大學物理實驗——表面張力系數(shù)

1、大學物理實驗報告大學物理實驗報告題目：液體表面張力系數(shù)的測定題目：液體表面張力系數(shù)的測定專業(yè)班次：專業(yè)班次：姓名：姓名：日期：日期：20141014一、一、實驗名稱實驗名稱液體表面張力系數(shù)的測定二、二、實驗任務實驗任務(1)用砝碼對硅壓阻力敏傳感器進行定標，計算該傳感器的靈敏度，學習傳感器的定標方法。(2)觀察拉脫法測液體表面張力的物理過程和物理現(xiàn)象，并用物理學基本概念和定律進行分析和研究，加深對物理規(guī)律的認識。(3)測量室溫下水的表面

2、張力系數(shù)。三、三、實驗儀器實驗儀器液體表面張力系數(shù)測定儀、垂直調(diào)節(jié)臺、硅壓阻力敏傳感器、鋁合金吊環(huán)、吊盤、砝碼、玻璃皿、鑷子和游標卡尺。四、四、實驗原理實驗原理1硅壓阻力敏傳感器的靈敏度硅壓阻力敏傳感器的靈敏度當傳感器的力臂發(fā)生形變時，硅力敏傳感芯片就會把這一形變轉變成電壓值，有數(shù)字電壓表顯示出來。在彈性范圍內(nèi)，力臂的形變與掛鉤所受的力成正比，而硅力敏傳感芯片的輸出電壓與力臂的形變成正比；也就是說傳感器的輸出電壓與掛鉤上所受的力成正比，

3、其比值稱為傳感器的靈敏度，即F????BU2實驗的基本構思與原理實驗的基本構思與原理在實驗中，將一個金屬圓環(huán)固定在傳感器上，該環(huán)浸沒于液體中，當把圓環(huán)漸漸從液體中拉起時，金屬圓環(huán)會受到液體表面膜的拉力作用。表面膜拉力的大小為??????????212122DDrrlf??????式中D1、D２分別為圓環(huán)外徑和內(nèi)徑，α為液體表面張力系數(shù)。在液面拉脫的瞬間，這個表面膜的拉力消失。因此，金屬圓環(huán)拉脫瞬間前后傳感器受到的拉力差為（1）????2

4、1DDf??并以數(shù)字式電壓表輸出顯示為（2）??BUUf21??式中U1為吊環(huán)即將拉斷液體柱前一瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)值，U2為拉斷時瞬間數(shù)字電壓表讀數(shù)，B為力敏傳感器的靈敏度。由（1）（2），我們可以得到液體的表面張力系數(shù)為（3）??????2121UDDBU?????力敏傳感器定標物體質(zhì)量mg0.5001.0001.5002.0002.5003.0003.500物體重力G103N4.99.814.719.624.529.434.3輸出電

5、壓UmV12.627.941.353.866.480.293.8由圖表可以得到傳感器的靈敏度為B=2.7208VN，通過查詢資料知道純凈水在mN1002.6966543213???????????????27℃和25℃時的張力系數(shù)分別為71.8Nm和72.0Nm。310?310?七、七、實驗結論實驗結論本實驗在常溫下進行，采用了拉脫法測量水的表面張力系數(shù)，由于實驗使用的是自來水，參雜了一些表面活性物質(zhì)，使得水的表面張力系數(shù)變小，與資料數(shù)

6、據(jù)有一定出入，故排除實驗操作的絕對誤差，在相對誤差允許的范圍內(nèi)，本實驗測定了水的表面張力系數(shù)α=。mN1002.693?八、八、實驗誤差分析實驗誤差分析1定標時，由于砝碼盤的晃動使得傳感器受到大于砝碼盤（含砝碼）重力的力，導致定標時測得的靈敏度變大，最終使液體表面張力系數(shù)測量結果變小。2如果吊環(huán)不水平，則會導致吊環(huán)在上升的時候，水膜不是同時破裂，實際作用在吊環(huán)的作用力只有吊環(huán)周長的一部分，這會導致最后測得的結果偏小。3在觀察水膜破裂前后

7、電壓變化的時候，如果吊環(huán)上升過快，傳感器尚未顯示出最大電壓值時水膜已破裂，這樣也會造成最終測量結果偏小。4實驗使用的不是純凈水而是自來水，故實驗本身已不具備高精確性。九、九、實驗思考題實驗思考題1測量前為什么要對整機進行預熱？答：儀器元件通電工作時會隨著時間的延長而產(chǎn)生溫度變化，在實驗過程中，溫度的變化所產(chǎn)生的技術參數(shù)變化的誤差越小越好，而電子元件在通電工作一段時間后，它的各項參數(shù)就基本可以穩(wěn)定了，這時進行電子測量是最精確的。所以，精密