用焦利氏称测量液体表面张力系数

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实验二液体表面张力系数的测定用拉脱法

实验二液体表面张力系数的测定（用拉脱法）一、实验目的1．使用拉脱法测定室温下水的张力系数。

2．学会使用焦利氏秤测量微小力的方法。

二、实验仪器焦利氏秤，砝码，烧杯，温度计，酒精灯，蒸馏水，游标卡尺。

焦利氏秤是本实验所用主要仪器，它实际上是一个倒立的精密的弹簧秤。

如图所示。

仪器的主要部分是一空管立柱A和套在A内的能上下移动的金属杆B，B上有毫米刻度，其横梁上挂有一弹簧D，A上附有游标C和可以移动的平台H （H固定后，通过螺丝S微调上下位置），G为十字线，M为平面镜，镜面有一标线，F为砝码盘。

实验时，使十字线G的位置不变。

转动旋钮E可控制B和D的升降，从而拉伸弹簧，确定伸长量，根据胡克定律可以算出弹力的大小。

焦利氏秤上常附有三种规格的弹簧。

可根据实验时所测力的最大数值及测量精密度的要求来选用。

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。

设想在液面上作长为L的线段，线段两侧液面便有张力f 相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比。

即有f＝αL（3－9a－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，即拉起的水膜将要破裂时，则有F=mg+f（3－9a－2）式中Ｆ为把金属片拉出液面时所用的力；mg为金属片触面的周围边界2（L＋d）,代入（3－9a－2）式中－9a－4）实验表明，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，液体含杂质越多，α值越小，只要上述条件保持一定，则α是一个常数，所以测量α时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。

四、实验内容1．按照如图3－9a －1所示安装好仪器，挂好弹簧，调节三脚底座上的螺丝，使金属管A 、竖直弹簧D 互相平行，转动旋钮E 使三线对齐，读出游标０线对应在Ｂ杆上刻度的数值Ｌ0。

实验5 用焦利氏秤测定液体的表面张力系数(70-72)

. .实验五用焦利氏秤测定液体的表面张力系数【实验目的】1．学习使用焦利秤，测量纯水和其它液体的表面张力系数；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。

【实验仪器】焦利秤，金属框及钢丝，砝码，游标卡尺，温度计，蒸发皿，酒精灯，蒸馏水等。

【实验原理】液体表面层内的分子，由于受到不对称分子力的作用，力图进入液体内部，使液体自由表面犹如一张拉紧的弹性薄膜，都有收缩的趋势，因此液体表面内存在张力，称为表面张力。

假设在液面上任画一条长为l 的线段，则张力f 就表现为线段两侧液膜之间相互作用的拉力，力的方向与所画的线段垂直，其大小与线段长l 成正比，即：l f ⋅=α （11-1）式(11-1)中,α称为液体的表面张力系数，表示单位长度直线两侧液面之间的拉力，其单位在SI 制中为1N m -⋅，在CGS 制中为1dyn cm -⋅。

表面张力系数与温度有关，温度升高，α减小。

实验证明α与温度的关系近似地为线性关系，即βθααθ-=0 （11-2）式(11-2)中,0α和θα分别为0℃和θ℃时的表面张力系数，β为表面张力系数的温度系数。

如果在金属框中间拉一条细金属丝ab ，如图11-1所示，将框和细丝浸入待测液体中，然后再慢慢拉出液面，则金属细丝带出—层液膜。

设液膜将被拉断时向上的拉力为F ，膜宽(即金属丝的长度)为l ，膜高为h ，膜厚(即金属丝直径)为d 。

被拉起的液膜有两个表面，再考虑到这部分液体的重量之后，有g ldh l W F ρα++=2 （11-3）式(11-3)中,W 是金属框和金属丝所受的重力和浮力差，ρ为液体密度，g 为重力加速度。

不难看出，lα2为表面张力，g ldh ρ为液膜的重量。

由式(11-3)可得图11-1()lg ldh W F 2ρα--= （11-4）【仪器介绍】焦利秤如图11-2所示，是弹簧秤的一种。

用焦利氏秤测定液体的表面张力系数

结论
总结实验结果，得出液体的表面张力系数值，并与其他文献值进行比较，判断实验结果的准确性。同时，根据实验结果分析，提出可能的改进措施和未来研究方向。
05
CATALOGUE
实验总结
实验收获与体会
1 2 3
掌握了焦利氏秤的使用方法
通过本次实验，我们学会了如何正确操作焦利氏秤，了解了其工作原理和注意事项，为后续的实验操作打下了基础。
焦利氏秤的工作原理
焦利氏秤主要由弹簧、砝码、标尺和支架组成，通过测量砝码在液体表面形成的弯月面时产生的力矩来测定表面张力。
当砝码浸入液体时，液面会形成弯月面，砝码在液体表面受到一个与表面张力相反的力矩作用。通过测量砝码在液体表面形成的弯月面时产生的力矩，可以计算出液体的表面张力。
实验数据处理方法
实验步骤 1. 将焦利氏秤放置在水平台面上，调整至水平状态。
2. 用天平称量金属片的重量，并记录。
掌握实验操作步骤和注意事项
3. 将金属片悬挂在秤砣上，浸入待测液体中，观察金属片的弯曲程度，并记录读数。 4. 重复实验多次，取平均值。
注意事项
掌握实验操作步骤和注意事项
1. 实验前应确保焦利氏秤已经校准，金属片清洁干燥。
拓展表面张力相关的研究
基于本次实验的基础，我们可以进一步开展与表面张力相关的研究，探索不同条件下表面张力的变化规律及其影响因素，为相关领域的发展提供支持。
THANKS
感谢观看
焦利氏秤
确保焦利氏秤的测量范围和精度满足实验要求，检查砝码是否完好无损。
液体样品
准备足够量的待测液体，确保其纯净且无杂质。
温度计
测量水槽内的温度，确保其准确可靠。
安装焦利氏秤并调整平衡

