液體表面張力系數(shù)的測定報告

1、南昌大學物理實驗報告課程名稱：大學物理實驗實驗名稱： 液體表面張力系數(shù)的測定學院：管理學院 專業(yè)班級:學生姓名：學號：實驗地點： 基礎(chǔ)實驗大樓608 座位號：實驗時間：第三周星期天下午四點開始液體表面張力系數(shù)的測定實驗報告【實驗目的】1了解水的表面性質(zhì)，用拉脫法測定室溫下水的表面張力系數(shù)。2學會使用焦利氏秤測量微小力的原理和方法。【實驗儀器】焦利秤，砝碼，燒杯，溫度計，鑷子，水，游標卡尺等?！緦嶒炘怼恳后w表面層內(nèi)分子相互作用的結(jié)果使得液體表面自然收縮猶如緊張的彈性薄 膜。由于液面收縮而產(chǎn)生的沿著切線方向的力稱為表面張力。設(shè)想在液面上作長為L的線段，線段兩側(cè)液面便有張力f相互作用，其方向與L垂

2、直，大小與線段 長度L成正比。即有：Ff 二:La稱為液體表面張力系數(shù)，單位：N/m。將一表面潔凈的長為L、寬為d的矩形金屬片（或金屬絲）豎直浸入水中，然 后慢慢提起一張水膜，當金屬片將要脫離液面，即拉起的水膜剛好要破裂時，則 有F=mg+f。其中，F(xiàn)為拉出時所用的力，mg為金屬片和帶起的水膜的總質(zhì)量， f為表面張力。實驗中利用金屬圓環(huán)，貝f=F-mg【實驗步驟】1 安裝好儀器，掛好彈簧調(diào)節(jié)底板的三個水平調(diào)節(jié)螺絲，使焦利秤立柱豎直。 在主尺頂部掛入吊鉤再安裝彈簧和配重圓柱體.使小指針被夾在兩個配重圓柱中 間，配重圓柱體下端通過吊鉤鉤住砝碼托盤。調(diào)整小游標的高度使小游標左側(cè)的 基準線大致對準指針

3、，鎖緊固定小游標的鎖緊螺釘.然后調(diào)節(jié)微調(diào)螺絲使指針與 鏡子框邊的刻線重合當鏡子邊框上刻線、指針和指針的像重合時（即稱為“三線對齊”），讀出游標0線對應刻度的數(shù)值Lo.2 測母彈簧的倔強系數(shù)K :依次增加1.0g砝碼即將質(zhì)量為 1.0g，2.0g. 3.0g,，9.0g的砝碼加在下盤內(nèi)。調(diào)整小游標的高度每次都重新使三 線對齊，分別記下游標0線所指示的讀數(shù)L1 L2,，L9 ;再逐次減少1.0g砝 碼調(diào)整小游標的高度每次都重新使三線對齊，分別記下游標。線所指示的讀 數(shù)L9 L8 .L0 取二者平均值，用逐差法求出彈簧的倔強系數(shù)。即LiLi丄2 1 4 丄二1、(Li,-Li)5 i =03. 測（

4、F 一 mg）值。將潔凈的金屬圓環(huán)掛在彈簧下端的小鉤子上，調(diào)整小游標的 高度使三線對齊記下此時游標 0線指示讀數(shù)So。把裝有蒸餾水的燒杯置于焦 利平臺上，調(diào)節(jié)平臺位置，使金屬片浸入水中，轉(zhuǎn)動平臺旋鈕使平臺緩緩下降， 下降的過程中金屬圓環(huán)底部會拉成水膜，在水膜還沒有破裂時需調(diào)節(jié)三線對齊， 然后再使平臺下降一點，重復剛才的調(diào)節(jié)，直到平臺稍微下降，金屬圓環(huán)剛好脫 出液面為止，記下此時游標0線所指示的讀數(shù)S，算出 S=S so的值，即為在 表面張力作用下彈簧的伸長量，重復測量 5次，求出平均值，此時有F-mg=f=K S代入可得：y = 心 :（ di d2）4. 用卡尺測出di, d2值，將數(shù)據(jù)代入

5、式中即可算出水的a值。再記錄室溫，可 查出此溫度下蒸餾水的標準值a，并做比較.【數(shù)據(jù)處理】K （實驗溫度：180C）1.用逐差法計算彈簧的倔強系數(shù)i =0K =逗=2.695 N/m alct 企=送(AL 也匚 2/(5T) =0.139 mmto.95=0.167 mm一儀 : B=0.019 mm1.05：.L2. 計算液體表面張力 f次數(shù)AS(mm)初始位置S)(mm)水膜破裂時讀數(shù)Si(mm) S=Si -Sj(mm)1279.32281.382.062.0282280.04281.601.563279.30281.302.004279.38281.382.005279.12281.

6、642.52； 二、 S - Sj /(5 - 1) =0.116 mma = tBcr 杏=0.140 mm-B0.019 mm1.05Fs =、=0.141 mm3. 金屬環(huán)外、內(nèi)直徑的測量(本實驗直接給學生結(jié)果)二(4d2)= 0.0256 N/m3. 計算表面張力系數(shù):及不確定度2 2f K、也 K + 二 也舉 =0.0909 N/md2）丿 WU+d?）4. 表面張力系數(shù)的理論值：（75.5-0.15t） 10N/m =0.0728 N/m【誤差分析】1. 由于水是自來水，其中還有漂白粉，金屬離子等雜質(zhì)，故導致實驗誤差較大！2. 操作中，無法保證金屬環(huán)面水平，使得液膜提前破裂，導致

7、出現(xiàn)誤差.3. 讀數(shù)時很難保證絕對靜止時讀數(shù)，導致讀數(shù)的人為誤差.4. 由數(shù)據(jù)的標準差可知，數(shù)據(jù)偏離程度較大，擬合程度不好5. 實驗的焦利秤立柱未達到豎直.【思考題】1. 用焦利稱測量微小力的依據(jù)是什么？答：焦利稱就是一個彈簧測力計，它的刻度分度值為0.02mm三線合一時可以精確測量。2. 金屬圓環(huán)浸入水中，然后輕輕提起到底面與水面相平時，試分析金屬圓環(huán)在豎直方 向的受力。答：受到豎直向下的重力，收到向下的液體表面張力，粘附在金屬環(huán)上的液珠的重力， 以及金屬絲對圓環(huán)向上拉力。3. 分析（2）式成立的條件，實驗中應如何保證這些條件實現(xiàn)？答：實驗器材保持潔凈，不用手觸摸，用鑷子夾取。保持金屬環(huán)底部水平，實驗環(huán)境的 穩(wěn)定。4. 本實驗中為何安排測（F mg