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大学物理实验B

(设计性实验)

实验名称：不同液体表面张力系数的测定

学生姓名：付杰

班级：高材121

学号

指导教师：部德才

2014年6月15日

[引言]液体表面张力系数是反映液体性质的一个重要物理量。在物理，化学，

工农业，医学的领域中有着重要的应用，如在工业上的浮选输运技术等都要对表

面张力进行研究。测量液体表面张力系数有多种方法，拉脱法、毛细管法和液滴

测重法等，本实验采用了拉托法测液体表面张力系数。

[摘要]经典的拉脱法测定液体表面张力系数实验中，改变实验的液体，以此探

讨不同液体的表面张力系数。测量了常温下的自来水，食盐水，还有果汁和牛奶

的表面张力系数。利用力敏传感器测量微小的拉力，再利用计算机实时在线采集

4种溶液液膜拉脱过程电压随时间的变化曲线。

[关键词]表面张力系数；拉脱法；力敏传感器；

一．实验目的：

1.掌握用拉脱法测液体表面张力系数的原理和方法。

2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象。

3.学习用计算机采集溶液液膜拉脱过程电压随时间的变化曲线。

二．实验原理：

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液体表面层（厚度为分子作用半径，约为10cm）由于液面上方气相层的分

子数很少，表面层内每个分子受到向上的力比向下的力要小，合力垂直于液面并

指向液体内部。所以液体表面层具有尽量缩小其表面的趋势，这种沿着表面的收

缩液面的力称为表面张力，液体表面单位长度上的表面张力，称为表面张力系数。

一个金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它

从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值f为

f=π(D+D)α

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式中D、D分别为圆环外径和内径，为液体表面张力系数，所以液体表面张

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力系数为

α=f/〔π(D+D)〕

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对于本实验装置所对应的参量，液体表面张力可表示为f=(U-U)/Bπ(D+D)，

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式中U、U分别为环在即将拉断水柱时数字电压表读数及拉断数字电压表的读

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数，B为力敏传感器灵敏度。B可以通过力敏传感器定标的方法和计算机采集数

据电压随质量的变化曲线计算出。本实验就是利用力敏传感器测出，U、U以

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及计算出的B，最后计算出α的值。通过实验，我们可以了解不同液体的表面张

力系数。下图为实验装置图：

三．实验器材：

力敏传感器；电压显示仪；计算机；游标卡尺；镊子；培养皿；砝码（0.5g

小铁片）若干；4种不同的液体（自来水、食盐水、牛奶和果汁）

四．实验步骤：

1.开机预热15分钟；

2.清洗有机玻璃器器皿和吊环；

3.在有机玻璃器皿内加入适量自来水，将砝码盘挂在力敏传感器的钩上，即对

力敏传感器定标，在计算机上开始作图，每次加一个0.005g的砝码，加入7

个砝码后在计算机上得到一个完整的一条直线，计算出灵敏度B。注意加砝

码时尽量稳定、轻巧。

4.换吊环前应先测定吊环的内外直径D、D。挂上吊环，按下降按钮，待吊环

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浸入水中一定深度后停止，在计算机开始作图，按上升按钮，在液膜拉断的

过