3-3液体表面张力系数的测定数据
3.1 液体的表面张力 课件(鲁教版选修3-3)
3．微观解释 当液体与固体接触时，附着层中的液体分子 受固体分子的吸引比内部液体分子弱，结果 附着层中的液体分子比其内部稀疏，这时在 附着层中就出现跟表面张力相似的收缩力， 使跟固体接触的液体表面有缩小的趋势，因 而形成不浸润现象．
相反，如果受到固体分子的吸引相对强，附 着层里的分子就比液体内部更密，在附着层 里就出现液体分子互相排斥的力，这时跟固 体接触的表面有扩展的趋势，从而形成浸润 现象．总之，浸润和不浸润现象是分子力作 用的宏观表现．
(2)表面张力的大小除跟边界长度有关外， 还跟液体的种类、温度有关．一般情况下， 温度越高，表面张力就越小．另外，杂质也 会明显地改变液体的表面张力大小．比如洁 净的水有很大的表面张力，而沾有肥皂液的 水的表面张力就比较小．也就是说，洁净水 的表面具有更大的收缩趋势．
特别提醒：表面张力不是指个别分子间的相 互引力，而是表面层中大量分子间的引力的 宏观表现．凡液体与气体接触的表面都存在 表面张力．
)
A．因为水银滴在玻璃板上将成椭球状，所 以说水银是一种不浸润液体 B．液体对固体是否发生浸润现象，是由液 体和固体两者的性质共同决定的
C．在人造卫星中，由于一切物体都处于完 全失重状态，所以一个固定着的容器中装有 浸润其器壁的液体时，必须用盖子盖紧，否 则容器中的液体一定会沿器壁流散
D．当A液体和B固体接触时，发生浸润现象 还是发生不浸润现象，关键取决于B固体分 子对附着层A液体分子的吸引力比液体内的 分子对附着层分子吸引力大些还是小些
课前自主学案
一、液体表面的收缩趋势 液体的表面都类似于张紧的弹性薄膜，具有 收缩 ____的趋势． 二、表面张力及其微观解释 1．液体和气体接触的表面存在一个薄层，叫 做表面层 ． 表 面 层 分 子 的 分 布 比 液 体 内 部 ______ 稀疏 ____，即表面层分子间的距离比液体内部分 子间距离大． 相互吸引 2．液体表面各部分间________的力，叫做 表面张力．
表面张力系数的测定实验报告
表面张力系数的测定实验报告一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。
2、学习使用力敏传感器测量微小力的原理和方法。
3、加深对液体表面现象的理解。
二、实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面犹如张紧的弹性薄膜，具有收缩的趋势。
存在于液体表面上的这种张力称为表面张力。
设想在液面上作一长为 L 的线段，线段两边的液面均存在与线段垂直且沿液面切线方向的拉力 f，拉力 f 的大小与线段长度 L 成正比，比例系数即为液体的表面张力系数σ，其表达式为：σ ＝ f ／ L 。
本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
将一金属片框水平浸入液体中，然后缓慢向上提拉，在液膜即将破裂的瞬间，拉力 F 等于金属框所受的重力 mg 与液膜对框向下的拉力 f 之和。
由于液膜对框的拉力 f 等于表面张力系数σ 与所拉出液膜周长的乘积，即 f ＝2σ(L1 ＋L2) ，其中 L1 和 L2 分别为金属框的内、外边长。
当拉力 F 等于重力 mg 与液膜拉力 f 之和时，有：F ＝ mg ＋2σ(L1 ＋ L2) ，则表面张力系数为：σ ＝（F mg) ／ 2(L1 ＋ L2) 。
在实验中，力 F 可以通过力敏传感器测量，金属框的质量 m 可以用天平称量，L1 和 L2 可以用游标卡尺测量。
三、实验仪器1、力敏传感器及数字电压表。
2、铁架台。
3、金属框。
4、游标卡尺。
5、待测液体（如水）。
6、托盘天平。
7、烧杯。
四、实验步骤1、用游标卡尺测量金属框的内、外边长 L1 和 L2 ，各测量 5 次，取平均值。
2、调节铁架台，将力敏传感器固定在铁架台上，并使其测量端朝下。
3、将数字电压表与力敏传感器连接，调零。
4、用托盘天平称量金属框的质量 m 。
5、在烧杯中倒入适量的待测液体，将金属框水平浸入液体中，深度约为 3 5mm 。
6、缓慢向上提拉金属框，观察数字电压表的示数变化。
当液膜即将破裂时，记录数字电压表的示数 U 。
实验三液体表面张力系数的测定
实验三 液体表面张力系数的测定液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数，它描述了液体表层附近分子力的宏观表现，在船舶制造、水利学、化学化工、凝聚态物理中都能找到它的应用。
测量液体表面张力系数对于科学研究和实际应用都具有重要意义。
测定液体表面张力系数的常用方法有：拉脱法，液滴测重法和毛细管升高法等。
拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一。
该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚。
【预习思考题】1. 什么是表面张力？2. 液体表面张力系数的物理意义是什么？影响因素有哪些？3. 拉脱法测量液体表面张力系数的基本原理是什么？【实验目的】1.掌握用硅压阻力敏传感器测量的原理和方法。
2.了解液体的表面性质、理解测定液体表面张力系数的原理和方法。
3. 学习和掌握基本测量仪器游标卡尺的使用。
【实验原理】液体分子之间存在相互作用力，称为分子力。
液体内部每一个分子周围都被同类的其他分子包围，它所受到的周围分子的作用，合力为零。
而液体的表面层（其厚度等于分子的作用半径，约10–8 cm左右）内的分子所处的环境跟液体内部的分子缺少了一半和它吸引的分子。
由于液体上的气相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到向上引力比向下的引力小，合力不为零，出现一个指向液体内部的吸引力，所以液面具有收缩的趋势。
这种液体表面的张力作用，被称为表面张力。
表面张力的大小与接触面周长成正比，即：f = α·2l。
其中α称表面张力系数，它在数值上等于作用在液体表面单位长度上的力，单位为N/m。
图 2 液体的表面张力4041在液体中浸入一只小圆环，使圆环的底面保持水平，然后将圆环轻轻地提起。
对润湿液体而言，靠近圆环的液面将呈现如图2所示的形状。
圆环与液面的接触线上由于液面收缩而产生的表面张力沿液面的切线方向，图中液面与圆环侧面的夹角φ称为接触角(或润湿角)，当用外力F 缓缓向上拉小圆环时，接触角逐渐减小而趋于零，这时被圆环所拉起的液膜也成圆环形状。
教科版高中物理选修3-3《液体的表面张力》参考课件
特别提醒：(1)在体积相等的各种形状的物体中，球 形物体的表面积最小，所以草叶上的露珠、小水银 滴等，都因表面张力使液面收缩而呈球形． (2)表面张力是跟液面相切的．如果液面是平面，表 面张力就在这个平面上；如果液面是曲面，表面张 力就在这个曲面的切面上．作用在任何一部分液面 上的表面张力，总是跟这部分液面的分界线垂直． (3)表面张力是根据效果命名的力，是液体的表面层 内大量分子力的宏观表现．
变式训练 下列有关表面张力的说法中，正确的是
() A．表面张力的作用是使液体表面伸张 B．表面张力的作用是使液体表面收缩 C．有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表 面张力的缘故 D．用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于 表面张力的缘故
解析：选BCD.表面张力的作用效果是使液体表 面收缩，由于表面张力，被压弯的液面收缩，使 小昆虫浮在液面上；由于表面张力使液滴收缩成 球形．
核心要点突破
一、液体的微观结构及特性 1．液体的微观结构 液体中的分子跟固体一样是密集在一起的，液体分子 的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动， 但液体分子只在很小的区域内有规则的排列，这种区 域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解， 有时又重新形成．液体由大量这种暂时形成的小区域 构成，这种小区域杂乱无章地分布着．
2．液体的宏观特性 (1)各向同性：液体由大量暂时形成的杂乱无章分布 的小区域构成，所以液体表现出各向同性． (2)一定体积：液体分子的排列更接近于固体，液体 中的分子密集在一起，分子间距接近于r0，相互间 的束缚作用强，主要表现为在平衡位置附近做微小 振动，所以液体具有一定的体积．
(3)流动性：液体分子能在平衡位置附近做微小的振 动，但没有长期固定的平衡位置，液体分子可以在 液体中移动，这是液体具有流动性的原因． (4)扩散特点：液体中扩散现象是由液体分子运动产 生的，分子在液体里的移动比在固体中容易得多， 所以液体的扩散要比固体的扩散快．
液体表面张力系数的测定
实验七液体表面张力系数的测定【实验目的】1. 了解焦利氏秤测微小力的原理、结构和方法；2．用拉脱法测量室温下水的表面张力系数；3．掌握用逐差法处理数据。
【实验仪器】焦利氏秤，Π型金属丝框，法码，游标卡尺，玻璃杯，酒精，金属镊子，温度计及蒸馏水。
【实验原理】许多涉及液体的物理现象都与液体的表面性质有关，液体表面的主要性质就是表面张力。
例如液体与固体接触时的浸润与不浸润现象、毛细现象、液体泡沫的形成等，工业生产中使用的浮选技术，动植物体内液体的运动，土壤中水的运动等都是液体表面张力的表现。
液体表面层中分子的受力情况与液体的内部不同。
