了保持封閉氣體溫度不變(2)下表為某位同學(xué)測量的兩組實驗數(shù)據(jù)，由此計算出球體內(nèi)部體積為________mL.序號p/(×103Pa)V/mL1100.01000.02120.0700.0C800(4)兩位同學(xué)在對數(shù)據(jù)分析時發(fā)現(xiàn)：因軟管內(nèi)有部分氣體，導(dǎo)致測量的球體內(nèi)部體積始終偏大．他們認為“為了減小該系統(tǒng)誤差可以采用更大容積的注射器來進行實驗”．你認為該說法是否合理并說明理由______________________________．b

不合理，理由見解析【解析】

(1)注射器示數(shù)V為注射器內(nèi)部氣體體積，故A錯