1、實驗二、用拉脫法測定液體的表面張力系數液體表層厚度約IO-,om內的分子所處的條件與液體內部不同，液體內部每一分子被周用其它分子所包I也 分子所受的作用力合力為零。由于液體表而上方接觸的氣體分子，其密度遠小于液體分子密度，因此液而每一分 子受到向外的引力比向內的引力要小得多，也就是說所受的合力不為零，力的方向是垂直與液而并指向液體內部, 該力使液體表而收縮，直至達到動態平衡。因此，在宏觀上，液體具有盡量縮小苴表面積的趨勢，液體表而好象 一張拉緊了的橡皮膜。這種沿著液體表而的、收縮表而的力稱為表而張力。表面張力能說明液體的許多現象，例 如潤濕現象、毛細管現象及泡沫的形成等。在工業生產和科學研究中

2、常常要涉及到液體特有的性質和現彖。比如 化工生產中液體的傳輸過程、藥物制備過程及生物工程研究領域中關于動、植物體內液體的運動與平衡等問題。 因此，了解液體表面性質和現象，掌握測龍液體表而張力系數的方法是具有重要實際意義的。測龍液體表而張力 系數的方法通常有：拉脫法、毛細管升高法和液滴測重法等。本實驗僅介紹拉脫法。拉脫法是一種直接測定法。【實驗目的】1. 了解FB737新型焦利氏秤實驗儀的基本結構，掌握用標準舷碼對測量儀進行立標的方法；2. 觀察拉脫法測液體表而張力的物理過程和物理現象，并用物理學基本概念和定律進行分析和研究，加深對物理 規律的認識。3掌握用拉脫法測宦純水的表而張力系數及用逐差法

3、處理數據。【實驗原理】1-測量公式推導：當逐漸拉提口形鋁片框時，角逐漸變小而 的液膜前后兩個表面的表而張力f均垂直向下。 的拉力為F,則有F = (m + m) g + 2f (1)式中：m為粘附在框上的液膜質量，為線框 小與接觸面周界長度成正比，則有：2f = 2ot(L + d)(2)比例系數a稱表面張力系數，單位為N/m由接近為零，這時所拉出設拉起液膜將破裂時質量。因表而張力的大(1), (2)式得:F-(m + m(Jga =2(L + d)由于口形鋁片框很薄，被拉起的水膜很薄,于是(3)式可以簡化為：圖1液體的表面張力示意圖(3)校小，可以將其忽略，且一般有Ld那么L + dL,a-

4、叫g2L2.用FB737新型焦利氏秤實驗儀來測量F-m()g值:FB737新型焦利氏秤實驗儀相當常用于測量微小的力，根據胡克定理制如果測出門形鋁片框浸入液體時于一個精密的彈簧稱, 作而成。彈簧下端位置的讀數sH然后測岀ri形鋁片框被緩緩提起, 簧下端位置的讀數S-則有：F-叫g = K(S。-SJ在液膜被拉脫瞬間彈nkik:-: S.-S,a =_-(5)2L實驗只需測岀彈簧倔強系數K,S|, S?以及口形鋁片框的寬度L,便可由（5）式求得所測液體的表而張力系數。【實驗儀器】FB737新型焦利氏秤實驗儀、水槽及平臺升降訓節裝登等儀器功能分布簡介1 彈簧掛鉤鎖定螺釘；2彈簧;3 游標位置細調滾花

5、螺母；4帶配重塊的擔針.吊鉤,5 帶基準線平面鏡。6.確科托盤與麻昭；9可升降平臺;10平臺升降謂節螺釘； 彈簧掛鐘；12儀器立桿與亳米刻度尺；L3鉛錘線;14帶平面鏡（刻線）游標裝置；15游標粗調移動滑桿；16儀器底盤水平調節螺釘；游標位置粗調鎖定螺釘（在背面）;圖3用拉脫法測定液體的表面張力系數的示意圖【實驗內容及步驟】1. FB737新型焦利氏秤實驗儀的定標：（1）按圖3安裝好實驗儀器并利用鉛錘線調節儀器底座為水平狀態：（2）在主尺頂部安裝1#彈簧，再依次掛入帶配重塊的指針吊鉤、磁碼托盤，松開頂端掛鉤鎖緊螺釘，旋轉頂端 禪簧掛鉤，使小指針正好輕輕靠在平而鏡上（注意：力度要適當，若靠得太緊

