拉拖法測液體表面張力系數(shù)

1、方法三：拉脫法（力敏傳感器）實驗的目的1了解液體表面性質(zhì)2學(xué)習(xí)采用液體表面張力系數(shù)測定儀的使用方法3學(xué)習(xí)用拉脫法測表面張力系數(shù)的原理和方法實驗原理1. 拉脫法測量一個已知周長的金屬圓環(huán)或金屬片從待測液體表面脫離時所需的拉力，從而求得該液體表面張力系數(shù)的方法稱為拉脫法。所需的拉力是由液體表面張力、環(huán)的內(nèi)外徑及液體材質(zhì)、純度等因素決定。2. 吊環(huán)法和吊片法比較（1）吊環(huán)法：使用金屬細線制成吊環(huán)時，在液膜被拉破的瞬間接觸角不接近于零，此時所測得的力是表面張力向下的分量，因而所得表面張力系數(shù)誤差較大，必須用修正公式對測量結(jié)果進行修正。（2）吊片法：雖然液膜被拉破的瞬間接觸角趨近于零，但在具體測量時，由

2、于吊片在拉脫過程中容易發(fā)生傾斜,實驗時吊片的長度上限為34cm，而在測量力時，則希望力大 一點,有利于提高測量精確度。 （3）片狀吊環(huán)：新設(shè)計有一定厚度的片狀吊環(huán)。經(jīng)過對不同直徑吊環(huán)的多次試驗，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)醐h(huán)直徑等于或略大于時,在液膜被拉破的瞬間液體與金屬環(huán)之間的接觸角接 近于零，此時接觸面總周長約為20cm左右。在保持接觸角為零時，能得到一個 較大的待測力。3. 實驗原理使用片狀吊環(huán)，在液膜拉破前瞬間，考慮一級近似，認為液體的表面張力為：f = f1+ f2 = (D1+D2)這里為表面張力系數(shù)，D1、D2分別為吊環(huán)的外徑和內(nèi)徑。片狀吊環(huán)在液膜拉破前瞬間有：此時傳感器受到的拉力F1和輸出電壓U1

3、成正比，有：U1 = BF1片狀吊環(huán)在液膜拉破后瞬間有：F2 = mg同樣有U2 = BF2片狀吊環(huán)在液膜拉破前后電壓的變化值可表示為：U1U2 = U= B· F = B（F1F2）= B(D1+D2)由上式可以得到液體的表面張力系數(shù)為：這里U1：液膜拉斷前瞬間電壓表的讀數(shù)，U2：膜拉斷后瞬間電壓表的讀數(shù)實驗內(nèi)容（用拉脫法測量水的表面張力）：1力敏傳感器進行定標(biāo)，用最小二乘法作直線擬合，求出傳感器靈敏度B。 圖2液膜的收縮2游標(biāo)卡尺測量金屬圓環(huán)的內(nèi)、外直徑。 3金屬環(huán)狀吊片掛在傳感器的小鉤上，調(diào)節(jié)升降臺，將液體升至靠近環(huán)片的下沿，觀察環(huán)狀吊片下沿與待測液面是否平行，將金屬環(huán)狀吊片取

4、下后，調(diào)節(jié)吊片上的細絲，使吊片與待測液面平行。（注意 ：吊環(huán)中心、玻璃皿中心最好與轉(zhuǎn)軸重合。） 4調(diào)節(jié)容器下的升降臺，使其漸漸上升，將環(huán)片的下沿部分全部浸沒于待測液體。然后反向調(diào)節(jié)升降臺，使液面逐漸下降。這時，金屬環(huán)片和液面間形成一環(huán)形液膜，出現(xiàn)“浸潤”現(xiàn)象，繼續(xù)下降液面，測出環(huán)形液膜即將拉斷前一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值 U1和液膜拉斷后一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值U2。（注意 ：液膜斷裂應(yīng)發(fā)生在轉(zhuǎn)動的過程中，而不是開始轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動結(jié)束時，因為此時振動較厲害，應(yīng)多次重復(fù)測量。）實驗儀器液體表面張力測定裝置、砝碼盤和砝碼、圓環(huán)型吊片、卡尺、溫度計圖1液體表面張力測定裝置實驗步驟：1.開機預(yù)熱（15分鐘）2.

5、將水盛入玻璃器皿內(nèi)（1cm左右），用雙面膠與升降臺面貼緊固定。3.將砝碼盤掛在力敏傳感器的鉤上4.對力敏傳感器定標(biāo)，在加砝碼前首先對儀器調(diào)零5.測吊環(huán)內(nèi)外直徑，掛上吊環(huán)，在測定液體表面張力系數(shù)過程中，可觀察到液體產(chǎn)生的浮力與張力的情況與現(xiàn)象，以順時針轉(zhuǎn)動升降臺大螺帽時液體液面上升，當(dāng)環(huán)下沿部分均浸入液體中時，改為逆時針轉(zhuǎn)動該螺帽，這時液面往下降（或者說相對吊環(huán)往上提拉），觀察環(huán)浸入液體中及從液體中拉起時的物理過程和現(xiàn)象。特別應(yīng)注意吊環(huán)即將拉斷液柱前一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值為U1，拉斷時瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)為U2。記下這兩個數(shù)值。數(shù)據(jù)記錄示例：1.力敏傳感器定標(biāo)物理質(zhì)量m/g輸出電壓V/mv大連地區(qū)重力加速度g= 9.8001 m/S22純水的表面張力系數(shù)測量（水的溫度）測量次數(shù)U1/mVU2/mVU/mV×10-3N/m實驗報告要求1 闡明本實驗的目的。2 簡要敘述本實驗的基本原理。3 實驗所用儀器裝置的介紹。4 記錄實驗中出現(xiàn)的各種實驗現(xiàn)象，對其進行分析討論。5 記錄實驗數(shù)據(jù)，并對結(jié)果分析討論。6 得出本實驗的總結(jié)、收獲和體會，提出對教學(xué)工作的意見和建議。注意：所盛放液體的深度約1cm時，實驗結(jié)果較為理想。思考題1 什么是表面張力？什么是