用焦利氏稱測(cè)量液體表面張力系數(shù)

1、實(shí)驗(yàn)題目：焦利氏秤法測(cè)量液體的表面張力實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)并掌握用焦利氏秤法測(cè)量液體的表面張力的方法，加深對(duì)液體表面張力的理解。實(shí)驗(yàn)原理：液體表層內(nèi)分子力的宏觀表現(xiàn)，使液面具有收縮的趨勢(shì)。想象在液面上劃條線，表面張力就表現(xiàn)為直線兩側(cè)的液體以一定的拉力相互作用。這種張力垂直于該直線且與線的長(zhǎng)度成正比，比例系數(shù)稱為表面張力系數(shù)。打-muur(a)把金屬絲AB彎成如圖（a）所示的形狀，將其懸掛在靈敏的測(cè)力計(jì)上，浸到液體中，緩緩提起測(cè)力計(jì)時(shí)，金屬絲就會(huì)拉出一層與液體相連的液膜，由于表面張力的作用，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)逐漸達(dá)到一最大值F（超過(guò)此值，膜即破裂）。由于液膜有兩個(gè)表面，若每個(gè)表面的力為F，則由FFFmg2F

2、mg2F得（1）表面張力F的大小與分界線的長(zhǎng)度成正比。即FI（2）c稱為表面張力系數(shù)，單位是N/m。表面張力系數(shù)與液體的性質(zhì)，雜質(zhì)和溫度有關(guān)。測(cè)定表面張力系數(shù)的關(guān)鍵是測(cè)量表面張力F，應(yīng)用焦利氏秤液膜即將破裂可以方便地測(cè)量表面張力F。實(shí)驗(yàn)器材：焦利氏秤，自來(lái)水，肥皂水，金屬絲，金屬圈，鋼板尺。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：2、測(cè)量自來(lái)水的表面張力系數(shù)；3、測(cè)量肥皂水的表面張力系數(shù)。數(shù)據(jù)記錄處理：1、確定焦利氏秤上錐形彈簧的勁度系數(shù)km/gx/cm（1）作圖法：（2）由作圖法，計(jì)算斜率得k1=0.957g/cm=m逐差法：（m2.5g）xi+5-xix6-x1x7-x2x8-x3x9-x4x10-x5xx/cm由逐差

3、法計(jì)算得出k2=0.947g/m=m。兩種方法得到的k的平均值，就是最終的k值：k=m2、測(cè)量自來(lái)水的表面張力系數(shù)（1）金屬圈直徑的測(cè)量次數(shù)123dUa直徑d/cm(2)焦利氏秤的讀數(shù)x/cm次數(shù)XiXoX2Xox/cm由k=m,X|=1.40cm,d=3.52cm,得到1蟲0.059N/m2d3、測(cè)量肥皂水的表面張力系數(shù)金屬絲長(zhǎng)度的測(cè)量次數(shù)12長(zhǎng)度l/cm焦利氏秤的讀數(shù)x/cm次數(shù)XiXoX2Xo次數(shù)XiXoX2Xox/cm由k=m,X|=1.40cm,d=3.52cm,得到1蟲0.059N/m2d3、測(cè)量肥皂水的表面張力系數(shù)金屬絲長(zhǎng)度的測(cè)量次數(shù)12長(zhǎng)度l/cm焦利氏秤的讀數(shù)x/cm次數(shù)Xi

4、XoX2XoX3XoXiUaX3XoX2UAX/cm由k=m,X2=o.2ocm,l=3.69cm,得到2o.o25N/m2l不確定度分析：1、勁度系數(shù)k=m,Uk=2、UX：(tUa)2(C)2,當(dāng)P0.68時(shí)，t=,儀=cm,C=.3X/cm由k=m,X2=o.2ocm,l=3.69cm,得到2o.o25N/m2l不確定度分析：1、勁度系數(shù)k=m,Uk=2、UX：(tUa)2(C)2,當(dāng)P0.68時(shí)，t=,儀=cm,C=.3自來(lái)水中X:Ua=,MU自來(lái)水中X:Ua=,MU2儀2(c)=.33cm(2)肥皂水中X:Ua=,則U(儀)2=028cm單位應(yīng)該補(bǔ)上;3、uUa)2()2當(dāng)P0.68

5、時(shí)，t=,當(dāng)P0.68時(shí)，t=,儀=血,C=3(1)金屬圈直徑(1)金屬圈直徑Ua=，則UdJtUa)2(C儀)2=0.033cm(2)金屬絲長(zhǎng)度(2)金屬絲長(zhǎng)度I:Ua=，則U|(tUa)2()2=0.001cm同上;4、不確定度計(jì)算:誤差傳遞公式：U岸)2(仏)2岸)2kxD(U_X2)2(Ul、2()(lX2(1)自來(lái)水的表面張力系數(shù)測(cè)定的不確定度:由k=m,X=1.40cm,d=3.52cmX12X1X12X1(Uk)2(Ux1)2(U2kx1d(2)肥皂水的表面張力系數(shù)測(cè)定的不確定度:x2=0.20cmI=3.69cm由k=m,最終結(jié)果:自來(lái)水的表面張力系數(shù):(0.0590.002)N/mP=肥皂水的表面張力系數(shù):(0.0250.001)N/mP=思考題:1、焦利氏秤法測(cè)定液體的表面張力有什么優(yōu)點(diǎn)靠上端的位移大小來(lái)靠上端的位移大小來(lái)答：焦利氏秤則是在測(cè)量過(guò)程中保持下端固定在某一位置，稱衡，因而可以迅速測(cè)出液膜即將破裂時(shí)的F,克服了用普通的彈簧是很難迅速測(cè)出液膜即將破裂時(shí)的F這一困難，可以方便地測(cè)量表面張力F。焦利氏秤還把彈簧做成錐形，克服了因彈簧自重引起彈性系數(shù)的變化，實(shí)驗(yàn)精度較高。2、有人利用潤(rùn)濕現(xiàn)象設(shè)計(jì)了一個(gè)毛細(xì)管永動(dòng)機(jī)（圖521-3）。A管中液面高于B管，由連通器原理，B管下端滴水，而滴水可以作功，水又回到槽內(nèi)，成為永動(dòng)機(jī)。試