6、，可能會因摩擦太大帶來附加的系 統誤差），以便準確讀數。（3）調整小游標的髙度使小游標平而鏡的基準刻線大致對準指針，鎖緊固定小游標的鎖緊螺釗S然后調整視差,先讓指針與鏡子中的虛像重合，再細心調節小游標上的調節螺母，使得小游標平而鏡上的基準刻線、指針以及 指針在鏡子中的虛像三線重合。通過主尺和游標尺讀出讀數（讀數原理和方法與游標卡尺相同）。（4）然后在舷碼托盤中放入O.5OOga碼，再重復實驗步驟（3）,讀出此時指針所在的位置值。逐個放入7個 O.5OOg磁碼，通過主尺和游標尺依次讀岀每個祛碼放入后小指針的位垃，再依次把這7個柱碼取下托盤，記下 對應的位置值。（5）根據每次放入或取下祛碼時彈簧所

7、受的重力和對應的拉伸值，用逐差法計算彈簧的倔強系數K o2. 用拉脫法測定液體的表面張力系數：（1）先將口形鋁片用攝子夾住用堿溶液淸洗，以除去油污，再用淸水洗去堿溶液。然后將英掛于磁碼盤下的小 鉤上。（2）調節游標位置，在“三線對齊”條件下，記錄初讀數S。（3）在水槽中加滿水（或其它液體），調節平臺升降旋鈕，將形鋁片浸入液體中，先把滾花螺母調節到 靠近游標滑塊的位置，以便水槽平臺下降時，可以調節滾花螺母使游標滑塊下降，滿足調右“三線對齊”的要 求。（4）緩慢地調節平臺升降旋鈕，使水槽緩慢地下降，門形鋁片框逐漸被拉起（相對液體平面而言），同時調節 滾花螺母，使游標滑塊指針跟蹤下降，始終保持“三線

8、對齊”。（5）直到門形金屬框與液面拉脫（直到水膜破裂為止），立即停止操作，記下S2。（6）重復以上步驟進行多次測量，記下每次讀數S,和S2,分析S2i-SH的離散性，取相近的5組數據作為 測量結果。（7）用游標尺或米尺測量口形鋁片框寬度L,重復5次，測量時要防止金屬框變形。【數據與結果】1. 對實驗儀進行定標，將測試數據記入表3,用逐差法求彈簧的倔強系數K：2. 用拉脫法測屋液體表而張力，記錄彈簧的伸長（1）數據記錄參考表1. 用逐差法求儀器彈簧的屈強系數K（N/m）：數據記錄表格先記錄磁碼盤等作為初讀數x（） =10刁inm,然后每次增加一個舷碼m = 500.00 x 10kg ,（該標準

9、祛碼符合國家標準，相對誤差為0.005% ）表格3祛碼質量（10%）增重讀數 x；（103m）減重讀數 x：（10“m）等間距逐差：(10-3m)% =Xi+4-Xj0.00X =X4-X0500.001000.00Sx2 = x$ _X1500.002000.006x3 =x6-x22500.003000.006x斗=x? _ X33500.006x=(8x, +8x2+6x3+6x4)&為每500.00 x 10kg 對應的測定儀的 lCTm 讀數，則(N / m)2. 用拉脫法測定SH S2,計算液體的表面張力系數：表格4 水溫（室溫）C 僅=O.5xlO3m測量值次數S|s2伸長量SS = S2 -S,1234L0（2）數據處理方法:6S = -(6S, +6S, +- + 8S5)于是：3. 多次測量門形框的寬度:6S = 8S 1 = 1A1-K8Sa =214. 計算cc及不確定度：最后，把結果表示為：a = a Aa5. 對實驗結果作出分析和評判：査出室溫下水的表而張力系數a的理論值，以此值作為近似真值，求測量結果的誤差并與Aa比較。 【