篇一：水表面张力系数的测定实验报告
大连理工大学
大学物理实验报告
院（系）材料学院专业材料物理班级0705 姓名童凌炜学号 767025实验台号
实验时间 8年12月03日，第15周，星期三第5-6节
实验名称水表面张力系数的测定
教师评语
实验目的与要求：
（1）理解表面张力现象。
（2）用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。
主要仪器设备：
D- - 型液体表面张力系数测定仪、砝码、镊子及其他相关玻璃器皿。
实验原理和内容：
分子间的引力和斥力同时存在，它们以及它们合力的大小随着分子间的距离的变化关系如图所示
对液体表面张力的理解和解释：
在液体和气体接触的表面有一个薄膜，叫做表面层，其宏观上就好像是一张绷紧了的橡皮膜，存在沿着表面并使表面趋于收缩的应力，这种力称为表面张力。
计算张力时可以做如下的假设：想象在表面层上有一条长度为的分界线，则界限两端的表面张力方向垂直于界限，大小正比于，即 =α（α为液体表面张力系数）。
实验中，首先吊环是浸润在水中的，能够受到表面张力的拉力作用。
测定仪的吊环缓慢离开水面，将拉起一层水膜，并受到向下的拉力拉。
由于忽略水膜的重力和浮力，
吊环一共受到三个力，即重力、液面的拉力拉、传感器的弹力
? 拉?
试验中重力是常量，而与表面张力相关的拉力却随着水膜的拉伸而增大。
水膜被拉断前瞬间的拉，就是表面张力。
圆环拉起水膜与空气接触有两个表面层，若吊环的内、外直径分别为D1、D2,则界限长度 =πD1+πD2。
根据界线思想定义的张力计算式得 =α，则有
?（D1+D2）
水膜被拉断前传感器受力 1
1?（D1+D2）+
在水膜拉断后传感器受力 2
2?
由上面两式得水的表面张力系数的计算公式为
1? 2
?(D1?D2)
步骤与操作方法：
（1）力敏传感器的定标
. 开机预热10分钟。
. 将仪器调零后，改变砝码重量，再记录对应的电压值。
得到- 关系，完成传感器的
定标。
（2）水的表面张力及吊环内外径的测量 . 测量吊环的内径D1和外径D2（各测量4次取平均）。
. 严格处理干净吊环。
先用 a 溶液洗净，再用清水冲洗干净。
. 在升降台上安放好装有清水的干净玻璃皿，并挂上吊环，调节吊环水平（此步重要，
细微的水平位置偏差将导致结果出现误差）。
. 升高平台，当吊环下沿部分均浸入水中后，下降平台。
观察环浸入液体中及从液体中
拉起时的物理过程和现象，记录吊环即将拉断液面前瞬间的电压表读数 1和拉断后的电压表读数 2（该步骤重复8次）。
数据记录与处理：以下为测量所得的直接数据（1）仪器的定标
（2）表面张力-电压的测量
（3）圆环的内外径
结果与分析：
一、张力仪的定标
a ? b
， ? ，得到一下结果从已知数据，令
?
设两者存在关系 = ，使用函数直接对数据进行直线拟合，得到 =3444.01203 接下来使用计算：
a _a ^2
=58.763
Δ ^2=0.8978 2
=0.358133547 0.003362
?
?
