表面张力实验装置的改进.pdf

第 13 卷 第 3 期 大 　学 　物 　理 　实 　验 　 Vol . 13 　No . 3 2000 年 9 月出版 PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE Sep . 2000 ( ) 文章编号 :1007 - 2934 2000 03 - 0054 - 02 表面张力实验装置的改进 管志莲 (合肥工业大学理学院 ,合肥 ,230009) 摘 　要 :本文针对拉脱法测量液体表面张力实验中仪器误差较大 ,测量结果不理想的情 况 ,对该实验装置进行了改进 ,使测量数据离散性小 、精度高 。 关键词 :拉脱法 ;复位 ;二线重一 ;视觉位置 中图分类号 :O3511 　　　　文献标识码 :A 用拉脱法测量水表面张力时 ,实验数据离散性较大 ,测量结果不理想 。其主要原因是 “三线重一”的弹簧末端参考位置不能精确复位 ,经观察这主要是 : ( ) ( ) 1 玻璃管环形刻线不水平 如图 1 。平面镜在图中 Ⅰ 的位置时已“三线重一”,但测量中发生转动 , 当转到 Ⅱ位置 时 ,若调到“三线重一”就与 Ⅰ的位置产生了Δ复位差 。 ( ) ( ) 2 平面镜的横线不水平 如图 2 。平面镜上下移动找 不到确切的位置能与玻璃管横线有固定重一的复位线 。 ( ) 3 平面镜与玻璃管的横线线径不匹配 。在读数显镜下 测出玻璃管横线线径 0 . 45 ～0 . 50mm ,而平面镜的横线线径 0 . 10～0 . 13mm 。由于线径不同 ,眼睛观察时不能准确分辨细 图 1 　环形刻线不水平 线重在粗线的什么位置 ,使细线在粗线中有 0 . 2～0 . 3mm 的 不定位置 。 鉴于以上情况 ,我们将“三线重一”的装置进行了改进 : ( ) 1 增加线段重合的长度 。将原平面镜镶在一个 25mm 宽的白硬纸屏 中 , 屏上划有一条红线 , 经过调整改为直径 32mm 的透明圆筒 。先在透明材料上划一条与红色线径相同 的兰线 ,将其围成圆筒安装在固定套杆上 。固牢圆筒前 ,要 经悬挂的平面镜转动校准 ,使圆筒环线水平 。 图2 　横线不水平 (2) 改为二线重一的定位 。即取消了原平面镜中的横线 ,用镶在镜边纸屏上的红线取 代镜中横线 。根据平面镜物像对称的成像关系 , 只要眼睛的观察位置与物和它的像在一 收稿 日期 :2000 - 02 - 26 — 54 — 条直线上时即物像重一 。平面镜在装置中起着确定视觉位置的作用 。由于圆筒固定在支 架上 ,测量时观察筒中兰线与其镜像重一 ,即二线重一确定了弹簧复位的视觉位置 。调节 红线与兰线重一 ,就使弹簧末端复位在固定位置 。 改为“二线重一”的定位装置增加了重一线段的长度 ,减少了线段缺陷带来的误差 。 圆筒直径的扩大使圆筒横线与镜面间距 X 加大 。由图3 可见 : y i h = 　由于 l x i ,所以　y i x i l + x i h = ·x i l 当 x 增大时不重 的位置 y 也增 大 ,这样使眼睛观察定位更准确 。 (3) 改变米尺游标的分度值 。由 于复位准确度提高 ,原 0 . 1mm 精度的 图3 　二线重一定位图 游标已不能满足要求 。根据游标刻制 原理 ,我们把刻有 0 . 02mm 分度的游标安装在原游标套筒上 ,使米尺游标分度由0 . 1mm 改 为 0 . 02mm 。这样就提高了测量精度 。 现将装置改进前后测量水的表面张力系数的数据列入下表