在液体内部，任一个分子受其他分子引力、斥力在各方向上均相等，则所受的合力为0；而在表面层，由于液体上方气体分子密度较小，液体表面层分子间的距离大于正常距离，这时引力大于斥力。
这种状态下，整个液面如同绷紧的弹性薄膜，这时产生的沿液面并使之收缩的力称为液体表面张力，用表面张力系数来描述。
液体的表面张力系数与液体的性质、杂质情况、温度等有关。
当液面与其蒸汽相接触时，表面张力仅与液体性质及温度有关。
一般来讲，密度小，易挥发液体小；温度愈高，愈小。
如果在液体表面想象一条直线段，那么,表面张力就表现为线段两边的的液面会以一定的拉力相互作用,此拉力方向垂直于线段,大小与此线段的长度成正比,即（7-1）其中，为液体表面张力系数,它表示单位长线段两侧液体的相互作用，国际制中单位为牛顿/米，记为N?M-1。
拉脱法测定液体表面张力系数是基于液体与固体接触时的表面现象提出的。
由分子运动论可知，当液体分子和与其接触的固体分子之间的吸引力大于液体分子的内聚力时，就会产生液体浸润固体的现象。
现将一洁净Π型金属丝浸入水中，由于水能浸润金属，当拉起金属丝时，在Π型金属丝框内就形成双面水膜。
设Π型金属丝的直径为，内宽为，重量，受浮力，弹簧向上的拉力，液体的表面张力为。
则Π型丝的受力平衡条件为（7-2）设接触角为，由于水膜宽度为（L+d）,则表面张力为（7-3）缓慢拉起Π型丝至水面时，接触角趋近于零，上式中。
液体表面张力系数的测定实验报告数据
液体表面张力系数的测定实验报告数据一、实验目的1、掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。
2、学习使用焦利秤测量微小力的原理和方法。
3、加深对液体表面张力现象的理解。
二、实验原理液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面犹如一张拉紧的弹性膜，具有收缩的趋势。
这种沿着液体表面，垂直作用于单位长度上的力称为表面张力。
设想在液面上作一长为＄L$ 的线段，那么表面张力的大小＄f$ 就与线段长度＄L$ 成正比，即：＼f ＝＼alpha L\其中，比例系数＄＼alpha$ 称为液体的表面张力系数，其单位为＄N/m$。
在本实验中，我们采用拉脱法测量液体的表面张力系数。
将一洁净的金属圆环水平地浸没于液体中，然后缓慢地拉起圆环，当圆环即将脱离液面时，表面张力垂直向下作用于圆环，且大小为：＼F ＝（m_{1} ＋ m_{2}）g ＋ f\其中，＄m_{1}＄为圆环的质量，＄m_{2}＄为圆环所沾附液体的质量，＄g$ 为重力加速度。
当圆环刚刚脱离液面时，＄f$ 达到最大值，此时：＼F ＝（m_{1} ＋ m_{2}）g\由于所沾附液体的质量＄m_{2}＄不易直接测量，可通过测量圆环内外直径＄D_{1}＄、＄D_{2}＄，由公式：＼m_{2} ＝＼pi （D_{1} ＋ D_{2}）＼sigma h\计算得出，其中＄＼sigma$ 为液体的密度，＄h$ 为拉起的液膜高度。
三、实验仪器焦利秤、砝码、游标卡尺、金属圆环、纯净水、温度计等。
四、实验步骤1、安装好焦利秤，调节底座水平，使秤框能上下自由移动。
2、测量金属圆环的内外直径＄D_{1}＄、＄D_{2}＄，各测量六次，取平均值。
3、挂上砝码盘，调节焦利秤的零点。
4、将金属圆环洗净，用纯净水冲洗后，挂在焦利秤的小钩上。
5、调节升降旋钮，使圆环缓慢下降，浸没于水中，注意保持水平。
6、然后缓慢上升，观察圆环即将脱离液面时的示数，记录此时的拉力＄F$。
7、测量水温，记录温度值。
《液体表面张力系数》物理实验报告(有数据)
液体表面张力系数的测定一、实验目的1. 理解液体表面张力系数及其测定方法；2. 用拉脱法测定室温下液体的表面张力系数；3. 了解力敏传感器的特性，学会传感器标定的方法。
二、实验原理液体分子之间存在相互作用力，称为分子力。
液体内部每一个分子周围都被同类的其他分子包围，它所受到的周围分子的作用，合力为零。
而液体的表面层（其厚度等于分子的作用半径，约cm 810-左右）内的分子所处的环境跟液体内部的分子缺少了一半和它吸引的分子。
由于液体上的气相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到向外的引力比向内的引力小得多，合力不为零，出现一个指向液体内部的吸引力，所以液面具有收缩的趋势，类似于吹胀的气球。
这种液体表面的张力作用，被称为表面张力。
表面张力f 是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相互作用拉力，其方向沿液体表面，且恒与分界线垂直，大小与分界线的长度成正比，即L f α=（1）式中α称为液体的表面张力系数，单位为N/m ，在数值上等于单位长度上的表面张力。
