液体表面张力系数的测定报告模板.docx

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1、液体外表张力系数的测定实验报告模板【实验目的】1 . 了解水的外表性质，用拉脱法测定室温下水的外表张力系数。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，祛码，烧杯，温度计，镜子，水，游标卡尺等.【实验原理】液体具有尽量缩小其外表的趋势，好像液体外表是一张拉紧了的 橡皮膜一样。这种沿着外表的、收缩液面的力称之为外表张力。测量外表张力 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。液体外表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

2、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,并使得液体外表自然收缩,直到处于动态平衡。外表张力f与线段长度L成正比.即有：f = aL (1)比例系数a称为液体外表张力系数,其单位为Nm1。将一外表洁净的长为L、宽为d的矩形金属片(或金属丝)竖直浸入水中，然 后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时， 那么有F = mg + f (2)式中F为把金属片拉出液面丽甬的力；mg为金属片和带起的水膜的总重量; f为外表

3、张力.此时，f与接触面的周围边界2 (L+ d )，代入(2)式中可得 a = F - mg2( L + d )环代替金属片，那么有a F - mg=n (dl+d2 )式中dl、d2分别为圆环的内外直径。【实验步骤】1.调“三线对齐”2 .测量弹簧的倔强系数K3 .测(/一2g)值。F-mg=f=KKS代入得疝77Of (d + d )24.用卡尺测出、d2值，将数据即可算出水的a值。5o再记录室温，可查出此温度下蒸储水的标准值a,并做比拟。四、强调考前须知：1 .由于杂质和油污可使水的外表张力显著减小，所以务必使蒸储水、烧杯、金属片保 持洁净。2 .清洁后的用具，切勿用手触摸，应有镣子取出

4、或存放.3.测量S时要防止水膜提前破裂，否那么实验误差较大，其中引起水膜提前破裂的因素有:桌面的震动，空气的流动，金属圆环底部不水平等.【数据处理】lo用逐差法计算弹簧的倔强系数(实验温度：18C)祛码数增重读数(mm)减重读数(mm)平均数(mm)(mm)0246. 82246.32246o 5749. 561255o 78254. 82255o 0550o 002264.62264o 44264o 6150. 603275O 44275. 32275. 3850. 694284o 32285. 42284o 8749o 955296. 44295. 82296O 136305o 22304

5、. 88305o 057315o 24315. 18315.218326.32325O 82326. 079334. 52335. 12334. 8250o 16=0.9760o 485 0o 584=0.02mm=0.560=0.0102 .计算液体外表张力0o 188次数初始位置So (mm)水膜破裂时读数Si(mni) S二S So (mm)(mm)1245. 60247o 762. 162o 052238o 82240o 701.883231.62233. 842.224224. 42226O 562. 145217o 48219o 321.840.2260o 02mm=0o 2263

6、.金属环外、内直径的测量(本实验直接给学生结果)0. 009平均值(mm)di34. 92ch33. 123.计算外表张力系数及不确定度0o 4624o外表张力系数的理论值：0.0728【误差分析】.定标时祛码盘摇晃,会使传感器受到大于硅码盘(含硅码)重力的力的作用, 这会导致测得的电压值偏大，致使定标获得的k过大，导致最后求得的结果偏 小1 .如果吊环不水平，那么会导致水面在下降过程中，水膜并不是同时破裂，实际作用于吊环的水膜长度只是吊环周长的一小局部，这会会导致最后求得的结果偏小.测定仪测量电压值并不是连续的，需要一定的时间来进行反响，假设在水膜即将破裂时水面下降过快，传感器尚未显示出实际

7、的最大电压值，吊环就已经脱离水面。这样会导致所测得的张力过小，从而导致求得的系数过小;【思考题】1 .用焦利称测量微小力的依据是什么？答：如果我们在祛码托盘上加X克祛码，弹簧伸长了某一长度，细金属杆上镜中的标线 即向下移动,此时三线不再重合。转动旋钮使管向上移动，因而细金属杆也随之向上移动。当 三线又重合时,在管及管的游标上可读出第二个读数,该读数与第一个读数这差就是弹簧在 增加X克重量时所伸长的长度.2 .金属圆环浸入水中，然后轻轻提起到底面与水面相平时，试分析金属圆环在竖直方向 的受力.答：竖直向下的重力，液体外表张力沿竖直方向向下的分力，弹簧拉力3 .分析式成立的条件，实验中应如何保证这些条件实现？答：(2)式在欲脱离水膜而乂恰未脱离的极限状态时成立,应该保证金属圆环水平拉 出水面4 .本实验中为何安排测(Fmg),而不是分别测尸和2g?答:因为直接测F比拟麻烦，而且F改变得较小，可能需要力传感器，实现起来不方便 也不简单。5 . 本实验影响测量的主要因素有哪些？这些因素使偏大还是偏小？答：实验说明，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 值越小，液体含杂质越多，值越小，只要上述条件保持一定,那么是一个常数 原始数据: