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 陜西西安 710021）

在油膜法估測分子大小實驗中，筆者發現不僅自身在多次實驗中獲取的結果不一，在同一個班級中，大家實驗的結果也會千差萬別。為了探明原因、縮小誤差，筆者在老師的指導下對不同班級的同學的實驗操作中進行了觀察和總結，總結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、縮小結果誤差的幾點看法，以及實驗中可進一步細化與改進的地方。

油膜法；分子大小；誤差探析

在油膜法估測分子大小實驗中，盡管同學們按照教材步驟和老師的指導進行實驗，但是大部分人還是較難達到10-10m這一數量級。經過大量的操作觀察和比對資料發現，影響實驗準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、科學讀數的嚴謹和油酸酒精溶液的濃度等等。因此，在實際的學習和探究中，老師都會強調培養良好的操作習慣和嚴謹的實驗態度。

1 實踐中發現制約實驗結果的主要因素

筆者在老師的指導下，對多個班級的同學操作進行了觀察，將影響實驗結果的人為因素、材料因素歸結如下：

1.1 手持滴管的高低

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

1.2 科學讀數的嚴謹

同學們在本次實驗中涉及到的讀數有兩次，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。無論是第一次讀數時沒有使視線垂直于量筒刻度，還是第二次讀數時沒有使用統一的標準計算坐標紙上小方格的數量，都會造成讀數的不準確，從而產生實驗誤差。

1.3 注射器的角度

資料表明，單位體積油酸溶液滴數的多少和手持針體的姿勢、滴法等密切相關。當針體角度不同時，滴數也會有所差別。豎直向下相對滴數最多，但每滴溶液體積最小；針體越向水平方向傾斜，滴數越少，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確的測量。

2 提高實驗成功率、結果準確性的幾點建議

針對以上存在的制約實驗準確性的因素，筆者經過查閱文獻、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，產生疊層油膜的現象，因此，油酸酒精溶液濃度的大小直接關系著該實驗是否能夠成功。資料表明，當油酸酒精的濃度為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，在實驗前老師應當配比合適濃度的油酸酒精溶液為大家統一使用。

2.2 保持水槽的潔凈

提前準備水槽時，要用洗滌劑對水槽進行清洗，并用清水進行反復的沖洗，至少3遍，確保水槽的內表面沒有油污，水槽中也無殘留的洗滌劑；重復進行實驗時，先把溶液從水槽的一側邊緣倒出，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

不論是在數單位體積油酸酒精溶液滴數時，還是在貼近水槽滴落油酸酒精溶液時都應保持同一姿勢，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在1cm之內，同時控制好滴落的力度，盡量減小水面波動。

2.4 認真讀取實驗數據

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為整毫升數，并且嚴格恪守視線垂直刻度的讀數規則準確地讀取體積。用玻璃板描摹油酸形狀時，也要保證視線始終與板面垂直。而在用坐標紙測算不規則油膜面積時，計算方格的過程中，應當仔細認真、前后統一，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鍵的一步。而實際操作中，經常發生撒得過多或者不均勻的現象，因痱子粉不溶于水又不能攪拌，只好重做。可用印刷碳粉代替痱子粉，因為印刷碳粉不溶于水且漂浮在水面上，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，一方面不易穩定移動，另一方面玻璃質地的材料和較高的水位引發的光學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準，意在培養我們摸索、發現和總結的實驗能力。筆者在實驗中發現，實驗環境、實驗條件、實驗操所等因素均會影響實驗結果的準確性，經歷了查閱資料、詢問老師、大量觀察以及反復實踐等環節，對實驗方法完成了補充和改進。實驗成功固然欣喜，而在這過程中學習到的實驗觀察、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方法——例談在實驗教學中顯性進行科學方法教育[J].中學物理教學參考，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，現為陜西省西安中學學生，曾先后在《西安晚報》等媒體發表作品4篇。