试验证明，表面张力系数的大小与液体的温度、纯度、种类和它上方的气体成分有关。
温度越高，液体中所含杂质越多，则表面张力系数越小。
将内径为D 1、外径为D 2的金属环水平吊起悬挂在测力计上，然后把它部分浸入待测液体中。
当缓慢地向上拉起金属环时，金属环就会带起一个与液体相连的液环。
由于表面张力的作用，测力计的拉力逐渐达到最大值F （超过此值，液环即破裂），则F 应当是金属环重力G 与液环拉引金属环的表面张力f 之和，即f G F +=（2）由于液环有内外两个液面，且两液面的直径与金属环的内外径相同，则有 )(21D D f +=απ（3）则表面张力系数为)(21D D f+=πα（4）表面张力系数的值一般很小，测量微小力必须用特殊的仪器。
本实验用到的测力计是硅压阻式力敏传感器，该传感器灵敏度高，线性和稳定性好，以数字式电压表输出显示。
若力敏传感器拉力为F 时，数字式电压表的示数为U ，则有BUF =（5）式中B 表示力敏传感器的灵敏度，单位V/N 。
液体表面张力系数的测定报告
液体表面张力系数的测定实验报告模板【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】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形成一张水膜。
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。
由于表面张力与接触面的周长成正比，故有)(2d l f +=α (2) 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：)(2d l m gF +-=α (3)式中，l 为的长度，d 为金属丝得直径。
由于l >>d ，所以上式可简化为：lmgF 2-=α (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。
当把金属片挂在焦利秤的弹簧秤下端时，弹簧所受拉力为mg 。
当把金属片浸入水中再缓缓拉起时，由于表面张力的作用，一部分液体被金属片带起形成液体膜，当所施加外力大于f 时，被带起的液膜破裂，金属片脱出液面。
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x k f '∆=。
将这两式代入(4)式中，有lx k 2'∆=α(5)由以上讨论知，要测量表面张力系数α，只要测出金属片的长度l ，弹簧的倔强系数k 以及∆即可。
以及液膜破裂的瞬间由于表面张力引起的弹簧伸长量x'本实验用金属圆环代替金属片，则有2l=π(d1+d2)【实验步骤】(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。
液体表面张力系数测定物理实验
液体表面张力系数的测定实验报告【实验目的】1．学会用拉脱法测定液体的表面张力系数。
2．了解焦利氏秤的构造和使用方法。
3．通过实验加深对液体表面现象的认识。
【实验仪器】焦利氏秤1把，U 形金属环1条，砝码1盒，镊子1把，玻璃皿1个，温度计1支，酒精灯1个，蒸馏水100ml ，游标尺1把。
【实验原理】由于液体分子与分子间的相互作用，使液体表面层形成一张紧的膜，其上作用着张力，叫做表面张力。
设想在液面上作长为L 的线段，线段两侧便有张力f 相互作用，其方向与L 垂直，大小与线段长度L 成正比，如图3-1所示。
即有L f α=式中α为表面张力系数，其单位为m N /。
表面张力系数是研究液体表面性质所要用到的物理量，不同种类的液体，α值不同；同一种液体的α值随温度上升而减小；液体不纯净，α值也会改变。
因此，在测定α值时必须注明在什么温度下进行，液体必须保持纯净。
图3-1测量表面张力系数α的方法很多，本实验用拉脱法测定。
将环形金属环浸入液体中，然后慢慢拉起，这时在金属环内带起了一层薄膜，如图3-2所示。
要想使金属环由液面拉脱，必须用一定的力F。
21ffmgF++=(注意有两个表面))(21ddmgF+-=πα（3-2）本实验用焦利氏秤测出F，然后代入式（3-2）计算出α值。
二、仪器构造焦利氏秤实际上就是一个比较精确的弹簧秤，焦利氏秤的构造如图所示，用焦利氏秤测力是根据胡克定律xkF∆=式中，k为弹簧的劲度系数，等于弹簧伸长单位长度的拉力, x∆为弹簧伸长量，如果已知k值，再测定弹簧在外力作用下的伸长量x∆，就可以算出作用力F的大小。
【实验步骤】一、k值的测定1．按图3-3挂好弹簧，小指针和砝码盘，再调节底板三角底座上的螺丝，使图3-2小指针处于镜子中，能上下自由振动且不与镜子相碰；2．调节旋钮D ，使镜子上的标线处于“三线重合”位置（镜子刻线、小指针和小指针的像重合），读出标尺上的读数0x 。
