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液体表面张力实验报告
【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系数。 2．学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。
【实验仪器】
焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。
【实验原理】
表面张力 f 与线段长度 L 成正比。即有：
f ? αL
（1）
-1
比例系数α 称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm。
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
（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 为表面张
力。此时， f 与接触面的周围边界 2（L＋ d ）,代入（2）式中可得
??F?mg
2(L?d)本实验用金属圆环代替金属片，则有
??F?mg
?(d1?d2)(式中 d1、d2 分别为圆环的内外直径)
【实验步骤】 1.调“三线对齐” 2.测量弹簧的倔强系数K 3.测（F-mg）值。
F-mg=f=K?S
代入得
??k?S
?（d1?d2）4.用卡尺测出d1、d2值，将数据代入即可求出α值
5.再记录室温，可查出此温度下蒸馏水的标准值α，并作比较。
【数据处理】
1.用逐差法计算弹簧的倔强系数K（实验温度：18C）
砝码数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
2．计算液体表面张力f 次数 1 2 3 4 初始位置S0(mm) 水膜破裂时读数Si(mm) ΔS=Si－S0(mm) 223.22 222.76 222.96 223.20 225.44 225.00 224.98 225.22 2.22 2.24 2.02 2.02 增重读数(mm) 减重读数(mm) 平均数Li(mm) Li?5-Li(mm) 234.06 236.52 238.54 240.52 242.56 244.54 247.06 249.14 251.60 253.66 234.18 236.72 238.72 240.60 242.76 245.24 247.18 249.58 251.64 253.66 234.12 236.62 238.63 240.56 242.66 244.39 247.12 249.36 251.62 253.66 10.27 10.50 10.73 11.06 11.00 0
?S(mm) 2.150 5
223.06 225.26 2.20 3. 金属环外、内直径的测量(本实验直接给学生结果)
d1 d2 平均值(mm) 34.92 33.12 ??K?S?47.33?10?3N
?(d1?d2)3．计算表面张力系数?及不确定度
?????SK???????????3.55 ??(d?d)K???(d?d)?S?1212????4. 表面张力系数的理论值：??(75.5?0.15t)?10?3N/m?71.75?10?3N/m
22 ??(47.33?10?3?3.55)N/m
【误差分析】
1.水有杂质导致α值偏小
2.测量s时要避免水膜提前破裂导致实验误差较大 3.桌面的震动，空气流动，金属圆环底部不水平 4.仪器未调零，表面张力系数测定仪不稳定 5.拉脱过程不匀速，拉脱速度过快
6.圆环底部没有浸没到水中，圆环不稳定（晃动） 7.圆环直径测量不准确
【思考题】
1. 用焦利称测量微小力的依据是什么？ 答：焦利秤支架上设有游标，精度为0.02mm
2．金属圆环浸入水中，然后轻轻提起到底面与水面相平时，试分析金属圆环在竖直方向的受力。
答：竖直向上的拉力，竖直向下的重力和液体表面张力，且平衡抵消
3． 分析（2）式成立的条件，实验中应如何保证这些条件实现？ 答：（1）每次读数前须三线对齐（2）避免水膜提前破裂 4． 本实验中为何安排测（F—mg），而不是分别测F和mg？ 答：分开测量难度大且误差大
5. 本实验影响测量的主要因素有哪些？这些因素使?偏大还是偏小？ 答：α与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关。 液体温度越高，α值越小，液体杂质越多，α值越小。
【实验数据截图】