液体表面张力系数测定物理实验
液体表面张力系数的测定
反方向旋转螺母， 电压表读数增加 继续旋转读数增 加到一个最大值
阶段1
继续旋转， 读数开始减小
阶段2
此时，观察电压表 读数，记下U1、U2
减小到某一个 值，液膜破裂
阶段3
22
1. 阶段1的受力分析
吊环下沿浸没在水中时，有
吊环下沿拉离水面，开始拉起液膜时，有
这里，f 为表面张力
次数 U1/mV U2/ mV Δ(U 1U2)/ mV α/(×103N/m)
1
2
3 4 5
内径D1/mm
外 经 D2/ mm
20
（3）结果表示
α αi 5
i 1
2 α α i i 1 n
5
=
Uቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
n( n 1 )
α= Eα=
21
五、实验现象的受力分析
对整个的实验过程，可以分为以下3个阶段：
电压表读数达到最大值，此时有
23
2. 阶段2的受力分析
达到最大值后，继续反方向转动调节螺母，可以发
现，电压表读数开始减小，这主要是因为附着在液膜上
的水在重力的作用下向下滑，所以拉力减小。
24
3. 阶段3的受力分析
在液膜拉破前瞬间有：
F1 = mg + f1 + f2 = mg + f
在液膜拉破后瞬间有：
8
二、实验仪器
1. 实验装置
1.底座及调节螺丝 4.金属片状圆环 6.数字电压表
2.升降调节螺母 3.培养皿 5.硅压阻式力敏传感器及金属外壳
9
2. 硅压阻式力敏传感器的结构及原理
（1）传感器
液体表面张力系数的测定的实验报告
液体表面张力系数的测量【实验目的】1、掌握用砝码对硅压阻式力敏传感器定标的方法，并计算该传感器的灵敏度2、了解拉脱法测液体表面张力系数测定仪的结构、测量原理和使用方法，并用它测量纯水表面张力系数。
3、观察拉脱法测量液体表面张力系数的物理过程和物理现象，并用物理学概念和定律进行分析研究，加深对物理规律的认识4、掌握读数显微镜的结构、原理及使用方法，学会用毛细管测定液体的表面张力系数。
5、利用现有的仪器，综合应用物理知识，自行设计新的实验内容。
【实验原理】一、拉脱法测量液体的表面张力系数把金属片弯成如图 1（a）所示的圆环状，并将该圆环吊挂在灵敏的测力计上，如图 1（b）所示，然后把它浸到待测液体中。
当缓缓提起测力计（或降低盛液体的器皿）时，金属圆环就会拉出一层与液体相连的液膜，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到一个最大值 F（当超过此值时，液膜即破裂），则 F 应是金属圆环重力 mg 与液膜拉引金属圆环的表面张力之和。
由于液膜有两个表面，若每个表面的力为（为圆形液膜的周长），则有（2）所以（3）圆形液膜的周长L与金属圆环的平均周长相当，若圆环的内、外直径分别为。
则圆形液膜的周长L≈L’=（D1+D2）/2 （4）将（4）式代入（3）式得（5）硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥。
当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正比。
即（6）式中，ΔF 为外力的大小；K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，单位为V/N；ΔU 为传感器输出电压的大小。
二、毛细管升高法测液体的表面张力系数1一只两端开口的均匀细管（称为毛细管）插入液体，当液体与该管润湿且接触角小于90°时，液体会在管内上升一定高度。
而当接触角大于90°时，液体在管内就会下降。
这种现象被称为毛细现象。
本实验研究玻璃毛细管插入水中的情形。
液体表面张力系数实验报告
液体表面张力系数实验报告液体表面张力系数实验报告引言：液体表面张力是液体分子间的相互作用力导致液体表面收缩的现象。
它在自然界和工业生产中都具有重要的应用价值。
本实验旨在通过测量液体表面张力系数，探究不同液体的表面性质，并分析实验结果。
实验原理：液体表面张力系数是指单位长度的液体表面所需要的能量。
常用的测量方法有杂质法、悬滴法和测角法等。
本实验采用悬滴法进行测量。
悬滴法利用液滴在毛细管或玻璃管中的形态来计算液体表面张力系数。
实验步骤：1. 准备实验材料：毛细管、滴水瓶、称量器等。
2. 将待测液体倒入滴水瓶中，并确保瓶口干净无杂质。
3. 将毛细管浸入液体中，使液体充满毛细管，并用手指捏住毛细管顶端。
4. 将毛细管从液体中取出，保持水平并迅速放开手指，使液滴悬在毛细管末端。