如弹簧振动不停，可将镊子靠在弹簧上端，轻轻阻挡弹簧，即可停止振动；3．在砝码盘上加、、、、、、、、的砝码，调节小游标，当刻线重新处于“三线重合”位置时，读出读数；、、、、、、、、987654321L L L L L L L L L ;4．再加入砝码，然后依次取出砝码，分别记下;'''''''''987654321L L L L L L L L L 、、、、、、、、，取二者平均值，用逐差法求出弹簧的劲度系数。
液体表面张力系数的测定(精)
液体表面张力系数的测定【实验目的】1．学会用拉脱法测定液体的表面张力系数。
2．了解焦利氏秤的构造和使用方法。
3．通过实验加深对液体表面现象的认识。
【仪器与器材】焦利氏秤1把，U 形金属丝1条，砝码1盒，镊子1把，玻璃皿1个，温度计1支，酒精灯1个，蒸馏水100ml ，游标尺1把。
【原理与说明】一、 实验原理由于液体分子与分子间的相互作用，使液体表面层形成一张紧的膜，其上作用着张力，叫做表面张力。
如图3-1所示，设想在液体MN 上划出一条线s s ',s s '把MN 分成A 、B 两部分。
由于A 、B 两部分之间的分子相互作用，在s s '两侧就形成表面张力f ,f 的方向与液体表面相切且垂直于s s '，f 的大小与s s '的长度l 成正比，用公式表示为 )13(-=l f α 式中，α为表面张力系数，即作用在s s '的每单位长度上的力。
表面张力系数是研究液体表面性质所要用到的物理量，不同种类的液体，α值不同；同一种液体的α值随温度上升而减小；液体不纯净，α值也会改变。
因此，在测定α值时必须注明在什么温度下进行，液体必须保持纯净。
测量表面张力系数α的方法很多，本实验用拉脱法测定。
将U 形金属丝浸入液体中，然后慢慢拉起，这时在金属丝内带起了一层薄膜，如图3-2所示。
要想使金属丝由液面拉脱，必须用一定的力 F ，这个力的大小应等于金属丝所受液面的表面张力 f F 2= (注意有两个表面)l F α2=图3-1 图3-2lF2=α （3-2） 本实验用焦利氏秤测出F ，然后代入式（3-2）计算出α值。
二、 仪器构造焦利氏秤实际上就是一个比较精确的弹簧秤，用焦利氏秤测力是根据虎克定律x k F ∆= （3-3） 式中，k 为弹簧的倔强系数，等于弹簧伸长单位长度的拉力, x ∆为弹簧伸长量，如果已知k 值，再测定弹簧在外力作用下的伸长量x ∆，就可以算出作用力F 的大小。
液体表面张力系数的测定的实验报告
大连理工大学大 学 物 理 实 验 报 告院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 201967025 实验台号 实验时间 2019 年 12 月 03 日，第15周，星期 三 第 5-6 节实验名称 水表面张力系数的测定教师评语实验目的与要求：（1） 理解表面张力现象。
（2） 用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。
主要仪器设备：FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪、砝码、镊子及其他相关玻璃器皿。
实验原理和内容：分子间的引力和斥力同时存在，它们以及它们合力的大小随着分子间的距离的变化关系如图所示对液体表面张力的理解和解释：在液体和气体接触的表面有一个薄膜，叫做表面层，其宏观上就好像是一张绷紧了的橡皮膜，存在沿着表面并使表面趋于收缩的应力，这种力称为表面张力。
计算张力时可以做如下的假设：想象在表面层上有一条长度为L 的分界线，则界限两端的表面张力方向垂直于界限，大小正比于L ，即f=αL （α为液体表面张力系数）。
实验中， 首先吊环是浸润在水中的， 能够受到表面张力的拉力作用。
测定仪的吊环缓慢离开水面，将拉起一层水膜，并受到向下的拉力f 拉。
由于忽略水膜的重力和浮力，成 绩教师签字吊环一共受到三个力，即重力W 、液面的拉力f 拉、传感器的弹力FF f W =+拉试验中重力是常量，而与表面张力相关的拉力却随着水膜的拉伸而增大。
水膜被拉断前瞬间的f 拉，就是表面张力f 。
圆环拉起水膜与空气接触有两个表面层，若吊环的内、外直径分别为D 1、D 2,则界限长度 L=πD 1+πD 2。
根据界线思想定义的张力计算式得f=αL ，则有12F απ=（D +D ）水膜被拉断前传感器受力F 1112F απ=（D +D ）+W在水膜拉断后传感器受力F 22F =W由上面两式得水的表面张力系数的计算公式为)(2121D D F F +-=πα步骤与操作方法：（1）力敏传感器的定标i. 开机预热10分钟。
液体表面张力系数测定
液体表面张力系数测定
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实验原理
1.表面张力与表面张力系数：
