大学物理实验表面张力系数测定
表面张力的测量方法
表面张力的测量方法液体表面张力测量在化学、医药、生物工程等领域具有重要意义， 根据液体表面张力的大小可以确定表面活性并计算表面活性剂在溶液表面的吸附量；在合金液体体系中，借助于表面张力还可以评价金相组织及孕育效果等重要参数。
目前，测量液体表面张力系数有毛细上升法、最大气泡压力法、液滴法等。
1. 毛细上升法这个方法，研究的比较早，在理论和实际上都比较成熟。
如图 1所示，干净的毛细管浸入液体内部时，如果液体间的分子力小于液体与管壁间的附着力，则液体表面呈凹形。
此时表面张力产生的附加力为向上的拉力，并使毛细管内的液面上升, 直到液柱的重力与表面张 力相平衡。
图 1其中：σ—液体的表面张力；r-毛细管的内径；θ-接触角；1ρ和g ρ-液体和气体的密度；h-液柱的高度；g-当地的重力加速度。
在实际应用中一般用透明的玻璃管，如果玻璃被液体完全润湿,可以近似的认为θ= 0。
毛细上升法是测定表面张力最准确的一种方法，国际上也一直用此方法测得的数据作为标准。
应用此方法时，要注意选择管径均匀, 透明干净的毛细管，并对毛细管直径进行仔细的标定；毛细管要经过仔细彻底的清洗，毛细管浸入液体时要与液面垂直。
2. 最大气泡压力法如图 2 所示，向插入液体的毛细管轻轻的吹入惰性气体(如2N 等)。
如果选用的毛细管半径很小，在管口形成的气泡基本上是球形的。
并且当气泡为半球时，球的半径最小等于毛细管半径 r ；在其前后曲率半径都比r大，如图2 所示。
当气泡为半球时，泡内的压力最大，管内外最大压差可由差压计测量得到。
图2由于毛细管口位于液面下一定位置，气泡内外最大压差P∆应该等于差压计的读数减去毛细管端面液位静压值。
当气泡进一步长大,气泡内的压力逐渐减小直到气泡逸出。
利用最大压差和毛细管半径即可计算表面张力: 此方法与接触角无关，装置简单，测定快速；经过适当的设计可以用于熔融金属和熔盐的表面张力测量。
气泡的生成速度以每秒钟一个为宜，如果选用管径较大，气泡不能近似为球形，则必须进行修正，可以用标准液体对仪器常数进行标定。
大学物理实验表面张力系数测定
#2022
数据记录与处理
数据记录
在实验过程中，需要准确记录每个实验步骤的数据，包括实验前后的水银柱高度、温度、液滴的体积等。
数据处理
对记录的数据进行整理和计算，得出表面张力系数。具体计算过程包括液滴体积的计算、温度对表面张力得的表面张力系数与理论值进行对比，分析实验结果与理论值之间的差异。
数据记录与处理
数据记录
在实验过程中，及时、准确地记录每 个测量点的温度和表面张力计的读数。
数据整理
将记录的数据整理成表格，方便后续 的数据分析和处理。
数据计算
根据实验原理和公式，计算出表面张 力系数。
误差分析
对实验数据进行误差分析，找出可能 影响实验结果的因素，并采取相应措 施改进实验方法。
#O4
单击此处添加小标题
利用毛细管法测定表面张力系 数，通过测量毛细管中液体的 上升高度，利用受力平衡原理
计算得到表面张力系数。
实验装置和测量方法
将待测液体倒入表面张力仪的容器中，调整液面高度，使液面与传感器 接触，记录液滴的体积和受力平衡时悬线的长度，根据公式计算得到表 面张力系数。
表面张力仪、 天平、滴管、 烧杯等。
实验误差分析
分析实验过程中可能存在的误差来源，如温度波动、液滴体积测量误差等，并评估这些误差对实验结果的影响。
误差分析
随机误差
由于实验过程中一些随机因素的影响，如液 滴体积测量时的读数误差、温度计的微小波 动等，可能导致实验结果存在随机误差。
系统误差
实验设备、环境因素等引起的误差属于系统 误差。例如，实验设备老化、环境温度波动 等都可能对实验结果产生影响。
#O2
实验原理
#2022
表面张力定义
液体表面张力的测定 南昌大学 物理实验
南昌大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（1）实验名称：液体表面张力的测定学院：理学院专业班级：应用物理学152班学生姓名：学号：实验地点：B608 座位号：26实验时间：第十三周星期四上午10点开始一、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。
二、实验仪器：焦利称、砝码、镊子、砝码盘与金属圆环、小塑料盆、自来水。
三、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自然收缩，犹如紧张的弹性薄膜。
由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。
设想在液面上做长为L的线段，线段两侧便有张力F f相互作用。
其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比。
即：F f=γL比例系数γ称为液体表面张力，其单位是N∙m−1。
将一表面洁净的长为L、宽为d的矩形金属片（或金属丝）竖直进入水中，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是，则有：F=my+F f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为张力。