表面张力实验报告(附数据及处理)

4.5
5.0
x/cm
2.17
2.53
2.98
3.40
3.82
4.24
4.65
5.05
5.50
5.93
2.5
2.5
2.5
2.5
2.11
将10个数据分成5组
由上表数据得：
三、自来水的表面张力系数
1）用金属圈测定
金属圈直径：
周长：
膜破时金属圈上升的距离：
表面张力：
表面张力系数：
膜破时金属圈上升的距离：
表面张力：
表面张力系数：
每次测量得的表面张力系数：
表面张力系数的标准差：
计算表面张力系数的A类不确定度：
2）用金属丝测定
金属丝的长度：
膜破时金属圈上升的距离：
表面张力：
表面张力系数：
每次测量得的表面张力系数：
表面张力系数的标准差：
计算表面张力系数的A类不确定度：
四、思考题
焦利氏秤测定液体的表面张力有什么优点？
用焦利氏秤能够迅速准确测定出液膜即将破裂时的F值，因而可以方便地算出表面张力值。和一般的弹簧秤不同的是，焦利氏秤是保持下方不动，使得测量值更准确，再加上其精度同游标卡尺，所以焦利氏秤的精度非常高。而且其机构简单，便于操作，特别适合广大学生朋友。
每次测量得的表面张力系数：
表面张力系数的标准差：
计算表面张力系数的A类不确定度：
2）用金属丝测定
金属丝的长度：
膜破时金属丝上升的距离：
表面张力：
表面张力系数：
每次测量得的表面张力系数：
表面张力系数的标准差：
计算表面张力系数的A类不确定度：
三、洗洁精溶液的表面张力系数
1）用金属圈测定

用焦利氏秤测定液体的表面张力系数(精)

由套夹固定着一个可放置玻璃皿 ( 或其他容器 ) 的小载物平台，载物台
的升降可由其下部的螺旋Ｎ调节。

使用时，将仪器专用弹簧用顶丝Ｐ紧固在铜管之顶部伸出的支撑
臂上，弹簧下端挂一刻有准线 “ F ”的指示镜，并将其套于指示管内。
然后，将砝码盘挂在指示镜下端。调节焦利氏秤底部两个地脚螺丝Ｗ，
使套筒处于铅直位置（此时指示镜应自由悬于指示管中央）。调节旋钮
3 ．用游标卡尺测“ Π”形丝宽度 L 。然后，求出室温 e 时水的表面张力系数。
六．注意事项
1 ．调节焦利氏秤时一定要保证指示镜在整个测量过程中自由悬于指示管中央。
2 ．焦利氏秤专用弹簧不要随意拉动，或挂较重物体，以防损坏。
3 ．测量“ Π”形丝宽度时，应放在纸上，注意防止其变形。
4 ．灼烧“ Π”形丝时不宜使其温度过高，微红（约 500 C ）即可，以防变形。灼烧之
2 ．若焦利氏秤套筒未调铅直，能否进行测量，为什么？
3 ．式 (24.3) 和 (24.6) 有什么区别？在本实验中它们表示的意义各是什么？
4 ．在拉膜过程中，若焦利氏秤弹簧有微小振动，对测量结果有何影响？
5 ．在拉膜过程中为什么应始终保持 “ F ”、“ E ”、“ E ”三线重合？为满足此项要求，
F 相互作用，而且力的
方向与线段相垂直，其大小与该线段之长度 L 成正比。即：
FL
(24.1)
其中，比例系数称为液体的表面张力系数，它表示单位长度的线段两侧液面的相互拉力。
其单位为： N m 1 。当液体表面与其蒸汽或空气相接触时，表面张力仅与液体本身的性质
及其温度有关。各种液体，其的数值可以很不相同：密度小、容易蒸发的液体，其较小；

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。

用焦利氏秤测量液体的表面张力

物理学实验教学示范中心
力热实验
问题讨论
• 液体的表面张力是怎样形成的？ • 液体的表面张力与那些因素有关？ • 在拉膜时弹簧的初始位置如何确定？为什么？
• 在拉膜过程中为什么要始终保持三线在一水平内，为实现此条件，实验中应如何操作？
• 如果金属丝﹑玻璃杯和水不洁净，对测量结果将会带来什么影响?
力热实验
设想在液面上作一长为L的线段，则因张力的作用使线段两边液面以一定的拉力相互作用，且力的方向恒与线段垂直，大小与线段长度L成正比，即
f l
其中比例系数α称为液体表面张力系数，定义为作用在单位长度直线两边液体的表面张力，单位为N／m。液体表面张力系数的大小与液体的种类、纯度、温度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。
制作人:翁存程
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力热实验
［实验目的］
1．了解焦利氏秤测微小力的原理、结构和方法。 2．学习拉脱法测定水的表面张力系数。 3．掌握逐差法处理数据的方法。
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力热实验
［实验仪器］
焦利氏秤、砝码几个及托盘、Π型金属丝、温度计、游标尺、金属镊子。
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1 2 3 5
物理学实验教学示范中心力热实验
4、测定水的表面张力系数。 a.调节Π型钩，使其两脚互相平行且垂直于横边。如图2所示：
图2
b.如图3所示，用游标卡尺测出Π型钩内外宽度，重复测量5次。最后根据下式求得Π型钩宽度l 。
l ＝（l1＋ l2 ）/2
物理学实验教学示范中心图3 力热实验
物理学实验教学示范中心力热实验
实验步骤
1、在焦利氏秤上挂上弹簧及小镜，通过调节焦利氏秤支架底座旋钮使金属杆铅直即使金属杆与弹簧互相平行。 2、如图1所示，依次在焦利氏秤上挂上弹簧﹑小镜、砝码盘，通过调节夹玻璃管的夹子使小镜可在玻璃管内自由伸缩即与玻璃管无摩擦，再通过松开焦利氏秤横梁上的旋钮转动弹簧使小镜镜面朝着人，最后旋紧此旋钮。 3、测定弹簧的倔强系数K： a.调节焦利氏秤金属杆升降旋钮使玻璃管刻线、小镜镜面刻线及玻璃管刻线在小镜中的像三者在一水平面上，记下此时焦利氏秤上游标的读数即游标的初始读数。

