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1、液體表面張力系數(shù)的測(cè)定,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1用拉脫法測(cè)量室溫下水的表面張力系數(shù)。 2 學(xué)習(xí)焦利氏秤的使用方法，掌握用焦利氏秤測(cè)量微小力的方法。 儀器與用具： 焦利氏秤，金屬框，砝碼，溫度計(jì)，游標(biāo)卡尺，螺旋測(cè)微器，被測(cè)液體自來(lái)水等。,物理實(shí)驗(yàn)中心,實(shí)驗(yàn)原理：,1表面張力與表面張力系數(shù)： 表面張力是液體表面的重要特性，它類似于固體內(nèi)部的拉伸應(yīng)力，這種應(yīng)力存在于極薄的表面層內(nèi)。是液體表層內(nèi)分子力作用的結(jié)果。液體表面層的分子有從液面擠入液內(nèi)的趨勢(shì)，從而使液體有盡量縮小其表面的趨勢(shì)，整個(gè)液面如同一張拉緊了的彈性薄膜，我們把這種沿著液體表面，使液面收縮的力稱為表面張力。作用于液面單位長(zhǎng)度上的表面張力，
2、稱為液體的表面張力系數(shù)。 設(shè)想在液體表面上畫一條直線，實(shí)驗(yàn)指出，直線兩旁的液膜之間存在著相互作用的拉力，力的方向和所畫直線垂直，其大小與所畫直線的長(zhǎng)成正比，即： 或,式中比例系數(shù)稱為液體的表面張力系數(shù)，它表示單位長(zhǎng)線段兩側(cè)液體的相互作用力，其單位是Nm-1，表面張力系數(shù)的大小與液體的溫度有關(guān)。,2表面張力系數(shù)的測(cè)定： 如圖所示：將一表面潔凈的型細(xì)金屬絲框浸入被測(cè)液體內(nèi)，型框的中點(diǎn)掛在焦利秤彈簧上，使型框的橫邊恰好處于液面位置時(shí)定為彈簧的平衡位置。然后將燒杯慢慢地下移，可看到金屬絲帶起一層液膜，與此同時(shí)彈簧被拉長(zhǎng)。當(dāng)薄膜剛好破裂時(shí)，,型金屬絲框的受力情況有以下幾方面：,彈
3、簧的彈性力F，其方向向上，大小為： 型框所受重力和浮力之差W，其方向向下。若將型框掛上且浸入水中為彈簧的平衡位置，則對(duì)上式中的 無(wú)影響（即與 對(duì)應(yīng)的是 F-W 。） 水膜的重量，方向向下，大小為： 表面張力f方向向下，大小為（兩個(gè)表面） 當(dāng)水膜恰好破裂時(shí)受力達(dá)到平衡，即： 由此可得：,可見(jiàn)，測(cè)得 ， ， ， 的值便可求得 。 是被測(cè)液體的密度， 為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 1.測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)： 按要求調(diào)節(jié)儀器，使刻有橫線的小鏡子穿過(guò)玻璃套筒的內(nèi)部。調(diào)節(jié)底腳螺釘，使小鏡子沿豎直方向振動(dòng)時(shí)不與玻璃套筒發(fā)生磨擦，然后旋轉(zhuǎn)手輪使小鏡子上的刻線、玻璃套筒上的刻線與玻璃套筒上的刻線在小鏡子
4、里的像三者相互對(duì)齊，即所謂“三線對(duì)齊”。用這種方法保證彈簧的下端的位置是固定不變的，而彈簧的上端可以向上拉伸。 根據(jù)胡克定律，在彈性限度內(nèi)，彈簧的伸長(zhǎng)量與所加外力成正比，即 ：,式中是彈簧的勁度系數(shù)，對(duì)一特定的彈簧，值是確定的，如果我們將已知重量的砝碼加在砝碼盤中，測(cè)出彈簧的伸長(zhǎng)量，即可由上式算出彈簧的k值，這一步驟稱為焦利秤的校準(zhǔn)。利用校準(zhǔn)后的焦利秤，就可測(cè)出彈簧的伸長(zhǎng)量，從而求得作用于彈簧上的外力 步驟： 掛好彈簧、小鏡子及砝碼盤，調(diào)節(jié)兩個(gè)地腳螺絲使焦利秤桿垂直與地面，使小鏡子鉛直不與玻璃套筒的內(nèi)壁磨擦，然后旋動(dòng)手輪，使“三線對(duì)齊”。記錄游標(biāo)零線所指示的主尺上的讀數(shù) 依次在