此时，F f与接触面的周围边界为2（L+d），代入得：γ=F−mg2(L+d)本实验用金属圆环代替金属片，则有：γ=F−mgπ(d1+d2)=k∆s̅̅̅π(d1+d2)式中d1、d2分别为圆环的内外直径，k为弹簧的劲度系数，∆s̅̅̅为弹簧的伸长量。
实验表明，γ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，γ值越小，液体含杂质越多，γ值越小。
只要上述条件保持一定，则γ是一个常量。
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义
大学物理实验液体表面张力系数测定讲义液体表面张力系数测定一、实验简介液体具有尽量缩小其表面的趋势，好象液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。
把这种沿着表面的、收缩液面的力称为表面张力。
表面张力的存在能说明物质处于液态时所特有的许多现象，比如泡沫的形成、润湿和毛细现象等等。
测定液体表面张力的方法很多，常用的有焦利氏秤法（拉脱法）、毛细管法、平板法、滴重法、最大泡压法等。
本实验采用焦利氏秤法（拉脱法）。
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。
二、实验原理液体表面层（其厚度等于分子的作用半径）内的分子所处的环境跟液体内部的分子是不同的。
表面层内的分子合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，并使液体表面自然收缩想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液膜以一定的拉力相互作用。
拉力F 存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度l 成正比，即 F ＝σl式中σ称为表面张力系数，它的大小与液体的成分、纯度、浓度以及温度有关。
三、实验方法金属丝框缓慢拉出水面的过程中，金属丝框下面将带起一水膜，当水膜刚被拉断时，诸力的平衡条件是/2F mg F =+而/F l σ= 得到2F mg lσ-=焦利秤的构造如图所示，它实际上是一种用于测微小力的精细弹簧秤。
一般的弹簧秤都是弹簧秤上端固定，在下端加负载后向下伸长，而焦利秤与之相反，它是控制弹簧下端的位置保持一定，加负载后向上拉动弹簧确定伸长值。
三线对齐为了保证弹簧下端的位置是固定的，必须三线对齐，即玻璃圆筒E上的刻线、小平面镜上的刻线、E上的刻线在小平面镜中的象，三者始终重合。
在力F作用下弹簧伸长Δl，根据虎克定律可知，在弹性限度内F = kΔl，将已知重量的砝码加在砝码盘中，测出弹簧的伸长量，由上式即可计算该弹簧的k值，由k值就可测外力F四、实验内容1、确定焦利氏秤上锥形弹簧的劲度系数(1) 把锥形弹簧，带小镜子的挂钩和小砝码盘依次安装到秤框内的金属杆上。
大学物理实验PPT-液体表面张力系数测量
液体表面张力系数
液体表面张力系数是表征液体性质的一个重 要参数。表面张力促使液体缩小其表面面积， 由于球面是同样体积下面积最小的体，因此在 没有外力的情况下（比如在失重状态下），液 体在平衡状态下总是呈球状。
表面张力 f 的方向沿液体表面，且恒与分界
线垂直，大小与分界线的长度成正比：
水温 t°C
10
15
20
25
30
测量液体表面张力系数α
测量吊环拉断液柱前一瞬间环受到拉力F1对应的电压值U1 测量水柱拉断脱离液面吊环受力为F2对应的电压值U2
f
(D1 D2 )
(U1 U 2 )
B (D1 D2 )
(N / m)
液体表面张力系数α测量
测量次数
1
U1(mv)
U2(mv)
内径:3.310cm ；外径:3.496cm
测量液体表面张力系数α
首先顺时针将升降台调到底， 然后调整调节架高度使吊环离开液面0.5cm左右。
调节升降台拉起水柱时动作必须轻缓，应注意液膜必 须充分地被拉伸开，不能使其过早地破裂，实验过程 中不要使平台摇动而导致测量失败或测量不准。
附：水的表面张力系数α的标准值
系数α N/m2 75 0.071 97 0.071 18
2
3
4
5
思考题
1.本实验操作中，误差来源可能在哪些方面，应 如何避免。 2. 简述液体表面张力系数α的影响因素。
谢谢
物理教学实验中心
电压（mv) —
平均电压（mv)
14.2 29.8 44.7 59.5
g=9.8m/s2
2.5
3 3.5
74.6 89.2 104.1
表面张力系数的测定
教师签名
批改日期
深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称：大学物理实验（2）
实验名称：表面张力系数的测定
学院：
专业：班级：
组号：指导教师：
报告人：学号：
实验地点
实验时间：年月日星期
实验报告提交时间：
一、实验目的：
二、实验原理：
三、实验仪器：
四、实验内容和步骤：.
