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1、1. 姓名:翟旭明學(xué)號(hào):PB05210058實(shí)驗(yàn)組號(hào):27組內(nèi)編號(hào):92. 實(shí)驗(yàn)題目:表面張力系數(shù)的測(cè)定3. 目的要求:4. 儀器用具:金屬框、金屬圈、焦利氏秤、砝碼、鋼板尺(量程0.5m)、水、洗潔精溶液、鑷子。5. 實(shí)驗(yàn)原理:液體表面張力,其中,F(xiàn)為拉力,mg為金屬框重力。由此計(jì)算出表面張力系數(shù)。6. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1、確定焦利氏秤上錐形彈簧的勁度系數(shù)。2、測(cè)量水的表面張力系數(shù)。3、測(cè)量洗潔精溶液的表面張力系數(shù)。7. 數(shù)據(jù)表格:1、確定焦利氏秤上錐形彈簧的勁度系數(shù)。砝碼質(zhì)量m/g0.00.51.01.5升降桿位置x/mm9.914.218.622.62.02.53.03.54.04.55.02
2、6.931.435.640.144.648.953.32、測(cè)量水的表面張力系數(shù)。金屬圈直徑d/mm33.533.233.533.533.533.833.3升降桿始末位置xw/mm17.430.437.351.043.457.33、測(cè)量洗潔精溶液的表面張力系數(shù)。金屬框長度l/mm50.549.850.6升降桿始末位置xs/mm42.645.332.334.935.938.68. 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果:1、確定焦利氏秤上錐形彈簧的勁度系數(shù)。用逐差法計(jì)算勁度系數(shù)如下:砝碼質(zhì)量m/g升降桿位置x/mmx=x(m+2.5g)-x(m)0.09.921.50.514.221.41.018.621.51.522.
3、622.02.026.922.02.531.421.93.035.63.540.14.044.64.548.95.053.3因此,逐差法計(jì)算的彈簧勁度系數(shù)k的最終表達(dá)式為:用作圖法計(jì)算勁度系數(shù):將砝碼重量及升降桿對(duì)應(yīng)位置的點(diǎn)描在圖上,并對(duì)它們作線形擬合:直線擬合的方程形式為:y=A+Bx。擬合結(jié)果如下表:ParameterValueErrorA-11.00630.13339B1.128060.00389RSDP0.999950.17692<0.0001因此,作圖法得出的勁度系數(shù)為:k=1.12806N/m=1.13N/m。因此,作圖法計(jì)算的彈簧勁度系數(shù)k的最終表達(dá)式為:在下面的計(jì)算中,彈
4、簧的勁度系數(shù)取作圖法得出的結(jié)果:k=1.12806N/m=1.13N/m。2、測(cè)量水的表面張力系數(shù)。根據(jù)上面數(shù)據(jù)表格中升降桿始末位置計(jì)算升降桿位移:升降桿始位置/mm升降桿末位置/mm升降桿位移xw/mm17.430.413.037.351.013.743.457.313.9利用如下公式計(jì)算金屬圈直徑和升降桿位移的平均值和A類不確定度:利用下表的數(shù)據(jù)和下面的公式計(jì)算水的表面張力系數(shù)及其合成不確定度:dxmean/mm33.4714313.53333uA/mm0.188980.47258tP1.111.32B/mm0.150.1c3Sqrt3因此,水的表面張力系數(shù)的最終表達(dá)式為:3、測(cè)量洗潔精溶
5、液的表面張力系數(shù)。根據(jù)上面數(shù)據(jù)表格中升降桿始末位置計(jì)算升降桿位移:升降桿始位置/mm升降桿末位置/mm升降桿位移xw/mm42.645.32.732.334.92.635.938.62.7利用如下公式計(jì)算金屬框直徑和升降桿位移的平均值:因此,洗潔精溶液的表面張力系數(shù)=5.99×10-2N/m。9. 作業(yè)題:1、相對(duì)于使用普通彈簧秤,焦利氏秤法的優(yōu)點(diǎn)有:使用錐形彈簧可以克服彈簧重力引起的彈性系數(shù)變化;通過讀取游標(biāo)卡尺示數(shù)來得知彈簧拉力,可以更精確地測(cè)出拉力;通過機(jī)械裝置來拉伸彈簧可以防止人手抖動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響;通過固定下端調(diào)節(jié)上端來拉伸彈簧能在液體膜破裂后仍然保持破裂前的讀數(shù),使得測(cè)量破裂瞬間拉力大小成為可能。2、這樣的“永動(dòng)機(jī)”不能實(shí)現(xiàn)是因?yàn)?,水如果要從B管流出,必須克服管內(nèi)水的表面張力,即水的重力必須大于表面張力在豎直方向上的合
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