液体表面张力系数的测定报告.docx
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液体表面张力系数的测定报告
液体表面张力系数的测定报告
南昌大学物理实验报告
课程名称：
大学物理实验
实验名称：
液体表面张力系数的测定
学院：
管理学院专业班级:
学生姓名：
学号：
实验地点：
基础实验大楼608座位号：
实验时间：
第三周星期天下午四点开始
液体表面张力系数的测定实验报告
【实验目的】
1•了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下
水的表面张力系数。
2•学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方
法。
【实验仪器】
焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游
标卡尺等。
【实验原理】
液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩•犹如紧张的弹性薄膜。
由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。
设想在液面上作长为L的线段，线段两侧液面便有张力f相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比。
即有：
FfL
a称为液体表面张力系数，单位：
N/m。
将一表面洁净的长为L、宽为d的矩形金属片（或金属丝）竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有F=mg+f。
其中，F为拉出时所用的力，mg为金属片和带起的水膜的总质量，f为表面张力。
实验中利用金属圆环，贝
f=F-mg
【实验步骤】
1•安装好仪器，挂好弹簧.调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤立柱竖直。
在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体•使小指针被夹在两个配重圆柱中间，配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。
调整小游标的高度使小游标左侧的基准线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉•然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合•当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时（即称
为“三线对齐”），读出游标0线对应刻度的数值Lo.
2•测母弹簧的倔强系数K:
依次增加1.0g砝码•即将质量为1.0g，
2.0g.3.0g,…，9.0g的砝码加在下盘内。
调整小游标的高度•每次都重新使三线对齐，分别记下游标0线所指示的读数L1.L2，…，L9;再逐次减少1.0g砝码•调整小游标的高度•每次都重新使三线对齐，分别记下游标。
线所指示的读数L9'L8'….L0'取二者平均值，用逐差法求出弹簧的倔强系数。
即
-（匚-L）
5i0
5g
L
3.测（F一mg）值。
将洁净的金属圆环挂在弹簧下端的小钩子上，调整小游标的高度使三线对齐•记下此时游标0线指示读数S。
。
把装有蒸馏水的烧杯置于焦利平台上，调节平台位置，使金属片浸入水中，转动平台旋钮使平台缓缓下降，下降的过程中金属圆环底部会拉成水膜，在水膜还没有破裂时需调节三线对齐，
然后再使平台下降一点，重复刚才的调节，直到平台稍微下降，金属圆环刚好脱出液面为止，记下此时游标0线所指示的读数S，算出△S=S—S0的值，即为在表面张力作用下弹簧的伸长量，重复测量5次，求出平均值，此时有F-mg=f=K
△S
代入可得：
ks
（d-d2）
4.用卡尺测出di，d2值，将数据代入式中即可算出水的a值。
再记录室温，可查出此温度下蒸馏水的标准值a，并做比较.
【数据处理】
1.用逐差法计算弹簧的倔强系数K（实验温度:
180C）
砝码
增重读
减重读
平均数|
j5」（mr
数
数（mm）
数（mm）
匚（mm）
）
0
298.62:
299.042
98.83
18.1
7
72
76
75
4
L1（LH-匚）18.234mm
5io
K5L=2・695N/m
lLiS（5i）0.139mm
to；l0.167mm
ii=°・019mm
l2a2b=0.168mm
2•计算液体表面张力f
初始位置
水膜破裂时
△S=S—
飞（mm）
次数
So（mm）
读数Si（mm）
So（mm）
1
279.32
281.38
2.06
2
280.04
281.60
1.56
3
279.30
281.30
2.00
4
279.38
281.38
2.00
2.028
5279.12281.642.52
sss「/（5i）0.116mm
s；；=0.141mm
3.金属环外、内直径的测量（本实验直接给学
生结果）
平均值
（mm）
34.9
d1
33.1
d2
2
3•计算表面张力系数及不确定度
0.0909N/m
4.表面张力系数的理论值：
（75.50.15t）103N/m0.0728N/m
【误差分析】
1.由于水是自来水，其中还有漂白粉，金属离子等杂质，故导致实验误差较大！
2.操作中，无法保证金属环面水平，使得液膜提前破裂，导致出现误差.
3.读数时很难保证绝对静止时读数，导致读数的人为误差.
4.由数据的标准差可知，数据偏离程度较大，拟合程度不好
5.实验的焦利秤立柱未达到竖直.
【思考题】
1.用焦利称测量微小力的依据是什么？
答：
焦利称就是一个弹簧测力计，它的刻度分度值为0.02mm三线合一时可以精确测量。
2.金属圆环浸入水中，然后轻轻提起到底面与水面相平时，试分析金属圆环在竖直方向的受力。
答：
受到竖直向下的重力，收到向下的液体表面张力，粘附在金属环上的液珠的重力，以及金属丝对圆环向上拉力。
3.分析
（2）式成立的条件，实验中应如何保证这些条件实现？
答：
实验器材保持洁净，不用手触摸，用镊子夹取。
保持金属环底部水平，实验环境的稳定。
4.本实验中为何安排测（F—mg）,而不是分别测F和mg?
答：
F和mg无法直接测量
5.本实验影响测量的主要因素有哪些？
这些因素使偏大还是偏小？
答：
温度因素，温度升高结果偏小。
待测液纯度，杂质越多结果越小。
操作因素，具体情况具体分析。
【附上原始数据】
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