用焦利氏秤测定液体的表面张力系数(精)

用焦利氏秤测定液体的表面张力系数一．目的要求１．了解焦利氏秤的结构、原理并学会正确使用。

２．用拉膜法测定液体的表面张力系数。

３．用最小二乘原理拟合直线。

二．引言很多现象表明，液体表面具有收缩到尽可能小的趋势。

从微观角度看，液体表面是具有厚度为分子吸引力有效半径(约nm 1m 109=-)的薄层，称之为表面层。

处于表面层内的分子较之液体内部的分子缺少了一部分能和它起吸引作用的分子，因而出现了一个指向液体内部的吸引力。

使得这类分子有向液体内部收缩的趋势。

从能量观点看，任何内部分子欲进入表面层都要克服这个吸引力而作功。

可见，表面层有比液体内部更大的势能，即所谓表面能，表面积越大、表面能也越大。

如所周知，任何体系总以势能最小的状态最为稳定。

所以，液体要处于稳定，液面就必须缩小，以使其表面能尽可能减小，宏观上就表现为液体表面层的张力，称为表面张力。

液体因表面张力而收缩的事实，说明表面张力是与液体表面相切的，也就是沿液体表面而作用的，其方向不论在平面或曲面里，都与液面的边界垂直。

如果在液体表面想像地画一根直线，则表面张力的作用就表现为线段两边的液面以一定的拉力αF 相互作用，而且力的方向与线段相垂直，其大小与该线段之长度L 成正比。

即：L F αα= (24.1) 其中，比例系数α称为液体的表面张力系数，它表示单位长度的线段两侧液面的相互拉力。

其单位为：1m N -⋅。

当液体表面与其蒸汽或空气相接触时，表面张力仅与液体本身的性质及其温度有关。

各种液体，其α的数值可以很不相同：密度小、容易蒸发的液体，其α较小；而熔融金属的α则很大。

在一般情况下，同种液体温度愈高，α愈小。

另外，α的大小还与其相邻物质的化学性质有关，与液体本身的纯度也有很大关系，某些杂质能使α增大，而表面活性物质则能使表面张力系数减小。

液体与固体相接触时的情况，不仅取决于液体自身的内聚力，而且取决于液体分子与其接触的固体分子之间的吸引力（称为附着力）。

焦利氏称测液体表面张力系数的探讨

薄钢片的重量。
如图６所示为水膜断裂前瞬间（不妨称为状态 Ⅱ）的情形，设此时弹簧的弹力为Ｆ，２仍选金属框为研究对象受力分析，有方程
薄钢片与液体接触的周界长为：
Ｌ一２Ｚ）（＋（）３
，Ｊ、ห้องสมุดไป่ตู้
而表面张力与Ｌ成正比，即
，厂、２，
小而趋于零。因此表面张力的方向垂直向下。在钢片脱离液体前各力平衡的条件为：
Ｆ — ｍｇ＋（）２
Ｆ一ｍｇｌ）２ｏ）】ｏ一号（＋ｈ
（）７
式（），将薄钢片拉出液面时的外力，ｇ为２中Ｆ是ｍ
焦利氏称测液体表面张力系数的探讨
段坤杰，丽君衡
（河南城建学院，河南平顶山４７４）６０４
摘
关键
要：在精确推导焦利氏称测液体表面张力系数测量公式的基础上，分析了各物理量对实验结
词：焦利氏称；表面张力系数；拉脱法文献标志码：Ａ
上下移动的金属杆Ａ的横梁上，悬一根塔形的细
收稿日期：０００ —０２１—９２
焦利氏称测液体表面张力系数的探讨
动，因而也就调节了弹簧的升降，弹簧上升或下降的距离由主尺和游标来确定。使用时，应调节旋钮
Ｇ，使小镜上的线、璃管上的线及它在小镜中的玻像三者重合，三线对齐 ”用这种方法可保证弹即“ ，簧下端的位置是固定的。根据胡克定律，弹性限在度内，弹簧的伸长量与所加外力成正比，：即

实验二用焦利氏秤测定液体的表面张力

实验二用焦利氏秤测定液体的表面张力【实验目的】1．学习使用焦利氏秤测定水的表面张力系数2．研究溶质对液体表面张力系数的影响【实验仪器】焦利氏秤（含配件）一台、物理天平一台、镊子、酒精灯、火柴、烧杯、游标卡尺【仪器描述】（见图2-1）焦利氏秤实际上就是弹簧秤。

