Transcript 实验仪器

实验十二
液体表面张力系数的测定
实验目的
实验仪器
实验原理
实验内容
问题讨论
实验目的
1.学习焦利秤的使用方法。
2.用拉脱法测量液体的表面张力系数，
了解液体的表面特性。
实验仪器
 焦利秤
焦
利
秤
结
构
示
意
图
 金属丝框
 砝码
 玻璃皿
 游标卡尺
 温度计
焦利秤实物图
实验原理
如图11-1所示，将金属丝框垂直浸入水中润湿后往上提
起，此时金属丝框下面将带出一水膜。该膜有着两个表面，每
一表面与水面相交的线段上都受到大小为 f   l ，方向竖直向
下的表面张力的作用。要把金属丝框从水中拉脱出来，就必须
在金属丝框上加一定的力F。当水膜刚要被拉断时，则有
F  m g  m g  2 l
(11-2)
式中 m g 、 m g 分别为金属丝框和水膜
所受的重力。据上式有
 
F  m g  m g
2l
(11-3)
设金属丝的直径为d ，当水膜刚要被拉
断时膜的高度为 h ，水膜的长度为 l 。
因为拉出的液膜有前后两个表面，中间
有一层厚度约为 d 的被测液体膜，该液
体膜所受重力为：
m g=  dhlg
实验内容
一、测量弹簧的劲度系数
1.挂好弹簧、小镜和砝码盘，使小镜穿过玻璃管并恰
好在其中间。
2.调节三足底座上的底脚螺丝，使立管A处于铅直状态
3.调节升降旋钮P，使小镜的刻线c、玻璃管的刻线D、
及D在小镜中的象D 三者重合。从游标上读出未加砝码时的
位置坐标x0。
4.在砝码盘内逐次添加相同的小砝码  m 。每增添一只
砝码，都要调节升降旋钮P，使焦利秤重新达到 “三线对齐”，
再分别读出其位置坐标x1。
5.用逐差法处理所测数据，求出弹簧的劲度系数 k 。
二、测量水的表面张力系数
1.把金属丝框、玻璃皿和镊子清洗干净，并用蒸馏水冲洗。
用镊子将金属丝框挂在小镜下端的挂钩上，同时把装入适量蒸
馏水的玻璃皿置于平台上。
2.调节平台升降螺旋s，使金属丝框浸入水中。再调节升降
旋钮p，使焦利秤达到“三线对齐”，记下游标所示的位置坐标x0。
3.调节升降旋钮p，使金属丝框缓缓上升，同时调节s使液
面逐渐下降，并保持“三线对齐”。当水膜刚被拉断时，记下游
标所示的位置坐标。
4.重复上述步骤6次，求出弹簧的伸长量 x  x  和平均伸长
量 ( x  x  ) ，于是有 F  m g  k  ( x  x ) 。
5.记录室温并用游标卡尺测量金属丝框的宽度L，测量6次。
6.根据式(11-3)算出液体的表面张力系数的平均值 ，并计
算出其标准误差  ，写出测量结果。
0
数据处理
表11-1 测量弹簧劲度系数
i
mi / g
x i / cm
i
0
5
1
6
2
7
3
8
4
9
mi / g
k  ______ N  m
x i / cm
1
( x i  5  x i ) / cm ( x i  5  x i ) / cm
表11-2 测量水的表面张力系数
次数
x 0 / cm
x / cm
( x  x 0 ) / cm
( x  x 0 ) / cm
l / cm
1
2
3
______
4
5
6
  _______ N  m
1
   _______ N  m
       __________ ___ N  m
1
1
l / cm
问题讨论
1.测金属丝框的宽度L时，应测它的内
宽还是外宽？为什么？
2.若中空立管不垂直，对测量有何影
响？试作定量分析。