水的表面张力PPT

D此2时分传别感为器吊受环到的的外拉径力和F内1和径输。出电压U1成正比，有： U1 = BF1
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片状吊环在液膜拉破后瞬间有：
F2 = mg
同样有
U2 = BF2
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 U1－ U2 = △U = B·△F = B（F1－ F2）= Bαл(D1+ D2) 由变上化式值可可以表得示到为液：体的表面张力系数为:
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
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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。
形
于液体分子间的吸引力，液体
就会沿固体表面扩张，形成薄
不
膜附着在固体上，这种现象称
浸
为浸润；反之为不浸润现象。
接触角
润 情 形
2
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4. 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 表面
层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度 L 成正 比， 式中α称为表面张力系
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
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四、实验内容
1. 实验方法
（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。

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作用在小面元ΔS周界线Δｌ上的表面 张力为
Δf ＝α×Δｌ
Δf 可以被分解为Δf１和Δf２，由于Δf２与 半径ｏｃ垂直，对附加压强不起作用，
故不考虑。
而Δf１的方向指向液体内部，其值为
Δf１ =Δl sinφ=α×Δl sinφ
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作用于ΔS整个周界线－－即其周长上的 表面张力，指向液体内部的分力总和为
即增加单位液面所增加的势能。
由上式可知，α在数值上等于增加单位液 面时外力所作的功，从能量的角度看，其大小 等于增加单位液面时所增加的表面自由能。
那么液体表面能的减小可以通过下面任 一种自动过程来实现：
自动减小S；
自动减小α；
S和α两PPT学者习交都流 同时自动减小。
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二、曲面下的附加压强
Hale Waihona Puke PPT学习交流PC
PA
4
R
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一、毛细现象和气体栓塞 １、 毛细现象
（１）润湿现象 当液体和固体接触 时，液固界面之间会出现两种现象：
润湿和不润湿现象。
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同一种液体，对不同的固体来说，
它可以是润湿的，也可以是不润湿的。 润湿和不润湿现象就是液体和固体接触 处的表面现象。其差别是由液体分子与 固体分子之间的相互作用而形成的。可 以用其分子间相互作用力的大小来解释。
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如果以10-9m为半径作一球面， 显然则只有在这个球面内的分子才 对位于球心上的分子有作用力。
分子作用球——分子引力作用范围是 半 径 为 10-9m 的 球 形 ， 球 的 半 径 称 为 分子作用半径。

• 实验设备：水杯、若干个硬币 • 实验过程：
• 水杯盛满清水，杯口擦干； • 将硬币一个个竖直放入水中；
• 实验现象：放了多个硬币时，水面在杯 口上鼓了起来，但一滴也不溢出来。
原来，这又是水的表面张 力——收缩绷紧的力把水面 “裹”住了。
• 实验设备：茶杯、10毫米的吹塑纸月亮，用铁丝做的直径16毫米的空心吊环
水的表面张力现象
4年级2班 孟祥致
我们在生活中常遇到 这样的疑问：
答案： • 液体表面具有表面张力——一种类似 绷紧了的橡皮膜似的作用。
关于表面张力的一些知识： 表面张力是由水分子间的内聚力引起的。 处于水体表面层中的水分子比水体内部水分子稀疏。 由于向心力的作用，使得水体表层犹如一张绷紧的薄 膜，有收缩趋势。 从而使水体尽可能的缩小它的表面面积。而球形是一 定体积下表面积最小的几何形体。 因此，在表面张力的作用下，水滴总是力图保持球形。
• 实验过程：
• 将水杯倒满水； • 将月亮放在水面上； • 用吊环水表面张力形成的水膜 把月亮托了上来
第四个实验：毛线的沉浮
• 将几根毛线投到水上 • 将少量洗发水滴到水面上
• 毛线不容易浸湿，浮在水面
• 毛线立即沉入水底
原来，洗发水降低了水的表面张力，它可以使水的 各分子间的互吸力，小于水与毛线间的吸力。所以 毛线立即被沾湿
表面张力比较： 肥皂水<纯水
盐水——聚拢
表面张力比较： 盐水>纯水
墨水——聚拢
表面张力比较： 墨水>纯水
• 实验用具：玻璃板、滴管、盛液体的器皿、纯净水、盐水、墨水、 菜籽油 • 实验过程：1、用滴管吸相同体积的不同液体，轻轻滴在玻璃板上， 仔细观察液滴的高度；2、在原来液滴的基础上，再滴 几滴液体，观察液滴高度。 • 实验现象：相同体积条件下，不同液体形成的液滴高度不一样。 从低到高：菜籽油，墨水，水，盐水 • 为什么呢？不同液体的表面张力大小是不一样的