但一般的弹簧秤，弹簧的上端固定不动，在弹簧下端挂重物时，弹簧则伸长，物体重量可由指针所指示的标尺直接标出。

而焦利氏秤上的弹簧是挂在可以上下移动的有刻度的管子（6）上的，管外面套有外管（4），外管（4）上有游标（5），旋转旋钮（3）即可使管（6）上下移动。

在外管上，有夹子，夹子中央有带标线的短玻璃管（10），弹簧下端挂一细金属杆（9），金属杆中部有一长形小镜，镜中央有一刻痕，金属杆从玻璃管中通过，在金属杆的下端可挂砝码托盘（12）与钢丝码（14）。

当上下移动管（6），使细金属杆上镜子的标线和玻璃管（10）上的标线在镜中的像三者重合（以后简称三线重合）时，相当于弹簧秤对准零点，零点的读数可由管（6）的刻度和外管（4）上的游标（5）读出。

如果我们在砝码托盘上加X克砝码，弹簧（8）伸长了某一长度，细金属杆上镜中的标线即向下移动，此时三线不再重合。

转动旋钮（3）使管（6）向上移动，因而细金属杆也随之向上移动。

当三线又重合时，在管（6）及管（4）的游标上可读出第二个读数，该读数与第一个读数这差就是弹簧在增加X克重量时所伸长的长度。

图2-1 焦利氏秤实验装置练习一测定弹簧的弹性系数【实验原理】弹簧的弹性系数就是弹性限度内弹簧所受的力F（牛顿）和弹簧伸长的长度S（米）之比，即伸长单位长度弹簧所受的力，如以K表示，则：【实验步骤】1．安装仪器如图（1），但此时不要放上烧杯及钢丝码而是在小金属杆（9）下只挂小砝码盘（12），调节三脚架上的螺旋，使管（4）竖直（即金属杆（9）恰在玻璃管（10）的正中），转动旋钮（3），使三线重合，记下此时游标的读数。

2．置1克砝码于盘中，转动旋钮（3），使仍保持三线重合，记下游标读数，此读数与步骤1所得读数之差即为弹簧下加1克重量时弹簧的伸长量。

液体表面张力系数的测定

实验名称：液体表面张力系数的测定实验目的：1. 了解焦利氏秤的测量原理和测量方法。

2. 学习利用拉脱法测量自来水的表面张力系数。

实验仪器：焦利氏秤、砝码托盘、金属环、金属框、镊子、砝码、游标卡尺、螺旋测微器、烧杯。

原始数据记录：表1：悬挂不同数量的砝码时，焦利氏称的读数主要仪器：焦利氏秤精度：0.1mm表2：金属框拉脱液膜时，焦利氏称的读数0.015mm表3：金属环拉脱液膜时，焦利氏称的读数数据处理：1.用逐差法求弹簧的倔强系数①每增加3个砝码的读数差的算数平均值h14125236312.5910.96 1.6313.1111.50 1.6113.6612.03 1.62h l l cm h l l cm h l l cm=-=-==-=-==-=-=11.63 1.61 1.621.623nii h h cm n=++===∑② 3个砝码的拉力330.5109.790.014685F mg N -==⨯⨯⨯= ③代入（4）式得到焦利氏秤的弹簧倔强系数 20.0146850.906/1.6210F K N m h -===⨯ 2.用金属框测量液体的表面张力系数①计算6次10h h - 的算术平均值10h h -和标准偏差10()s h h -10110()0.980.96 1.000.98 1.000.970.98176nii h hh h cm n=-+++++-===∑10()0.01602s h h cm-=== ②根据肖维涅准则，所记录数据无异常。

③求10h h -的标准偏差10()s h h -10()0.00654s h h cm -=== ④相对误差1010()0.00654100%100%0.6662%0.9817s h h Eh h -=⨯=⨯=-⑤偏差比较：焦利氏秤精度为0.1mm ，需要估读。

因为0.0654mm>0.05mm ，所以10()0.006540.07s h h cm mm -==⑥得到10()h h - 的结果表达式1010101010()(9.820.07)()100%0.67%h h h h s h h mm s h h E h h ⎧-=-±-=±⎪⎨-=⨯=⎪-⎩⑦将其与金属框长度l 、直径d 以及倔强系数K 一起代入公式(5)计算自来水的表面张力系数10()0.9060.98170.09710/2()2(4.5000.0800)K h h N m l d σ-⨯===+⨯+⑧查附表15可得在24c 温度下水与空气接触表面的张力系数σ= 0.07212N/m金属框测得系数的理论误差0.097100.07212100%100%0.346335%0.07212E σσσ--=⨯=⨯== ⑨根据误差传递公式得 10()0.006540.906()0.000646/2()2 4.58s h h K s N m l d σ-⨯===+⨯1010()()0.67%s h h s E h h σσ-===-⑩得到σ 的结果表达式()(0.09710.0007)/()100%0.67%s N m s E σσσσσ⎧=±=±⎪⎨=⨯=⎪⎩3.用金属环测量液体的表面张力系数①计算6次10h h - 的算术平均值10h h -和标准偏差10()s h h -10110()1.04 1.04 1.07 1.07 1.07 1.031.0536nii h h h h cm n=-+++++-===∑10()0.01862s h h cm -===②根据肖维涅准则，所记录数据无异常。

