大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)——表面張力系數(shù)

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目：液體表面張力系數(shù)的測定題目：液體表面張力系數(shù)的測定專業(yè)班次：專業(yè)班次：姓名：姓名：日期：日期：20141014一、一、實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)名稱液體表面張力系數(shù)的測定二、二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)(1)用砝碼對硅壓阻力敏傳感器進(jìn)行定標(biāo)，計(jì)算該傳感器的靈敏度，學(xué)習(xí)傳感器的定標(biāo)方法。(2)觀察拉脫法測液體表面張力的物理過程和物理現(xiàn)象，并用物理學(xué)基本概念和定律進(jìn)行分析和研究，加深對物理規(guī)律的認(rèn)識。(3)測量室溫下水的表面

2、張力系數(shù)。三、三、實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器液體表面張力系數(shù)測定儀、垂直調(diào)節(jié)臺、硅壓阻力敏傳感器、鋁合金吊環(huán)、吊盤、砝碼、玻璃皿、鑷子和游標(biāo)卡尺。四、四、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1硅壓阻力敏傳感器的靈敏度硅壓阻力敏傳感器的靈敏度當(dāng)傳感器的力臂發(fā)生形變時(shí)，硅力敏傳感芯片就會把這一形變轉(zhuǎn)變成電壓值，有數(shù)字電壓表顯示出來。在彈性范圍內(nèi)，力臂的形變與掛鉤所受的力成正比，而硅力敏傳感芯片的輸出電壓與力臂的形變成正比；也就是說傳感器的輸出電壓與掛鉤上所受的力成正比，

3、其比值稱為傳感器的靈敏度，即F????BU2實(shí)驗(yàn)的基本構(gòu)思與原理實(shí)驗(yàn)的基本構(gòu)思與原理在實(shí)驗(yàn)中，將一個(gè)金屬圓環(huán)固定在傳感器上，該環(huán)浸沒于液體中，當(dāng)把圓環(huán)漸漸從液體中拉起時(shí)，金屬圓環(huán)會受到液體表面膜的拉力作用。表面膜拉力的大小為??????????212122DDrrlf??????式中D1、D２分別為圓環(huán)外徑和內(nèi)徑，α為液體表面張力系數(shù)。在液面拉脫的瞬間，這個(gè)表面膜的拉力消失。因此，金屬圓環(huán)拉脫瞬間前后傳感器受到的拉力差為（1）????2

4、1DDf??并以數(shù)字式電壓表輸出顯示為（2）??BUUf21??式中U1為吊環(huán)即將拉斷液體柱前一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值，U2為拉斷時(shí)瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)，B為力敏傳感器的靈敏度。由（1）（2），我們可以得到液體的表面張力系數(shù)為（3）??????2121UDDBU?????力敏傳感器定標(biāo)物體質(zhì)量mg0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500物體重力G103N4.99.814.719.624.529.434.3輸出電

5、壓UmV12.627.941.353.866.480.293.8由圖表可以得到傳感器的靈敏度為B=2.7208VN，通過查詢資料知道純凈水在mN1002.6966543213???????????????27℃和25℃時(shí)的張力系數(shù)分別為71.8Nm和72.0Nm。310?310?七、七、實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)論本實(shí)驗(yàn)在常溫下進(jìn)行，采用了拉脫法測量水的表面張力系數(shù)，由于實(shí)驗(yàn)使用的是自來水，參雜了一些表面活性物質(zhì)，使得水的表面張力系數(shù)變小，與資料數(shù)

6、據(jù)有一定出入，故排除實(shí)驗(yàn)操作的絕對誤差，在相對誤差允許的范圍內(nèi)，本實(shí)驗(yàn)測定了水的表面張力系數(shù)α=。mN1002.693?八、八、實(shí)驗(yàn)誤差分析實(shí)驗(yàn)誤差分析1定標(biāo)時(shí)，由于砝碼盤的晃動使得傳感器受到大于砝碼盤（含砝碼）重力的力，導(dǎo)致定標(biāo)時(shí)測得的靈敏度變大，最終使液體表面張力系數(shù)測量結(jié)果變小。2如果吊環(huán)不水平，則會導(dǎo)致吊環(huán)在上升的時(shí)候，水膜不是同時(shí)破裂，實(shí)際作用在吊環(huán)的作用力只有吊環(huán)周長的一部分，這會導(dǎo)致最后測得的結(jié)果偏小。3在觀察水膜破裂前后

7、電壓變化的時(shí)候，如果吊環(huán)上升過快，傳感器尚未顯示出最大電壓值時(shí)水膜已破裂，這樣也會造成最終測量結(jié)果偏小。4實(shí)驗(yàn)使用的不是純凈水而是自來水，故實(shí)驗(yàn)本身已不具備高精確性。九、九、實(shí)驗(yàn)思考題實(shí)驗(yàn)思考題1測量前為什么要對整機(jī)進(jìn)行預(yù)熱？答：儀器元件通電工作時(shí)會隨著時(shí)間的延長而產(chǎn)生溫度變化，在實(shí)驗(yàn)過程中，溫度的變化所產(chǎn)生的技術(shù)參數(shù)變化的誤差越小越好，而電子元件在通電工作一段時(shí)間后，它的各項(xiàng)參數(shù)就基本可以穩(wěn)定了，這時(shí)進(jìn)行電子測量是最精確的。所以，精密