实验四 电位差计
F U B
B 表示力敏传感器的灵敏度，单位为V /N 。
实验内容及步骤
• 测量力敏传感器的灵敏度 • 测量水的表面张力系数
测量力敏传感器的灵敏度 B
1. 开机预热 15 分钟 2. 吊蓝放在力敏传感器的挂钩上
3. 电压表调零 4. 7 个 0.5 g 片码依次放入吊盘中，记下U0→U7
5. 依次取走片码，记下U7 → U0
2
3
4
5
B 代入D1、D2
附：水的表面张力系数α的标准值
系数α N/m 水温 t°C
0.074 22 0.073 22
10
15
0.072 75 20
0.071 97 25
0.071 18 30
思考题
1.本实验操作中，误差来源可能在哪些方面，应 如何避免。 2.简述液体表面张力系数α的影响因素。
下周实验
测量液体表面张力系数α
测量吊环拉断液柱前一瞬间环受到拉力F1对应的电压值U1 测量水柱拉断脱离液面吊环受力为F2对应的电压值U2
f
(D1 D2 )
(U1 U 2 )
B (D1 D2 )
(N / m)
液体表面张力系数α测量
测量次数
1
U1（mv）
U2（mv）
内径:3.310cm ；外径:3.496cm
拉脱法测定液体表面张力系数
实验装置
调节架
升降台
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 存在于表面 层，方向与直线垂直，大小与直线的长度 L 成正比， 即
式中α称为表面张力系 数，它等于沿液面作用在分 界线单位长度上的表面张力, 其单位为N·m-1。它的大小 与液体的成分、浓度以及温 度有关。

如何进一步研究和利用水的表面张力？
我们可以进一步研究表面张力的原理和应用，善某些工艺过程。
《水的表面张力》PPT课件
# 水的表面张力 ## 什么是表面张力？ - 表面张力的定义 - 表面张力与分子间作用力的关系 ## 表面张力的实验 - 用水滴实验展示表面张力 - 利用吸管演示水下的表面张力 ## 表面张力的应用 - 生物学中的应用 - 工程学中的应用 ## 结论与思考 - 结论：水的表面张力是水分子之间的作用力所产生的 - 如何进一步研究和利用水的表面张力？
表面张力的应用
生物学中的应用
水的表面张力使得某些昆虫能够在水面行走或站立， 如水黾。
工程学中的应用
表面张力的控制可用于制造液滴传感器、液体透镜 或液面自动调节系统。
结论与思考
结论：水的表面张力是水分子之间的作用 力所产生的
通过实验和观察，我们可以得出结论：水的表面张 力是由于水分子之间的相互作用力所导致的。
什么是表面张力？
表面张力是指液体表面的分子间作用力所引起的液体表面的扩张趋势。分子间作用力导致液体分子在表面产生一个 类似弹簧的拉力，使得液体表面趋向于缩小。
表面张力的实验
用水滴实验展示表面张力
通过在一枚硬币上滴水，观察水滴如何保持圆形并不易 落下，展示水的表面张力。
利用吸管演示水下的表面张力
将吸管浸泡在水中，水不会流入吸管，这是因为水的表 面张力抵抗了水流入吸管的趋势。

