焦利氏秤法测液体表面张力.pptx

一 寸 光 阴 不 可 轻 实验报告26 系 06 级 姓名：王海亮学号：P验题目：焦利氏秤法测液体表面张力试验目的：在本实验中要着重学习焦利氏秤独特的设计原理，并用它测量液体的表面张力 系数。了解表面张力的意义，表面张力描述了液体表层附近分子力的宏观表现。 学会用逐差法,画图法求弹簧秤的劲度系数。实验原理:1. 液体表层内分子力的宏观表现，使液面具有收缩的趋势。想象在液面上 划一条线，表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比，比例系数称为表面张力系数。把金属丝 AB 弯成如图 5.2.1-1(a)所示的形状，并将其悬挂在灵敏的测力计上，然后把它浸到液体中。当缓缓提起测力计时，金属丝就会拉出一层与液体相连一 寸 光 阴 不 可 轻 的液膜，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到一最大值 F（超过此值，膜即破裂）。则 F 应当是金属丝重力 mg 与薄膜拉引金属丝的表面张力之和。由 于液膜有两个表面，若每个表面的力为F’，则由F ? mg ? 2FF ? mg 2得 F ?（1）显然，表面张力 F’是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相互作用拉力，其方向沿着液体表面，且垂直于该分界线。表面张力 F’的大小与 分界线的长度成正比。即F ? ?l（2）式中σ 称为表面张力系数，单位是 N/m。表面张力系数与液体的性质有关，密度小而易挥发的液体 σ 小，反之 σ 较大；表面张力系数还与杂质和温度有关， 液体中掺入某些杂质可以增加 σ，而掺入另一些杂质可能会减小 σ；温度升高， 表面张力系数 σ 将降低。测定表面张力系数的关键是测量表面张力 F’。用普通的弹簧是很难迅速测 出液膜即将破裂时的 F 的，应用焦利氏秤则克服了这一困难，可以方便地测量 表面张力 F’。2. 焦利氏秤由固定在底座上的秤框、可升降的金属杆和锥形弹簧秤等部分 组成，如图 5.2.1-2 所示。在秤框上固定有下部可调节的载物平台、作为平衡参 考点用的玻璃管和作弹簧伸长量读数用的游标；升降杆位于秤框内部，其上部 有刻度，用以读出高度，框顶端带有螺旋，供固定锥形弹簧秤用，杆的上升和 下降由位于秤框下端的升降钮控制；锥形弹簧秤由锥形弹簧、带小镜子的金属一 寸 光 阴 不 可 轻 挂钩及砝码盘组成。带镜子的挂钩从平衡指示玻璃管内穿过，且不与玻璃管相碰。焦利氏秤和普通的弹簧秤有所不同：普通的弹簧秤是固定上端，通过下端移动的距离来称衡，而焦利氏秤则是在测量过程中保持下端固定在某一位置， 靠上端的位移大小来称衡。其次，为了克服因弹簧自重引起弹性系数的变化， 把弹簧做成锥形。由于焦利氏秤的特点，在使用中应保持让小镜中的指示横线、平衡指示玻璃管上的刻度线及其在小镜中的像三者对齐，简称为三线对齐，作 为弹簧下端的固定起算点。实验内容:1 确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数把锥形弹簧，带小镜子的挂钩和小砝码 盘依次安装到秤框内的金属杆上。调节支架底座的底脚螺丝，使秤框竖直，小一 寸 光 阴 不 可 轻 镜子应正好位于玻璃管中间，挂钩上下运动时不致与管摩擦。（1） 逐次在砝码盘内放入砝码，调节升降钮，做到三线对齐。记录升降杆的 位置读数。数据如表所示:m/s0.51.01.52.02.53.03.54.0x/cm3.063.554.044.454.945.405.876.34逐差法计算弹性系数:1414?? ? x ? ? ? x ? x ? ? ? x ? x ? ? ? x ? x ??b ?b ? ? x4 ? 4 ?j5 16 2 7 3 8j ?1? 1 ???4.94 ? 3.06? ? ?5.40 ? 3.55? ? ?5.87 ? 4.04? ? ?6.34 ? 4.45???4? 1.86cmmg ? k?b??当g ? 10m / s2 ,2 ?10?3 ?10 ? k ?1.86 ?10?2 ,解得：k ? 1.07 N / m用图形法求 k:y m / g4 . 54 . 03 . 53 . 02 . 52 . 01 . 51 . 00 . 50 . 0x / c m3 . 0 3 . 5 4 . 0 4 . 5 5 . 0 5 . 5 6 . 0 6 . 5一 寸 光 阴 不 可 轻 图线方程为：y =1.073x-2.8 , 所以劲度系数 k=1.073N/m 2.测量自来水的表面张力系数用钢板尺测量金属圈的直径 d1 ? 2.27cm, d2 ? 2.30cm, d3 ? 2.29cm 和金属 丝两脚之间的距离 S1 ? 3.40cm, S2 ? 3.39cm, S3 ? 3.37cm 。取下砝码，在砝码盘下挂上已清洗过的金属圈，仍