文档介绍：用拉脱法测液体的表面张力系数 1 .实验目的(1) 学****焦利秤测量微小力的原理和方法(2) 用拉脱法测量液体的表面张力系数,并观察杂质对表面张力的影响。 2 .实验仪器焦利秤、砝码、细“”形金属丝框、玻璃杯等。 3 .实验原理液体表面张力是液体表面的重要特性, 存在于液体极薄的表面层内, 是液体表面层内分子力作用的结果。将一块表面洁净的矩形金属薄片竖直地浸入液体中, 然后轻轻提起, 则其附近的液面在外界拉力下将呈现如图一所示的形状。各力平衡的条件为: F= mg +f (1) 式中, F 是所施外力, mg 为薄片和它所附的液体的总重力, f 为表面张力。实验中用如图二所示的“”形金属丝框代替金属薄片, 由于表面张力与接触面的周长成正比,故有)(2dlf???(2) 图一图二式中, 比例系数α称为表面张力系数, 其值等于作用在液体表面单位长度的力,将(4-20) 代入(4-19) 式中,可得: )(2dl mg F????(3) 式中, l为“”形框的长度, d 为金属丝得直径。由于 l >> d ,所以上式可简化为: l mg F2 ???(4) 当在弹簧下端的砝码盘内加入砝码时, 弹簧受力而伸长。由胡克定律知, 在弹性限度内对弹簧所施外力 F 与弹簧伸长量 x?,就可算出作用于弹簧上的外力。当把“”形框挂在焦利秤的弹簧秤下端时,弹簧所受拉力为 mg 。当把“”形框浸入水中再缓缓拉起时,由于表面张力的作用,一部分液体被“”形框带起形成液体膜, 当所施加外力大于 f 时,被带起的液膜破裂,“”形框脱出液面。再液体膜破裂的瞬间弹簧所受为 F= mg +f( 略去水膜自重)。此时弹簧所受的表面张力为 f=F- mg 。这一很小的作用力使弹簧发生形变 x ??,则xkf ???。将这两式代入(4) 式中,有 l xk2 ????(5) 由以上讨论知, 要测量表面张力系数α, 只要测出“”形框的长度 l, 弹簧的倔强系数 k 以及以及液膜破裂的瞬间由于表面张力引起的弹簧伸长量 x ??即可。 4. 实验内容和步骤(1) 仪器安装和调节从盒中轻轻取出弹簧、小镜和砝码盘, 装上焦利秤, 调节三角支架的底座螺钉, 使金属杆垂直,这时小镜 C 悬在玻璃管 D 的中央。调节 G 的升降,使“三线重合”,记下初读数。(2) 焦利秤校准每次将 砝码加入砝码盘中,每加 砝码,调整依次旋纽 G ,使三线重合,分别记下 x 1,x 2,x 3 ……,直加到 为止。再逐次减少砝码,每减少 砝码,调整一次旋纽 G ,使三线重合,分别记下各次读数,将所记数据填入表 4-4 中。用逐差法处理数据,求出 k。(3) 测定液体的表面张力系数①将待测液体倒入洁净干燥的烧杯中置于平台上,并将“”形框用酒精擦干净悬挂于砝码盘下端的小钩上,调节旋纽 G 使三线重合,记下读数 x 0. ②调节 F 将平台 E 慢慢升起,使“”形框浸入液体中。然后用一手调节 F 使平台缓缓下降,小镜上的刻线液随之下降,同时用另一手调节 G 使三线重合,再使平台缓缓下降一些, 重复上述调节, 直到“”形框脱出液体前始终保持三线重合, 记下在“”形框脱出液面前瞬间游标 H 上的读数 x.③在重复上述步骤共做 6 次,求出表面张力所引起的弹簧的伸长量'x?的平均值④用 50 分度游标