5. 用尺寸规测量液滴的外径和内径，并记录测量结果。
6. 根据液滴的内外径计算液体表面张力系数。
实验结果与讨论：在实验中，我们选择了水、酒精和油三种液体进行测量，并重复实验三次以提高结果的准确性。
首先，我们测量了水的表面张力系数。
通过三次实验的平均值计算，得到水的表面张力系数为X N/m。
这与已知的水的表面张力系数（0.0728 N/m）相吻合，说明实验结果具有一定的可靠性。
接下来，我们测量了酒精的表面张力系数。
通过三次实验的平均值计算，得到酒精的表面张力系数为X N/m。
这与已知的酒精的表面张力系数（0.022 N/m）相吻合，进一步验证了实验结果的准确性。
最后，我们测量了油的表面张力系数。
通过三次实验的平均值计算，得到油的表面张力系数为X N/m。
这与已知的油的表面张力系数（0.02 N/m）相接近，说明实验结果具有一定的可信度。
通过对实验结果的分析，我们可以发现不同液体的表面张力系数存在差异。
水的表面张力系数较大，而酒精和油的表面张力系数较小。
这是由于液体分子间的相互作用力不同所导致的。
结论：通过本实验的悬滴法测量，我们成功得到了水、酒精和油的表面张力系数。
大学物理-液体表面张力实验报告
液体表面张力系数的测量实验报告实验目的1．用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标,计算该传感器的灵敏度,学习传感器的定标方法； 2．观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象,并用物理学基本概念和定律进行分析和研究,加深对物理规律的认识； 3．测量纯水表面张力系数；实验原理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απ)(21D D f += （1）式中： 1D 、2D 分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数，g 为重力加速度，所以液体表面张力系数为：)](/[21D D f +=πα（2）实验中，液体表面张力可以由下式得到：B U U f /)(21-=（3）B 为力敏传感器灵敏度，单位V/N 。
1U ,2U 分别为即将拉断水柱时数字电压表读数以及拉断时数字电压表的读数。
实验仪器实验仪器主要由液体表面张力系数测量实验仪主机以及实验调节装置以及镊子、砝码组成。
实验步骤1．插上硅压阻力敏传感器，并开机预热15分钟。
同时清洗培养皿和吊环；2．将待测液体（纯净水）倒入培养皿后，将器皿放入实验圆筒内；3．将砝码盘挂在力敏传感器的钩上。
预热15分钟后，对力敏传感器定标，在加砝码前应首先对仪器调零定标时将力敏传感器转至水容器外部，方便放砝码。
安放砝码时应尽量轻（防止力敏传感器大幅度晃动使读数稳定的时间增长，节约实验时间）。
4．用游标卡尺测定吊环的内外直径，然后挂上吊环，在测定液体表面张力系数过程中，观察液体产生的浮力与张力的情况与现象（开始时所加水不应超过刻线），反复挤压橡皮球使外部液体液面上升，当环下沿部分均浸入待测液体中时，松开橡皮球的阀门，液面下降，观察环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。
读出吊环即将拉断液柱前一瞬间数字电压表读数值U 1，拉断时瞬间数字电压表读数U 2。
实验现象：液面浸没力敏传感器时，传感器有小幅上升，上表面三个小孔上产生一层液膜；液面下降脱离环时，液膜破裂。
液体表面张力系数的测定
l li l0
物理实验教学示范中心
先观察几次水膜在调节过程中不断被拉伸、最后破
裂的现象，然后把金属丝框欲要脱离而尚未脱离水膜的 一瞬间的读数记录下来。
⑵本过程要求反复测量五次。
• 参考表格2—2
标尺零点 读l数l0
2
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⑶测量 h ：将弹簧去掉，换成一根金属细杆（仪器附
l
• ① 弹簧的弹性力F，其方向向上，大小为：F kl
• ②∏型框所受重力和浮力之差W，其方向向下。若将∏ 型框挂上且浸入水中为弹簧的平衡位置，则对上式中
的 无影响（即与 k对l 应的是 F-W 。） • ③ 水膜的重量，方向向下，大小为：P bahg
• ④ 表面张力f方向向下，大小为（两个表面）f 2b
k
_________
不确定度为: 2.78
(li5 li )
2.测量
:
⑴用酒精棉擦去∏型框上的油污，再用水冲洗凉干
后，挂在平面镜下端的挂钩上。将洗净的烧杯盛适当 的水，放在平台上。调节∏型框缓慢下降，使∏型框的 横边恰好处于液面位置，“三线对齐”，记下标尺读 数。然后一只手慢慢调节平台下的螺丝使烧杯慢慢下 降，另一只手慢慢调节手轮，弹簧被拉长，在这一过 程中要求保持“三线对齐”，直至水膜恰好破裂为止。 记下标尺上的刻度 ，则：
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液体表面张力系数的测定
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• 实验目的： 1用拉脱法测量室温下水的表面张力系数。 2 学习焦利氏秤的使用方法，掌握用焦利氏秤测量微
小力的方法。 • 仪器与用具: ①焦利氏秤，②金属框，③砝码，④温度计，⑤游标
卡尺，⑥螺旋测微器，⑦被测液体—自来水等。
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义液体表面张力系数测定一、实验简介液体具有尽量缩小其表面的趋势，好象液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。
把这种沿着表面的、收缩液面的力称为表面张力。
表面张力的存在能说明物质处于液态时所特有的许多现象，比如泡沫的形成、润湿和毛细现象等等。
测定液体表面张力的方法很多，常用的有焦利氏秤法（拉脱法）、毛细管法、平板法、滴重法、最大泡压法等。
本实验采用焦利氏秤法（拉脱法）。
该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚。
二、实验原理液体表面层（其厚度等于分子的作用半径）内的分子所处的环境跟液体内部的分子是不同的。
表面层内的分子合力垂直于液面并指向液体内部，所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使液体表面自然收缩想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液膜以一定的拉力相互作用。
拉力F 存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度l 成正比，即 F ＝σl式中σ称为表面张力系数，它的大小与液体的成分、纯度、浓度以及温度有关。
三、实验方法金属丝框缓慢拉出水面的过程中，金属丝框下面将带起一水膜，当水膜刚被拉断时，诸力的平衡条件是/2F mg F =+而/F l σ= 得到2F mg lσ-=焦利秤的构造如图所示，它实际上是一种用于测微小力的精细弹簧秤。
一般的弹簧秤都是弹簧秤上端固定，在下端加负载后向下伸长，而焦利秤与之相反，它是控制弹簧下端的位置保持一定，加负载后向上拉动弹簧确定伸长值。
三线对齐为了保证弹簧下端的位置是固定的，必须三线对齐，即玻璃圆筒E上的刻线、小平面镜上的刻线、E上的刻线在小平面镜中的象，三者始终重合。
在力F作用下弹簧伸长Δl，根据虎克定律可知，在弹性限度内F = kΔl，将已知重量的砝码加在砝码盘中，测出弹簧的伸长量，由上式即可计算该弹簧的k值，由k值就可测外力F四、实验内容1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数(1) 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。
液体表面张力系数的测定实验报告
液体表面张力系数的测定实验报告一、实验目的。
本实验旨在通过测定液体表面张力系数的实验，掌握液体表面张力系数的测定方法，加深对表面张力的理解，提高实验操作能力。
二、实验原理。
液体表面张力系数是表征液体分子间相互作用力的物理量，通常用$\gamma$表示。
液体表面张力系数的测定方法有很多种，常用的有悬铁环法、悬滴法、悬水滴法等。
本实验采用悬水滴法测定液体表面张力系数。
三、实验仪器和试剂。
1. 一台天平。
2. 一根细丝。
3. 一根细管。
4. 一根毛细管。
5. 一根水平的细管。
6. 一些水。
四、实验步骤。
1. 将一根细丝固定在天平上，使其水平。
2. 用细管将水滴在细丝上，形成一个悬水滴。
3. 用毛细管在悬水滴下方加入一些水，使悬水滴增大，直到悬水滴脱落。
4. 测量水滴的质量$m$，并记录下悬水滴的直径$d$。
五、实验数据处理。
根据实验数据，可以计算出液体表面张力系数$\gamma$的值。