五、数据记录：
（一）测定力敏传感器的灵敏度
（二）测定水的表面张力系数
七、实验结论与讨论：
八：问答题
指导教师批阅意见：
成绩评定：
预习
（20分）
操作及记录
（40分）
数据处理
20分
结果与讨论10分
思考题
10分
总分
1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
砝 码
（g）
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
电 压
（mV）+
电 压
（mV）-
（二）测定水的表面张力系数Fra bibliotek次 数
1
2
3
4
5
U1（mV）
U2（mV）
六、数据处理：
（一）测定力敏传感器的灵敏度
通过计算机得出图像并得出斜率k=U/m=24.3180V/kg
力敏传感器的灵敏度B=k/g=24.318/9.8=2.48V/N
不同液体表面张力系数的测定
大学物理实验 B(设计性实验)实验名称：不同液体表面张力系数的测定学生姓名：付杰班级：高材121学号：12416023指导教师：部德才2014年6月15日[引言] 液体表面张力系数是反映液体性质的一个重要物理量。
在物理，化学，工农业，医学的领域中有着重要的应用，如在工业上的浮选输运技术等都要对表面张力进行研究。
测量液体表面张力系数有多种方法，拉脱法、毛细管法和液滴测重法等，本实验采用了拉托法测液体表面张力系数。
[摘要] 经典的拉脱法测定液体表面张力系数实验中，改变实验的液体，以此探讨不同液体的表面张力系数。
测量了常温下的自来水，食盐水，还有果汁和牛奶的表面张力系数。
利用力敏传感器测量微小的拉力，再利用计算机实时在线采集4种溶液液膜拉脱过程电压随时间的变化曲线。
[关键词] 表面张力系数；拉脱法；力敏传感器；一．实验目的：1.掌握用拉脱法测液体表面张力系数的原理和方法。
2.观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象。
3.学习用计算机采集溶液液膜拉脱过程电压随时间的变化曲线。
二．实验原理：液体表面层（厚度为分子作用半径，约为10-8cm）由于液面上方气相层的分子数很少，表面层内每个分子受到向上的力比向下的力要小，合力垂直于液面并指向液体内部。
所以液体表面层具有尽量缩小其表面的趋势，这种沿着表面的收缩液面的力称为表面张力，液体表面单位长度上的表面张力，称为表面张力系数。
一个金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值f为f =π(D1+D2)α式中D1、D2分别为圆环外径和内径，为液体表面张力系数，所以液体表面张力系数为α= f /〔π(D1+D2)〕对于本实验装置所对应的参量，液体表面张力可表示为f = (U1-U2) / Bπ(D1+D2)，式中U1、U2分别为环在即将拉断水柱时数字电压表读数及拉断数字电压表的读数，B为力敏传感器灵敏度。
B可以通过力敏传感器定标的方法和计算机采集数据电压随质量的变化曲线计算出。
液体表面张力实验报告
2．用游标卡尺测量金属圆环
1
1
1
D1
D2
3．纯水的表面张力系数测量4.乙醇的表面张力系数测量
测量次数
U1/mV
U2/mV
测量次数
U1/mV
U2/mV
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
教师签名：
式中F为薄钢片所受外力；mg为薄钢片所受重力；l为薄钢片长度；d为薄钢片厚度。
实验中我们使用的是一个金属圆环，将它固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差值f为
f =π（D1+ D2）α（5-3）
式中：D1、D2分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数，g为重力加速度，所以液体表面张力系数为：
（T =24.3℃时水的表面张力系数为72.14×10-3N/m。）
乙醇的表面张力系数测量
测量次数
U1/mV
U2/mV
ΔU/mV
f/×10-3N
