液体表面张力系数测定的实验报告.doc
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xx大学实验报告 课 程 物理实验 实验项目 液体表面张力系数的测定 成 绩 专业班级 学 号 实验日期 姓 名 同组人姓名 指导教师 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。Ft Ft F mg 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0.500g 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。 (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=9。749m/s2 砝码个数 (个) 0 1 2 3 4 5 电压(+) (mv) 10.5 25.6 41。1 56.3 71.8 87。0 电压(—) (mv) 10。2 25.3 40。5 55.9 71.2 86。9 电压平均 (mv) 10.4 25。4 40。8 56.1 71。5 87.0 (2) 水的表面张力测定 水温:23℃ 挂环内径:3。31cm 挂环外径:3。50cm 测定次数 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)最小二乘法求灵敏度 传感器电压与受力关系曲线 应用最小二乘法程序直线拟合得: B=3.14 (V/N) (4) 计算水的表面张力 表面张力 =1。83× (N) 表面张力系数 =(1。83×)/[π×(3.31×)+(3。50×)] =8.56× (N/m) 八【实验参考书】 大学物理实验﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ 张怀作著 百度文库—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的“预习对于做实验很重要”这句话.- 配套讲稿:
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