液体表面张力系数的测定报告模板

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【实验目的】

1．了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。 2．学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。

【实验仪器】

焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。

【实验原理】

F=mg+f,F为弹簧受力，f为液体表面张力。

f=aL,L为水膜周长，即物体周长L= π(d₁+d₂);a为液体表面张力系数。 f =k△S’,k为弹簧倔强系数，△S’为弹簧伸长量的平均值。 F=mg+aL

a=(F-mg) /π(d₁+d₂) 【实验步骤】

1. 安装好实验仪器，挂好弹簧，调节仪器水平，使指针刻线以及游标中点对齐； 2. 读下第一次数据并记录，逐渐增加砝码，记录数据L0，L1，L2……L9，再增加一个砝码，待平衡后减去这个砝码，平衡后记录数据L9’,L8’……L0’; 3. 测F-mg的值。将洁净的金属圆环悬挂好，将装有蒸馏水的烧杯置于平台上，调节平台使圆环恰好停在液面，调整刻度尺读数并记录S01，调节平台使圆环浸在水面，再下降平台使产生水膜，在水膜将破未破时调整刻度并读数S1，重复五次； 4. 利用公式计算。 【数据处理】

1.用逐差法计算弹簧的倔强系数K（实验温度：18C）

砝码数 0 增重读数(mm) 减重读数(mm) 平均数Li(mm) Li5-Li(mm) 230.50 229.66 230.08 10.93 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 232.66 234.52 236.74 238.78 240.92 243.18 245.20 247.28 248.98 232.18 234.62 236.54 238.70 241.10 243.04 245.32 247.16 249.62 232.42 234.57 236. 238.74 241.01 243.11 245.26 247.22 249.80 10.69 10.69 10.58 11.06 14L(Li5-Li)0.2×（10.93+10.69+10.69+10.58+11.06）=10.79 5i0K5g4.54（g取9.8） LLALL/(51)[0.25×((10.79-10.93) ²+(10.79-10.69) ²+(10.79-10.69) ²

2i+(10.79-10.58) ²+(10.79-11.06) ²)]^0.5≈0.198

t0.95L1.204×0.198≈0.238 n仪B=0.02(mm)

1.05L2A2B=(0.238²+0.02²)^0.5=0.239

K-5gLL22 △k=[((-5)×9.8÷10.79²×0.239) ²]^0.5=0.1006 2．计算液体表面张力f

次数 1 2 初始位置S0(mm) 水膜破裂时读数Si(mm) ΔS=Si－S0(mm) 217.28 217.40 220.08 219.92 2.8 2.52 S(mm) 2.746 3 4 5 217.18 217.26 217.56 2220.24 220.10 220.16 3.06 2.84 2.6 SABSS/(51)[0.25×((2.746-2.8) ²+(2.746-2.52) ²+(2.746-3.06) ²i+(2.746-2.84) ²+(2.746-2.6) ²)]^0.5≈0.214

t0.95S1.204×0.214≈0.258 n仪0.02(mm) 1.05S2A2B=(0.258²+0.02²)^0.5≈0.259

3. 金属环外、内直径的测量(本实验直接给学生结果)

d1 d2

平均值(mm) 34.92 33.12 KS(4.54×2.746) ÷π(34.92+33.12) ≈0.058

(d1d2)3．计算表面张力系数及不确定度

SKKS[(2.746×0.1006÷π

(d1d2)(d1d2)68.04) ²+(4.54×0.259÷π÷68.04) ²]^0.5

4. 表面张力系数的理论值：(75.50.15t)103N/m0.0728

22÷

【误差分析】

1.读数有误差；2.调节平台使产生水膜时不准确；3.没有稳定读数。 【思考题】

1. 用焦利称测量微小力的依据是什么？

答：在砝码托盘上加X克砝码，弹簧伸长了某一长度，细金属杆上镜中的标线即向下移动，此时三线不再重合。转动旋钮使管向上移动，因而细金属杆也随之向上移动。当三线又重合时，在管及管的游标上可读出第二个读数，该读数与第一个读数这差就是弹簧在增加X克重量时所伸长的长度。

2．金属圆环浸入水中，然后轻轻提起到底面与水面相平时，试分析金属圆环在竖直方向的受力。

答：重力竖直向下，弹簧弹力竖直向上。

3． 分析（2）式成立的条件，实验中应如何保证这些条件实现？ 答：1.仪器摆放正确；2.金属片将要脱离水面，即水膜将要破裂。 4．本实验中为何安排测（F—mg） ，而不是分别测 F 和 mg？

答：：因为直接测 F 比较麻烦，而且 F 改变得较小，可能需要力传感器，实现起来不方便也不简单。

5. 本实验影响测量的主要因素有哪些？这些因素使偏大还是偏小？

答：与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关，液体温度越高值越小，液体含杂质越多值越小，只要上述条件保持一定，则是一个常数。 【原始数据】