5、砝碼盤中加入0.5 ，1.0 ，，4.5 的砝碼，使“三線對(duì)齊”，記下標(biāo)尺上相應(yīng)讀數(shù)，然后再逐次取出0.5 的砝碼，按上述方法記下標(biāo)尺上相應(yīng)的讀數(shù)。求出相同拉力下讀數(shù)的平均值，用逐差法求出彈簧的勁度系數(shù) 值及其不確定度,參考表格2--1,則彈簧勁度系數(shù)為:,不確定度為: 2.測(cè)量 : 用酒精棉擦去型框上的油污，再用水沖洗涼干后，掛在平面鏡下端的掛鉤上。將洗凈的燒杯盛適當(dāng)?shù)乃?，放在平臺(tái)上。調(diào)節(jié)型框緩慢下降，使型框的橫邊恰好處于液面位置，“三線對(duì)齊”，記下標(biāo)尺讀數(shù)。然后一只手慢慢調(diào)節(jié)平臺(tái)下的螺絲使燒杯慢慢下降，另一只手慢慢調(diào)節(jié)手輪，彈簧被拉長(zhǎng)，在這一過(guò)程中要求保持“三線對(duì)齊”，直至水膜恰好
6、破裂為止。記下標(biāo)尺上的刻度 ，則：,先觀察幾次水膜在調(diào)節(jié)過(guò)程中不斷被拉伸、最后破裂的現(xiàn)象，然后把金屬絲框欲要脫離而尚未脫離水膜的一瞬間的讀數(shù)記錄下來(lái)。,本過(guò)程要求反復(fù)測(cè)量五次。 參考表格22,測(cè)量 ：將彈簧去掉，換成一根金屬細(xì)桿（儀器附件）。旋轉(zhuǎn)手輪，同時(shí)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)螺釘使液面剛好與金屬絲框橫邊接觸，讀出刻度讀數(shù) ，再旋轉(zhuǎn)手輪使彈簧上升，同時(shí)旋轉(zhuǎn)在平臺(tái)螺釘使燒杯下降 ,始終保持“三線對(duì)齊”，直至液膜破裂為止，記下刻度讀數(shù) 則: 水膜重量與拉力相比很小，因此不要求將 測(cè)得很精確。,測(cè)量型框金屬絲的直徑： cm 用游標(biāo)卡尺測(cè)量型框邊長(zhǎng)： cm 測(cè)量水的溫度：
7、 C 計(jì)算水的（與空氣接觸）表面張力系數(shù)及不確定度 表達(dá)式：,注意事項(xiàng)：,1.測(cè)量表面張力時(shí)，動(dòng)作要慢，還要防止儀器受增振動(dòng)。 2實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意保護(hù)彈簧使其不受折損，不要隨意拉長(zhǎng)或掛重物，要輕拿輕放，切忌用力拉。 3. 型金屬絲框和燒杯中的水必須保持潔凈，不要用手觸摸燒杯內(nèi)側(cè)和型金屬絲，也不要用手觸及水面。,物理實(shí)驗(yàn)中心,問(wèn)題和討論：,1. 什么是“三線對(duì)齊”？本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量表面張力時(shí)緩慢地將型金屬絲框從水中拉起，該過(guò)程中需要時(shí)刻保證“三線對(duì)齊”，應(yīng)如何操作？ 2. 實(shí)驗(yàn)中要求把型金屬絲框拉到欲脫離水膜而又恰未脫離的極限狀態(tài)，這是為什么？ 3. 若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中型金屬絲框不是水平拉出水面，而是出現(xiàn)一端高一端低的傾斜現(xiàn)象，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有無(wú)影響？應(yīng)如何避免？ 4. 試用作圖法得出焦利彈簧秤的勁度系數(shù)，將結(jié)果與逐差法的結(jié)果進(jìn)行比較。,物理實(shí)驗(yàn)中心,
液體表面張力系數(shù)的測(cè)定l
