师：同学们，大家好。今天我们一起来学习高二物理粤教版第一章第一节——物质是由大量分子组成的。暮春时节，金黄的油菜花铺满原野，微风拂来，飘来阵阵花香。大家有没有想过，为什么能闻到这沁人心脾的香味呢？古希腊学者德谟克利特认为，这是由于花的分子飘到了人们的鼻子里。
我们以前学过，组成物质的微粒多种多样，像金属是由原子组成，盐类由离子组成，还有如双螺旋结构的DNA分子。在热学中，因为原子、离子、分子这些微粒做热运动时遵循相同规律，为简化起见，通常统称为分子。
组成物质的分子很小，肉眼看不到，高倍光学显微镜也观察不到。那怎样才能看到分子呢？20世纪80年代，人类首次使用可放大上亿倍的扫描隧道显微镜观察单个的分子或原子。右图是我国科学家用扫描隧道显微镜拍摄的石墨表面原子的排列图，图中每个亮斑都是一个碳原子。中图是硅晶体表面的原子排列图。从图中的长度以及硅原子的个数可知，硅原子的直径约为(4.92×10^{-10})米。一般来说，不同物质的分子直径大小不同，但通常都是(10^{-10})米的数量级。如果把硅原子跟乒乓球的大小相比，就如同比较乒乓球跟地球的大小，可见分子非常小。
分子如此小，能否通过简单实验测量它的大小呢？大家先思考一个问题，怎么测量一粒小米的直径呢？我们可以取一定量的小米，测出它的体积，然后把它平摊在桌面上，上下不重叠，一粒紧挨一粒，量出这些米粒占据桌面的面积(s)，从而计算出这些米粒的直径(d = )体积(÷)面积。由于小米之间存在间隙，所以这只是粗略得到小米的直径。
人们借鉴测量小米的方法，巧妙设计了油膜法实验来粗略测量油酸分子的直径。根据油酸分子的特性，将油酸滴在水面上时，密度较小的油酸会在水面散开，形成极薄的一层油膜。油酸分子中较大的头部硫链不溶于水，而尾部羧基对水有很强的亲和力，所以油酸分子在水中会竖起来，头部露出水面，尾巴留在水中。
如果水面足够大，油膜展开得足够充分，油酸分子就会一个挨一个整齐地排列在水面上，形成单分子油膜。在用油膜法测定分子直径时，做了理想化处理，比如把分子看成一个个小球，认为油酸分子一个紧挨着一个整齐排列，还认为油膜的厚度等于分子的直径。由于油酸分子的尾巴很小，可以忽略不计。因此，我们只需要测出一滴溶液中纯油酸的体积(v)以及在水面形成的油膜面积(s)，根据(d = v÷s)就可以算出油膜的厚度，进而估算出油酸分子的直径大小。同学们，思考一个问题，能否直接将纯油酸滴入水中呢？我们来看一下，如果直接将纯油酸滴入水中会有怎样的实验现象。
（将纯油酸滴入水中）大家看，周围的边界已经散掉了，说明这个油膜应该是很大的。而且有一部分油酸并没有成膜，而是成滴地聚集在这里。
如果直接用纯油酸，一方面油酸分子间作用力较大，不容易被分散，不易形成单分子油膜；另一方面，一滴纯油酸在水面展开的面积比我们所用的容器面积大得多。稀释后使得一滴溶液中油酸含量很少，有利于形成单分子油膜且展开的面积小。另外，由于油酸溶于酒精，也易溶于水，不会对实验造成影响。因此，我们往往使用酒精来稀释油酸。接下来，我们一起观看利用油膜法测油酸分子大小的实验过程。
师：同学们大家好，今天我们完成的实验是用油膜法估测油酸分子的大小。首先来看实验器材，计算油酸体积，需要用到油酸酒精溶液和量筒；测量油膜面积，需要用到一桶水、痱子粉、水槽、玻璃板、坐标纸、油性笔。
第一步，测算一滴纯油酸的体积。这里是实验室配置好的浓度为(0.2%)的油酸酒精溶液。轻轻挤压，胶头滴管中就会出现一滴一滴的油酸酒精溶液。当量筒中溶液达到(1)毫升时，记录此时滴入溶液的滴数，(1)毫升含有(50)滴溶液。
第二步，测算一滴油酸形成油膜的面积。在水槽中倒入(1 - 2)厘米深的水，等待水面平静。撒入痱子粉时，可以轻拍手背，以便痱子粉撒得更加均匀。注意，痱子粉不能撒得太多，薄薄一层，没有结块就可以。接着用胶头滴管提取油酸酒精溶液，滴的时候滴管距离液面(1 - 2)厘米为宜，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。通过痱子粉可以清楚看出油膜的轮廓。在水槽上盖上玻璃板，用油性笔描绘出油膜的轮廓。描绘轮廓时，要在油膜的正上方正视它，这样画得更准确。
把玻璃板放置在坐标纸上，通过数正方形的个数来估算油膜的面积，数得正方形的个数为(235)。
师：同学们，看完实验，有几个数据处理需要注意的地方。第一，怎么配置一定浓度的油酸酒精溶液呢？可以向(1)毫升油酸中加酒精，直到总量达到(500)毫升，此时油酸酒精的浓度为(\frac{1}{500})，也就是(0.2%)。第二，怎么计算一滴油酸酒精溶液的体积呢？用胶头滴管往量筒中滴入(1)毫升配置好的油酸酒精溶液，记下滴入量筒中的滴数(n)，此时一滴油酸酒精溶液的体积为(\frac{1}{n})毫升。最后得到一滴纯油酸的体积为一滴油酸酒精溶液的体积乘以油酸酒精的浓度。第三，怎么测量油膜的面积呢？将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，计算轮廓内正方形的个数。可以先圈出大块的矩形面积方便数数，对于周围小块的面积要注意，不足半格舍去，多于半格算一个。最后油膜的面积等于单个正方形的面积乘以正方形的个数。结合我们的实验数据，测得油酸分子的直径约为(1.7×10^{-9})米。查阅资料可知油酸分子大小的理论值是(1.12×10^{-9})米，可以说我们的实验结果非常接近理论值。而且平时我们使用高倍光学显微镜也无法直接观测和测量。上述实验借用宏观的体积、宏观的面积来估测微观量分子的直径，这是一种借宏观量来研究微观量的方法。完成实验后，我们思考以下问题。
第一，用油膜法测油酸分子的实验中撒痱子粉的作用是什么呢？如果不撒痱子粉，滴入油酸酒精溶液，在酒精挥发后，剩余的油膜不能形成一块完整的油膜，油膜间的间隙会造成测量误差增大，甚至实验失败。同时，撒痱子粉便于观察所形成油膜的轮廓。
第二，上述实验产生的误差主要有哪些？我们分两部分讨论。一部分是系统误差，如油膜的厚度不是单分子排列，那么油膜的面积会减小，在体积不变的情况下测得油酸分子的直径会偏大，所以在配置油酸酒精溶液时，要注意浓度尽可能小一些。另一部分是偶然误差，如一滴油酸酒精溶液的实际体积不准确，此时可以多测几次，求一滴油酸酒精溶液体积的平均值；测量油膜的面积不准确，此时可以选用方格小一点的坐标纸或者用细头的油性笔等方法。