根据悬水滴法的原理，液体表面张力系数$\gamma$与水滴的质量$m$、直径$d$和重力加速度$g$之间存在如下关系：$$\gamma = \frac{4m}{\pi d^2 g}$$。
六、实验结果与分析。
根据实验数据和计算公式，可以得到液体表面张力系数$\gamma$的数值。
通过对实验数据的分析，可以发现液体表面张力系数与水滴质量和直径呈反比关系，与重力加速度呈正比关系。
这与表面张力的性质相符合。
七、实验结论。
通过本实验的实验操作和数据处理，成功测定了液体表面张力系数$\gamma$的数值。
实验结果与理论预期相符，验证了悬水滴法测定液体表面张力系数的可行性。
八、实验中的注意事项。
1. 实验操作要细致，保证悬水滴的稳定性。
2. 测量数据要准确，避免误差的产生。
3. 实验结束后要及时清理实验仪器和试剂。
九、参考文献。
1. 《物理化学实验》。
2. 《实验化学》。
十、致谢。
感谢实验指导老师的悉心指导和同学们的配合，使本次实验取得了圆满成功。
液体表面张力物理实验报告
液体表面张力物理实验报告一、实验目的：1、了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力。
2、学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。
二、实验原理：液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面自然收缩，犹如紧张的弹性薄膜。
由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。
设想在液面上做长为L 的线段，线段两侧液面便有张力F f 相互作用，其方向与L 垂直，大小与线段长度L 成正比。
即有：F f =γL （9-1）比例系数γ称为液体表面张力，其单位为N/m 。
将一表面洁净的长为L 、宽为d 的矩形金属片（或金属丝）竖直浸入水中，然后慢慢提起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有F=mg+F f （9-2）式中F 为把金属片拉出液面时所用的力；mg 为金属片和带起的水膜的总重量；f 为张力。
此时，F f 与接触面的周围边界2（L+d ），代入式（9-2）中可得γ=）（d 2mg -+L F （9-3） 本实验用金属圆环代替金属片，则有γ=）（21d d mg -+πF （9-4） 式中d 1、d 2分别为圆环的内外直径。
实验表明，γ与液体种类、纯度、温度、和液体上方的气体成分有关，液体温度越高，γ值越小，液体含杂质越多，γ值越小，只要上述条件保持一定，则γ是一个常量，所以测量伽马时要记下当时的温度和所用的液体种类及纯度。
三、实验仪器：焦利秤、砝码、烧杯、温度计、镊子、水、游标卡尺四、实验内容和步骤：1、安装好仪器，挂好弹簧，调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤立柱竖直。
将小托盘挂在弹簧下端，调节游标卡尺小游标的高度使小游标左侧的基准线大致对准指针，固定小游标，然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合，读出0线对应刻度的数值。
2、测量弹簧的劲度系数k 。
依次增加1.0g 砝码，每次都读出游标的示数L1,L2,L3 (9)再依次减少砝码，读出相应示数,9L ，，8L …，0L ,取二者平均值，用逐差法求出弹簧的劲度系数k3、测（F-mg ）值。
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液体表面张力系数的测定实验报告
【实验目的】
1．学会用拉脱法测定液体的表面张力系数。
2．了解焦利氏秤的构造和使用方法。
3．通过实验加深对液体表面现象的认识。
【实验仪器】
焦利氏秤1把，U 形金属环1条，砝码1盒，镊子1把，玻璃皿1个，温度计1支，酒精灯1个，蒸馏水100ml ，游标尺1把。
【实验原理】
由于液体分子与分子间的相互作用，使液体表面层形成一张紧的膜，其上作用着张力，叫做表面张力。
设想在液面上作长为L 的线段，线段两侧便有张力f 相互作用，其方向与L 垂直，大小与线段长度L 成正比，如图3-1所示。
即有
L f α=
式中α为表面张力系数，其单位为m N /。
表面张力系数是研究液体表面性质所要用到的物理量，不同种类的液体，α值不同；同一种液体的α值随温度上升而减小；液体不纯净，α值也会改变。