表面张力实验报告（附数据及处理）

表⾯张⼒实验报告（附数据及处理）实验报告实验题⽬：⽤焦利⽒称测量液体表⾯张⼒系数实验⽬的：学习焦利⽒秤独特的设计原理，并⽤它测量液体的表⾯张⼒系数。

实验内容：⼀、⽤作图法求弹簧的劲度系数根据已测数据，横轴单位为g ，纵轴单位为cm ，描点，经过拟合后得⼀条直线cot (/)0.1cot (/)0.1*9.8 1.169N/m 0.83818mg m k g g g cm g kg m x x k θθ==?=?=?∴==Q 由图得:⼆、逐差法求弹簧的劲度系数m/g 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.04.55.0 x/cm 2.17 2.53 2.98 3.40 3.82 4.24 4.65 5.055.50 5.93 /m g ? 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 /x cm ? 2.07 2.12 2.07 2.10 2.11由上表数据得：550.6822222()()3.500, 2.094cm,()=0.0103cm() 1.140.005251cm ()0.005773cm ()()()0.005251+0.0057730.005()0.00163j j j j A x B A B m B m m m k x x x m g x x u x t u x C u x u x u x g u m C σ++-?==-??=?=??===?===?=?+=?===∑∑()()() ()()2222222222267g 2.5 1.1939g/cm=1.1700N/m 2.094()()()0.005251+0.0057730.0016672.094 2.50.000014330.0037860.004520g/cm=0.004430N/mk=(1.1700.004)N/mA B B m g k cmx U k u x u x u m k x m U k kU k ?===+=+ ?=+===∴± 三、⾃来⽔的表⾯张⼒系数1）⽤⾦属圈测定⾦属圈直径：41 2.900 2.900 2.950 2.850 2.9000.0290044ii d cm cm cm cm d cm m =+++====∑ 周长：3.14159*0.029000.09111l d m π===膜破时⾦属圈上升的距离：515(2.44 1.50)(2.44 1.50)(2.52 1.50)(2.54 1.50)(2.52 1.50)50.00992i i x x x cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m=?=-+-+-+-+-==∑（-）表⾯张⼒：'22F mg k x F l d δδπ-?===→⽔膜质量可忽略1.1690.009920.06364/20.091112k x N m dδπ??∴===? 每次测量得的表⾯张⼒系数：11223344 1.169/(2.44 1.50)0.06030/20.091112 1.169/(2.44 1.50)0.06030/20.091112 1.169/(2.52 1.50)0.06544/20.091112 1.169/(2.54 1.502k x N m cm cm N m m dk x N m cm cm N m m dk x N m cm cm N m m dk x N m cm dδπδπδπδπ??-===-===-===-==55)0.06672/20.091111.169/(2.52 1.50)0.06544/20.091112cm N m m k x N m cm cm N m m dδπ=-===? 表⾯张⼒系数的标准差：()0.00138/N mσδ===计算表⾯张⼒系数的A 类不确定度：0.68() 1.140.0007036/A t u N m δ?==(0.063640.00070)/N m δ∴=±2）⽤⾦属丝测定⾦属丝的长度：41 3.450 3.400 3.450 3.400 3.4250.0342544i i S cm cm cm cm S cm m =+++====∑ 膜破时⾦属丝上升的距离： 515(1.49 1.09)(1.52 1.09)(1.53 1.09)(1.50 1.09)(1.51 1.09)50.0042i i x x x cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m=?=-+-+-+-+-==∑（-）表⾯张⼒：'22F mg k x F l S δδ-?===→⽔膜质量可忽略1.1690.00420.07168/20.034252k x N m Sδ??===? 每次测量得的表⾯张⼒系数：11223344 1.169/(1.49 1.09)0.06826/20.034252 1.169/(1.52 1.09)0.07338/20.034252 1.169/(1.53 1.09)0.07509/20.034252 1.169/(1.50 1.09)22k x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm Sδδδδ??-===-===-===-==550.06997/0.034251.169/(1.51 1.09)0.07168/20.034252N m m k x N m cm cm N m m S δ=-===? 表⾯张⼒系数的标准差：()0.00121/N mσδ===计算表⾯张⼒系数的A 类不确定度：0.68() 1.140.0006169/A t u N m δ?== (0.071680.00062)/N m δ∴=±三、洗洁精溶液的表⾯张⼒系数1）⽤⾦属圈测定⾦属圈直径：41 2.900 2.900 2.950 2.850 2.9000.0290044ii d cm cm cm cm d cm m =+++====∑ 周长：3.14159*0.029000.09111l d m π===膜破时⾦属圈上升的距离：15(1.89 1.50)(1.90 1.50)(1.96 1.50)(1.95 1.50)(1.92 1.50)50.00424i x cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m=?=-+-+-+-+-== 表⾯张⼒：'22F mg k x F l d δδπ-?===→⽔膜质量可忽略表⾯张⼒系数：1.1690.004240.02720/20.091112k x N m dδπ??∴===? 每次测量得的表⾯张⼒系数：11223344 1.169/(1.89 1.50)0.02502/20.091112 1.169/(1.90 1.50)0.02566/20.091112 1.169/(1.96 1.50)0.02951/20.091112 1.169/(1.95 1.502k x N m cm cm N m m dk x N m cm cm N m m dk x N m cm cm N m m dk x N m cm dδπδπδπδπ??-===-===-===-==55)0.02887/20.091111.169/(1.92 1.50)0.02694/20.091112cm N m m k x N m cm cm N m m dδπ=-===? 表⾯张⼒系数的标准差：()0.000875/N mσδ===计算表⾯张⼒系数的A 类不确定度：0.68() 1.140.0004461/A t u N m δ?==(0.027200.00045)/N m δ∴=±2）⽤⾦属丝测定⾦属丝的长度：41 3.450 3.400 3.450 3.400 3.4250.0342544i i S cm cm cm cm S cm m =+++====∑ 膜破时⾦属圈上升的距离：15(1.22 1.00)(1.20 1.00)(1.23 1.00)(1.21 1.00)(1.19 1.00)50.0021i x cm cm cm cm cm cm cm cm cm cm m=?=-+-+-+-+-== 表⾯张⼒：'22F mg k x F l S δδ-?===→⽔膜质量可忽略表⾯张⼒系数：1.1690.00210.03584/20.034252k x N m Sδ??===? 每次测量得的表⾯张⼒系数：11223344 1.169/(1.22 1.00)0.03754/20.034252 1.169/(1.20 1.00)0.03413/20.034252 1.169/(1.23 1.00)0.03925/20.034252 1.169/(1.21 1.00)22k x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm N m m Sk x N m cm cm Sδδδδ??-===-===-===-==550.03584/0.034251.169/(1.19 1.00)0.03242/20.034252N m m k x N m cm cm N m m S δ=-===? 表⾯张⼒系数的标准差：()0.00121/N mσδ===计算表⾯张⼒系数的A 类不确定度：0.68() 1.140.0006169/A t u N m δ?== (0.035840.00062)/N m δ∴=±四、思考题焦利⽒秤测定液体的表⾯张⼒有什么优点？⽤焦利⽒秤能够迅速准确测定出液膜即将破裂时的F 值，因⽽可以⽅便地算出表⾯张⼒值。