α/×10-3N/m
1
2
3
4
5
6
在此温度下乙醇的表面张力系数为×10-3N / m，相对误差为
（T =25.2℃时乙醇的表面张力系数为21.95×10-3N / m。）
误差分析：
1．所测液体不纯；2．升降台转动时液面存在波动；3．内外径测量存在误差；
4．吊环存在倾角；5.测量时温度与标准值的温度有所不同。
附：原始数据记录纸
1．力敏传感器上分别加各种质量的砝码，测出相应的电压输出值：
物体质量m/g
0.500
1.000
1.500
大学物理实验实验5液体的表面张力测量实验报告
专业班级实验日期
学号姓名实验台号
表4-1-1 U型框的宽度和厚度测量数据
0.02mm 0.004mm
测量序号
U形框宽度
U形框厚度
1
44.10
0.793
2
44.00
0.790
3
44.20
0.791
4
44.10
0.793
平均值
44.100
0.7930
标准差
0.0712
0.00212
表4-1-2金属圆环内外径测量数据
少砝码
平均读数
读数逐差
计 算
平均值
标准差
106.8
106.8
106.8
16.9
5.30
5.420
0.128
112.2
112.2
112.2
117.8
117.8
117.8
16.1
5.37
122.9
122.5
122.7
128.4
128.2
128.3
1பைடு நூலகம்.8
5.60
134.6
134.6
134.6
表4-3 U型框表面张力系数的测定
焦利秤 0.1mm用砝码个数0
测量
次数
初读数
末读数
伸长量
平均值
标准差
1
101.6
110.5
8.9
8.50
0.732
2
109.8
8.2
3
109.0
7.4
4
110.0
8.4
5
111.2
9.6
表4-4金属圆环表面张力系数的测定
实验05 液体表面张力系数的测定
数据表格：
教师签字：
月日
大学物理实验预习报告
姓名
实验班号
实验号
实验五液体表面张力系数的测定
实验目的：
实验原理及仪器介绍：
1、本次实验使用什么仪器测测量液体表面张力？
2．用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器的要求为什么较高？需要测量力的仪器具有什么特点？
3、拉脱法测量液体表面张力系数的特点是什么？
4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组成一个电桥。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，输出电验内容及步骤：（略）
1．为什么要给硅压阻力敏传感器的定标？
2．求传感器的灵敏度K时，为什么要用逐差法或最小二乘法？
3、实验过程中手指一定不要接触金属环、被测液体，在实验过程中防止灰尘和油污及其它杂质污染液体，为什么？
4．如何提升金属环，使液体薄膜破裂，金属环脱出液面？
大学物理实验表面张力
2
实验装置及操作
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3
注意事项
1、实验结束需清洁容器及圆环。 2、加热器温度很高，防止不必要的烫伤。 3、实验时不能使容器震动。 4、测量时扭力计按顺时针方向转动，并保
证扭力计的力臂始终位于两个标记之 间的白色区域内。 5、扭力计调零时，按逆时针方向转动，直 至指示为零。
4
实
验
若有不清楚的
结
地方，欢迎同学们 自己重新播放观看！
束
பைடு நூலகம்
5
测量液体的表面张力有多种方法，例如 最大气泡压法、毛细管法、拉脱法等，采用 仪器有朱里氏秤、读数显微镜、测高仪、热 敏传感器、扭力计等。本实验采用拉脱法测 定水的表面张力系数，方法是用扭力计测量 粘附于环上的液膜被撕破时所需的扭力。表 面张力可根据环的直径及扭力计测得撕破膜 所需的扭力计算得到。
1
实验目的
大学物理实验实验17 用拉脱法测液体表面张力系数
实验原理
f l 表面张力：大小与分界线长度成正比。 其中， 称为表面张力系数，它与液体的成分、 密度及温度等因素都有关系。
