实验十三 脱法测量表面张力系数.doc

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1、实验十三拉脱法测量表面张力系数图1（a）一实验目的1.用拉脱法测量室温下水的表面占力系数。2．学习焦利秤的使用方法。二仪器与用具焦利秤，金属筐及线，砝码，玻璃皿，温度计，游标尺，蒸馏水。三实验原理液体的表面有如紧张的弹性薄模，都有收缩的局势，所以液滴总是趋于球形。如图1中的肥皂薄膜，如果从中心将膜刺破，由于膜的收缩，线被拉成圆形。这说明液体表面有如紧张的弹性薄膜，在表面内存在一种张力。这种液体表面的张力作用，从性质上看，类似固体内部的拉伸胁强，只不过这种胁强存在于极薄的表面层内，而且不是由于弹性形变引起的，被称为表面张力。设想在液面上作一长为为L的线段，则张力的

2、作用表现在线段两侧液面以一定的力的F相互作用,而且力的方向恒与线段垂直，其大小与线段长L成正比，即F=TL（1）比例系数T称为液体的表面张力系数，它表示单位长线段两侧液体的相互作用力。表面张力系数的单位为Nm.图2如图2，在一金属框P中间拉一金属细线ab.将框及细线浸人水中后慢慢地将拉出水面，在细线下面将带起一水膜，当水膜将拉直时，则有F=W+2TL+Ldhg(2)式中F为向上的拉力，W是框和细线所受重力和浮力之差，l为细线金属的长度，d为细线的直径即水膜的厚度，h为水膜被拉断前的高度，p为重力加速度的重量，ldhpg为水膜的重量，由于细线的直径d很小，所以这一

3、项不大，水膜有前后两面,所以上式中表面张力2Tl.从式（29-2）可得本实验用焦利测量（F—W）之值，用上式计算表面张力系数之值。（3）四实验内容1.测量弹簧的倔强系数k如图3将倔强系数大约为0.2——0.3Nm的弹簧挂在焦利秤上，调节支架的底脚螺旋，使十字线G的竖直线穿过平面镜支架上圆孔的中心，这时弹簧将与A柱平行.在秤盘上加1.00g砝码，横线弹簧上升，当G的横线，横线的象及镜面标线三者相重时为止（以上称三者相重合时G的位置为零点）。用游标读出标尺之值L，以后每加0.50g砝码测一次L，直至加到3.50g后再逐次减下来，将数据按加砝码的多少分成二组，用分组求

4、差法，求出倔强系数k值。2.测量（F—W）和h扭动E使金属框P下降，P上的横线ab刚要和玻璃皿H中的水面接触，从主柱上的游标V读出B柱上的刻度值为。旋转S使H中水面上升到横丝ab处（ab和水面一平）。再扭动E，轻轻向上拉起弹簧直到水膜破坏为止，再读游标V处B柱之值为L，则两次读数的差值（），等于拉起水膜时弹簧的伸长加上水膜的确良高度，即（4）重复若干次，求出和L的平均值。用一细长金属杆代替弹簧，同上去做拉断水膜的操作，这时的两次读数和之差等于水膜高度h，即(5)重复测量，求出和的平均值。3.测量细丝ab的长度L及直径d.4.计算水的表面张力系数T及标准偏差注明试

5、验时的水温。五注意事项目1水的表面张力若有少许污染，其表面张力系数将有明显的变化，因此，玻璃皿中的水及金属丝必须保持十分洁净，不许用手触摸玻璃皿的里侧和金属框，也不要用手触及水面。每次实验前要用酒精擦拭玻璃皿和金属框，并用蒸馏水冲洗。2测表面张力时，动作要慢，又要防止仪器受震动，特别是水膜要破裂时，更要注意。六回答问题1说明为使你测出的表面张力系数T能有三位有效数字，对所用弹簧的倔强系数应有何要求？2如图4将一玻璃板用力F压入水银中，试分析玻璃板所受之力。能否参照此图设计一测量水银的表面张力系数的装置。