油膜法估測分子大小實驗誤差原因探析

梁雨清

油膜法估測分子大小實驗誤差原因探析

梁雨清

（西安中學(xué) 陜西西安 710021）

在油膜法估測分子大小實驗中，筆者發(fā)現(xiàn)不僅自身在多次實驗中獲取的結(jié)果不一，在同一個班級中，大家實驗的結(jié)果也會千差萬別。為了探明原因、縮小誤差，筆者在老師的指導(dǎo)下對不同班級的同學(xué)的實驗操作中進行了觀察和總結(jié)，總結(jié)了制約油膜法估測分子大小實驗的因素，提出了提高實驗成功率、縮小結(jié)果誤差的幾點看法，以及實驗中可進一步細(xì)化與改進的地方。

油膜法；分子大?。徽`差探析

在油膜法估測分子大小實驗中，盡管同學(xué)們按照教材步驟和老師的指導(dǎo)進行實驗，但是大部分人還是較難達到10-10m這一數(shù)量級。經(jīng)過大量的操作觀察和比對資料發(fā)現(xiàn)，影響實驗準(zhǔn)確性的因素主要包括了人為和材料兩個方面，比如手持滴灌的高低、科學(xué)讀數(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)和油酸酒精溶液的濃度等等。因此，在實際的學(xué)習(xí)和探究中，老師都會強調(diào)培養(yǎng)良好的操作習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度。

1 實踐中發(fā)現(xiàn)制約實驗結(jié)果的主要因素

筆者在老師的指導(dǎo)下，對多個班級的同學(xué)操作進行了觀察，將影響實驗結(jié)果的人為因素、材料因素歸結(jié)如下：

1.1 手持滴管的高低

根據(jù)動能定理，滴管距離水面的距離越遠(yuǎn)，油酸滴到水面時產(chǎn)生的動能就越大，容易使得油膜形成時向著四周突出，容易接觸到淺盤邊緣，這就嚴(yán)重限制了油膜的形成，導(dǎo)致油膜面積估算時的不準(zhǔn)確，產(chǎn)生實驗誤差。

1.2 科學(xué)讀數(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)

同學(xué)們在本次實驗中涉及到的讀數(shù)有兩次，第一次是計算一滴油酸酒精溶液的體積，第二次是測算油酸膜輪廓的面積。無論是第一次讀數(shù)時沒有使視線垂直于量筒刻度，還是第二次讀數(shù)時沒有使用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)計算坐標(biāo)紙上小方格的數(shù)量，都會造成讀數(shù)的不準(zhǔn)確，從而產(chǎn)生實驗誤差。

1.3 注射器的角度

資料表明，單位體積油酸溶液滴數(shù)的多少和手持針體的姿勢、滴法等密切相關(guān)。當(dāng)針體角度不同時，滴數(shù)也會有所差別。豎直向下相對滴數(shù)最多，但每滴溶液體積最?。会橌w越向水平方向傾斜，滴數(shù)越少，但每滴溶液體積越大。

1.4 油酸酒精溶液的濃度

有些油膜實驗器說明書中顯示油酸和酒精的配置比例為1：200，但是資料顯示，用這一濃度的油酸酒精進行油膜估測分子大小實驗時，會使得痱子粉和油膜的邊界模糊不清，不能對油膜面積進行準(zhǔn)確的測量。

2 提高實驗成功率、結(jié)果準(zhǔn)確性的幾點建議

針對以上存在的制約實驗準(zhǔn)確性的因素，筆者經(jīng)過查閱文獻、咨詢老師，整理出了以下建議：

2.1 配比合適濃度的油酸酒精溶液

如果油酸酒精溶液的濃度過高，水槽邊緣就會限制痱子粉膜，使得油膜不能完全展開，產(chǎn)生疊層油膜的現(xiàn)象，因此，油酸酒精溶液濃度的大小直接關(guān)系著該實驗是否能夠成功。資料表明，當(dāng)油酸酒精的濃度為1‰時，油膜的面積通常在幾十平方厘米左右，水槽邊緣不會限制粉膜的形成，油膜可以完全展開。所以，在實驗前老師應(yīng)當(dāng)配比合適濃度的油酸酒精溶液為大家統(tǒng)一使用。