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2.液体表面层分子的分布特点 (1)液体内部分子的分布特点:液体内部的任何一个分子都会 受到邻近分子的引力和斥力,分子斥力作用的距离极小,分
子引力的作用距离相对较大,每个分子与最邻近的分子引
力和斥力相抵消,而较远处分子对这个分子的作用表现为 大小不等的引力,可以认为分子受到周围间隔数个分子的 吸引力,在液体内部的分子被其它分子包围,在各个方向上 受到邻近分子的引力是相等的,引力的合力为零.
B.分子的分布比液体内部密,分子间的作用力表现为斥力
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2.表面张力及其微观解释 一个薄层 (1)液体的表面层:液体与气体接触的表面存在的__________.
吸引 的力. (2)表面张力:液体表面层各部分间相互______
稀疏 即表面层分子 (3)产生原因:表面层分子的分布比内部______, 大 间距离比液体内部分子间的距离__________.
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c.液体的流动性:液体分子间距离小,分子密集在一起,液体分 子主要表现为在平衡位置附近做微小振动,但是,液体分子 没有长期固定的平衡位置,液体分子可以在液体内移动,不 能形成特定的形状,这是液体具有流动性的原因. d.液体的扩散特点:液体中的扩散现象是由液体分子的运动产 生的.液体分子的移动比固体分子的移动要容易的多,所以 液体扩散比固体的扩散要快.
第三章 液体 第一节 液体的表面张力
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1.液体表面的收缩趋势 (1)液体的表面现象 小昆虫能在水面上跑来跑去,或停在水面上而不陷入水中;轻 浮 在水面上.仔细 放在水面上的钢针或硬币也能__________ 观察后发现,钢针或硬币被水面托住时,与它们接触的液面 橡皮膜 稍有弯曲,像压在张紧的______________上一样,这时液 支持力 面给了钢针或小物体向上的______________ 作用. 自由下落过程中的小液滴,或植物叶面上的小露珠也都呈现

2．液体表面分子的分布 液体表面附近的分子由平衡位置向外运动时，因为外部空气和蒸汽分子对 它的斥力很小，不起显著作用，它只受到内部分子的吸引力，因此使它恢复到 平衡位置的作用力就没有在液体内部时大，使得表面层里的分子振动的振幅要 比液体内部分子的振幅大，一些动能大的分子就有可能冲出吸引力范围，成为 蒸汽分子，结果形成表面层里的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子间 的距离就比较大(r＞r0)．
[再判断] 1．液体的表面都有收缩的趋势．(√) 2．昆虫不落入水中，是因为受到了向上的支持力．(√) 3．体积相同的各种形状物体中，球形物体表面积最大．(×) [后思考] 小木船漂浮在水面上是由水面的收缩趋势引起的吗？
【提示】 不是．小木船漂浮在水面上是由小木船受到了水对船的浮力引 起的，而不是由水面的收缩趋势引起的．
【解析】 液体表面层内分子比液体内部分子分布稀疏．在液体内部分子
间的距离是 r＝r0，分子引力和分子斥力相等，对外表现的分子力为零．在表面 层，分子间的距离是 r>r0，分子间的作用力表现为相互吸引，它的作用是使液
体表面绷紧，有收缩的趋势，A、B 错误，CE 正确；表面层上方的气体分子对液 体表面分子的吸引力很小，可以忽略，不是使液体表面收缩的原因，故 D 错误．知识点学一业分
层
测
第 1 节 液体的表面张力
评
知 识 点 二
学习目标 1.知道液体表面的收缩趋势，理解液体 表面存在表面张力现象．(重点) 2．从微观角度了解液体表面张力的成 因．(难点)
知识脉络
液体表面的收缩趋势
[先填空] 1．实验：回形针、硬币漂在水面上 (1)现象：当回形针或硬币漂浮在水面上时，托起回形针或硬币的水面 稍有弯曲 ，就像放有圆形小物品的橡皮膜稍有弯曲一样． (2)结论：液面给回形针或硬币等小物品施加了向上的支持力．