表面张力是液体表面的重要特性，它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力 存在于极薄的表面层内。是液体表层内分子力作用的结果。液体表面层的分子有 从液面挤入液内的趋势，从而使液体有尽量缩小其表面的趋势，整个液面如同一 张拉紧了的弹性薄膜，我们把这种沿着液体表面，使液面收缩的力称为表面张力。 作用于液面单位长度上的表面张力，称为液体的表面张力系数。
实验内容
1.测量弹簧的劲度系数： 按要求调节仪器，使刻有横线的小镜子穿过玻璃套筒的
内部。调节底脚螺钉，使小镜子沿竖直方向振动时不与玻 璃套筒发生磨擦，然后旋转手轮使小镜子上的刻线、玻璃 套筒上的刻线与玻璃套筒上的刻线在小镜子里的像三者相 互对齐，即所谓“三线对齐”。用这种方法保证弹簧的下 端的位置是固定不变的，而弹簧的上端可以向上拉伸。
4．灼烧“Π”形丝时不宜使其温度过高，微红（约）即可， 以防变形。灼烧之后不应再用手触摸，因“Π”形丝很小， 故应防止遗失。
5．拉膜时动作要轻，尽力避免弹簧的上、下振动。为使数 据测量准确，拉膜过程中动作要协调：在调节旋钮使弹 簧均匀向上伸长时，需同时反时针旋转螺旋，使载物台 均匀下移.
物理实验中心
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问题和讨论
1. 什么是“三线对齐”？本实验中测量表面张力时缓慢地将∏型
金属丝框从水中拉起，该过程中需要时刻保证“三线对齐”， 应如何操作？
2. 实验中要求把∏型金属丝框拉到欲脱离水膜而又恰未脱离 的极限状态，这是为什么？
新教科版物理选修3-3同步讲义：液体的表面张力
第4节液体的表面张力一、液体的微观结构1．分子距离：液体不易被压缩，表明液体分子之间的距离很小。
2．液体具有流动性：液体不像固体那样具有一定的形状，而且液体能够流动。
3．分子力：液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小。
二、液体的表面张力1．概念：液体的表面就像紧绷着的橡皮膜，它有着一种收缩的趋势。
液体表面存在的这种收缩力叫做表面张力。
2．特点：使液体的表面积趋向最小。
3．成因：在液体的表面层分子间距较大，分子间表现为引力。
[特别提醒]液体的宏观特性及现象都是由分子的微观结构决定的，因此，在解决有关液体问题时，要从分子的微观结构特点着手分析。
1．判断：(1)荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面扩张的结果。
()(2)液体表面张力形成的原因是液体表面层的分子分布比内部密集。
()(3)表面层中分子力表现为引力。
()答案：(1)×(2)×(3)√2．思考：分析小液珠均为球型的原因。
提示：液体的表面张力有使液体表面积收缩到最小的趋势，而在体积相同的情况下，球的表面积最小，故均为球形。
1.规则的排列，这种区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，有时瓦解，有时又重新形成。
液体由大量的这种暂时形成的小区域构成，这种小区域杂乱无章地分布着，因而液体表现出各向同性。
2．液体具有一定的体积：液体分子的排列更接近于固体，液体中的分子密集在一起，相互作用力大，主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，所以液体具有一定的体积，不容易被压缩。
3．液体分子间的距离小，相互作用力很大，液体分子的热运动与固体类似，主要表现为在平衡位置附近做微小的振动。
但液体分子没有长期固定的平衡位置，在一个平衡位置附近振动一小段时间以后，又转移到另一个平衡位置附近去振动，即液体分子可以在液体中移动，没有一定的形状，这就是液体具有流动性的原因。
液体中的扩散现象是由液体分子运动产生的。
分子在液体里的移动比在固体中容易得多，所以液体的扩散要比固体的扩散快。
液体表面张力系数的测定
1. 掌握用焦利秤测量微小力的原理和方法；2. 了解液体表面的性质，测定液体的表面张力系数。
焦利秤（1套），冂形镍丝框，烧杯，酒精，镊子，温度计，酒精灯。
l1. 表面张力与表面张力系数：l表面张力是液体表面的重要特性，它类似于固体内部的拉伸应力，这种应力存在于极薄的表面层内。
是液体表层内分子力作用的结果。
液体表面层的分子有从液面挤入液内的趋势，从而使液体有尽量缩小其表面的趋势，整个液面如同一张拉紧了的弹性薄膜，我们把这种沿着液体表面，使液面收缩的力称为表面张力。
作用于液面单位长度上的表面张力，称为液体的表面张力系数。
l设想在液体表面上画一条直线，实验指出，直线两旁的液膜之间存在着相互作用的拉力，力的方向和所画直线垂直，其大小与所画直线的长成正比，即：l 或F L α=L F =α式中比例系数α称为液体的表面张力系数，它表示单位长线段两侧液体的相互作用力，其单位是N·m-1，表面张力系数α的大小与液体的温度有关。
