液体的表面张力系数测量.pptx

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1、（二）实验目的1、用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标，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程和物理现象，并用物理学基本概念和定律进行分析和研究，加深对物理规律的认识。3、测量纯水的表面张力系数。第1页/共19页（三）实验原理（1）液体的表面张力f液体表面张力是存在于液体表面上任何一条分界线两侧的液体的相互作用拉力，其方向沿液体表面，且恒与分界线垂直，大小于分界线的长度成正比：f=L称为液体表面张力系数，单位为N.m-1。与液体的温度、纯度、种类以及它上方的气体成分有关。1、几个基本的知识点第2页/共19页（2）浸润与不浸润现象当液体和固体接触时，若固体

2、和液体分子间的吸引力大于液体分子间的吸引力，液体就会沿固体表面扩张，形成薄膜附着在固体上，这种现象称为浸润；反之为不浸润现象。浸润情形不浸润情形接触角第3页/共19页2、实验仪器第4页/共19页固定架硅压阻力敏传感器吊环玻璃皿可微调升降台升降台大旋钮水平调节螺丝铁架台数字电压表（1）实验装置第5页/共19页（2 2）硅压阻式力敏传感器的结构及原）硅压阻式力敏传感器的结构及原理理传感器 传感器是将感受的物理量、化学量等信息，按一定的规律转换成便于测量和传输的信号的装置。电信号易于处理，所大多数的传感器是将是将物理量等信号转换成电信号输出的。结构简图1.力臂固定点 2.硅力敏传感芯片 3.弹性梁

3、4.挂钩第6页/共19页原理 UB F式中:F：外力的增量 K ：传感器的灵敏度 U：相应的电压改变量灵敏度：传感器输出量增量与相应输入量增量之 比，单位为 mv/N。它表示每增加 1N 的 力，力敏传感器的电压改变量为 B mv。第7页/共19页3 3 受力分析受力分析使用片状吊环，在液膜拉破前瞬 间，考虑一级近似，认为液体的 表面张力为：f =f1+f2=(D1+D2)这里为表面张力系数，D1、D2分别为吊环的外径和内径。液膜拉破前瞬间的受力分析图片状吊环在液膜拉破前瞬间有：F1=mg+f1+f2 此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有：U1=BF1第8页/共19页片状吊环在液膜

4、拉破后瞬间有：F2=mg 同样有 U2=BF2片状吊环在液膜拉破前后电压的 变化值可表示为：液膜拉破后瞬间的受力分析图 U1 U2=U=K F=B（F1 F2）=K(D1+D2)由上式可以得到液体的表面张力系数为:这里U1液膜拉断前瞬间电压表的读数 U2 液膜拉断后瞬间电压表的读数第9页/共19页对整个的实验过程，可以分为以下3个阶段：吊环浸没在水中反方向旋转螺母，电压表读数增加继续旋转读增加到一个最大值继续旋转，读数开始减小减小到某一个值，液膜破裂此时，观察电压表读数，记下U1、U2 阶段1阶段2阶段34 4 实验现象的受力分析实验现象的受力分析第10页/共19页阶段阶段1的受力分析的受力分

5、析吊环下沿浸没在水中时，有吊环下沿拉离水面，开始拉起液膜时，有电压表读数达到最大值，此时有这里，f 为表面张力第11页/共19页 达到最大值后，继续反方向转动调节螺母，可以发现，电压表读数开始减小，这主要是因为附着在液膜上的水在重力的作用下向下滑，所以拉力减小。阶段2的受力分析第12页/共19页 阶段3的受力分析 在液膜拉破前瞬间有：F1=mg+f1+f2=mg+f 在液膜拉破后瞬间有：F2=mg 可以得到液体的表面张力：液体的表面张力系数第13页/共19页（四）实验数据次123456物体质量m/g输出电压u/mv表1：硅压阻力敏传感器灵敏度的定标第14页/共19页表2：水的表面张力系数测量次U1/mvU2/mvU/mvU均/mv123456t室=D1=D2=第15页/共19页用不确定度表示测量结果相对误差的计算第16页/共19页仪=0.1mV数据处理计算过程第17页/共19页相对误差计算第18页/共19页感谢您的观看！第19页/共19页