bernoulli方程方程h流体从水面到出口将重力势能转换为压力能再将压力能转换能再将压力能转换为动能为动能为动能为动能流体从水面到出口将重力势能转换为压力paghapbghb静止流体重力势能与压力能总和守恒总和守恒静止流体重力势能与压力能pvbernoulli方程方程h流体从水面到出口将重力势能转换为压力能再将压力能转换能再将压力能转换为动能为动能为动能为动能流体从水面到出口将重力势能转换为压力运动的速度完全相同完全相同出出流流流流速度速度出流是一个准静态过程准静态过程出流是一个与自由落体与自由落体运动的速度ppghv22常数常数不考虑流动的损失重力势能压力能和动能的总和守恒压力能和动能的总和守恒不考虑流动的损失重力势能ghv2?bernoulli方程方程h出出流流流流速度速度沿程阻力损失局部阻力损失局部阻力损失沿程阻力损失流体能量pghv22实际上逐步降低实际上逐步降低ppghv22常数常数不考虑流动的损失重力势能压力能和动能的总和守恒压力能和动能的总和守恒不考虑流动的损失重力势能ghgh2vv2???bernoulli方程方程h出出流流流流速度速度沿程阻力损失局部阻力损失局部阻力损失沿程阻力损失流体能量pghv22实际上逐步降低实际上逐步降低pghgh2v2?v??沿程阻力损失
专利申请日 1990.01.16
名称
鸳鸯壶
申请（专利权） 崔 富 胜
本实用新型涉及一种可以盛装各种液体
的鸳M鸯an壶d，ar由in壶d体uc、k 壶嘴、壶把和壶盖组成。
壶体内由隔板分隔成两个空腔，并分别与通 往壶嘴的通液道相通，在壶体顶部设有加液 孔，壶把上设有进气孔，使用时可随意选择 壶内任一种液体。该鸳鸯壶结构简单、造型 美观、制造容易、成本低，使用方便，特别 适合于家庭、食堂、餐厅使用。
液体表面 所接触的 有固体和 气体

CHAPTER 06
总结与展望
总结水的表面张力相关知识
表面张力定义
表面张力是液体表面的一种物理现象 ，表现为液体表面受到的朝向内部的 拉力。
表面张力影响因素
表面张力的大小受温度、压力、溶液 浓度等因素影响。一般来说，温度越 高，表面张力越小；压力越大，表面 张力也越大。
表面张力产生原因
表面张力是由于液体表面分子之间的 距离比液体内部大，导致分子间的相 互作用力不平衡所引起的。
表面张力单位
单位
达因或达因/厘米。
换算
换算成国际单位制时，1达因/厘米=10^(-3)牛/米。
CHAPTER 02
水的表面张力现象
露珠形状
总结词
露珠呈现球形是由于水的表面张力作 用，使水分子在接触空气的表面形成 紧密排列，抵抗外部压力，形成稳定 的球形。
详细描述
当水分子在固体表面上凝结时，它们 会形成一种紧密的排列，这种排列产 生的力量就是表面张力。由于这种力 量的作用，露珠呈现完美的球形。
《水的表面张力》 PPT课件
contents
目录
• 水的表面张力简介 • 水的表面张力现象 • 影响水的表面张力的因素 • 水的表面张力实验 • 水的表面张力在生活中的应用 • 总结与展望
CHAPTER 01
水的表面张力简介
表面张力定义
表面张力
液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。
表面张力在生活中的应用
表面张力在日常生活中有许多应用， 如水滴的形成、水黾在水面上行走、 肥皂泡的形成等。
展望未来对水的表面张力的研究
新技术应用
随着科技的发展，未来对水 的表面张力的研究将更多地 利用先进的技术手段，如原 子力显微镜、光散射技术等 ，以更精确地测量和了解表 面张力。

