液体表面张力实验报告

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D 外F

图3-4-1 §3．4 液体的表面张力

3．4．1、表面张力和表面张力系数

液体下厚度为分子作用半径的一层液体，叫做液体的表面层。表面层内的分子，一方面受到液体内部分子的作用，另一方面受到气体分子的作用，由于这两个作用力的不同，使液体表面层的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子的平均间距较大，所以表面层内液体分子的作用力主要表现为引力，正是分子间的这种引力作用，使表面层具有收缩的趋势。

液体表面的各部分相互吸引的力称为表面张力，表面张力的方向与液面相切，作用在任何一部分液面上的表面张力总是与这部分液面的分界线垂直。

表面张力的大小与所研究液面和其他部分的分界线长度L成正比，因此可写成

Lf

式中称为表面张力系数，在国际单位制中，其单位是N/m，表面张力系数的数值与液体的种类和温度有关。

3．4．2表面能

我们再从能量角度研究张力现象，由于液面有自动收

缩的趋势，所以增大液体表面积需要克服表面张力做功，由图3-4-1可以看出，设想使AB边向右移动距离△x，则此过程中外界克服表面张力所做的功为

SxABxfxFW22外

式中△S表示AB边移动△x时液膜的两个表面所增加的总面积。若去掉外力，AB边会向左运动，消耗表面自由能而转化为机械能，所以表面自由能相当于势能，凡势能都有减小的趋势，而SE，所以液体表面具有收缩的趋势，例如体积相同的物体以球体的表面积最小，所以若无其他作用力的影响，液滴等均应为球体。

例 将端点相连的三根细线掷在水面上，如图3-4-2所示，其中1、2线各长1.5cm，3线长1cm，若在图中A点滴下某种杂质，使表面张力系数减小到原来的0.4，求每根线的张力。然后又把该杂质滴在B点，求每根线的张力：已知水的面表张力系数α=0.07N/m。

A滴入杂质后，形成图3-4-3形状，取圆心角为θ的一小段圆弧，该线段在线两侧张力和表面张力共同作用下平衡，则有1)4.0(2sinRaaaT，式中cmR25.2,22sin1代入后得0,1067.11432TNTTT。

环状法测量液体表面张力实验报告

环状法测量液体表面张力实验报告

引言：

表面张力是液体表面上分子间相互作用力的结果，是液体分子间引起液体表面收缩的力。测量液体表面张力是物理实验中常见的实验之一，环状法是一种常用的测量液体表面张力的方法。本实验通过环状法测量不同液体的表面张力，探究液体种类、温度等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量方法；

2. 探究不同液体的表面张力差异；

3. 研究温度对液体表面张力的影响。

实验仪器与试剂：

1. 环状法测量仪器：包括环状装置、支架、刻度尺等；

2. 不同液体样品：如水、酒精、甘油等；

3. 温度计。

实验步骤：

1. 准备工作：将环状装置安装在支架上，确保其水平稳定。准备好不同液体样品，并用温度计测量其温度；

2. 实验操作：将环状装置浸入液体样品中，使液体完全填满环状装置，然后缓慢抬起，直至液体从环状装置中脱落。记录液体脱落时的高度差；

3. 重复实验：重复上述步骤，至少进行三次实验，取平均值作为最终结果；

4. 温度变化实验：在同一液体样品中，分别在不同温度下进行实验，记录液体脱落时的高度差。

实验结果与分析：

1. 不同液体的表面张力差异：根据实验结果，可以发现不同液体的表面张力存在差异。以水、酒精和甘油为例，通常水的表面张力较大，酒精次之，甘油的表面张力较小。这是由于不同液体分子间相互作用力的不同导致的。

2. 温度对液体表面张力的影响：通过实验可以发现，随着温度的升高，液体的表面张力会减小。这是因为温度升高会增加液体分子的热运动能量，使分子间相互作用力减弱，从而导致表面张力降低。

实验误差与改进：

1. 实验误差：实验中可能存在的误差包括仪器读数误差、液体脱落高度的判断误差等。为减小误差，可以增加实验重复次数，取平均值作为结果。

2. 改进方法：可以使用更精确的测量仪器，如数字式温度计，以提高测量精度；同时，可以使用更细致的刻度尺，以减小读数误差。

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

液体表面张力实验报告

实验原理：

实验一、一元硬币上能承载几滴水?

水是由水分子组成，它们之间不是独来独往的，而是互相吸引，甚至三三两两地结合。处在中间的水分子受到来自四面八方的其他水分子的包围，受力均匀。可是处在水面的水分子情况不同，它的一面与空气接触，没有来自其他水分子的吸引力，使得它受力不均匀，水的表面好像一块张紧的弹性薄膜。

由于液体的表面有这种奇特的存在，就使得液体的表面总是处在被绷紧的状态，并尽量收缩到最小。由于在体积相同的条件下，球的面积最小，所以在表面张力的作用下，肥皂泡、小露珠、水银滴等也

就都收缩成球形了。一元硬币上能承载的水滴也相应增加了。

实验二、订书针、一分硬币能浮在水面上吗?

小木块入水后,撤掉压力还能上浮是因浮力作用，而订书针、硬币入水后,由于表面张力被破坏下沉,原来浮在水面是因水的表面张力。

其实科学就在我们的身边，就在我们的生活中，你也可以和爸爸妈妈一起动手做一做，亲自去感受去体验，做个科学小达人吧！

处于表面的液体分子（球状模型，液体分子排列紧密），以分子B为中心的球面中的一部分在液体当中，另一部分在液面之外，由于对称性可知，CC'和DD'之间部分的受到的合力等于零；对B有效的作用力是由球面内DD'以下的部分受到的向下合力。由于处在边界内的每—个分子都受到指向液体内部的合力，所以这些分子都有向液体内部下降的趋势，同时分子与分子之间还有侧面的吸引力，即有尽量收缩表面的趋势。

以最简单的气液相界面为例，液相内分子周围所受的力是对称的，彼此相互抵消，但表面层分子由于受力不均衡，其结果受到垂直指向液体内部的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。如果要扩大表面就要把内层分子移到表面上来，这至少需要克服表面分子的拉力而做功。实际上液体分子内部所受的力是分子间作用力当然也包括氢键。因此，简单地说表面张力是范德华力和氢键微观作用在宏观上的表现。