实验中，把一个金属环水平悬挂，使其与水面接 触浸润。然后缓慢匀速提高，拉起一个筒状水膜。在 水膜即将断裂的瞬间，下面的等式成立
F W 2 (r1 r2 ) gh (r12 r22 )
用拉脱法测液体的 表面张力系数
物理实验教学中心
实验背景
表面张力（surface tension），是液体表面 层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任 一界线上的张力。 在自然界中，我们可以看到很多表面张力的 现象和对张力的运用。比如，露水总是尽可能地 呈球形，而某些昆虫则利用表面张力可以漂浮在 水面上。
4. 取下金属环，换上小砝码盘。使加入砝码盘的砝码总质量 依次为1g，2g，…，10g。 测出相应于各次砝码质量的“ 三线重合”的主尺示值yM1，yM2，…，yM10。计算相应于 ΔM=5g的各个ΔyMj = yMj+5− yMj，并计算。 5. 取下弹簧，把带钩测量杆的无钩端固定在主尺顶端的短臂 上。把带镜挂钩和金属环悬挂在测量杆下端。调节主尺旋 钮使“三线重合”，读出主尺示值y3。再重复第3步的操 作，读出水膜断裂时刻的“三线重合”的主尺示值y4。则 水膜的最大高度为h=y3 −y4。记录h、室温和水温。
就是拉脱法测量表面张力系数的依据。
拉脱法的测量公式
Mgy gh(r1 r2 ) 2 (r1 r2 )yM 2
表面张力示意图
实验内容与步骤
1. 调整焦利秤立柱铅直。使弹簧自由悬垂时带镜挂钩通 过玻璃管中心。 2. 用酒精仔细清洗金属环。把清洗好的金属环挂在带镜 挂钩下端，使环面水平。用主尺旋钮调节主尺高度，使 “三线重合”，读出此时的主尺示值y01。 3. 把盛有水的玻璃皿放在平台上。调节平台高度使金属 环浸入水中，然后一手调节平台旋钮使平台缓慢平稳下 降，另一手调节主尺旋钮使主尺缓慢平稳上升。两手密 切配合，始终保持“三线重合”。注意在水膜即将断开 （带镜挂钩有突然上跳的趋势）的瞬间，立即停止主尺 运动。读出主尺示值y1。重复第2、3两步共测量10次，记 录各次测量值y0i和yi，
液体表面张力系数三种测量方法的比较研究
液体表面张力系数三种测量方法的比较研究摘要：表面张力是表征液体表面特性的重要物理量，在大学物理实验中我们已经做过用拉脱法测量液体的表面张力系数的实验，本文对改进后的拉脱法，毛细管上升法和U 型管法进行深入的研究，以及对这三种方法的测定原理、优缺点进行比较探讨。
关键词：表面张力；表面张力系数；毛细管上升法；U 型管法；拉脱法1.引言生活中，我们常常能看到这样一些现象：蚊子能够站在水面上，剃须刀、 针可以浮在水面上，荷叶上的小水滴、清晨草叶上的露珠都近似呈圆球状。
这些现象我们都司空见惯，但细细一想就很值得探究，而其实这些现象都和表面张力有关。
许多事例告诉我们，液体表面具有收缩到最小的趋势，促使液体表面收缩的力，就叫做表面张力。
就比如我们用肥皂水吹泡泡时，不管用什么形状的吹出来都是球形的，而我们知道，同一体积下球形的面积是最小的。
表面张力是表征液体特性的一个重要的物理参量，它不仅和我们日常生活经验息息相关，还涉及到农业、化学和医学领域。
2.液体表面张力的应用2.1弯曲液面的附加压强静止液体在靠近器壁处的液面呈弯曲液面，在内径很小的容器里，液面则呈弯月面。
当液面是弯曲液面时，因为有表面张力的存在，它所产生的作用于液体单位面积上的附加压力，我们把它叫做附加压强[2]。
在静止的液体表面上，选一个面积为S 的圆面作为研究对象，内p 和外p 表示液面内外的压强，s p 为附加压强。
如果液面是水平面，沿周界的表面张力合为零，则外内p p =，即0-==外内p p p s 。
对于液面是凹的弯曲面，表面张力所产生的附加压强指向弯曲液面的球心所在那一边，则s p p p -=外内。
与水平液面相比较，凹液面下的液体多受到一个负的附加压强作用，即外内p p <。
对于液面是凸的弯曲面，表面张力所产生的附加压强也是指向弯曲液面的球心所在那一边，则s p p p +=外内。
与水平液面相比较，凸液面下的液体多受到一个正的附加压强作用，即外内p p >。
表面张力的测定(毛细管法)
3.64
3.59
3.70
