大学物理实验表面张力系数

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1、大学物理实验报告题目：液体表面张力系数的测定专业班次:姓名:日期:2014-10-14一、实验名称液体表面张力系数的测定二、实验任务(1)用砝码对硅压阻力敏传感器进行®标，计算该传感器的灵敏度，学习传感器的定标方法。(2)观察拉脱法测液体表面张力的物理过积和物理现象，丼川物理孕基本概念和定律进行分析和研究，加深对物理规律的汄识。(3)测量室温下水的表面张力系数。三、实验仪器液体表面张力系数测定仪、垂直调节台、硅压阻力敏传感器、铝合金吊环、吊盘、砝码、玻璃皿、镊子和游标卡尺。实验原理1.硅压阻力敏传感器的灵敏度当传感器的力臂发生形变吋，硅力敏传感芯片

2、就会把这一形变转变成电压值，奋数字电压表显示出来。在弹性范围lAl，力臂的形变与迚钩所受的力成正比，而硅力敏传感芯片的输出电压与力臂的形变成正比；也就是说传感器的输ili电压与挂钩上所受的力成正比，K比值称为传感器的灵敏度，即AU=B*AF2.实验的基本构思与原理在实验屮，将一个金属圆环同定在传感器上，该环浸没于液体屮，当把圆环渐渐从液体中拉起吋，金属圆环会受到液体表面膜的拉力作川。表面膜拉力的人小为，二a^l=++D2)a式屮DI、D2分别为岡环外径和内径，ex为液体表面张力系数。在液面拉脱的瞬间，这个表而膜的拉力消失。因此，金属圆环拉脱瞬间前后

3、传感器受到的拉力差为f=^(Z),+D2)a(1)并以数字式电压表输出显示为f=(U{-U2)/B(2)式中U1为吊环即将拉断液体柱前一瞬间数字电压表读数值，U2为拉断时瞬间数字电压表读数，B为力敏传感器的灵敏度。由(1)(2)，我们可以得到液体的表面张力系数为6Z=(U,-l/2)/[B^(D,+D2)](3)因此，只耍测量出(U1-U2),B，D1和D2,就能得到液体的表面张力系数a。五、实验操作步骤1.力敏传感器的定标毎个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前，应先将其定标，步骤如下：(1)打开仪器的电源开关，将仪器预热。(2)在传感器梁端头

4、小钩屮，挂上砝码盘，调节电子组合仪上的补偿电压旋钮，使数字电压表显示为零。⑶在砝码盘上分别加0.5g、l.Og、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g等质量的砝码，记录相应这些砝码力F作用下，数字电压表的读数位U。2.环的测量与清洁(1)用游标卡尺单次测量金属圆环的外径D1和内径D2。(2)环的表面状况与测量结果有很大的关系。实验前应将金属环状吊片在NaOH溶液中浸泡20-30秒，然后用净水洗净。3.测置液体的表而张力系数①将金属环状吊片桂在传感器的小鈎上，调节升降台，将液体升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下沿与待测液面是否平行。如果不平行，将金屈

5、环状吊片取下后，调节吊片上的细丝，使吊什与待测液側平行。②调节界器K的升降台，使其渐渐上升，将环片的K沿部分全部没没于待测液面，然后反向调节升降台，使液而逐渐卜降。这吋，金属环片和液而间形成一环形液膜，继续卜降液而，测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值U1和液膜拉断盾一瞬间数字电Ik表读数值U2。重复测量6次。将实验数字代入公式(3)，求出液体表面张力系数，并与标准值进行比较。六、实验数据表格及处理力敏传感器定标物体质景m/g0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500输出电压U/mV水的表血张力系数测景测県次数D

6、l/mmD2/mmUl/mVU2/mV△U/mV，/10-3TVa/（10;N/"，）123456用最小二乘法测定灵敏度1020oooooOO8G427白/SS趣力敏件感器定标物体质量m/g0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500物体重力G/1O'3N4.99.814.719.624.529.434.3输fli电压U/mV12.627.941.353.866.480.293.87=2.7?0Ry+n.3RB73040物体重力/i(t-3n由图表可以得到传感器的乂敏度为B=2.7208V/N三二&1+&2+的+04+&5

7、+06二6902><10切/77,通过查询资料知道纯净水在627°C和25°C时的张力系数分别为71.8xl(T3N/m和72.0xl0'3N/m。七、实验结论本实验在常温K进行，采用了拉脱法测量水的表面张力系数，山于实验使用的是自來水，参杂了一些表而活性物质，使得水的表而张力系数变小，与资料数据有一定岀入，故排除实验操作的绝对误差，在相对误差允许的范嘲内，木实验测定了水的表而张力系数a=69.02xl(T3N/m。八、实验误差分析①定鉍吋，巾于砝码盘的晃动使得传感器受到人于砝码盘(含砝码)重力的力，导致定标吋测得的灵敏度变大，最终使液体表面张力系

8、数测呈结果变小。②如果吊环不水平，则会导致吊环在上7I•的时候，水膜不是同时破裂，实际作用在吊环的作用力只有吊环周长的一部