液体表面张力实验的创新 施 坚 （江苏省梁丰高级中学，２１５６００）
摘要：为了让液体表面张力实验现象更明显，实验结果更准 确，通过自制素材，对之进行创新：用自制纸质弹簧来显示破液前的 张力，用浸漆铜圈做浮币实验，用悬浮支架演示液膜被上顶时的张 力，用特质泡泡液与特质铜丝圈让液膜更大、更持久，和表面张力来 一场“趣味拔河比赛”。这些实验取材方便、容易操作，均获得了明 显而又富有震撼力的实验效果，很好地演示、说明了表面张力的特 点和规律。 关键词：表面张力实验创新
有关液体表面张力的实验，分别出现在新 人教版高中物理选修３—３的第七章第３节和 第九章第２节。教学实践中，为了让实验现象 更明显，实验结果更准确，我对这些实验进行 了创新，展现了５个自制素材的“土实验”，很 好地演示、说明了表面张力的特点和规律。 创新一：用自制纸质弹簧来显示破液前 的张力。 新人教版高中物理选修３—３第七章第３ 节“分子间的作用力”中的问题与练习４首次 涉及表面张力： 如图１所示，把一块 洗净的玻璃板吊在细线 的下端，使玻璃板水平地 接触水面。如果你想使 玻璃离开水面，必须用比 玻璃板重量大的力向上 拉细线。动手试一试，并 图ｌ 教育研究与评论・中学教育教学 ２０１
３年第５期
液体表面张力系数测定的实验报告
一、实验目的
1、 掌握用拉脱法测量液体表面张力系数的原理和方法。
2、 学习使用焦利秤测量微小力的原理和方法。
3、 加深对液体表面张力现象的理解。
二、实验原理
液体表面层内分子相互作用的结果使得液体表面犹如一张紧的弹性膜，具有收缩的趋势。这种沿着液体表面，垂直作用于单位长度上的力称为表面张力。
设想在液面上作一长为 L 的线段，则表面张力的作用就表现为线段两边的液面以一定的拉力 F 相互作用。而且 F 的大小与线段长度 L 成正比，即：
F ＝ αL
式中，α 为液体的表面张力系数，其单位为 N/m。
本实验采用拉脱法测量液体的表面张力系数。即将一金属片框垂直浸入液体中，然后缓慢地将其拉起，在金属片框即将脱离液面时，所需要克服的液体表面张力等于金属片框所受到的向下的拉力。 使用焦利秤测量这个拉力。焦利秤是一种用于测量微小力的仪器，其主要由秤框、秤杆、游标、小镜、砝码和弹簧等组成。
三、实验仪器
1、 焦利秤
2、 砝码
3、 游标卡尺
4、 金属片框
5、 待测液体（如水）
6、 温度计
7、 烧杯
四、实验步骤
1、 安装和调节焦利秤
（1）将焦利秤挂在铁架台上，调节底座水平，使焦利秤立柱垂直。
（2）通过旋转焦利秤顶部的旋钮，使秤杆上的小镜与玻璃管上的刻线对齐，然后调节游标，使游标零刻度线与刻度盘上的标线对齐。
（3）在秤盘中加入适量砝码，移动游标，使秤杆再次平衡，记录此时游标读数。
2、 测量金属片框的长度和宽度 用游标卡尺分别测量金属片框的长度 L 和宽度 b，重复测量多次，取平均值。
3、 测量水的表面张力
（1）将金属片框洗净、烘干，然后挂在焦利秤的秤钩上。
（2）将盛有适量水的烧杯放在焦利秤平台上，调整金属片框使其下边缘刚好与水面接触，但不要浸入水中。
（3）缓慢旋转焦利秤顶部的旋钮，使金属片框逐渐上升，同时注意观察水膜的变化。当水膜刚好破裂时，停止旋转旋钮，记录此时游标读数。
实验四液体表面张力的测定
一、实验目的
1．了解表面张力的性质，表明自由能的意义以及表面张力和吸附的关系；
2．掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术；
3．测定不同浓度乙醇的表面张力。
二、实验原理
在定温定压条件下，纯溶剂的表面张力为定值。当其中加入可以降低溶剂表面张力的溶质后，根据能量最低原理，表面层中溶质的浓度比溶液内部大；反之若溶质能使溶剂表面张力提高时，则溶质在表面层中的浓度低于溶液内部，上述溶液内部与表面层溶质浓度不同的现象叫表面吸附。液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。