所以水柱高度 h=3.64cm
代入数据得
γ
=
1 2
(999.2
×
9.8
×
0.00047)
×
(0.0364
+
0.00047 3)
(1
−
0.00047 0.03382 − 0.00393)
= 0.083N/m
讨论和改进
通过对实验的具体操作后，对实验的改进有，用损坏的温度计作为实验中毛细管，液柱 的高度可以从温度计上直接读出，在温度计上读出液柱上升的格数,再用游标卡尺测出温度 计上 100 个分度所对应的长度值，可算出一个分度的长度，从而可求出液柱的高度 h，可不 用测高仪。
设毛细管的截面为圆形，则毛细管内的凹形水面可近似地看成为半径 r 的半球面，若管 内水面下的 A 点与大气压的压强差为∆p，则水面的平衡条件当是
∆pπ������2 = 2������������������ cos ������ 式中 r 为毛细管半径，θ为接触角，γ为表面张力。如水在毛细管中上升的高度为 h，则
在烧杯的轴心处； 4. 调整烧杯与试管夹的位置，使铁丝的一端恰好与水面接触； 5. 调整尺读望远镜，分别读出水面（即铁丝末端）的位置和毛细管内液面的位置； 6. 取下毛细管，排除管内的水，用移测显微镜测出毛细管内径。
实验数据
r（mm） ������′（cm） ������′′（cm）
1 0.467 3.380 0.395
则毛细管中水上升的高度 h 要比在无限广延液体中小些，因此要加一修正项
γ
=
1 2
（ρgr）（h
+
������ 3
）（1
表面张力系数的测定
实验4—4 表面张力系数的测定表面张力系数是表征液体性质的一个重要参数，在表面物理、表面化学、医学等领域中具有重要的意义。
影响液体表面张力系数的因素很多，主要有：液面的性质、液体的温度、液体中杂质的含量等。
测量液体表面张力系数的方法很多，常用的有拉脱法、毛细管法等。
作为教学实验，拉脱法有明显的优点：直观，它直接测量拉力、固体与液面接触长度，可以帮助学生准确理解物理概念。
但传统的拉脱法仪器稳定性差，重复性差。
本实验采用圆环形吊体和微力学传感器技术，有效地提高了实验的准确度。
【实验目的】1. 了解应变电阻效应。
2. 了解传感器弹性元件应变与载荷的线性关系。
3. 了解应变片传感器组成测量电桥的方法。
4. 学会用测力传感器测量液体的表面张力系数。
【实验原理】1. 表面张力 液体表面是指厚度为分子吸引力有效半径（约910 m ）的薄层，称为表面层。
如图4-4-1所示，处于表面层内的分子较之液体内部的分子缺少了一半与它相吸引的分子（液面上方的气相层的分子很少），因而出现了一个指向液体内部的吸引力，使得表面层分子有向液体内部收缩的趋势。
从能量的角度看任何内部分子要进入表面层都要克服这个吸引力而作功，表面层有比液体内部更大的势能即表面能。
所以，液体要处于稳定状态，液面就必须缩小，致使液面好象是一个张紧的膜。
这种处于液体表面，并使表面有收缩倾向的力，叫液体的表面张力。
如图4-4-2所示，假想在液面上划一条分界线AB ，表面张力就表现为直线两旁的液面以一定的拉力相互作用。
拉力F 与1F 存在于表面层，这两个力大小相等，方向相反，且都与液面相切，与分界线AB 垂直。
表面张力的大小F 与线段AB 的长度l 成正比，即图4-4-1 液体分子受力分析 图4-4-2表面张力大学物理实验72 F l α=， （4-4-1）上式中，α称为液体的表面张力系数。
2. 圆环拉脱法测量表面张力系数 如图4-4-3所示，将一表面洁净的金属薄圆环（外径为D ，内径为d ）竖直浸入液体，然后轻轻提起。
大学物理实验——表面张力系数
大学物理实验报告题目：液体表面张力系数的测定专业班次： 姓名： 日期：2014-10-14 一、实验名称液体表面张力系数的测定二、实验任务(1)用砝码对硅压阻力敏传感器进行定标，计算该传感器的灵敏度，学习传感器的定标 方法。
(2)观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象，并用物理学基本概念和定律进 行分析和研究，加深对物理规律的认识。
(3)测量室温下水的表面张力系数。
