《大学物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）力学——用焦利氏称测液体的表面张力系数

液体表面张力系数的测定

【目的要求】1.掌握用焦利秤测量微小力的原理和方法2.了解液体表面的性质，测定液体的表面张力系数【实验难点】液体表面张力产生的原因【实验重点】1.焦利氏秤独特的设计原理。2.测量时要保证三线对齐，即小镜中的指示横线，平衡指示玻璃管的刻度线和及其在小镜中的像三线对齐

【目的要求】 1.掌握用焦利秤测量微小力的原理和方法 2.了解液体表面的性质，测定液体的表面张力系数 【实验难点】 液体表面张力产生的原因。 【实验重点】 1. 焦利氏秤独特的设计原理。 2. 测量时要保证三线对齐，即小镜中的指示横线，平衡 指示玻璃管的刻度线和及其在小镜中的像三线对齐

实验原理一一一一液体表面张力产生的原因液体表面层（厚度等于分子作用半径，约10-8cm）分子所处的环境与液体内部的分子不同。液体内部每一个分子四周都被同种的其他分子所包围，他所受到的周围分子作用力的合力为零。而液面上方气相层的分子数很少，表面层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个合力垂直于液面并指向液体内部，使分子有从液面挤入液体内部的倾向，从而使液体表面自然收缩，直到在同一时间内脱离液面挤入液体内部的分子数与因热运动到达液面的分子数处于动态平衡为止。这种使液体表面有尽量缩小的趋势，好象液体表面是一张拉紧的橡皮膜一样。这种沿表面收缩液面的力称为表面张力

实验原理 -液体表面张力产生的原因 液体表面层（厚度等于分子作用半径，约10-8cm）分 子所处的环境与液体内部的分子不同。液体内部每一个分 子四周都被同种的其他分子所包围，他所受到的周围分子 作用力的合力为零。而液面上方气相层的分子数很少，表 面层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合 力不为零。这个合力垂直于液面并指向液体内部，使分子 有从液面挤入液体内部的倾向，从而使液体表面自然收缩， 直到在同一时间内脱离液面挤入液体内部的分子数与因热 运动到达液面的分子数处于动态平衡为止。这种使液体表 面有尽量缩小的趋势，好象液体表面是一张拉紧的橡皮膜 一样。这种沿表面收缩液面的力称为表面张力

表面张力与表面张力系数f,，f，是一对平行于液面，且与AB垂直的大小相等、方向相反的力就是表面张力，其大小f与线的长度AB成正比，即f=OXAB式中：为液体表面张力系数，与(0)321液体的种类、纯度、温度和它上方的气体成分有关。实验表明工()不同液体的不同：温度愈高，愈小：所含杂质越多，值越小。图1

表面张力与表面张力系数 f 1，f2 是一对平行于液面，且与AB垂直的大小相等、 方向相反的力就是表面张力,其大小f与线的长度AB成正比， 即 f AB =   式中： 为液体表面张力系数 ，与 液体的种类、纯度、温度和它上 方的气体成分有关。实验表明， 不同液体的不同：温度愈高， 愈 小：所含杂质越多， 值越小。    图1

本实验使用焦利氏秤，采用拉脱法测量液体的表面张力系数

本实验使用焦利氏秤，采用拉脱 法测量液体的表面张力系数

DFF液体膜水面mg图2图3把金属丝AB弯成如图2所示的金属框形状，并将金属框悬挂在灵敏的弹簧上，然后把它浸到液体中。当缓缓提起弹簧时，金属丝就会拉出一层与液体相连的液膜，如图3，由于表面张力的作用，焦利秤的读数逐渐达到一最大值F（超过此值，膜即破裂），则F应当是金属框重力mg与薄膜拉引金属框的表面张力之和。由于液膜有两个表面，若每个表面的力为f，则有F = mg + 2f

图2 图3 把金属丝AB弯成如图2所示的金属框形状，并将金属框悬挂 在灵敏的弹簧上，然后把它浸到液体中。当缓缓提起弹簧时， 金属丝就会拉出一层与液体相连的液膜，如图3，由于表面张力 的作用，焦利秤的读数逐渐达到一最大值F（超过此值，膜即破 裂），则F应当是金属框重力mg与薄膜拉引金属框的表面张力 之和。由于液膜有两个表面，若每个表面的力为f，则有 F = mg + 2f

表面张力2f写接触面的周界长成正比，即2f =0×(2l +元D)表面张力的数值F一mg用焦利秤来测定，从而我们就可以求得液体表面张力系数

表面张力2 f与接触面的周界长成正比，即 2 (2 ) f l D =  +   表面张力的数值F－mg用焦利秤来测定，从而 我们就可以求得液体表面张力系数

实验仪器介绍焦利氏秤

实验仪器介绍 焦利氏秤

0-25mm外徒千分游标卡尺(150×0.02mm)开保心直查A有连社所千分尺(25X0.01mm）IENSES0150mm游标卡无错瑞工董具有限公司注意：游标卡尺没有估读位，以mm为单位结果的最后一位应该在百分位上，而且不可能出现奇数：千分尺有估读位，以mm为单位，记录数据的最后一位应该在千分位上。码

游标卡尺 （150×0.02mm) 千分尺 （25×0.01mm） 注意：游标卡尺没有估读位，以mm为单位结果的最后一位应该在百分位上，而 且不可能出现奇数；千分尺有估读位，以mm为单位，记录数据的最后一位应该 在千分位上。 砝码

用千分尺测完金属框的直径以及用游标卡尺测完金属框的长度之后，要将于分尺量面之间和游标卡尺量爪之间留有缝隙

用千分尺测 完金属框的直径 以及用游标卡尺 测完金属框的长 度之后，要将千 分尺量面之间和 游标卡尺量爪之 间留有缝隙