液體表面張力系數(shù)的測定報告

1、液體表面張力系數(shù)的測定報告南昌大學(xué)物理實驗報告課程名稱：大學(xué)物理實驗實驗名稱： 液體表面張力系數(shù)的測定學(xué)院：管理學(xué)院 專業(yè)班級:學(xué)生姓名：學(xué)號：實驗地點(diǎn)： 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(diǎn)開始液體表面張力系數(shù)的測定實驗報告【實驗?zāi)康摹?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(xué)會使用焦利氏秤測量微小力的原理和方法?！緦嶒瀮x器】焦利秤，砝碼，燒杯，溫度計，鑷子，水，游標(biāo)卡尺等。【實驗原理】液體表面層內(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

2、張力f相互作用，其方向與L垂直，大小與 線段長度L成正比。即有：FfLa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(dāng)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(biāo)的高度使小游標(biāo)左

3、 側(cè)的基準(zhǔn)線大致對準(zhǔn)指針，鎖緊固定小游標(biāo)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(dāng)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(biāo)0線對應(yīng)刻度的數(shù)值Lo.2 測母彈簧的倔強(qiáng)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(biāo)的高度每次都重新使三 線對齊，分別記下游標(biāo) 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(biāo)的高度每次都重新使三線對齊，分別記下游標(biāo)。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(qiáng)系數(shù)。即LiLi-Li2-(匚-L)5 i 05g

4、L3. 測（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(biāo)的 高度使三線對齊記下此時游標(biāo) 0線指示讀數(shù)S。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(diǎn)，重復(fù)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(biāo) 0線所指示的讀數(shù)S，算出 S=S S0的值，即為 在表面張力作用下彈簧的伸長量，重復(fù)測量5次，求出平均值，此時有F-mg=f=K S代入可得：k s（d- d2）4. 用卡尺測出di，d2值，將數(shù)據(jù)代入式中

5、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(biāo)準(zhǔn)值a，并做比較 .【數(shù)據(jù)處理】1. 用逐差法計算彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)K （實驗溫度:180C）砝碼增重讀減重讀平均數(shù)|j 5(mr數(shù)數(shù)(mm)數(shù)(mm)匚(mm)0298.62 :299.04 298.8318.177276754 L 1(LH-匚)18.234 mm5 i oK 5L= 2695 N/ml Li S(5 i) 0.139 mmto； l 0.167 mmii=019 mml 2a 2b =0.168 mm2 計算液體表面張力f初始位置水膜破裂時 S=S 飛（mm）次數(shù)So(mm)讀數(shù)Si(mm)So(mm)1279.3228

6、1.382.062280.04281.601.563279.30281.302.004279.38281.382.002.0285279.12281.642.52s s s/(5 i) 0.116 mmto.95A ns 0.140 mm儀1.050.019 mms ； ； =0.141 mm3. 金屬環(huán)外、內(nèi)直徑的測量(本實驗直接給學(xué)生結(jié)果)K s(d1d2)0.0256 N/m平均值(mm)34.9d133.1d223 計算表面張力系數(shù)及不確定度d2) d2)0.0909 N/m4. 表面張力系數(shù)的理論值：(75.5 0.15t) 10 3N/m 0.0728 N/m【誤差分析】1. 由于

7、水是自來水，其中還有漂白粉，金屬離子等雜質(zhì)，故導(dǎo)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(dǎo)致出現(xiàn)誤差.3. 讀數(shù)時很難保證絕對靜止時讀數(shù)，導(dǎo)致讀數(shù)的人為誤差.4. 由數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)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(dá)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(yīng)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