液体表面张力系数的测量.md

实验原理

一侧的表面张力 ： $f=\alpha L$ $$f=\alpha[\pi(D_1+D_2)]$$ 变形得： $$\alpha=\frac{f}{\pi(D_1+D_2)}$$

力敏传感器的电压正比于受力 $U=BF$ 。在脱离瞬间，可以认为， $U$ 、 $B$ 、和 $F$ 共线： $$f=F-mg=\frac{U_1}{B}-\frac{U_2}{B}=\frac{U_1-U_2}{B}$$ 这样，间接量和直接量的关系式： $$\alpha=\frac{U_1-U_2}{B\pi(D_1+D_2)}$$

实验指导

1. 测量圆环的尺寸

用游标卡尺读取吊环的外径 $D1$ 和内径 $D2$ （测量结果大概分别是35毫米和33毫米）

2. 力敏传感器定标

1. 砝码盘放上去，然后调零力敏传感器的示数。
2. 依次将各个砝码放进砝码盘，依次读出力敏传感器的示数并进行记录。
3. 单个砝码是 $0.5 \rm{g}$ 。

3. 测量水的表面张力系数

1. 把水平气泡放到圆盘上，调平圆盘。
2. 放上吊环，再次调零力敏传感器的示数。
3. 放上有水的玻璃皿。
4. 逆时针地往上转圆盘，直到水淹没吊环的下边缘为止。
5. 顺时针地往下转圆盘（最好不要中途暂停），让其往下走，数字会增大到45-50之间（实际变多可能较大），然后示数会缓慢地下降，最后会陡然下降到0左右。陡然前一刻的示数是 $U_1$ ，之后的示数为 $U_2$ （ $U_2$ 非常接近于0）。
6. 失败很正常，失败了就要重做一次。

水面的拉破非常突然，如何记录下 $U_1$ 和 $U_2$ ？

玻璃皿往下转，示数是先增大，后缓慢减小。 看到示数减小之后，打开手机，对示数变化进行录像。 示数会在缓慢减小后不久，发生骤然的减小。 $U_1$ 是示数骤然减小前一刻的值。骤然变化后，示数会稳定到0左右，这便是$U_2$ （ $U_2$ 在理想情况是0，但是一般不会完全为0，一般是0.01或者0.02等值，该值也可能是负数）。

其他注意事项

1. 砝码、砝码盘和吊环不能手摸。
2. 吊环在圆盘上转接触水之前，不能沾到水。如果沾到了水，要用餐巾纸擦干净，重新清零。
3. 吊环的中心最好和圆盘的中心重合。吊环的下边缘最好和水面平行。

实验报告

一、实验目的

1. 学习逐差法。
2. 练习使用游标卡尺。
3. 学习测力计的定标方法。
4. 观察拉脱法测定液体表面张力的物理过程和物理现象。
5. 测量水的表面张力系数。

二、实验仪器

液体表面张力系数测量仪、游标卡尺、金属圆环

三、实验原理

报告中需要说明每一个物理量是什么。

$$B=\frac{(u_6-u_3)+(u_5-u_2)+(u_4-u_1)}{9mg}$$

$$\alpha=\frac{U_1-U_2}{B \pi (D_1+D_2)}$$

四、实验步骤

叙述实验步骤，约十行写完。

五、数据记录与计算

1. 测量圆环的尺寸

平均值和读数的小数点位数相同

测量次数	1	2	3	4	5	平均值
$D_1$（ $\rm mm$ ）	<>	<>	<>	<>	<>	<>
$D_2$（ $\rm mm$ ）	<>	<>	<>	<>	<>	<>

2. 力敏传感器定标

平均值和读数的小数点位数相同

砝码质量（ $\rm g$ ）	0.50	1.00	1.50	2.00	2.50	3.00
增加砝码的输出电压（ $\rm mv$ ）	<>	<>	<>	<>	<>	<>
减小砝码的输出电压（ $\rm mv$ ）	<>	<>	<>	<>	<>	<>
电压的平均值	<>	<>	<>	<>	<>	<>

保留四位有效数字

$B=\frac{(u_6-u_3)+(u_5-u_2)+(u_4-u_1)}{9mg}=<>$

3. 测量水的表面张力系数

平均值和读数的小数点位数相同

测量次数	$U_1$（ $\rm mV$ ）	$U_2$（ $\rm mV$ )
1	<>	<>
2	<>	<>
3	<>	<>
4	<>	<>
5	<>	<>
平均值	<>	<>

保留三位有效数字

$\alpha= <>\times10^{-3} \rm{N/m}$

六、思考题

纸质和电子实验报告均需要做：

1. 为什么必须在液膜破裂时记录数据？

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2. 当金属环不清洁时，测得的表面张力系数会怎么样？

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