三、实验仪器液体表面张力系数测定仪、垂直调节台、硅压阻力敏传感器、铝合金吊环、吊盘、砝码、玻璃皿、镊子和游标卡尺。
四、实验原理1．硅压阻力敏传感器的灵敏度当传感器的力臂发生形变时，硅力敏传感芯片就会把这一形变转变成电压值，有数字电压表显示出来。
在弹性范围内，力臂的形变与挂钩所受的力成正比，而硅力敏传感芯片的输出电压与力臂的形变成正比；也就是说传感器的输出电压与挂钩上所受的力成正比，其比值称为传感器的灵敏度，即F ∆•=∆B U2．实验的基本构思与原理在实验中，将一个金属圆环固定在传感器上，该环浸没于液体中，当把圆环渐渐从液体中拉起时，金属圆环会受到液体表面膜的拉力作用。
表面膜拉力的大小为()()απππαα212122D D r r l f +=+=∆=式中D1、D ２分别为圆环外径和内径，α为液体表面张力系数。
在液面拉脱的瞬间，这个表面膜的拉力消失。
因此，金属圆环拉脱瞬间前后传感器受到的拉力差为()απ21D D f += （1）并以数字式电压表输出显示为()B U U f /21-= （2）式中U1为吊环即将拉断液体柱前一瞬间数字电压表读数值，U2为拉断时瞬间数字电压表读数，B 为力敏传感器的灵敏度。
由（1）（2），我们可以得到液体的表面张力系数为()()[]2121/U D D B U +-=πα （3）因此，只要测量出（U1-U2），B ，D1和D2，就能得到液体的表面张力系数α。
五、实验操作步骤1.力敏传感器的定标每个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前，应先将其定标，步骤如下：(1)打开仪器的电源开关，将仪器预热。
大学物理实验表面张力系数测定
拉液膜记数据
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继续下降液面，测量出环状液膜拉断前 和拉断后一瞬间数字电压表读数值
编辑ppt25来自编辑ppt154、表面张力的测量与公式推导：
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4、表面张力的测量与公式推导：
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4、表面张力的测量与公式推导：
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接通电源，将仪器预热15分钟
电源 在后面
挂物体
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在传感器横梁端头小钩上挂上砝码盘， 调节调零旋钮,使数字电压表显示为零
00.0
调零
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零旋钮（电子组合仪上的补偿电压旋钮）使数字 电压表示数为零（注意：调零后此旋钮不能再 动）； （3）在砝码盘中分别加入等质量mi（每个砝码 0.0005kg）的砝码，记录对应质量下的电压表读 书Ui，填入表1； （4）用作图法做直线拟合，求出传感器灵敏度K；
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实验步骤2
2、测量液体表面张力系数： （1）将金属环吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台将液体升至靠近金
3、整理仪器；
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数据记录
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组长：姚飞 1191338 组员：顾佳丽 董佳荣 朱侨
【摘要】 在阐述液体表面张力现象的基础上，分析了液体表面张 力系数及其影响因素，最后总结并比较了常用的测量液体 表面张力系数的方法。 【引言】 在液体的表面以下厚度约为分子半径作用的区间称为表 面层，表面层分子比液体内部分子具有较大的位能，在表 面层内分子的内能称为液体的表面能。按照能量最小原理 ，液体分子有尽量挤入液体内部的趋势，以使液面缩小从 而减小系统位能。由于液面的收缩倾向造成的沿着液面切 向的收缩张力称为表面张力。表面张力系数是表征液体性 质的一个参数，在表面物理、表面化学、医学等领域中具 有重要的意义。