2.2 保持水槽的潔凈

提前準(zhǔn)備水槽時，要用洗滌劑對水槽進行清洗，并用清水進行反復(fù)的沖洗，至少3遍，確保水槽的內(nèi)表面沒有油污，水槽中也無殘留的洗滌劑；重復(fù)進行實驗時，先把溶液從水槽的一側(cè)邊緣倒出，并用少量的酒精清洗，然后用脫脂棉擦去，最后用水沖洗，保持水槽的潔凈。

2.3 注意滴油滴時姿勢

不論是在數(shù)單位體積油酸酒精溶液滴數(shù)時，還是在貼近水槽滴落油酸酒精溶液時都應(yīng)保持同一姿勢，保證整個實驗每步操作的滴液大小一致。另外，在往水面上滴落油酸酒精溶液時，滴管口距下面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，同時控制好滴落的力度，盡量減小水面波動。

2.4 認(rèn)真讀取實驗數(shù)據(jù)

測1滴油酸酒精溶液的體積時，滴入量筒中的油酸酒精溶液的體積應(yīng)為整毫升數(shù)，并且嚴(yán)格恪守視線垂直刻度的讀數(shù)規(guī)則準(zhǔn)確地讀取體積。用玻璃板描摹油酸形狀時，也要保證視線始終與板面垂直。而在用坐標(biāo)紙測算不規(guī)則油膜面積時，計算方格的過程中，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)認(rèn)真、前后統(tǒng)一，不足半格的舍去，多于半格的算一個。

3 實驗中可進一步細(xì)化與改進的地方

3.1 用印刷碳粉代替痱子粉

實驗中，把痱子粉均勻灑在水面上是很關(guān)鍵的一步。而實際操作中，經(jīng)常發(fā)生撒得過多或者不均勻的現(xiàn)象，因痱子粉不溶于水又不能攪拌，只好重做?？捎糜∷⑻挤鄞骛蜃臃郏驗橛∷⑻挤鄄蝗苡谒移≡谒嫔?，如果撒得太多，可將水和碳粉一起倒出，然后用玻璃棒攪拌，直至碳粉鋪滿水面薄且均勻，如果撒得不均勻，可直接用玻璃棒攪拌均勻。

3.2 避免使用水槽

實驗室中常見的水槽通常厚且沉重，一方面不易穩(wěn)定移動，另一方面玻璃質(zhì)地的材料和較高的水位引發(fā)的光學(xué)折射也會影響油酸形狀的描摹。因此可選擇深度為5cm左右、口徑在40～50cm的淺盤作為盛水容器，底部最好涂滿棕、黑等顏色，便于油酸酒精溶液的貼近滴落和面積描摹。

4 結(jié)語

教材中描述的油膜法估測分子大小實驗，只是提供了實驗中不可或缺的材料和步驟，并沒有面面俱到地制訂標(biāo)準(zhǔn)，意在培養(yǎng)我們摸索、發(fā)現(xiàn)和總結(jié)的實驗?zāi)芰?。筆者在實驗中發(fā)現(xiàn)，實驗環(huán)境、實驗條件、實驗操所等因素均會影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，經(jīng)歷了查閱資料、詢問老師、大量觀察以及反復(fù)實踐等環(huán)節(jié)，對實驗方法完成了補充和改進。實驗成功固然欣喜，而在這過程中學(xué)習(xí)到的實驗觀察、操作以及分析能力則更加值得高興。

[1]吳強.用油膜法估測分子大小實驗中的科學(xué)方法——例談在實驗教學(xué)中顯性進行科學(xué)方法教育[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2013，09：57～58.

[2]蔣曉娟.對“用油膜法估測分子大小”實驗的幾點建議[J].湖南中學(xué)物理，2014，02：63+97.

[3]李偉.用油膜法估測分子大小實驗的探索[J].實驗教學(xué)與儀器，2003，10：13～14.

G633.7

A

1004-7344（2016）31-0033-01

2016-10-21

梁雨清（1999-），女，漢族，現(xiàn)為陜西省西安中學(xué)學(xué)生，曾先后在《西安晚報》等媒體發(fā)表作品4篇。