液體表面張力系數(shù)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1 / 5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 的線段，線段兩側(cè)液面便有張力 f 相互作用，其

2、方向與 L 垂直，大小與線段長(zhǎng)度 L 成正比。即有：FfL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 、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 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)，則：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(guò)吊鉤鉤住砝碼托盤。 調(diào)整小游標(biāo)的高度使

3、小游標(biāo)左側(cè)的基準(zhǔn)線大致對(duì)準(zhǔn)指針， 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L0.2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，2.0g3.0g， ， 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) L1L2， ， 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Li- L iLi214L

4、(Li 5 - Li )5 i 05gKL2 / 53測(cè) (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)S0。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(guò)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 S0 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 :k s（ d

5、1d2）4用卡尺測(cè)出 d1，d2 值，將數(shù)據(jù)代入式中即可算出水的 值。再記錄室溫，可查出此溫度下蒸餾水的標(biāo)準(zhǔn)值 ，并做比較 .【數(shù)據(jù)處理】1. 用逐差法計(jì)算彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)K （實(shí)驗(yàn)溫度： 180C）砝碼數(shù)增重讀數(shù) (mm) 減重讀數(shù) (mm)平均數(shù) Li (mm)Li 5 - Li (mm)0298.62299.04298.8318.171302.16302.72302.4418.142306.00306.40306.2018.183309.26310.14309.7018.484313.68313.42313.5518.205317.22316.78317.006320.46320.7032

6、0.587324.46324.30324.388328.24328.12328.189331.72331.76331.7514L(Li 5 - Li ) 18.234 mm5 i 05gK = 2.695 N/mLL2LLi/(51)0.139 mm3 / 5t0.95L 0.167 mmAn儀=0.019 mmB1.0522LAB =0.168 mm2K- 5 g2LL2計(jì)算液體表面張力f次數(shù)初始位置 S0(mm)水膜破裂時(shí)讀數(shù) Si(mm)S=Si S0 (mm)S (mm)1279.32281.382.062280.04281.601.563279.30281.302.002.02842

7、79.38281.382.005279.12281.642.522SSSi /(51) 0.116 mmAt0. 95S0.140 mmn儀0.019 mmB1.0522=0.141 mmSAB3. 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)平均值 (mm)d134.92d233.12KS0.0256 N/m(d1d2 )3計(jì)算表面張力系數(shù)及不確定度4 / 5S2K2KS0.0909 N/m(d1 d 2 )(d1d2 )4. 表面張力系數(shù)的理論值：(75.50.15t )10 3 N / m0.0728 N/m【誤差分析】1. 由于水是自來(lái)水 ,其中還有漂白粉 ,金屬離子等雜質(zhì) ,故導(dǎo)

8、致實(shí)驗(yàn)誤差較大 !2. 操作中 ,無(wú)法保證金屬環(huán)面水平 ,使得液膜提前破裂 ,導(dǎo)致出現(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)