液体表面张力系数测定的实验报告.doc

xx大学实验报告
课 程
物理实验
实验项目
液体表面张力系数的测定
成 绩

专业班级

学 号

实验日期

姓 名

同组人姓名

指导教师

一【实验目的】
（1） 掌握力敏传感器的原理和方法
（2） 了解液体表面的性质，测定液体表面张力系数。
二【实验内容】
用力敏传感器测量液体表面的张力系数
三【实验原理】
液体具有尽量缩小其表面的趋势,好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力.
测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变(伸长或扭转）来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围,他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少,表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩,直到处于动态平衡。
假如在液体中浸入一块薄钢片，则钢片表面附近的液面将高于其它处的,如图1所示。Ft
Ft
F
mg
图1

由于液面收缩而产生的沿切线方向的力Ft称之为表面张力,角φ称之为接触角。当缓缓拉出钢片时,接触角φ逐渐的减小而趋于零，因此Ft方向垂直向下。在钢片脱离液体前诸力平衡的条件为
F = mg + Ft （1）
其中F是将薄钢片拉出液面的时所施加的外力，mg为薄钢片和它所沾附的液体的总重量。表面张力Ft与接触面的周长2（l+d）成正比,故有Ft = 2σ(l+d），式中比例系数σ称之为表面张力系数，数值上等于作用在液体表面单位长度上的力。将Ft代入式(1）中得
（2）
当用环形丝代替薄钢片做此实验时，设环的内外直径为D1、D2,当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差
f = F–mg =π(D1+D2)σ，此时

(3）
只要测出力f和环的内外直径，将它们代入式（3)，即可算出液体的表面张力系数σ。式中各量的单位统一为国际单位.
四【实验仪器】
（1） FD-NST-B 液体表面张力系数测定仪。
（2） 砝码六个，每个质量0.500g
五【实验步骤】
（1） 开机预热。
（2） 清洗玻璃器皿和吊环。
（3） 在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。
（4） 将砝码盘挂在力敏传感器上，对力敏传感器定标。
（5） 挂上吊环，测定液体表面张力系数。当环下沿全部浸入液体内时,转动升降台的螺帽，使液面往下降。记下吊环拉断液面瞬间时的电压表的读数U1，拉断后瞬间电压表的读数U2。则f=(U1—U2)/B
六【实验注意事项】
（1） 轻轻挂上吊环,必须调节好水平.
（2） 在旋转升降台时，尽量是液体的波动要小。
（3） 工作室不宜风力较大,以免吊环摆动致使零点波动,所测系数不准确。
七【数据记录与处理】
（1） 力传感器标定 g=9。749m/s2
砝码个数
（个)
0
1
2
3
4
5
电压（+)
（mv）
10.5
25.6
41。1
56.3
71.8
87。0
电压（—)
（mv）
10。2
25.3
40。5
55.9
71.2
86。9
电压平均
（mv)
10.4
25。4
40。8
56.1
71。5
87.0
（2） 水的表面张力测定
水温:23℃ 挂环内径：3。31cm 挂环外径：3。50cm
测定次数
1
2
3
4
5
U1
69。4
69.2
68.8
68.6
68。5
U2
11。8
11。7
11.5
11.2
11.3
U1—U2=57。4 (mv)
（3)最小二乘法求灵敏度
传感器电压与受力关系曲线

应用最小二乘法程序直线拟合得: B=3.14 (V/N）
（4） 计算水的表面张力
表面张力
=1。83× (N)
表面张力系数 =(1。83×)/[π×(3.31×）+(3。50×)]
=8.56× （N/m)
八【实验参考书】
大学物理实验﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ 张怀作著
百度文库—物理实验﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒ 辽宁大学物理组
九【实验小结】
本次实验中,在老师的耐心指导下,我成功的完成拉此次实验.做完这实验自己懂得了不少的知识,了解了液体表面张力的一些性质,也明白了一些自然现象，如泡沫的形成，露珠为什么是球形等。这次实验做的挺成功的,我想成功主要原因有以下几点.
第一,在实验前认真听老师讲解实验有关的知识、步骤、细节、注意事项等内容.
第二，课前认真预习了实验《液体表面张力系数测定》,对于实验的基本原理、实验的操作方法 以及实验时所注意的细节都有了一定的了解，这样在做实验时就不会手足无措.现在也真正的理解了老师当时对我们所讲的“预习对于做实验很重要”这句话.