xx大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課 程 物理實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 液體表面張力系數(shù)的測(cè)定 成 績(jī) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 實(shí)驗(yàn)日期 姓 名 同組人姓名 指導(dǎo)教師 一【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? （1） 掌握力敏傳感器的原理和方法 （2） 了解液體表面的性質(zhì)，測(cè)定液體表面張力系數(shù)。 二【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】 用力敏傳感器測(cè)量液體表面的張力系數(shù) 三【實(shí)驗(yàn)原理】 液體具有盡量縮小其表面的趨勢(shì)，好像液體表面是一張拉緊了的橡皮膜一樣。這種沿著表面的、收縮液面的力稱(chēng)之為表面張力。 測(cè)量表面張力系數(shù)的常用方法：拉脫法、毛細(xì)管升高法和液滴測(cè)重法等。此試驗(yàn)中采用了拉脫法。拉脫法是直接測(cè)定法，通常采用物體的彈性形變（伸長(zhǎng)或扭轉(zhuǎn)）來(lái)量度力的大小。液體表面層內(nèi)的分子所處的環(huán)境跟液體內(nèi)部的分子不同。液體內(nèi)部的每一個(gè)分子四周都被同類(lèi)的其他分子所包圍，他所受到的周?chē)肿雍狭榱?。由于液體上方的氣象層的分子很少，表層內(nèi)每一個(gè)分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不為零。這個(gè)力垂直于液面并指向液體內(nèi)部。所以分子有從液面擠入液體內(nèi)部的傾向，并使得液體表面自然收縮，直到處于動(dòng)態(tài)平衡。 假如在液體中浸入一塊薄鋼片，則鋼片表面附近的液面將高于其它處的,如圖1所示。Ft Ft F mg 圖1 由于液面收縮而產(chǎn)生的沿切線方向的力Ft稱(chēng)之為表面張力，角φ稱(chēng)之為接觸角。當(dāng)緩緩拉出鋼片時(shí)，接觸角φ逐漸的減小而趨于零，因此Ft方向垂直向下。在鋼片脫離液體前諸力平衡的條件為 F = mg + Ft （1） 其中F是將薄鋼片拉出液面的時(shí)所施加的外力，mg為薄鋼片和它所沾附的液體的總重量。表面張力Ft與接觸面的周長(zhǎng)2(l+d)成正比，故有Ft = 2σ(l+d),式中比例系數(shù)σ稱(chēng)之為表面張力系數(shù)，數(shù)值上等于作用在液體表面單位長(zhǎng)度上的力。將Ft代入式（1）中得 δ=F-mg2（(l+d） （2） 當(dāng)用環(huán)形絲代替薄鋼片做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)環(huán)的內(nèi)外直徑為D1、D2,當(dāng)它從液面拉脫瞬間傳感器受到的拉力差 f = F–mg =π(D1+D2)σ,此時(shí) δ=fπ(D1+D2） （3） 只要測(cè)出力f和環(huán)的內(nèi)外直徑，將它們代入式(3)，即可算出液體的表面張力系數(shù)σ。式中各量的單位統(tǒng)一為國(guó)際單位。 四【實(shí)驗(yàn)儀器】 （1） FD—NST—B 液體表面張力系數(shù)測(cè)定儀。 （2） 砝碼六個(gè)，每個(gè)質(zhì)量0.500g 五【實(shí)驗(yàn)步驟】 （1） 開(kāi)機(jī)預(yù)熱。 （2） 清洗玻璃器皿和吊環(huán)。 （3） 在玻璃器皿內(nèi)放入被測(cè)液體并安放在升降臺(tái)上。 （4） 將砝碼盤(pán)掛在力敏傳感器上，對(duì)力敏傳感器定標(biāo)。 （5） 掛上吊環(huán)，測(cè)定液體表面張力系數(shù)。當(dāng)環(huán)下沿全部浸入液體內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)升降臺(tái)的螺帽，使液面往下降。記下吊環(huán)拉斷液面瞬間時(shí)的電壓表的讀數(shù)U1，拉斷后瞬間電壓表的讀數(shù)U2。則f=(U1-U2)/B 六【實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)】 （1） 輕輕掛上吊環(huán)，必須調(diào)節(jié)好水平。 （2） 在旋轉(zhuǎn)升降臺(tái)時(shí)，盡量是液體的波動(dòng)要小。 （3） 工作室不宜風(fēng)力較大，以免吊環(huán)擺動(dòng)致使零點(diǎn)波動(dòng)，所測(cè)系數(shù)不準(zhǔn)確。 七【數(shù)據(jù)記錄與處理】 （1） 力傳感器標(biāo)定 g=9.749m/s2 砝碼個(gè)數(shù) （個(gè)） 0 1 2 3 4 5 電壓（+） （mv） 10.5 25.6 41.1 56.3 71.8 87.0 電壓（-） （mv） 10.2 25.3 40.5 55.9 71.2 86.9 電壓平均 （mv） 10.4 25.4 40.8 56.1 71.5 87.0 （2） 水的表面張力測(cè)定 水溫：23℃ 掛環(huán)內(nèi)徑：3.31cm 掛環(huán)外徑：3.50cm 測(cè)定次數(shù) 1 2 3 4 5 U1 69.4 69.2 68.8 68.6 68.5 U2 11.8 11.7 11.5 11.2 11.3 U1-U2=57.4 (mv) （3）最小二乘法求靈敏度 傳感器電壓與受力關(guān)系曲線 應(yīng)用最小二乘法程序直線擬合得： B=3.14 (V/N) （4） 計(jì)算水的表面張力 表面張力 f=U1-U2B=1.8310-2 (N) 表面張力系數(shù) δ=fπ(D1+D2）=(1.8310-2)/[π(3.3110-2)+(3.5010-2)] =8.5610-2 (N/m) 八【實(shí)驗(yàn)參考書(shū)】 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ 張懷作著 百度文庫(kù)—物理實(shí)驗(yàn)﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒ 遼寧大學(xué)物理組 九【實(shí)驗(yàn)小結(jié)】 本次實(shí)驗(yàn)中,在老師的耐心指導(dǎo)下,我成功的完成拉此次實(shí)驗(yàn).做完這實(shí)驗(yàn)自己懂得了不少的知識(shí)，了解了液體表面張力的一些性質(zhì)，也明白了一些自然現(xiàn)象，如泡沫的形成，露珠為什么是球形等。這次實(shí)驗(yàn)做的挺成功的，我想成功主要原因有以下幾點(diǎn)。 第一，在實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真聽(tīng)老師講解實(shí)驗(yàn)有關(guān)的知識(shí)、步驟、細(xì)節(jié)、注意事項(xiàng)等內(nèi)容。 第二，課前認(rèn)真預(yù)習(xí)了實(shí)驗(yàn)《液體表面張力系數(shù)測(cè)定》，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的基本原理、實(shí)驗(yàn)的操作方法 以及實(shí)驗(yàn)時(shí)所注意的細(xì)節(jié)都有了一定的了解，這樣在做實(shí)驗(yàn)時(shí)就不會(huì)手足無(wú)措?，F(xiàn)在也真正的理解了老師當(dāng)時(shí)對(duì)我們所講的“預(yù)習(xí)對(duì)于做實(shí)驗(yàn)很重要”這句話(huà)。