液体表面张力系数测定的实验报告

液体表面张力系数的课 程 物理实验 实验项目 测定 专业班级 姓 名 学 号 同组人姓名 实验日期 指导教师 成 绩 一【实验目的】

（1） 掌握力敏传感器的原理和方法

（2） 了解液体表面的性质，测定液体表面张力系数。

二【实验内容】

用力敏传感器测量液体表面的张力系数

三【实验原理】

液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。

测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变（伸长或扭转）来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。 假如在液体中浸入一块薄钢片，则钢片表面附近的液面将高于其它处的,如图1所示。

F mg Ft Ft 图1

由于液面收缩而产生的沿切线方向的力Ft称之为表面张力，角φ称之为接触角。当缓缓拉出钢片时，接触角φ逐1

v1.0 可编辑可修改 渐的减小而趋于零，因此Ft方向垂直向下。在钢片脱离液体前诸力平衡的条件为

F = mg + Ft （1）

其中F是将薄钢片拉出液面的时所施加的外力，mg为薄钢片和它所沾附的液体的总重量。表面张力Ft与接触面的周长2(l+d)成正比，故有Ft = 2σ(l+d),式中比例系数σ称之为表面张力系数，数值上等于作用在液体表面单位长度上的力。将Ft代入式（1）中得

（2）

当用环形丝代替薄钢片做此实验时，设环的内外直径为D1、D2,当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差 f = F–mg =π(D1+D2)σ,此时

（3）

只要测出力f和环的内外直径，将它们代入式(3)，即可算出液体的表面张力系数σ。式中各量的单位统一为国际单位。

四【实验仪器】

（1） FD—NST—B 液体表面张力系数测定仪。 （2） 砝码六个，每个质量

五【实验步骤】

（1） 开机预热。

（2） 清洗玻璃器皿和吊环。

（3） 在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。 （4） 将砝码盘挂在力敏传感器上，对力敏传感器定标。

（5） 挂上吊环，测定液体表面张力系数。当环下沿全部浸入液体内时，转动升降台的螺帽，使液面往下降。

记下吊环拉断液面瞬间时的电压表的读数U1，拉断后瞬间电压表的读数U2。则f=(U1-U2)/B

六【实验注意事项】

（1） 轻轻挂上吊环，必须调节好水平。 （2） 在旋转升降台时，尽量是液体的波动要小。 2

（3） 工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，所测系数不准确。

七【数据记录与处理】

（1） 力传感器标定 g=s2 砝码个数 （个） 电压（+） （mv） 电压（-） （mv） 电压平均 （mv） （2） 水的表面张力测定

水温：23℃ 挂环内径： 挂环外径：

0 1 2 3 4 5 测定次数 U1 U2 U1-U2= (mv)

1 2 3 4 5 （3）最小二乘法求灵敏度

3

传感器电压与受力关系曲线 v1.0 可编辑可修改

应用最小二乘法程序直线拟合得： B= (V/N) （4） 计算水的表面张力

表面张力

表面张力系数

=× (N)

=×

)/[π××

)+×

)]

=×

八【实验参考书】

(N/m)

大学物理实验﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ 张怀作著 —物理实验﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒ 辽宁大学物理组

九【实验小结】

本次实验中,在老师的耐心指导下,我成功的完成拉此次实验.做完这实验自己懂得了不少的知识，了解了液体表面张力的一些性质，也明白了一些自然现象，如泡沫的形成，露珠为什么是球形等。这次实验做的挺成功的，我想成功主要原因有以下几点。

第一，在实验前认真听老师讲解实验有关的知识、步骤、细节、注意事项等内容。

第二，课前认真预习了实验《液体表面张力系数测定》，对于实验的基本原理、实验的操作方法 以及实验时所注意的细节都有了一定的了解，这样在做实验时就不会手足无措。现在也真正的理解了老师当时对我们所讲4

的“预习对于做实验很重要”这句话。

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