Question

（1）利用“油膜法估測分子直徑”實驗體現了構建分子模型的物理思想，也體現了通過對宏觀量的測量來實現對微觀量的間接測量方法．某同學在本實驗中測得體積為V的油滴，落在平靜的水面上，擴展成面積為S的單分子油膜，則該分子的直徑為

V

S

．
已知阿伏加德羅常數為N_A，油的摩爾質量為M，則一個油分子的質量為

M

NA

．
（2）如圖所示為探究“碰撞中的動量守恒”實驗裝置示意圖．
①因為下落高度相同的平拋小球（不計空氣阻力）的飛行時間相同，所以我們在“碰撞中的動量守恒”可以用

平拋時間

作為時間單位．
②入射小球a與被碰小球b的直徑相同，它們的質量比較，應是m_a

＞

m_b．（選填“＞”，“＜”或“=”）
③為了保證小球作平拋運動，必須調整斜槽使其

末端的切線是水平的

，檢驗方法是

將被碰小球放在斜槽的末端，小球保持在任意位置靜止

．
④如圖，其中M、P、N分別是入射小球和被碰小球對應的平均落地點，則實驗要驗證的關系是

C

．   
A．m_aON=m_aOP+m_bOM
B．m_aOP=m_aON+m_bOM
C．m_aOP=m_aOM+m_bON
D．m_aOM=m_aOP+m_bON
⑤小球與斜槽之間存在摩擦，對本實驗探究結果有無影響：答

無

（選填“有”或“無”）

Answer 1

分析：（1）因為油膜可以看成單分子油膜層，結合體積和面積求出分子的直徑大小．根據摩爾質量與阿伏伽德羅常數的比值求出一個油分子的質量．
（2）為了入射小球不反彈，入射小球的質量大于被碰小球的質量．
為了保證小球做平拋運動，斜槽的末端需水平．
用水平位移代替平拋運動的初速度，得出動量守恒的表達式．

解答：解：（1）油膜為單分子油膜層，則分子的直徑：d=

V

S

．
摩爾質量為1摩爾物體的質量，則分子的質量：m=

M

NA

．
（2）①因為平拋運動的時間相等，則在“碰撞中的動量守恒”可以用平拋時間作為時間單位．
②在小球碰撞過程中水平方向動量守恒定律故有：m_av₀=m_av₁+m_bv₂
在碰撞過程中動能守恒故有：

1

2

mav02=

1

2

mav12+

1

2

mbv22
解：得v1=

ma-mb

ma+mb

v0
要碰后入射小球的速度v₁＞0，即m_a-m_b＞0，即m_a＞m_b．
③為了保證小球作平拋運動，必須調整斜槽使其末端的切線是水平的．檢驗的方法是將被碰小球放在斜槽的末端，小球保持在任意位置靜止．
④根據動量守恒定律得：m_av₀=m_av₁+m_bv₂，用水平位移代替速度，則有：
m_aOP=m_aOM+m_bON．故C正確，A、B、D錯誤．
故選：C．
⑤小球與斜槽間有摩擦，只要每次從同一高度由靜止釋放，到達底端的速度不變，可知摩擦對實驗探究的結果無影響．
故答案為：（1）

V

S

，

M

NA

（2）①平拋時間（或者飛行時間）②＞
③末端的切線是水平的；將被碰小球放在斜槽的末端，小球保持在任意位置靜止
④C  ⑤無

點評：本題是運用等效思維方法，平拋時間相等，用水平位移代替初速度，這樣將不便驗證的方程變成容易驗證．關鍵知道實驗的原理，以及知道實驗中所注意的事項．