1、掌握利用表面张力系数测定仪测定液体表面张力系数的实验原理 2、掌握利用最小二乘法（见附录 A）进行线性拟合对仪器灵敏度定标的方法 3、测定水的表面张力系数并分析实验误差
二、实验原理 金属环固定在传感器上，将该环浸没于液体中，并渐渐拉起圆环，当它从液面 拉脱瞬间传感器受到的拉力差值 F 为
F = π ( D1 + D2 )α
U1 mv U 2 mv
148.6 99.7
116.5 67.8
83.8 35.5
61.6 13.0
33.2 -13.7
10.7 -36.2
注：水温为 190 C 处理数据，填写下表
∆U mv
48.9
48.7
48.3
48.6
46.9
46.9
F 10−3 N
15.97
15.90 74.75
15.77 74.14
1、实验结束后， 用镊子将吊环取下， 用清洁纸或清洁布擦干， 并用清洁纸包好，
放入干燥缸内。
2、用清洁纸或清洁布擦干玻璃器皿，放置在置物箱内。 3、将砝码盘及砝码收好放置在置物箱内。 4、将数字电压表调零，关掉仪器电源开关，拔下电源插头，检查无误后，结束
实验操作。 【实验总结】 一、 实验过程中注意事项
FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪使用情况介绍
【引言】 由于液体分子间的相互吸引力，使得液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液 体表面是一张拉紧了的橡皮膜。 这种沿着液体表面的、 收缩液面的力称为表面张力。 表面张力的存在解释了物质的液体状体所呈现的许多现象，如泡沫的形成、浸润和 毛细现象等。在工业技术上，浮选技术和液体输送技术等方面都要对表面张力进行 研究。测定表面张力系数常用的方法有：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。 这里，将利用该仪器应用拉脱法测量纯净水的表面张力系数。 【仪器介绍】 FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪由上海复旦大学实验教学中心与上海复 旦天欣科教仪器有限公司联合研制。 一、仪器组成（如图 1 所示）及技术指标 1、硅压阻力敏传感器 （1） 受力量程： 0 ~ 0.098 N （2） 灵敏度：约 3.00 V N （3） 非线性误差： ≤ 0.2% （4） 供电电压：直流 5 ~ 12 伏 2、显示仪器 （1） 读数显示： 200mV 三位半数字电压表 （2） 调零：手动多圈电位器 （3） 连接方式： 5 芯航空插头 3、力敏传感器固定支架、升降架、底板及水平调节装置 4、吊环：外径约 34.96mm 、内径约 33.10mm 、高约 8.50mm 的铝合金吊环 5、直径约 120.0mm 玻璃器皿一套 6、铝合金砝码盘及 0.5 克砝码 7 只
U1 − U 2 π B( D1 + D2 )
(3)
1、仪器开机预热。 2、清洗玻璃器皿和吊环。 3、在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。 4、将砝码挂在力敏传感器的钩上。 5、若整机已预热 15 分钟， 可对力敏传感器进行定标， 原则上在加砝码前应首先
对电压表调零，安放砝码时应尽量轻拿轻放。
2、水表面张力系数的测量
（1） 用游标卡尺测量金属圆环外、内径各六组
D1 mm D2 mm
34.68 33.02
34.66 33.04
34.68 33.04
34.70 33.06
34.70 33.04
34.68 33.02
得圆环外、内径平均值为 D1 = 34.68mm ， D2 = 33.04mm 。 （2） 调节上升架，记录圆环在即将拉断水柱是数字电压表的示数 U1 ，拉断后数字 电压表的示数 U 2 ，各六组
7、外形尺寸 （1） 支架及底盘尺寸： 280mm × 280mm × 320mm （2） 仪器尺寸： 240mm × 240mm × 100mm
图 1 FD-NST-I 型液体表面张力系数测定仪。其中，1、硅压阻力敏传感器 2、数字电压表显示 屏 3、力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调节装置 4、吊环 5、玻璃器皿 6、砝码盘 及对应砝码一套 7、调节大螺母 8、调零旋钮 9、航空插头接口
二、仪器用途
1、可用砝码对硅压阻力敏传感器定标，计算该传感器的灵敏度，并学习传感器
的定标方法。
2、可观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象， 并用物理学基本概念
和定律进行分析和研究，加深对物理规律的认识。
3、可测量纯水和其他液体的表面张力系数。 4、可测量液体的浓度与表面张力系数的关系。
【实验内容】 一、实验目的15.87 74.015.32 71.99
15.32 71.99
α × 10−3 N m 75.06
得表面张力系数实验平均值为 α = 73.76 × 10-3 N m ，查表（见附录 B）得在水温下 水的表面张力标准值为 α 0 = 72.10 ×10−3 N m ，因此百分误差为 2.3% 。 （见附录 C） 五、实验后仪器处理
6、换吊环前应先测定吊环的内外直径，然后挂上吊环，在测定液体表面张力系
数过程中，可观察到液体产生的浮力与张力的情况与现象。逆时针转动升降 台大螺帽时液面上升，当环下沿部分均浸入液体中时，改为顺时针转动大螺 帽，则液面下降，该过程中保持吊环不动，观察吊环进入液体中及从液体中 拉起时的物理过程和现象。 特别注意吊环即将拉断液柱前数字电压表读数值
其中， D1 、 D2 分别为圆环外、内径， α 为液体表面张力系数。 另外，由数字电压表及硅压阻力敏传感器得到液体表面张力
(1)
F = (U1 − U 2 ) B
(2)
其中， U1 与 U 2 分别为圆环拉脱前与拉脱后的数字电压表示数， B 为力敏传感器灵 敏度。 故液体表面张力系数 α 为
α=
三、实验前仪器调节
U1 与拉断瞬间数字电压表读数值 U 2 ，记录。
四、测量内容 注：使用仪器编号为 8
1、硅压阻力敏传感器定标
砝码 M g 电压 V mv
0.500 14.8
1.000 29.9
1.500 44.7
2.000 59.8
2.500 74.7
3.000 89.7
3.500 105.0
大连本地重力加速度 g = 9.8011 m s 2 。 由最小二乘法拟合的仪器的灵敏度为 B = 3.062 ×103 mV N 。 （见附录 C）