1、2020/7/3,.,液體表面張力系數(shù)的測(cè)定,.,一、表面張力現(xiàn)象與形成條件,為什么水面上的小昆蟲(chóng)能在水面上行走，而不會(huì)沉入水中？,用水吹不出氣泡， 而洗衣粉水、肥皂水則可以？,2020/7/3,.,大珠小珠落玉盤(pán),.,二、表面張力的定性解釋 分子間既有引力作用 又有斥力作用,2020/7/3,.,液體表面張力產(chǎn)生的原因是 液體跟氣體接觸的表面存在一個(gè)薄層，叫做表面層。,2020/7/3,.,表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間的距離比液體內(nèi)部大一些，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，具有收縮趨勢(shì)，所受合外力指向液體內(nèi)部，因此有向液體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，就是表面張力產(chǎn)生的原因。,2020/7/3,.,如

2、果液面是水平的，則表面張力f也是水平的。當(dāng)平衡時(shí)，沿周界的表面張力互相抵消。此時(shí)液體表面內(nèi)外壓相等，而且等于表面上的外壓力P0。,2020/7/3,.,如果液面是彎曲的，則沿AB周界面上的表面張力f不是水平的。當(dāng)平衡時(shí)，表面張力將有一合力。 當(dāng)液面為凸形時(shí)，合力指向液體內(nèi)部。 表面內(nèi)部的液體分子所受壓力必大于外部壓力。,2020/7/3,.,當(dāng)液面為凹形時(shí)，合力指向液體外部。液體內(nèi)部的壓力將小于外面的壓力。,.,影響表面張力的因素,溫度 雜質(zhì)含量,.,三、實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法: 拉脫法 毛細(xì)管升高法 液滴測(cè)重法 我們的實(shí)驗(yàn)采用第一種實(shí)驗(yàn)方法。裝置示意圖如下：,2020/7/3,.,拉脫法,1、基本原理

3、 膜拉脫時(shí)的最大力 2、要解決的技術(shù)問(wèn)題 微小變力的測(cè)量方法 3、微小變力的測(cè)量方法 非電量電測(cè)，通過(guò)物理效應(yīng)將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量進(jìn)行測(cè)量。在本實(shí)驗(yàn)中利用壓電效應(yīng)將力轉(zhuǎn)換為電壓進(jìn)行測(cè)量。,.,1）.標(biāo)定力傳感器靈敏度(求斜率)； U為測(cè)量電壓，F(xiàn)是拉力，B是靈敏度 2) 測(cè)量水的表面張力系數(shù) D2吊環(huán)外徑; D1吊環(huán)內(nèi)徑; U1吊環(huán)脫離水面前電壓極大值； U2吊環(huán)脫離水面后電壓穩(wěn)定值；,2020/7/3,.,四、實(shí)驗(yàn)儀器：,電壓表,.,五、實(shí)驗(yàn)步驟：,1.定標(biāo)的實(shí)驗(yàn)步驟： 調(diào)節(jié)儀器水平 調(diào)傳感器高度和位置，注意其水平。掛上掛環(huán)后，調(diào)節(jié)傳感器高度、方位、長(zhǎng)度，讓其處于升降臺(tái)的中央；在測(cè)量過(guò)程中

4、不能變動(dòng)。 掛上砝碼托盤(pán),打開(kāi)電壓表電源，將起始讀數(shù)調(diào)在10.0-50.0mV之間。 加砝碼，穩(wěn)定后讀電壓表示數(shù)（加、減砝碼各測(cè)一次）。,2020/7/3,.,2.測(cè)量水的表面張力的實(shí)驗(yàn)步驟： 掛上吊環(huán)，注意掛環(huán)水平； 以順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)升降臺(tái)使液面上升至環(huán)下沿部分沒(méi)入液體中； 改為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)升降臺(tái)使液面下降； 試測(cè)，若數(shù)據(jù)問(wèn)題即可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄；觀察環(huán)浸入液體中及從液體中拉起時(shí)的電壓表最大讀數(shù) 和拉斷穩(wěn)定后的讀數(shù) 并記錄在表格中。,.,操作注意事項(xiàng),掛上砝碼托盤(pán)后，電壓表起始讀數(shù)調(diào)在10.0-50.0mV之間； 掛上吊環(huán)時(shí)要用力較輕，以免損壞傳感器掛鉤； 調(diào)節(jié)傳感器水平、高度和長(zhǎng)短并在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中

5、保持不變。同時(shí)，掛鉤位置也不變； 取放砝碼必須用鑷子不能用手直接拿； 仔細(xì)檢查吊環(huán)水平，在旋轉(zhuǎn)升降臺(tái)時(shí)，盡量使液體的波動(dòng)要??； 工作室不宜風(fēng)力較大，以免吊環(huán)擺動(dòng)致使零點(diǎn)波動(dòng)，所測(cè)系數(shù)不正確； 完成實(shí)驗(yàn)后，將水盤(pán)中的水倒掉并擦拭干凈；關(guān)掉電源，擺放整齊。,.,1.力敏傳感器定標(biāo) g=9.794 m/s2,砝碼6個(gè)，每個(gè)質(zhì)量0.500g，注意力的單位和數(shù)量級(jí),六、數(shù)據(jù)處理,2020/7/3,.,利用圖解法求解B（參考值B=3.00V/N）,說(shuō)明：1.橫坐標(biāo)是力，縱坐標(biāo)為電壓。注意標(biāo)度、單位和數(shù)量級(jí)； 2.連線(xiàn)時(shí)必須連直線(xiàn)； 3.取點(diǎn)，取相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)非測(cè)量點(diǎn)并讀出其值； 4.計(jì)算出傳感器的靈敏度。

6、 B應(yīng)該取幾位？,2020/7/3,.,數(shù)據(jù)處理舉例 (注意單位、有效數(shù)字、數(shù)量級(jí)3.013） 一、力敏傳感器定標(biāo) g=9.794 m/s2,1、逐差法求靈敏度B U4 U1= 44.4 U5- U2= 44.0 U6- U3=44.2,2、平均法求B 列出6個(gè)方程,前三個(gè)方程相加有 73.5=3.00gB +3A (1) 后三個(gè)方程相加有 206.1=7.50 gB +3A (2) 所以，,算出表面張力系數(shù),.,2.計(jì)算表面張力系數(shù),計(jì)算公式,2020/7/3,.,關(guān)于有效數(shù)字,20元=20.00元 ? 數(shù)字儀表顯示 20mV=20.0 mV ? 20mV=19.5-20.4 mV （范圍） 20.0 mV=19.95-20.04 mV（范圍） 二者意義不一樣。 計(jì)算時(shí)，中間結(jié)果的有效位數(shù)不能少于直接測(cè)量數(shù)據(jù)的有效位數(shù)。,2020/7/3,.,2020/7/3,.,.,思考與習(xí)題：,1、實(shí)驗(yàn)中用了什么方式測(cè)力？其基本原理是什么？ 2、水的表面張力系數(shù)與哪些因素有關(guān)？ 3、拉脫裝置采用圓環(huán)相比其它