用拉脫法測液體的表面張力系數(shù)

1、用拉脫法測液體的表面張力系數(shù)1實驗?zāi)康?1) 學(xué)習(xí)焦利秤測量微小力的原理和方法(2) 用拉脫法測量液體的表面張力系數(shù)，并觀察雜質(zhì)對表面張力的影響。2實驗儀器焦利秤、砝碼、細(xì)“”形金屬絲框、玻璃杯等。3實驗原理液體表面張力是液體表面的重要特性，存在于液體極薄的表面層內(nèi)，是液體表面層內(nèi)分子力作用的結(jié)果。將一塊表面潔凈的矩形金屬薄片豎直地浸入液體中，然后輕輕提起，則其附近的液面在外界拉力下將呈現(xiàn)如圖一所示的形狀。各力平衡的條件為：F=mg+f (1)式中，F(xiàn)是所施外力，mg為薄片和它所附的液體的總重力，f為表面張力。實驗中用如圖二所示的“ ”形金屬絲框代替金屬薄片，由于表面張力與接觸面的周長成正比，

2、故有 (2) 圖一 圖二式中，比例系數(shù)稱為表面張力系數(shù)，其值等于作用在液體表面單位長度的力，將(4-20)代入(4-19)式中，可得： (3) 式中，l為“ ”形框的長度，d為金屬絲得直徑。由于l>>d，所以上式可簡化為： (4) 當(dāng)在彈簧下端的砝碼盤內(nèi)加入砝碼時，彈簧受力而伸長。由胡克定律知，在彈性限度內(nèi)對彈簧所施外力F與彈簧伸長量，就可算出作用于彈簧上的外力。當(dāng)把“”形框掛在焦利秤的彈簧秤下端時，彈簧所受拉力為mg。當(dāng)把“”形框浸入水中再緩緩拉起時，由于表面張力的作用，一部分液體被“”形框帶起形成液體膜，當(dāng)所施加外力大于f時，被帶起的液膜破裂，“”形框脫出液面。再液體膜破裂的瞬

3、間彈簧所受為F=mg+f (略去水膜自重)。此時彈簧所受的表面張力為fFmg。這一很小的作用力使彈簧發(fā)生形變，則。將這兩式代入(4)式中，有(5)由以上討論知，要測量表面張力系數(shù)，只要測出“”形框的長度l，彈簧的倔強系數(shù)k以及以及液膜破裂的瞬間由于表面張力引起的彈簧伸長量即可。4 實驗內(nèi)容和步驟(1) 儀器安裝和調(diào)節(jié)從盒中輕輕取出彈簧、小鏡和砝碼盤，裝上焦利秤，調(diào)節(jié)三角支架的底座螺釘，使金屬桿垂直，這時小鏡C懸在玻璃管D的中央。調(diào)節(jié)G的升降，使“三線重合”，記下初讀數(shù)。(2) 焦利秤校準(zhǔn)每次將0.5g砝碼加入砝碼盤中，每加0.5g砝碼，調(diào)整依次旋紐G，使三線重合，分別記下x1,x2,x3，直加

4、到2.5g為止。再逐次減少砝碼，每減少0.5g砝碼，調(diào)整一次旋紐G，使三線重合，分別記下各次讀數(shù)，將所記數(shù)據(jù)填入表4-4中。用逐差法處理數(shù)據(jù)，求出k。(3)測定液體的表面張力系數(shù) 將待測液體倒入潔凈干燥的燒杯中置于平臺上，并將“ ”形框用酒精擦干凈懸掛于砝碼盤下端的小鉤上，調(diào)節(jié)旋紐G使三線重合，記下讀數(shù)x0. 調(diào)節(jié)F將平臺E慢慢升起，使“”形框浸入液體中。然后用一手調(diào)節(jié)F使平臺緩緩下降，小鏡上的刻線液隨之下降，同時用另一手調(diào)節(jié)G使三線重合，再使平臺緩緩下降一些，重復(fù)上述調(diào)節(jié)，直到“ ”形框脫出液體前始終保持三線重合，記下在“”形框脫出液面前瞬間游標(biāo)H上的讀數(shù)x. 在重復(fù)上述步驟共做6次，求出表

5、面張力所引起的彈簧的伸長量的平均值 用50分度游標(biāo)卡尺測出“”形框的長度l，重復(fù)測6次，求出l。5實驗數(shù)據(jù)記錄及處理 (1) 記錄室溫，測出實驗前后的室溫，取平均值作為液體的溫度。(2) 實驗數(shù)據(jù)表格表4-4 測彈簧的倔強系數(shù)k的數(shù)據(jù)表格砝碼質(zhì)量m(×10-3kg)增重讀數(shù)(×10-2m)減重讀數(shù)(×10-2m)平均讀數(shù)L(×10-2m)0.06.816.836.825.850.58.788.788.781.010.7310.7310.735.7851.512.6612.6612.662.014.6014.6214.615.8052.516.5416.5616.55平 均 值5.81g9.794m/s2； 表4-5 測“”形框長度l的數(shù)據(jù)表格次數(shù)123456平均l(×10-2m)4.4804.4824.4784.4844.4884.4864.483表4-6 測量液體的表面張力系數(shù)的數(shù)據(jù)表格次數(shù)x0 (×10-2m)x (×10-2m)16.969.852.8926.979.642.6736.969.672.7146.979.682.71平 均 值2.75表面張力系數(shù) ， ， 注意：焦利秤調(diào)三線重合時，一定要兩手同時操作F和G，并且動作要緩慢，可先練習(xí)幾次，然后在正式進(jìn)行測量。實驗時，“”形框應(yīng)