l2表面张力系数的测定：l如图所示：将一表面洁净的∏型细金属丝框浸入被测液体内，∏型框的中点挂在焦利秤弹簧上，使∏型框的横边恰好处于液面位置时定为弹簧的平衡位置。
然后将烧杯慢慢地下移，可看到金属丝带起一层液膜，与此同时弹簧被拉长。
当薄膜刚好破裂时，诸力的平衡条件为：F = f + mg其中F 为将线框拉出液面时所施的外力，mg 为线框的重量（忽略线框上所沾附的液体的重量）。
表面张力f 与接触面的周界长2(l+d ) 成正比，即f =2α(l+d )，l 为线框的宽度，d 线框丝的直径。
将f 值代入上式得2()F mg l d α−=+实验中拉裂液膜所施的外力由焦利秤来测量，即测出弹簧的伸长量△L ，由F =K △L 计算出作用于弹簧上的外力F 。
)(0S S K mg F f −=−=)(2)(0d l S S K +−=α即:1. 测定弹簧的倔强系数K。
2. 测定水的表面张力系数α5−−i i L L 55−−=i i L L mg K K = K ±△K =结果平均值L 99.00L 9-L 4L 88.00L 77.00L 8-L 3L 66.00L 55.00L 7-L 2L 44.00L 33.00L 6-L 1L 22.00L 11.00L 5-L 0L 00.00△K (dN/cm)(dN/cm)(cm )平均值(cm )减重时米尺读数L i (cm )增重时米尺读数L i (cm )砝码质量m (g )冂形线框的宽度l=冂形丝直径d=水温T=注意事项：l 1. 测量表面张力时，动作要慢，还要防止仪器受迫振动。
《表面张力系数的测定》数据处理
实验《表面张力系数的测定》说明：
1，重力加速度统一为g=9.79362/s m 。
2，数据改动：先在要修改数据上画一斜杠（不要画圈或涂黑盖掉），
然后在边上写正确数据。
数据处理：
1 按有效数字运算规则计算结果。
（不计算不确定度）
=++++=55
4321αααααα(保留一位小数，单位要写，四舍六入五凑偶)
2查液体表面张力系数表，用实验时温度对应值0α和测得值α
计算测量结果的相对不确定度
%10000⨯-=αα
ααP
（取两位有效数字，如12%，8.0%，或0.50%，0.012%
截断时，采取“不舍只入”如计算为0.1322，截取两位数为0.14） 3 单位）______()(0=-=αααU
（一位有效数字，首位为1或2可取两位，截断时不舍只入） 实验结果：)(αααU ±=，别忘单位
（注意：实验结果表达式中的α并不一定等于第1步算得的α，它的小数位数应与)(αU 相同，例第1步算的α=66.7, 如)(αU =8，上式应取67，m N /10)867(3-⨯±=α
如)(αU =2.8，上式应取66.7，m N /108.27.66(3-⨯±=）α
如)(αU =9.6，因为首位为1或2可取两位
应约等于)(αU =10，上式应取67，m N /10)1067(3-⨯±=α。
液体表面张力系数测定的实验报告
xx 大学实验报告课 程 物理实验实验项目 液体表面张力系数的测定成 绩专业班级 学 号 实验日期 姓 名同组人姓名指导教师一【实验目的】（1） 掌握力敏传感器的原理和方法（2） 了解液体表面的性质，测定液体表面张力系数。
二【实验内容】用力敏传感器测量液体表面的张力系数三【实验原理】液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。
这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。
测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。
此试验中采用了拉脱法。
拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变（伸长或扭转）来量度力的大小。
液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。
液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。
由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。
这个力垂直于液面并指向液体内部。
所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。
假如在液体中浸入一块薄钢片，则钢片表面附近的液面将高于其它处的,如图1所示。
由于液面收缩而产生的沿切线方向的力Ft 称之为表面张力，角φ称之为接触角。
