液体表面张力.docx

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1、液体表面张力系数的测定实验报告模板【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作用，其方向与L垂直，大小与线段L成正比。即有：=γL比例系数γ称为液体表面张力，其单位为N/m.将一表面洁净的长为L、宽为d的圆形金属环（或金属丝）竖直浸入水

2、中，然后慢慢提起一张水膜，当金属环将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有：F=mg+,式中F为把金属环拉出液面时所用的力；mg为金属环和带起的水膜的总质量；f为张力。此时，与接触面的周围边界π（）,则有γ=，式中D1,D2分别为圆环的内外直径。实验表明，γ与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温度越高，γ值越小，液体含杂质越多，γ值越小，只要上述条件保持一定，则γ是一个常量，所以测量γ时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。【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，使焦利称立柱竖直。在主尺顶部挂入吊钩

3、再安装弹簧和配重圆柱体，使小指针被夹在两个配重圆柱之间，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。2.测量弹簧的劲度系数k.依次增加1.0g砝码，即将质量为1.0g,2.0g,3.0g,…,9.0g,10.0g的砝码加在下盘内。调整小游标的高度，每次都重新使其三线对齐，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

4、小游标的高度，每次都重新使之三线对齐，分别记下游标0线所指示的读数，，，…，，取二者平均值，用逐差法求出弹簧的劲度系数。即=，Δ=，k=2.测（F-mg)值。将洁净的金属圆环挂在弹簧下端的小钩子上，把装有蒸馏水的烧杯置于焦利平台上，调整平台高度，使金属圆环恰好停在液面为止，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。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，记下此时游标0线所指示的读数s,算出ΔS=的值，即为在

5、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==k,式中k为所示弹簧的劲度系数，代入可得γ=。3.用卡尺测出，值，将数据代入即可算出水的γ值，再记录室温，可查出此温度下蒸馏水的标准值γ，并作比较。【数据处理】1.用逐差法计算弹簧的倔强系数（实验温度：180C）砝码数增重读数(mm)减重读数(mm)平均数(mm)(mm)0220.32220.32220.3215.921223.50223.52223.5115.902226.70226.72226.7115.863229.88229.86229.8116.004233.06

6、233.08233.0715.895236.24236.24236.24     6239.38239.44239.417242.58242.56242.578245.78245.80245.819248.94248.98248.9615.914mm=3079.04980.18150.218526=0.02mm=0.2194=0.0884或0.084962．计算液体表面张力次数初始位置S0(mm)水膜破裂时读数Si(mm)ΔS=Si－S0(mm)(mm)1202.08207.305.225.2522203.04208.425.383203.202

7、08.465.264203.16208.385.225203.02208.205.180.3338860.401967440.02mm=0.4024653.金属环外、内直径的测量(本实验直接给学生结果)平均值(mm)d1 34.92d2 33.120.063233．计算表面张力系数及不确定度0.00834.表面张力系数的理论值：0.0728【误差分析】1.系统误差：张力的测量2.所测液体不纯，引入系统误差3.内外径测量存在误差。4.温度测量存在误差5.盛水的器皿不干净6.桌面的震动，空气的流动，金属圆环底部不水平硬气水膜的提前破裂等。【思考题】1

8、.用焦利称测量微小力的依据是什么？答：焦利称支架上设有游标精确度为0.02mm.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