液體表面張力系數(shù)的測(cè)定報(bào)告

1、南昌大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱： 液體表面張力系數(shù)的測(cè)定學(xué)院：管理學(xué)院 專業(yè)班級(jí):學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)： 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)大樓608 座位號(hào)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：第三周星期天下午四點(diǎn)開始液體表面張力系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?了解水的表面性質(zhì)，用拉脫法測(cè)定室溫下水的表面張力系數(shù)。2學(xué)會(huì)使用焦利氏秤測(cè)量微小力的原理和方法?！緦?shí)驗(yàn)儀器】焦利秤，砝碼，燒杯，溫度計(jì)，鑷子，水，游標(biāo)卡尺等?！緦?shí)驗(yàn)原理】液體表面層內(nèi)分子相互作用的結(jié)果使得液體表面自然收縮猶如緊張的彈性薄 膜。由于液面收縮而產(chǎn)生的沿著切線方向的力稱為表面張力。設(shè)想在液面上作長(zhǎng)為L(zhǎng)的線段，線段兩側(cè)液面便有張力f相互作用，其方向與L垂

2、直，大小與線段 長(zhǎng)度L成正比。即有：Ff 二:La稱為液體表面張力系數(shù)，單位：N/m。將一表面潔凈的長(zhǎng)為L(zhǎng)、寬為d的矩形金屬片（或金屬絲）豎直浸入水中，然 后慢慢提起一張水膜，當(dāng)金屬片將要脫離液面，即拉起的水膜剛好要破裂時(shí)，則 有F=mg+f。其中，F(xiàn)為拉出時(shí)所用的力，mg為金屬片和帶起的水膜的總質(zhì)量， f為表面張力。實(shí)驗(yàn)中利用金屬圓環(huán)，貝f=F-mg【實(shí)驗(yàn)步驟】1 安裝好儀器，掛好彈簧調(diào)節(jié)底板的三個(gè)水平調(diào)節(jié)螺絲，使焦利秤立柱豎直。 在主尺頂部掛入吊鉤再安裝彈簧和配重圓柱體.使小指針被夾在兩個(gè)配重圓柱中 間，配重圓柱體下端通過吊鉤鉤住砝碼托盤。調(diào)整小游標(biāo)的高度使小游標(biāo)左側(cè)的 基準(zhǔn)線大致對(duì)準(zhǔn)指針

3、，鎖緊固定小游標(biāo)的鎖緊螺釘.然后調(diào)節(jié)微調(diào)螺絲使指針與 鏡子框邊的刻線重合當(dāng)鏡子邊框上刻線、指針和指針的像重合時(shí)（即稱為“三線對(duì)齊”），讀出游標(biāo)0線對(duì)應(yīng)刻度的數(shù)值Lo.2 測(cè)母彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)K :依次增加1.0g砝碼即將質(zhì)量為 1.0g，2.0g. 3.0g,，9.0g的砝碼加在下盤內(nèi)。調(diào)整小游標(biāo)的高度每次都重新使三 線對(duì)齊，分別記下游標(biāo)0線所指示的讀數(shù)L1 L2,，L9 ;再逐次減少1.0g砝 碼調(diào)整小游標(biāo)的高度每次都重新使三線對(duì)齊，分別記下游標(biāo)。線所指示的讀 數(shù)L9 L8 .L0 取二者平均值，用逐差法求出彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)。即LiLi丄2 1 4 丄二1、(Li,-Li)5 i =03. 測(cè)（

4、F 一 mg）值。將潔凈的金屬圓環(huán)掛在彈簧下端的小鉤子上，調(diào)整小游標(biāo)的 高度使三線對(duì)齊記下此時(shí)游標(biāo) 0線指示讀數(shù)So。把裝有蒸餾水的燒杯置于焦 利平臺(tái)上，調(diào)節(jié)平臺(tái)位置，使金屬片浸入水中，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)旋鈕使平臺(tái)緩緩下降， 下降的過程中金屬圓環(huán)底部會(huì)拉成水膜，在水膜還沒有破裂時(shí)需調(diào)節(jié)三線對(duì)齊， 然后再使平臺(tái)下降一點(diǎn)，重復(fù)剛才的調(diào)節(jié)，直到平臺(tái)稍微下降，金屬圓環(huán)剛好脫 出液面為止，記下此時(shí)游標(biāo)0線所指示的讀數(shù)S，算出 S=S so的值，即為在 表面張力作用下彈簧的伸長(zhǎng)量，重復(fù)測(cè)量 5次，求出平均值，此時(shí)有F-mg=f=K S代入可得：y = 心 :（ di d2）4. 用卡尺測(cè)出di, d2值，將數(shù)據(jù)代入

5、式中即可算出水的a值。再記錄室溫，可 查出此溫度下蒸餾水的標(biāo)準(zhǔn)值a，并做比較.【數(shù)據(jù)處理】K （實(shí)驗(yàn)溫度：180C）1.用逐差法計(jì)算彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)i =0K =逗=2.695 N/m alct 企=送(AL 也匚 2/(5T) =0.139 mmto.95=0.167 mm一儀 : B=0.019 mm1.05：.L2. 計(jì)算液體表面張力 f次數(shù)AS(mm)初始位置S)(mm)水膜破裂時(shí)讀數(shù)Si(mm) S=Si -Sj(mm)1279.32281.382.062.0282280.04281.601.563279.30281.302.004279.38281.382.005279.12281.

6、642.52； 二、 S - Sj /(5 - 1) =0.116 mma = tBcr 杏=0.140 mm-B0.019 mm1.05Fs =、=0.141 mm3. 金屬環(huán)外、內(nèi)直徑的測(cè)量(本實(shí)驗(yàn)直接給學(xué)生結(jié)果)二(4d2)= 0.0256 N/m3. 計(jì)算表面張力系數(shù):及不確定度2 2f K、也 K + 二 也舉 =0.0909 N/md2）丿 WU+d?）4. 表面張力系數(shù)的理論值：（75.5-0.15t） 10N/m =0.0728 N/m【誤差分析】1. 由于水是自來水，其中還有漂白粉，金屬離子等雜質(zhì)，故導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差較大！2. 操作中，無法保證金屬環(huán)面水平，使得液膜提前破裂，導(dǎo)致

7、出現(xiàn)誤差.3. 讀數(shù)時(shí)很難保證絕對(duì)靜止時(shí)讀數(shù)，導(dǎo)致讀數(shù)的人為誤差.4. 由數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差可知，數(shù)據(jù)偏離程度較大，擬合程度不好5. 實(shí)驗(yàn)的焦利秤立柱未達(dá)到豎直.【思考題】1. 用焦利稱測(cè)量微小力的依據(jù)是什么？答：焦利稱就是一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，它的刻度分度值為0.02mm三線合一時(shí)可以精確測(cè)量。2. 金屬圓環(huán)浸入水中，然后輕輕提起到底面與水面相平時(shí)，試分析金屬圓環(huán)在豎直方 向的受力。答：受到豎直向下的重力，收到向下的液體表面張力，粘附在金屬環(huán)上的液珠的重力， 以及金屬絲對(duì)圓環(huán)向上拉力。3. 分析（2）式成立的條件，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何保證這些條件實(shí)現(xiàn)？答：實(shí)驗(yàn)器材保持潔凈，不用手觸摸，用鑷子夾取。保持金屬環(huán)底部水平，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的 穩(wěn)定。4. 本實(shí)驗(yàn)中為何安排測(cè)（F mg