05
实验：水的表面张力实验
实验目的
探究水的表面张力现 象。
培养观察、分析和解 决问题的能力。
了解表面张力在日常 生活中的应用。
实验材料
一杯清水
一个小水桶 一块纸巾
一枚硬币 一根缝衣针
实验步骤
1. 将硬币平放在水面，观察到硬币被“托起”， 这是因为水的表面张力使硬币与水面紧密贴合。
3. 将小水桶装满水，然后迅速将水倒出，观察到 水形成了一串连续的水珠，这是因为水的表面张 力使水珠保持完整。
水质中含有的杂质和溶解物也会影响表面张力；压力越大，表面张力越
大。
思考与讨论
利用表面张力制作微型机器人
利用表面张力进行液体点滴控制
通过在机器人表面涂上一层具有超疏水性 质的材料，使其能够在水面上行ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，实现 水陆两栖的移动。
通过控制表面张力，可以实现液体的点滴 和停止，可用于医学、生物等领域中的点 滴控制。
03
影响水的表面张力的因素
温度
温度对水的表面张力影响显著 ，随着温度的升高，水的表面 张力逐渐减小，反之亦然。
在常温下，水的表面张力大约 为72.8 mN/m，而在接近0°C 时，表面张力最大，大约为 100 mN/m。
温度对表面张力的影响主要是 由于水分子间的相互作用力随 温度变化。
物质种类
表面张力单位
表面张力单位是牛顿/米（ N/m）。
表面张力特性
表面张力是液体表面所具 有的一种特性，与液体的 种类、温度、纯度等因素 有关。
表面张力产生的原因
分子引力不均衡
液体表面层的分子受到的来自内 部和外部的分子引力不均衡，导 致表面层分子分布比内部稀疏，
从而产生表面张力。

动手体验表面张力的 神奇力量
当
遇 上
？ 用硬币装水
？ 一枚一元硬币能容纳多少滴水呢
自己设计实验，利用桌面上的各种 材料，探究表面张力的影响因素
实验小要求
尽量避免弄湿桌面 每组需及时记录实验过程，实验现象及
实验感悟，结束时需上交 做完实验后请保持桌面整洁，将所用实
验用具摆放好
表面张力影响因素
内因： 无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大
的多； 水的表面张力72.8mN/m(20℃)； 有机液体的表面张力都小于水； 含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大； 含F、Si的液体表面张力最小；分子量大表面
张力大； 水溶液：如果含有无机盐，表面力比水大；
含有有机物， 表面张力比水小。
《水的表面张力》PPT课件
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生活中的表面张力现象
表面张力：凡作用于液体表面，使液体
表面积缩小的力，称为液体表面张力。 它产生的原因是 液体跟气体接触的表面 存在一个薄层，叫做表面层，表面层里 的分子比液体内部稀疏，分子间的距离 比液体内部大一些，分子间的相互作用 表现为引力。
自己设计实验利用桌面上的各种自己设计实验利用桌面上的各种材料探究表面张力的影响因素材料探究表面张力的影响因素实验小要求实验小要求尽量避免弄湿桌面尽量避免弄湿桌面每组需及时记录实验过程实验现象及每组需及时记录实验过程实验现象及实验感悟结束时需上交实验感悟结束时需上交做完实验后请保持桌面整洁将所用实做完实验后请保持桌面整洁将所用实验用具摆放好验用具摆放好表面张力影响因素表面张力影响因素内因
表面张力影响因素
外因： 温度升高表面张力减小； 压力和表面张力没有关系。 注：液体（0度以上时）表面张力最弱的

