高中物理教材中,“用油膜法估測(cè)分子的大小”必做分組實(shí)驗(yàn)有一定難度。制約該實(shí)驗(yàn)成功因素諸多。不少文章對(duì)其中實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容都有闡明。也都提及“單位體積油酸溶液滴數(shù)”和“一滴油酸溶液的純油酸體積”問(wèn)題。但絕少提到?jīng)Q定這二者的注射器操作問(wèn)題。筆者目睹一些教師和學(xué)生在做該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不時(shí)變化注射器的角度。觀察中發(fā)現(xiàn),不介意的這一個(gè)動(dòng)作變化會(huì)導(dǎo)致液滴大小不一。必然,也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度。實(shí)踐表明,單位體積油酸溶液滴數(shù)的多少不僅與針頭大小有關(guān),而且還與手持針體的姿勢(shì)或者說(shuō)與針體傾斜度有關(guān),或者說(shuō)與滴法有關(guān)。筆者用1毫升一次性注射器,注射針號(hào)0.45,配制1∶200油酸溶液將注射器每次吸取1毫升。實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)見(jiàn)下表:
說(shuō)明:由于測(cè)量油酸的V值和S值不精確。尤其是當(dāng)油酸形成單分子膜后,受到水的表面張力和痱子粉的擠壓等因素影響,不是完全形成單分子膜,因此,實(shí)測(cè)S值較小,且L大于分子直徑的數(shù)量級(jí)理論參考值10-10m。
由表中數(shù)字可知,其它條件不變,只是針體所處角度不同,所得滴數(shù)不同。而且滴數(shù)相差甚大。豎直向下相對(duì)滴數(shù)最多,但每滴溶液體積最??;針體越向水平方向傾斜,滴數(shù)越少,但每滴溶液體積越大。
若在數(shù)1毫升油酸溶液滴數(shù)時(shí)針體垂直向下即與水平方向成90°,另在貼近淺盤油酸溶液面滴油酸溶液時(shí)改變針體角度即針體與水平方向約成15°。如此狀態(tài)下估測(cè)分子的大小平均值L′=6.79×10-10(m)與表中L=1.64×10-9(m)值相比,超出一個(gè)數(shù)量級(jí)。
因此,為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,不論是在數(shù)單位體積油酸溶液滴數(shù)時(shí)還是處在貼近淺盤油酸溶液面上的關(guān)鍵一滴時(shí)都應(yīng)始終恪守同一姿勢(shì),使整個(gè)實(shí)驗(yàn)每步操作要保持滴液大小一致。實(shí)驗(yàn)操作中更要注意養(yǎng)成良好習(xí)慣。
(欄目編輯王柏廬)