2
?6.176473639
= * 7=6.176473639*2.36=14.57647779 修约后的 =1*10 / 的最终结果为(3.4±0.01)*103 /
1
得到 - 关系方程为 =3400*
二、拉力电压数据的处理断膜瞬间电压 1
0.322067817
2.36
1b=0.1
a 1_a =96.0875
1 7 1a 1
Δ 1 ^2=5.80875
= 1* 7=0.76008 0.76663
0.8 96.1±0.8
修约后的 1 1的最终结果为
断膜后电压 2
2b=0.1
a 2_a =45.825
2 7 2a 2
修约后的 2
2的最终结果为
0.07007
2.36
= 1* 7=0.16538 0.19326
0.2 45.8±0.2
Δ 1 ^2=0.275
三、圆环内外径数据的处理 D1a =34.81 ，D2a =33.21 D1= D2=0.02 得到内外径的最终结果为四、水表面拉力系数的计算与处理根据以上数据，代入计算公式得到
2
2
1? 2
?(D1?D2)
2
2
?0.069251676
1? 2 2 D1? D2?()0.000250345 又 (1?2)2(1?2)2
修约后的α=0.0002
得到张力系数最终结果为α=(69.2±0.2)*10-3 /
讨论、建议与质疑：
（1）吊环刚刚接触水面时，电压读数会跃变至一个较大值，然后在慢慢变小。
因为在刚刚接触水
表面时，水和吊环产生了浸润的现象，在吊环壁产生了一圈水膜，此时即存在张力，表现为对吊环向下的拉力，所以吊环刚刚接触水面时，传感器所受拉力会突然变大。
（2）引起误差的原因会有一下几点：
1.定标时砝码盘摇晃，会使传感器受到大于砝码盘（含砝码）重力的力的作用，这会导致测得的电压值偏大，致使定标获得的过大，导致最后求得的结果偏小；
2.如果吊环不水平，则会导致水面在下降过程中，水膜并不是同时破裂，实际作用于吊环
篇二：水的表面张力系数测定-实验数据处理与分析
实验数据处理与分析
．张力仪的定标
由已知数据，令=1+2
2
，= 得到以下结果：
得到线性函数 = +b的函数解析式为 =3616.69 -0.4006；即得到 =3616.69;b=-0.4006. 接下来计算；：
2 7()
=
6
=
=0(?)
= =0
+8=0.0472 )(?
1
=?6=2.3047*2.45=5.6465=?6=0.0472*2.45=0.1156 修约后的=6 / ；=0.1 . 故=(3617±6) / ；b=(-0.4±0.1)
得出 =(3617±6) +(-0.4±0.1).
. 表面张力—-电压数据的处理
断膜瞬间电压：
=?7
2 7(?)
7=2.36
?=0.1
=?2+?2=0.43 修约后的=0.4 故 =(92.9±0.4) .
′
断膜后电压：
′=′?7
′′2 7=0(?)
=0.07 7=2.36
′?=0.1
′=′?2+′?2=0.12 修约后的′=0.1 . 故′=(41.7±0.1) .
. 圆环内外径数据的处理
=34.90 ; =33.20
本次实验只测量一组数据，故?=?=0.
游标卡尺精确度为0.05 ，故?=?=0.05 . 故=(34.90±0.05) ; =(33.20±0.05) . . 水表面张力系数的计算与处理
根据以上数据，代入计算公式得到=(
′ ?
1+2)
22+2?4?4= +(+×10 / ,修约为=6×10 / . ′) + )(
2+′2
得到水的表面张力系数α=(660±6)×10?4 / .
讨论、建议与质疑
．思考题 (见实验预习报告) 对本实验的体会与改进建议：
本实验中最终要的测量步骤是测量吊环与水膜断开瞬间的电压值，由于是瞬时值，故对操作的要求很高。
在实验中可以发现，当液面从最高点（此时认为吊环已经浸润）开始下降时，传感器的电压示数呈现如下的变化规律：一开始电压随液面的下降而上升，此时可以较快地旋转升降螺母使液面下降；电压上升到某一较大值后，将在一段时间内维持不变，此时表明水膜的拉力以达到最大值，应放慢螺母旋转的速度，使水面缓慢下降；之后电压将呈现下降的趋势，这时说明水膜即将破裂，应极其缓慢地旋转螺母，保证液面平稳下降且不产生波纹，同时密切注意电压读数和水膜状态，一面观察水膜，一面逐个记忆读数，当水膜破裂瞬间得到的读数，即为所需的测量值。
做实验中发现:
①吊环仪器的制作比较粗糙，用于悬挂的金属丝长度不整且有较严重的扭曲，这些都不利于吊环的水平位置调节。
因此建议对吊环仪器应当精密制作，使用三根等长的金属丝，拴在吊环中心对称且等高的三个孔上，并且上端在同一长度位置上拧成一股，这样可以保证静止悬挂时，吊环即处在基本符合标准的水平位置上。
②吊环硬度不足导致长期实验致使圆环变形，原本的圆形变成不规则图形，依旧用圆的直径计算其面积误差较大，建议使用硬度更大的材料制作。
③部分设备工作台升降过程中严重晃动，对于水膜的破裂有较大的影响。
篇三：大物实验《液体表面张力系数的测量》数据记录
五、数据记录
D1?3.310c D2?3.496c
六、数据处理
《大连理工大学大物实验水表面张力系数的测定实验报告》出自：
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