实验5用焦利氏秤测定液体的表面张力系数

实验五用焦利氏秤测定液体的表面张力系数【实验目的】1．学习使用焦利秤，测量纯水和其它液体的表面张力系数；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。

【实验仪器】焦利秤，金属框及钢丝，砝码，游标卡尺，温度计，蒸发皿，酒精灯，蒸馏水等。

假设在液面上任画一条长为 l 的线段，则张力 f 就表现为线段两侧液膜之间相互作用的拉力，力的方向与所画的线段垂直，其大小与线段长 l 成正比，即：f l（11-1 ）式(11-1) 中,称为液体的表面张力系数，表示单位长度直线两侧液面之间的拉力，其单位在SI 制中为 N m 1 ，在CGS 制中为 dyn cm 1 。

表面张力系数与温度有关，温度升高，减小。

实验证明与温度的关系近似地为线性关系，即（ 11-2 ）式 (11-2) 中 , 0和分别为 0℃和℃时的表面张力系数，为表面张力系数的温度系数。

如果在金属框中间拉一条细金属丝ab ，如图 11-1所示，将框和细丝浸入待测液体中，然后再慢慢拉出液面，则金属细丝带出—层液膜。

设液膜将被拉断时向上的拉力为 F ，膜宽 ( 即金属丝的长度) 为 l ，膜高为 h ，膜厚 ( 即金属丝直径 ) 为 d 。

被拉起的液膜有两个表面，再考虑到这部分液体的重量之后，有F W 2 l ldh g （11-3）式(11-3) 中, W 是金属框和金属丝所受的重力和浮力差，为液体密度， g 为重力加速度。

不难看出， 2 l为表面张力， ldhg 为液膜的重量。

由式 (11-3) 可得图 11-1FWldh g（11-4）2l【仪器介绍】焦利秤如图 11-2 所示，是弹簧秤的一种。

焦利秤法测量液体表面张力系数

5.2.1 表面张力系数的测定一．实验目的了解表面张力系数的定义与应用，学会用焦利氏秤法测量表面张力系数。

二．实验原理当液体和固体接触时，若固体和液体分子间的吸引力大于液体分子间的吸引力，液体就会沿固体表面扩展，这种现象叫润湿。

若固体和液体分子间的吸引力小于液体分子间的吸引力，液体就不会在固体表面扩展，叫不润湿。

润湿与否取决于液体、固体的性质，如纯水能完全润湿干净的玻璃，但不能润湿石蜡；水银不能润湿玻璃，却能润湿干净的铜、铁等。

润湿性质与液体中杂质的含量、温度以及固体表面的清洁度密切相关，实验中要予以特别注意。

液体表层内分子力的宏观表现，使液面具有收缩的趋势。

想象在液面上划一条线，表面张力就表现为直线两侧的液体以一定的拉力相互作用。

这种张力垂直于该直线且与线的长度成正比，比例系数称为表面张力系数。

把金属丝AB 弯成如图5.2.1-1(a)所示的形状，并将其悬挂在灵敏的测力计上，然后把它浸到液体中。

当缓缓提起测力计时，金属丝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最大值F （超过此值，膜即破裂）。

则F 应当是金属丝重力mg 与薄膜拉引金属丝的表面张力之和。

由于液膜有两个表面，若每个表面的力为F ’，则由'2F mg F += 得 2'mgF F -=（1）显然，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，其方向沿着液体表面，且垂直于该分界线。

表面张力F’的大小与分界线的长度成正比。

即='（2）Fσl式中σ称为表面张力系数，单位是N/m。

表面张力系数与液体的性质有关，密度小而易挥发的液体σ小，反之σ较大；表面张力系数还与杂质和温度有关，液体中掺入某些杂质可以增加σ，而掺入另一些杂质可能会减小σ；温度升高，表面张力系数σ将降低。

测定表面张力系数的关键是测量表面张力F’。

用普通的弹簧是很难迅速测出液膜即将破裂时的F的，应用焦利氏秤则克服了这一困难，可以方便地测量表面张力F’。

焦利氏称法测液体的表面张力

焦利氏称法测液体的表面张力PB10011064 赵康菲一．实验题目：焦利氏称法测液体的表面张力二．实验目的：了解表面张力的意义，学习焦利氏称独特的设计原理，并用它测量液体的表面张力系数。