液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。液体的表面张力也与液体的纯度有关。在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
当加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化。把溶质在表面层中与本体溶液中浓度不同的现象称为溶液的表面吸附。使表面张力降低的物质称为表面活性物质。用吉布斯公式表示：TdcdRTC其中G为吸附量（mol.m2）,为表面张力（N/m）,C为溶液的浓度（mol/m3），T为绝对温度（K），R为气体常数（8.314N.m.mol-1.K-1）。
根据上述关系，确定吸附量首先得测定表面张力和浓度之间的关系。本实验旨在用最大泡压法测定表面张力。其原理如下：
从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡时，需要高于外部大气压的附加压力来克服气泡的表面张力，该附加压力P与表面张力成正比，与气泡的曲率半径R成反比，其关系式为：RP2。
如果毛细管很小，则形成的气泡基本上是球形的。当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大，气泡半径最大；但随着气泡的形成，曲率半径逐渐减小，直到形成半球形，这时的曲率半径R与毛细管的半径r相等，曲率半径达到最小值，这时附加压力达到最大值。气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸出。当R气泡半径等于毛细管半径r时的最大附加压力为： maxmax2hgrP
液体表面张力的测定实验报告
液体表面张力的测定实验报告
引言：
液体表面张力是液体分子间相互作用力引起的一种现象，是液体表面上的分子受到表面内部分子的引力而产生的张力。液体表面张力的大小直接影响着液体的性质和行为，因此对液体表面张力的准确测定具有重要意义。本实验旨在通过测定液体表面张力的方法，探究不同因素对表面张力的影响。
实验目的：
1. 了解液体表面张力的概念和测定方法；
2. 探究不同因素对液体表面张力的影响。
材料与仪器：
1. 水；
2. 甘油；
3. 玻璃片；
4. 平衡臂；
5. 砝码；
6. 量筒；
7. 毛细管；
8. 实验台；
9. 针筒；
10. 温度计。
实验步骤： 1. 准备工作：将实验台平放，确保水平度；用玻璃片将实验台上的水平面分成两个部分；
2. 测定水的表面张力：将一根毛细管插入水中，观察水面弯曲的程度，调整砝码的重量，使平衡臂平衡，记录砝码的质量；
3. 测定甘油的表面张力：重复步骤2，将毛细管插入甘油中，记录砝码的质量；
4. 测定不同温度下水的表面张力：将水加热至不同温度，重复步骤2，记录砝码的质量，并测量水的温度；
5. 分析实验数据：计算不同液体的表面张力，并比较不同温度下水的表面张力的变化。
实验结果与分析：
通过实验测得水的表面张力为X N/m，甘油的表面张力为Y N/m。可以看出，甘油的表面张力明显大于水，这是因为甘油分子间的相互作用力较强。此外，实验还发现水的表面张力随温度的升高而减小，这是因为温度升高会使水分子的热运动增强，分子间的相互作用力减弱，从而降低了表面张力。
实验讨论：
在实验过程中，我们发现了一些可能影响实验结果的因素。首先，实验台的水平度对实验结果的准确性有一定影响，因此在进行实验前需要确保实验台平放。其次，毛细管的直径和长度也会对实验结果产生影响，因为液体在毛细管中的上升高度与液体的表面张力成反比。因此，在实验中需要选择合适的毛细管。此外，实验中还需要注意温度的控制，因为温度的变化会直接影响液体的表面张力。
