高中物理奥林匹克竞赛实验考试拉拖法测液体表面张力系数.docx

实验十三液体表面张力系数的丈量——方法三：拉脱法（力敏传感器）实验的目的1．认识液体表面性质2．学习采纳液体表面张力系数测定仪的使用方法3．学惯用拉脱法测表面张力系数的原理和方法实验原理1.拉脱法丈量一个已知周长的金属圆环或金属片从待测液体表面离开时所需的拉力，进而求得该液体表面张力系数的方法称为拉脱法。所需的拉力是由液体表面张力、环的内外径及液体材质、纯度等要素决定。2.吊环法和吊片法比较（1）吊环法：使用金属细线制成吊环时，在液膜被拉破的瞬时接触角不凑近于零，此时所测得的力是表面张力向下的重量，因此所得表面张力系数偏差较大，一定用修正公式对丈量结果进行修正。（2）吊片法：固然液膜被拉破的瞬时接触角趋近于零，但在详细丈量时，因为吊片在拉脱过程中简单发生倾斜,实验时吊片的长度上限为3—4cm，而在丈量力时，则希望力大一点,有益于提升丈量精准度。（3）片状吊环：新设计有必定厚度的片状吊环。经过对不一样直径吊环的多次试验，发现当吊环直径等于或略大于3.3cm时,在液膜被拉破的瞬时液体与金属环之间的接触角凑近于零，此时接触面总周长约为20cm左右。在保持接触角为零时，能获得一个较大的待测力。3.实验原理使用片状吊环，在液膜拉破前瞬时，考虑一级近似，以为液体的表面张力为：f=f1+f2=αл(D1+D2)这里α为表面张力系数，D1、D2分别为吊环的外径和内径。片状吊环在液膜拉破前瞬时有：此时传感器遇到的拉力F1和输出电压U1成正比，有：U1=BF1片状吊环在液膜拉破后瞬时有：F2=mg相同有U2=BF2第1页/共4页片状吊环在液膜拉破前后电压的变化值可表示为：U1－U2=△U=B·△F=B（F1－F2）=Bαл(D1+D2)由上式能够获得液体的表面张力系数为：U1U2B(D1D2)这里U1：液膜拉断前瞬时电压表的读数，U2：膜拉断后瞬时电压表的读数实验内容（用拉脱法丈量水的表面张力）：1．力敏传感器进行定标，用最小二乘法作直线拟合，求出传感器敏捷度B。2．游标卡尺丈量金属圆环的内、外直径。3．金属环状吊片挂在传感器的小钩上，调理起落台，将液体升至凑近环片的下沿，察看环状吊片下沿与待测液面能否平行，将金属环状吊片取下后，调理吊片上的细丝，使图2液膜的缩短吊片与待测液面平行。（注意：吊环中心、玻璃皿中心最好与转轴重合。）4．调理容器下的起落台，使其逐渐上涨，将环片的下沿部分所有淹没于待测液体。而后反向调理起落台，使液面逐渐降落。这时，金属环片和液面间形成一环形液膜，出现“浸润”现象，持续降落液面，测出环形液膜马上拉断前一瞬时数字电压表读数值U1和液膜拉断后一瞬时数字电压表读数值U2。（注意：液膜断裂应发生在转动的过程中，而不是开始转动或转动结束时，因为此时振动较厉害，应多次重复丈量。）实验仪器液体表面张力测定装置、砝码盘和砝码、圆环型吊片、卡尺、温度计图1液体表面张力测定装置实验步骤：1.开机预热（15分钟）2.将水盛入玻璃器皿内（1cm左右），用双面胶与起落台面贴紧固定。第2页/共4页3.将砝码盘挂在力敏传感器的钩上4.对力敏传感器定标，在加砝码前第一对仪器调零5.测吊环内外直径，挂上吊环，在测定液体表面张力系数过程中，可察看到液体产生的浮力与张力的状况与现象，以顺时针转动起落台大螺帽时液体液面上涨，当环下沿部分均浸入液体中时，改为逆时针转动该螺帽，这时液面往降落（或许说相对吊环往上提拉），察看环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。特别应注意吊环马上拉断液柱前一瞬时数字电压表读数值为U1，拉断时瞬时数字电压表读数为U2。记下这两个数值。数据记录示例：1.力敏传感器定标物理质量0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500 m/g输出电压V/mv大连地域重力加快度g=9.8001m/S2 2．纯水的表面张力系数丈量（水的温度℃）丈量次数U1/mVU2/mVU/mVα×10-3N/m第3页/共4页实验报告要求1．说明本实验的目的。2．简要表达本实验的基来源理。3．实验所用仪器装置的介绍。4．记录实验中出现的各样实验现象，对其进行剖析议论。5．记录实验数据，并对结果剖析议论。6．得出本实验的总结、收获和领会，提出对教课工作的建议和建议。注意：所盛放液体的深度约1cm时，实验结果较为理想。思虑题1．什么是表面张力？什么是表面张力系数？2．简述拉脱法的原理。3．实验中使用的测力装置是力敏传感器，在使用前要对其定标。若已知定标结果为向来线，那么在定标时起码应选用多少个数据点？数据点的数值范围应怎样选用？第4页/共4页内容总结（1）实验十三液体表面张力系数的丈量——方法三：拉脱法（力敏传感器）实验的目的1．认识液体表面性质2．学习采纳液体表面张力系数测定仪的使用方法3．学惯用拉脱法测表面张力系数的原理和方法实验原理拉脱法丈量一个已知周长的金属圆环或金属片从待测液体表面离开时所需的拉力，进而求得该液体表面张力系数的方法称为拉脱法。

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