视频：在硬币上滴水（见硬币滴水视频）
水面凸起但水没有溢出
可见：水面是一张有弹性的膜
为什么液体的表面会形成一张有弹性的膜呢？
通过下面的实验和分析，我们将会 明白这是液体表面张力作用的结果。
实验一：
（1）请把系有棉线的铁环放入肥皂中， 拿出后，要使铁环上布满肥皂膜。
（2）刺破一侧的肥皂膜，仔细观察另 一侧肥皂膜和棉线的变化情况。
2、为什么表面积总想“最小呢”？ 猜想：
液体表面会形成一层膜，且这层膜 有收缩的趋势？
为什么这只蜥蜴 能在水上行走？
为什么蛛网上的 水珠呈球状？
可见:液体表面会形成一层膜
虫子为什么能在水上行走 1、一种是水的表面张力的作用。 水原子紧紧地挨在一起，产生内聚力，它使水
的表面形成一层有弹性的薄膜。支撑这层“薄膜” 的力量称作表面张力。一些小昆虫和动物之所以 能在水面上行走，是因为它们的重量还不会压破
15液体的表面张力液体表面张力的分析图液体表面张力的分析图线两侧液体之间的作用力为引力在液体表面设想一条任意直线把液面分成两个部分使液体表面绷紧表面张力方向垂直与所画的线mn16知识巩固蛛网上的水珠为何呈球状
液体及液体的表面张力
观察液体表面现象
•
荷 叶 上 的 露 珠 为 什 么 是 球 形 的 ？
• 为什么蜘 蛛网上的 水珠是圆 形的？
一、液体的特点和性质
1、具有一定的体积，不易被压缩。 2、具有流动性。
生活中的现象 1、叶子上的露珠为什么是球形的？或者 球形有什
么“特点”呢？
水分子之间存在作用的吸引力，水表面的分子在这种引力 的驱使下向内部移动，致使水表面收缩，表面积迅速缩小， 学过立体几何的人都知道，在体积一定的情况下，球的表 面积最小，这就是叶子上的水珠为什么总是球形的原因。

其中α称为液体的表面张力系数，单位为 其中 称为液体的表面张力系数，单位为N/m。 称为液体的表面张力系数 。 当金属圆环从待测液体表面脱离时， 当金属圆环从待测液体表面脱离时， 受到液体向下作用的表面张力 有内外两个面） （有内外两个面）：
U = KF
2. 力敏传感器的灵敏度
在力敏传感器的悬梁臂上作用一力F时 在力敏传感器的悬梁臂上作用一力 时，将有一 输出， 电压信号U输出 电压信号 输出，并且 K称为力敏传感器的灵敏度，单位为mV/N。 称为力敏传感器的灵敏度，单位为 称为力敏传感器的灵敏度 。
三、实验操作
1．实验前的准备。仪器预热，调整底座水平，清洗圆环； ．实验前的准备。仪器预热，调整底座水平，清洗圆环； 2．力敏传感器的定标。电压表调零后，依次加入砝码共8g, ．力敏传感器的定标。电压表调零后，依次加入砝码共 记录电压表的相应读数 电压表的相应读数； 记录电压表的相应读数； 3． 测定常温下水的表面张力系数。 ． 测定常温下水的表面张力系数。 （1） 清洗玻璃皿，盛水，置于支架台，悬挂金属圆环； ） 清洗玻璃皿，盛水，置于支架台，悬挂金属圆环； （2）调节旋钮，使玻璃皿上升至将圆环的底部浸入水面。再 ）调节旋钮，使玻璃皿上升至将圆环的底部浸入水面。 使水面逐渐下降，记录即将拉断水膜前一瞬间数字电压表 使水面逐渐下降，记录即将拉断水膜前一瞬间数字电压表 读数值U 和水膜拉断后数字电压表读数值 数字电压表读数值U 重复5次 读数值 1和水膜拉断后数字电压表读数值 2，重复 次 ； 4．记录金属圆环的外径 1和内径 2，测量水的温度。 ．记录金属圆环的外径d 和内径d 测量水的温度。 外径
3. 表面张力系数的测定
将洁净的金属圆环浸入液体后慢慢地拉出水面， 将洁净的金属圆环浸入液体后慢慢地拉出水面， 若拉断水膜前一瞬间电压表的读数为U 此时外加拉 若拉断水膜前一瞬间电压表的读数为 1,此时外加拉 力为