当缓缓拉出钢片时，接触角φ逐渐的减小而趋于零，因此Ft 方向垂直向下。
在钢片脱离液体前诸力平衡的条件为F = mg + F t （1）其中F 是将薄钢片拉出液面的时所施加的外力，mg 为薄钢片和它所沾附的液体的总重量。
表面张力Ft 与接触面的周长2(l+d)成正比，故有Ft = 2σ(l+d),式中比例系数σ称之为表面张力系数，数值上等于作用在液体表面单位长度上的力。
将Ft 代入式（1）中得（2）F tF t Fmg图1当用环形丝代替薄钢片做此实验时，设环的内外直径为D1、D2,当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差f = F–mg =π(D1+D2)σ,此时（3）只要测出力f和环的内外直径，将它们代入式(3)，即可算出液体的表面张力系数σ。
液体表面张力系数测定实验报告-液体表面系数实验报告
液体表面张力系数的测量【实验目的】1、 掌握用砝码对硅压阻式力敏传感器定标的方法，并计算该传感器的灵敏度2、 了解拉脱法测液体表面张力系数测定仪的结构、测量原理和使用方法，并用它测量纯水表面张力系数。
3、 观察拉脱法测量液体表面张力系数的物理过程和物理现象，并用物理学概念和定律进行分析研究，加深对物理规律的认识 4、 掌握读数显微镜的结构、原理及使用方法，学会用毛细管测定液体的表面张力系数。
5、 利用现有的仪器，综合应用物理知识，自行设计新的实验内容。
【实验原理】一、拉脱法测量液体的表面张力系数把金属片弯成如图 1（a ）所示的圆环状，并将该圆环吊挂在灵敏的测力计上，如图 1（b ）所示，然后把它浸到待测液体中。
当缓缓提起测力计（或降低盛液体的器皿）时，金属圆环就会拉出一层与液体相连的液膜，由于表面张力的作用，测力计的读数逐渐达到一个最大值 F （当超过此值时，液膜即破裂），则 F 应是金属圆环重力 mg 与液膜拉引金属圆环的表面张力之和。
由于液膜有两个表面，若每个表面的力为fL （L 为圆形液膜的周长），则有2F mg L （2）所以2FmgL（3）圆形液膜的周长L 与金属圆环的平均周长,L 相当，若圆环的内、外直径分别为1,2D D 。
则圆形液膜的周长L ≈L ’=（D 1+D 2）/2 （4）将（4）式代入（3）式得12F mgD D （5）硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥。
当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正比。
即U K F （6）式中，ΔF 为外力的大小；K 为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，单位为 V/N ；ΔU 为传感器输出电压的大小。
二、毛细管升高法测液体的表面张力系数1一只两端开口的均匀细管（称为毛细管）插入液体，当液体与该管润湿且接触角小于90°时，液体会在管内上升一定高度。
液体表面张力实验报告
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）比例系数α称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm-1。
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)(2d L mg F +-=α本实验用金属圆环代替金属片，则有)(21d d mgF +-=πα(式中 d 1、d 2 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。
mg -F =f =S K ∆代入得）（21d k d S+∆=πα4.用卡尺测出d 1、d 2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：180C ）2．计算液体表面张力f3.金属环外、内直径的测量(本实验直接给学生结果)N d d SK 3211033.47)(-⨯=+∆=πα3．计算表面张力系数α及不确定度55.3)(K )(2S 212K 21=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆=∆∆d d d d S ππα4. 表面张力系数的理论值：m N m N t /1075.71/10)15.05.75(33--⨯=⨯-≈αm N /)55.31033.47(3±⨯=-α【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0.02mm2．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。