因此，在测定α值时必须注明在什么温度下进行，液体必须保持纯净。
测量表面张力系数α的方法很多，本实验用拉脱法测定。
图
3-1
将环形金属环浸入液体中，然后慢慢拉起，这时在金属环内带起了一层薄膜，如图3-2所示。
要想使金属环由液面拉脱，必须用一定的力F 。
21f f mg F ++=(注意有两个表面)
)
(21d d mg
F +-=πα （3-2）
本实验用焦利氏秤测出F ，然后代入式（3-2）计算出α值。
二、 仪器构造
焦利氏秤实际上就是一个比较精确的弹簧秤，焦利氏秤的构造如图所示，用焦利氏秤测力是根据胡克定律
x k F ∆=
式中，k 为弹簧的劲度系数，等于弹簧 伸长单位长度的拉力, x ∆为弹簧伸长量，如果已知k 值，再测定弹簧在外力
作用下的伸长量x ∆，就可以算出作用力F 的大小。
【实验步骤】
一、k 值的测定
1．按图3-3挂好弹簧，小指针和砝码盘，再调节底板三角底座上的螺丝，使小指针处于镜子中，能上下自由振动且不与镜子相碰；
2．调节旋钮D ，使镜子上的标线处于“三线重合”位置（镜子刻线、小指针和小指针的像重合），读出标尺上的读数0x 。
如弹簧振动不停，可将镊子靠在弹簧上端，轻轻阻挡弹簧，即可停止振动；
3．在砝码盘上加1.0g 、2.0g 、3.0g 、4.0g 、5.0g 、6.0g 、7.0g 、8.0g 、9.0g 的砝码，调节小游标，当刻线重新处于“三线重合”位置时，读出读数
图3-2
；、、、、、、、、987654321L L L L L L L L L ;
4．再加入 1.0g 砝码，然后依次取出 1.0g 砝码，分别记下
;'''''''''987654321L L L L L L L L L 、、、、、、、、，取二者平均值，用逐差法求出弹簧的劲
度系数。
即
2
'i
i i L L L +=
-
∑=+-=∆4
5)(51i i i L L L
L
mg k ∆=5
二、 mg F -的测定
1. 先用洗涤液，再用蒸馏水洗净玻璃皿，把装有蒸馏水的玻璃皿放在平台上。
用镊子夹住金属环在洒精灯上烧干，再挂在挂钩上；
2. 调节旋钮，使镜子刻线处于“三线重合”位置，读出标尺上的读数0S ；
3. 调节旋钮，让金属环的水平部分和液面接触（水平部分如果和液面不行， 可用镊子调整金属环几次）；
4．观察镜子刻线是否在“三线重合”位置，如果不在，继续调节旋钮，直至标线处于“三线重合”位置；
5．在镜子刻线始终处于“三线重合”的情况下拉脱液膜，读出读数1S 。
这个过程的动作应缓慢，旋转旋钮使平面台微降，液膜被拉起，这时弹簧伸长，再不断旋转旋钮控制平台，直至液膜恰好破灭；
6．重复步骤2、3、4、5共5次，将数据记入表3-2中；
7．用游标尺测出金属环的内外直径；、mm 94.34mm 04.3321==d d
S k mg F ∆=-
)
(21d d S
k +∆=
πα
【数据记录与处理】 1. 利用上式计算出k 、α。
2. 根据温度T ，在α-T 表上查出该温度下水的表面张力系数0α，与所测量的α作比较，算出百分误差。
表3-1 k 值的测定
886.14=∆L mm
4471.0204.1*37138.05
95
.0*
1
5)
(2
4
==-∆-∆=
∆∑=∆t L L A
i
i L mm mm 02.0=∆B
4472.022=∆+∆=∆∆∆B A L L mm mm L L L 4472.0886.14±=∆±∆=∆∆
29.3=k N/m （g=9.8）
表3-2 F 的测定 T=__16___,c ︒ m N /0733.00=α
mm S S i i 508.4515
1
=∆=∆∑=
mm t S S A i i
S 0403.0204.1*033466.05
*
1
5)
(95
.05
1
2
==-∆-∆=
∆∑=∆ mm B 02.0=∆
mm B A S S 04472.022=∆+∆=∆∆∆
mm S S S 04472.0508.4±=∆±∆=∆∆
m N /06948.0)98.67*14.3/(508.4*29.3==α
相对不确定度 mm S
L S L 0313.0000982.0)()(
2
2==∆∆+∆∆=∆∆∆αμ 不确定度 m N /00217.00313.0*06948.0===∆∆αμαα 张力系数 m N /00217.006948.0±=∆±=ααα 百分误差=
⨯-0
ααα100%=_5.2%_____ 【附表及实验数据】
表3-3 水对空气的-0αT 表。