三．实验仪器：焦利氏称，自来水，洗洁精溶液，砝码，金属丝，金属圈，钢板尺四．实验原理：（详见预习报告）五．实验内容：1．确定焦利称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上的金属杆上，调节支架底座的底脚螺丝，使秤框竖直，小镜子正好位于玻璃管中间，挂钩上下运动时不致于管摩擦。

（2）逐次在砝码盘中放入砝码，调节升降钮，做到三线对齐，记录升降杆的位置读数。

2.测量自来水的表面张力系数。

（1）用钢板尺测量金属圈直径和金属丝两脚之间的距离。

金属圈：金属丝：（3）分别把盛有自来水和肥皂水的烧杯放在焦利氏秤平台上，调节平台的微调螺丝和升降钮，使金属圈侵入水面以下。

（4）缓慢地旋转平台微调旋转平台微调螺丝和升降钮，注意烧下降和金属杆上升时，始终保持三线对齐，当液膜刚要破裂时，记下金属杆的读数，测量5次。

（5）用金属丝代替金属圈，重新确定弹簧的起始位置，重复上述测量过程。

得到的数据见下表：1.用逐差法和作图法计算出弹簧的劲度系数。

逐差法：∆x=15∆x i5i=1=154.59−2.13+5.01−2.64+ 5.54−3.11+6.03−3.60+ 6.51−4.04=2.43cmU A∆x=(∆x i−∆x)2 5i=1=2.46−2.432+ 2.37−2.432+ 2.43−2.432+ 2.43−2.432+(2.47−2.43)220=0.017cmk=∆m∗g∆x=2.5∗10−3∗9.8−21.008N/mU∆x=(t p∗U A∆x)2+(k p ∆B)2=(3.25∗0.017)2+(3∗0.01)2=0.06cm∆x= 2.43±0.06cm (P=0.997)U m=k p ∆B=3∗0.05=0.05gU k k =U∆x∆x2+U mm2U k=k U∆x∆x2+U mm2=1.008∗(0.062.43)2+(0.052.5)2=0.03N/m k= 1.008±0.03N/m (P=0.997)作图法：k=0.971N/m 2.根据测量结果处理金属圈直径d和金属丝长度l金属丝：l=l i3i=1n=4.14+4.15+4.153=4.15cm U A l=l−l23i=13∗2=0.004cmU l=t p∗U A l 2+(k p∆B)2=9.93∗0.0042+3∗0.12=0.11cm l= 4.15±0.11cm (P=0.997)金属圈：d=d i3i=1n=2.90+2.92+2.933=2.92cm U A d=(d−d)23i=13∗2=0.009cmU d=t p∗U A l 2+(k p∆B)2=9.93∗0.0092+3∗0.12=0.13cm d= 2.92±0.13cm (P=0.997)3.计算表面张力系数和不确定度（1）金属丝测量水的表面张力：弹簧拉伸长度h：h=h i 5i=1=2.16−1.71+ 2.13−1.71+ 2.17−1.71+ 2.14−1.71+ 2.13−1.71=0.44cmσ=h i−h2 5i=1n−1=0.45−0.442+0.42−0.442+0.46−0.442+0.43−0.442+0.42−0,442 =0.019cmU A h=σn=0.01950.008cmU h=t p∗U A h 2+(k p∆BC)2= 4.60∗0.0082+3∗0.0132=0.04cm h=0.44±0.04cmF`=F−mg2=kh2=σlσ=hk2l=0.44∗1.012∗4.15=0.054N/m(Uσ)2=(U k)2+(U h)2+(U l)2Uσ=σU k2+U h2+U l2=0.054(0.03)2+(0.04)2+(0.11)2=0.005N/m σ=0.054±0.005N/m (P=0.997)（2）金属丝测洗洁精溶液的表面张力弹簧拉伸长度h：h=h i 5i=1n=1.98−1.72+ 1.97−1.72+ 1.95−1.72+ 1.97−1.72+ 1.93−1.725=0.24cmσ=h i−h2 5i=1n−1=0.26−0.242+0.25−0.242+0.23−0.242+0.25−0.242+0.21−0.242 =0.020cmU A h=n =50.009cmU h=t p∗U A h 2+(k p∆B)2= 4.60∗0.0092+3∗0.012=0.04cm h=0.24±0.04cmF`=F−mg=kh=σlσ=hk=0.24∗1.01=0.029N/m(Uσ)2=(U k)2+(U h)2+(U l)2Uσ=σU k2+U h2+U l2=0.029(0.03)2+(0.04)2+(0.11)2=0.005N/m σ=0.029±0.005N/m (P=0.997)（3）金属圈测水的表面张力：弹簧拉伸长度h：h=h i 5i=1n=2.94−2.13+ 2.92−2.13+ 2.95−2.13+ 2.92−2.13+ 2.93−2.135=0.80cmσ=h i−h2 5i=1=0.81−0.802+0.79−0.802+0.82−0.802+0.79−0.802+0.80−0.8024=0.013cmU A h=σn=0.01350.006cmU h=t p∗U A h 2+(k p∆BC)2= 4.60∗0.0062+3∗0.0132=0.03cm h=0.80±0.03cmF`=F−mg=kh=σπdσ=hk2πd=0.80∗1.012∗π∗2.92=0.044N/m(Uσ)2=(U k)2+(U h)2+(U d)2Uσ=σU kk2+U hh2+U dd2=0.044(0.031.01)2+(0.030.80)2+(0.132.92)2=0.003N/m σ=0.044±0.003N/m (P=0.997)（4）金属圈测洗洁精溶液的表面张力h=h i 5i=1n=2.44−2.15+ 2.47−2.15+ 2.43−2.15+ 2.43−2.15+ 2.46−2.155=0.30cmσ=h i−h2 5i=1n−1=0.29−0.302+0.32−0.302+0.28−0.302+0.28−0.302+0.31−0.302 =0.019cmU A h=n =50.008cmU h=t p∗U A h 2+(k p∆B)2= 4.60∗0.0082+3∗0.012=0.04cm h=0.30±0.04cmF`=F−mg2=kh2=σπdσ=hk=0.30∗1.01=0.016N/m(Uσσ)2=(U kk)2+(U hh)2+(U dd)2Uσ=σU k2+U h2+U d2=0.016(0.03)2+(0.04)2+(0.13)2=0.002N/m σ=0.016±0.002N/m (P=0.997)实验结果为：七．误差分析：1.实验仪器的系统误差，以及在实验中周围环境对实验仪器性能影响所带来的误差。

