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《拉脱法测定液体的表面张力系数实验的分析与改进》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第n卷第1期株洲工学院学报vol.1.No.11997sar997年月JOURNALOFZHUZHOUINSTITUTEOFTECHNOLOGYM一拉脱法测定液体的表面张力系数实验的分析与改进文景(株洲工学院株洲412008)对拉脱法测定液体表,摘要面张力系数实验进行了分析并提出了一种改进的方法。关键词拉脱法焦利氏砰表面‘张力来数改进分类号04一33,,用拉脱法测定液体的表面张力系数实验是大学普通物理实验的基本内容之一多数。‘·2·3·。采用焦利氏〔‘卫秤装置实验的原理及其现象在一些文献中已有阐述但仍有一些问题值得研讨。1活动起点问题如图,,1所示金属框与焦利氏秤
2、轻质弹簧相连,在弹簧张力作用下从盛有液体的容器中缓缓拉出,:金属框上将带起一液膜当液膜刚拉脱时有,汀a,口F+2dPg~2(d+l)+mg+ldhPg(l),,F一mg+2初dPg一ldhPg(2)2(l+d),。;(2)式中为液体的表面张力系数F为液膜刚拉脱时弹簧向上的张力;d;l为金属丝的直径为;,;h图1金属框上边的长为金属框的质量为液膜拉脱;;。前的高度P为液体的密度g为当地的重力加速度,实验的关键是用焦利氏秤来测量(F一mg+2。尹Pg一ldhpg)而测量的关键是通过,、调节弹簧上升旋钮和容器平台上下降旋钮使附在金属空管上的小镜表面的刻线指示杆,“的刻线
3、和指示杆刻线在镜中的像重合即保证弹簧下端的位置是停在零点处不动的活动起点”。而、。弹簧的伸长量则由米尺和游标定出来(即伸长前后两次读数之差值)收稿日期1996一10一17株洲工学院学报1997年,,,但是在实际操作中这种测量的关键很难得到保证因此它是拉脱法测量液体表面张力系数的主要误差来源之一。2焦利氏秤测表面张力问题,,由(2)式可知实验的关键是测量(F一mg+2二矛Pg一ldhpg)而用焦利氏秤是利用2,,。k(L一L)来代替而这种代替是不合理的,,、,实验过程中不难发现金属框玻璃容器及液面相对位置有三种状态图1是液膜刚;图,好要被拉脱时的临界状态2是金属框上
4、边刚好达到水面并与水面相切的状态此状态:受力情况是FZ+a入+l)ZPg~mg(3)(Z+2耐,图3表示液膜拉脱后调节弹簧下降旋钮重新“”,:回到三线对齐的零点状态此时受力情况为F3一mg(4).,、,在具体测量中文献[sj〔6〕认为在图2的状叮!
5、,;态下读取焦利氏秤标尺读数L在图1的状态下读产1Z,、:取标尺读数L由(1)(3)式得:,,才,,、k(L一L)一(Zh+l)dPg一ldhPg!.‘~(5)图14!一FaZ2(l十d)而有的文献「‘,’二认为,在图1的状态下读取标尺,,Z。、:读数L在图3的状态下读取L由(l)(4)式得:Z介aZk(L一L)+2d
6、Pg二ldhpg(6)2(l十d)‘一一5)、(,s、6厂
7、一由(6)式可知无论采用文献〔j[j的方,、,,法还是采用文献[1〕[7j的方法均存在系统误差,但前者的误差更大且前者的误差还在于估计金属框上边缘刚好位于液面时不易掌握而产生的更大随机误差。一图33实验方法的改进,。如图4所示在小镜表面贴一分度值较小的透明塑料尺(亦可自制)先调节弹簧下降,,,,,钮使金属框浸于液中再缓缓上升弹簧直至液膜被拉脱记下焦利氏秤标尺读数L同。时记下在液膜刚被拉脱时指示杆刻线在塑料尺的刻度位置O点缓缓下降弹簧使指示杆,:,。刻线重新指于O点记下此时的焦利氏秤标尺读数L如图5所示图4
8、所示状态受力情况如(l)式。第l期文景拉脱法测定液体的表面张力系数实验的分析与改进一“se,广l:!卜在图5状态下受力情况如下"j‘2PF十肋矛g一mg(7)、:由(l)(7)式得_,Z_k(L一L)一ldhPg口一一丁(8)一蔺干了犷一一4结论5)、、,、7比较((6)(8)式可知l文献[〕[]的方法.,卜l
9、门曰一,门日虽然系统误差较小且克服了估计金属框刚好位于!液面时不易掌握的随机误差。但还是不能克服动态“”,下不易掌握三线对齐而产生的较大随机误差即动态起点问题。而改进的方法既克服了动态起点问,,。题同时使系统误差更为减少且操作简便。,用改进后的方法测通过学
10、生中的对比组实验量水的表面张力系数的误差明显地小于文献[1〕、〔7〕的方法。总工I参考文献杨述武等编.(一、、热学部分).,19,22普通物理实验力学高等教育出版社8219~24段蔚聋,.侧量液体表面张力系数两种方法的比较..1993(4):14杨玉朴物理实验7~149尹新国.拉脱法测液体表面张力系数实验的分析和讨论.物理实验.1995(4):157~162王荣铭.测定液体表面张力系数实验中铂丝形状的探讨.物理实验.19:88(2)40~41肖新民.物理实验简明教程(修订本).江西物理学会黄志敬.普通物理实验.陕西师大出版社刘尚晋.普通物理实验.武汉工业大学出版社
11、70株洲工