实验目的
1、学会用砝码对硅压阻力敏传感器的定标 方法； 2、 观察拉脱法测液体表面张力的物理过程 和物理现象； 3、测量乙醇和纯水的表面张力系数；
实验原理
1、液体表面张力系数： 2、拉脱法测量液体表面张力系数： 3、力敏传感器测量拉力的原理： 4、表面张力的测量与公式推导：
实验步骤2
2、测乙醇的表面张力系数： （1）将金属环吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台将液体升至靠近 金属环下沿，观察金属环下沿与待测液面是否平行。如果不平行，将 金属环取下，调节环片上的细丝，使之与液面平行（偏差增加1度， 测量误差将增加0.5%）； （2）调节容器下的升降台，使环片下沿全部浸入待测液体中，然后反 向匀速下降升降台，使金属环片与液面间形成一个环状液膜。继续下 降液面，观察电压表读数，测量出液膜拉断前瞬间和拉断后电压值 U1、U2记录在表格中； （3）重复测量U1、U2各6次； （4）将数据带入液体表面张力系数公式，求出待测液体在某温度下的 表面张力系数，并对结果做出评价；
实验器材
液体表面张力系数测定仪； 力敏传感器固定支架、升降台、底板及水 平调节装置； 砝码盘及0. 5g砝码（7只）； 吊环：外径3.496cm、内径3.310cm、高 0.850cm的铝合金吊环； 直径12.00cm玻璃器皿一套；
实验装置
实验步骤1
1、力敏传感器的定标： （1）接通电源，将仪器预热； （2）在传感器横梁端的小钩上挂上砝码盘，调节 调零旋钮，使数字电压表示数为零（注意：调零 后此旋钮不能再动）； （3）在砝码盘中分别加入等质量0.500g的砝码， 并记录在这些砝码力F的作用下，数字电压表的 读数U； （4）用最小二乘法作直线拟合，求出传感器灵敏 度K；
框和烧杯中的水必须保持洁净，不要用手触摸烧杯内侧和∏型金属丝，也不要用手触及水面。
实验后的讨论以及涉想
结论: (1) 在纯净水中加入某些物质（ 如表二盐\表三糖）可以增大其表面张 力系数。 (2) 盐水溶液的表面张力系数高 于纯净水的表面张力系数 （3）盐水溶液的表面张力系数 与其浓度有关，并随浓度的增加而增加 。（表四五六）
3、整理仪器；
数据记录
数据记录
数据记录
数据记录
数据记录
数据记录
数据处理
数据处理
1、液体表面张力系数：
Байду номын сангаас
2、拉脱法测量液体表面张力系数：
3、力敏传感器测量拉力的原理：
4、表面张力的测量与公式推导：
4、表面张力的测量与公式推导：
4、表面张力的测量与公式推导：
实验注意事项
本次试验中我们先是测定了盐水的表面张力系数,我们注意到外因素界对实验的影响：1.桌面要保证稳 流动影响定,焦利称底座保证水平,无特殊气体影响,从而保证弹簧工作的自然性;2. ∏形金属丝框不能做的 很长(太长则难于平衡),使得被拉起的液膜和金属丝框重量相对表面张力过大,测量弹簧形变量偏小,误差难 以避免;金属丝框对支点分布不对称,在拉液膜时易呈歪斜状态,同样造成误差;另外∏金属丝框下拉长度太 小,对拉液膜的过程也有着显著影响,使得表面张力大小不能与下拉长度成简单正比,形成误差;3.金属丝框 拉起时要保持水平,不能倾斜,而且动作要慢,要轻柔.不要使液膜过早破裂. 然后我们又使用控制变量法:1.改 变液体,测量了盐水的表面张力系张力数，2.改变金属丝类型，用金属丝圆环代替∏形金属丝框测量盐水 和糖水的表面张力系数，3.我们通过使用肥皂水,破坏了纯水的表面张力,测量了相应的液体表面张力系数 。最后，我们对试验数据进行了精细的分析，计算出表面张力系数的不确定度和相对误差，得出的结果 基本符合物理规律。试验中还要注意以下事项:1.测量表面张力时，动作要慢，还要防止仪器受增振动。2 实验时要注意保护弹簧使其不受折损，不要随意拉长或挂重物，要轻拿轻放，切忌用力拉。3.∏型金属丝