用焦利氏秤测定液体的表面张力系数

用焦利氏秤测定液体的表面张力系数焦利氏秤是一种专门用于测量液体表面张力系数的仪器。

其原理是基于拉脱法，通过测量液滴从毛细管中滴出时的力矩来计算表面张力。

下面将详细说明使用焦利氏秤测定液体的表面张力系数的步骤和可能的注意事项。

一、实验准备1.焦利氏秤：包括支架、尺子、砝码、滴定管、毛细管等部件。

在实验前需对所有部件进行检查，确保其清洁干燥，且无损坏。

2.待测液体：选择适当的液体进行测试。

要求液体的纯度高，无杂质，以减少误差。

3.其他设备：烧杯、吸水管、纸巾等。

二、实验步骤1.安装焦利氏秤：将支架放置在水平桌面上，然后依次安装尺子、砝码、滴定管和毛细管。

确保所有部件都安装牢固，无倾斜或摇晃。

2.准备待测液体：将待测液体倒入烧杯中，确保液体的纯度和清洁度。

3.毛细管插入液体：用吸水管将毛细管插入待测液体中，注意不要让液面超过毛细管的顶部，以免液体进入滴定管。

4.滴定开始：轻轻挤压滴定管，使液体从毛细管中滴出。

当液滴达到一定大小后，松开手，让液滴从毛细管中自然下落。

用纸巾擦拭滴定管下端的残留液体，以备下次使用。

5.数据记录：观察并记录液滴从毛细管中滴出时的力矩。

这可以通过测量砝码的移动距离来实现。

注意要记录多次测量得到的数据，以便后续分析。

6.计算表面张力：根据记录的数据，可以利用公式计算液体的表面张力系数。

公式为：γ = (mgh)/(2πR) 其中，γ为表面张力系数，m为液滴的质量，g为重力加速度，h为液滴的高度，R为毛细管的半径。

三、注意事项1.实验过程中要保持桌面水平，以免影响测量的准确性。

2.毛细管插入液体时要小心，避免产生气泡，否则会影响液体的表面张力测量。

3.在滴定过程中，要控制好液滴的大小，以便于观察和测量。

同时，要注意液滴下落的速度，这也可以反映液体的表面张力情况。

4.实验过程中要保证所有设备干燥清洁，避免杂质对测量结果的影响。

5.在数据记录过程中，要保证砝码的位置和测量尺的位置在同一水平线上，以减少误差。

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。

液体表面张力系数测定实验步骤

液体表面张力系数测定实验步骤嘿，同学们，咱们今天来讲讲液体表面张力系数测定实验步骤哈。

首先呢，要准备好实验器材，这就好比战士上战场得拿好自己的武器一样重要。

咱得有测量液体表面张力的相关仪器，比如焦利氏秤。

然后，把要测的液体倒进一个干净的容器里，就像给它找个舒适的家。

比如说咱测水的表面张力，就把水倒进那个特定的容器里。

接下来，调节焦利氏秤，让它处于平衡状态。

这就好像给它校准，让它能精确地工作。

比如说，咱得让那个小钩子能稳稳地挂在那儿。

再之后，用一个小钩子挂上一个薄片，慢慢地把它浸入到液体中。

这时候可得小心，不能太快也不能太慢。

就好比你轻轻地把脚伸进水里一样，得有那个分寸。

比如咱把薄片慢慢地浸入水中，感受一下水对它的“力量”。

当薄片刚好要脱离液体表面的时候，赶紧记录下这个时候的数据。

这可是关键的一刻，就像运动员冲过终点线那一瞬间得赶紧记下时间一样。

比如说，看到薄片要离开水面了，马上记下焦利氏秤上的读数。

之后，重复多次这个过程，多测几次数据，这样才能更准确。

就像投篮一样，多投几次，命中率才高嘛。

再接下来，根据测量的数据，运用相应的公式来计算出液体的表面张力系数。

这就像是解一道数学题，得按照步骤来，才能得出正确答案。

比如说，咱根据多次测量的结果，代入公式里，就能算出这个水的表面张力系数大概是多少啦。

在整个实验过程中，大家一定要细心、耐心，不能马虎。

就像走钢丝一样，得一步一步稳稳地走。

实验数据一定要准确，不然得出的结果可就不靠谱了。

同学们，都听明白了吧？那就赶紧动手去试试吧！看看你们能不能准确地测出液体的表面张力系数哦！。

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=Lfα图3—1 式中α为表面张力系数,其单位为mN/。

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 。

21f f mg F ++=（注意有两个表面）)(21d d mgF +-=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x k F ∆=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 。