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1、34物理与工程Vol.15No.62005物理实验用焦利秤测液体表面张力系数实验测量公式的研究邵建新(石河子大学师范学院物理系,新疆石河子832000)(收稿日期:2005203222)摘要指出了某些文献中所给出的用焦利秤测液体表面张力系数实验测量公式存在的问题,并给出了正确的测量公式.关键词焦利秤;表面张力系数;拉脱法;测量公式STUDYONTHEMEASURINGFORMULAINTHEEXPERI2MENTOFMEASURINGSURFACETENSIONCOEFFICIENTOFLIQUIDBYUSINGJOLLYBALANCEShao
2、Jianxin(DepartmentofPhysics,ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang,832000)AbstractTheshortcomingsofameasuringformulaformeasuringtheliquidsurfacetensioncoefficientbyJollybalanceinsomedocumentsarediscussed,andtheimprovedformulaispro2pounded.KeyWordJollybalance;surfacetensioncoeffi
3、cient;tearingmethod;measuringformula物理实验中常使用焦利秤用拉脱法测量液体拟给出用拉脱法测量液体表面张力系数测量公式[1～5]的表面张力系数.拉脱法明显的优点是:现象的完整的推导过程(为便于叙述,以测水的表面张直观、能较好地帮助学生理解物理概念.但多年的力系数为例进行分析),并对以往普遍采用的测量教学实践表明,每次做该实验时,无论教师还是学公式作些分析讨论.生,都会觉得这个实验有些地方说不太清楚,常有如下的疑问:该实验中受力分析的对象是谁?表用拉脱法测量液体表面张力系数常见的测量面张力作用在金属框上吗?液膜的
4、重力怎么会作公式用在金属框上?焦利秤测的是弹簧的弹力F吗?为什么有的文献要求操作过程要始终保持“三线如图1所示,文献[1]给出的原始公式为对齐”,有的文献不要求“三线对齐”?挂上小平面(F-W)-ρldhgγ=(1)镜后对实验结果有没有影响?因为小平面镜对金2l其中:γ表示水的表面张力系数;F为向上的拉属框的拉力与弹簧的弹力不是同一个力,而且两力;W是框和细线所受重力和浮力之差;l为细金者也不相等⋯⋯就测量公式而言就存在一个十分属线的长度;d为细金属线的直径;h为水膜被拉突出的问题:测量公式的推导过程不清晰.本文作者简介:邵建新(1964年出生
5、),男,河南确山人,石河子大学师范学院物理系副教授,主要从事物理实验和数理方法教学研究.35物理与工程Vol.15No.62005文献[3]没有做过多的分析说明,基本分析同文献[2].给出的测量公式为k(s-s0)α=(3)2(l+d)文献[4]也没有做详细的推导.它先给出的测量公式同式(3),然后考虑水膜的重力,给出经修正后的测量公式图1k(s-s0)-ρld′hgα=(4)2(l+d)断前的高度;ρ为水的密度;g为重力加速度;其中:ρld′hg为水膜的重量;d′为水膜的厚度,约ρldhg为水膜的重量.为0.001cm.文献[1]给出的测量公
6、式为如图3所示,文献[5]给出的公式是k[(L-L0)-h]-ρldhgγ=(1)′2lγ(F-W)-ρldhgF-W=≈(5)2l2l其中:k是弹簧的劲度系数;L0是框上的横丝ab其中:F为向上的拉力;W是“”形金属框所受刚要和水面接触时游标尺的读数;L是水膜拉断重力与浸入水中部分的浮力的合力;l为金属框的时游标尺的读数.宽度;d为水膜的厚度(断裂时约为0.001cm);hh的测量方法是:用一根细长金属杆代替弹为水膜被拉断裂前的高度;ρldhg为水膜的重量,簧,用和上面相同的方法去拉断水膜,这时的两次因为这一项很小,将其忽略可得近似式(5).
7、读数L′、L′0之差为水膜的高度,即h=L′-L′0(1)″如图2所示,文献[2]给出的测量公式为F-mgα=(2)2(l+d)其中:α表示液体的表面张力系数;F为金属框刚脱离液面瞬间时所施加的外力;m是金属框的质量;l为细金属线的长度;d为细金属线的直径.图3文献[5]给出的测F2W的方法:在保持“三线对齐”(称为零点)的情况下读取水膜刚被拉破时游标尺的读数L1,在保持水面位置不动的条件下使金属丝缓缓下降,直到“三线对齐”读出游标尺的读数L2,则图2F-W=k(L2-L1)仔细研读文献[1～5]不难发现,这些文献在文献[2]给出的测F的方法是
8、:用焦利秤测量给出相应的测量公式时普遍存在一个问题:要么拉框上升时的微小拉力.先用“三线对齐”的方法不给出推导过程的关键步骤,要么推导过程有问求出弹簧
