编号
1 2
U1/mv
U2/mv
ΔU/mv
△F/N
α/N· m-1
3
4 5
平均值： =________N/m.
13
附： 水的表面张力系数标准值
水温t / ℃
10
15
20
0.07275
25
30
α/N· m-1 0.07422 0.07322
0.07197 0.07118
铝合金吊环参考值：外径φ3.496cm、内径φ3.310cm.
式中α称为长度上的表面张力, 其单位N·m-1。它的大小与 液体的成分、纯度、浓度以 及温度有关。
二、实验原理
使用片状吊环，在液膜拉破前瞬
间，考虑一级近似，认为液体的 表面张力为： f = f1 + f2 = αл(D1+ D2) 这里α为表面张力系数，D1、 D2分别为吊环的外径和内径。
U1－ U2 = △U = K·△F = K（F1－ F2）= Kαл(D1+ D2) 由上式可以得到液体的表面张力系数为:
U1 U 2 U K ( D1 D2 ) K ( D1 D2 )
这里U1——液膜拉断前瞬间电压表的读数
U2 ——液膜拉断后瞬间电压表的读数
6
三、实验仪器
（2）结构简图
1.力臂固定点 2.硅力敏传感芯片 3.弹性梁
4.挂钩
8
（3）原理
灵敏度：传感器输出量增量与相应输入量增量之 比，单位为 mv/N。它表示每增加 1N 的 力，力敏传感器的电压改变量为 K mv。
△U＝K·△F
式中: △F ：外力的增量
K ：传感器的灵敏度 △U ：相应的电压改变量
9
（3）用最小二乘法作直线拟合,求出传感器灵敏度K 和线性 相关系数r 。
11
3.用游标卡尺测量吊环的内外直径。 4.液体表面张力系数的测定
（1）将金属环状吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台，将液 体升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下沿与待测液面是否平 行，如果不平行，将金属环状片取下后，调节吊片上的细丝， 使吊片与待测液面平行。 （2）调节容器下的升降台，使其渐渐上升，将环片的下沿部分 全部浸没于待测液体，然后反向调节升降台，使液面逐渐下降， 这时，金属环片和液面间形成一环形液膜，继续下降液面，测 出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值U1和液膜拉断 后一瞬间数字电压表读数值U2。 △U＝U1-U2
14
15
实验现象的受力分析
对整个的实验过程，可以分为以下3个阶段：
吊环浸没在水中， 电压表显示负值
反方向旋转螺母， 电压表读数增加 继续旋转读数增 加到一个最大值
阶段1
继续旋转， 读数开始减小
阶段2
此时，观察电压表 读数，记下U1、U2
减小到某一个 值，液膜破裂
阶段3
1. 阶段1的受力分析
吊环下沿浸没在水中时，有
吊环下沿拉离水面，开始拉起液膜时，有
这里，f 为表面张力
电压表读数达到最大值，此时有
16
2. 阶段2的受力分析
达到最大值后，继续反方向转动调节螺母，可 以发现，电压表读数开始减小，这主要是因为附 着在液膜上的水在重力的作用下向下滑，所以拉 力减小。
17
3. 阶段3的受力分析
在液膜拉破前瞬间有：
F1 = mg + f1 + f2 = mg + f
1. 实验装置
1.底座及调节螺丝 2.升降调节螺母 3.培养 皿 4.金属片状圆环 5.硅压阻式力敏传感器及金 属外壳6.数字电压表 7
2. 硅压阻式力敏传感器的结构及原理
（1）传感器
传感器是将感受的物理量、化学量等信息，按一 定的规律转换成便于测量和传输的信号的装置。电信 号易于处理，所大多数的传感器是将是将物理量等信 号转换成电信号输出的。
10
四、实验内容及步骤
1. 接通数字电压表及直流电源，预热15分钟。保证
测力方向和传感器起弹簧片的平面垂直。
2. 传感器定标：
（1）在传感器梁端头小钩中，挂上砝码盘，调节电子组合仪 上的补偿电压旋钮，使数字电压表显示为零。 （2）在砝码盘上分别如0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、 3.0g等质量的砝码，记录相应这些砝码力F作用下，数字 电压表的读数值V.

片状吊环在液膜拉破前瞬间有： 液膜拉破前瞬间的受力分析图 F1 = mg + f1 + f2 此时传感器受到的拉力F1和输出电压U1成正比，有： U1 = KF1
5
片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg 同样有 U2 = KF2
液膜拉破后瞬间的受力分析图
片状吊环在液膜拉破前后电压的
变化值可表示为：
拉脱法 测量液体的表面张力系数
用拉脱法测量室温下液 体的表面张力系数。 • 学习力敏传感器的定标 方法。
•
2
主要内容
一、基本知识点
二、实验原理
三、实验仪器
四、实验内容及步骤
五、数据记录
六、实验思考
一、基本知识点 1、表面张力
其他相 液相
净力
图1. 液体的表面张力
4
2、表面张力系数
想象在液面上划一条直线，表面张力就表现 为直线两旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力 f 存在于表层，方向恒与直线垂直，大小与直线 的长度 L 成正比， 即 f ＝α L
在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg
由此，可以得到液体的表面张力：
液体的表面张力系数
18
5. 求出α，并与标准值进行比较。
五、数据记录
表1 力敏传感器定标
m/g U/mv
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
灵敏度：K =
mv/N ； 拟合的线性相关系数：r =
.
注：广州地区的重力加速度g=9.788m/s2.
12
金属环外径D1=_________cm,内径D2=_______ cm, 水的温度：T=________℃. 表2 水的表面张力系数测定