水的张力的实验

《水的表面张力》教学设计

河北师范大学化学学院

教学目标：

1. 细致观察水的表面张力现象，并能设计实验研究水的表面张力。

2. 作出科学预测并通过实验验证。

3. 进一步训练科学观察、实验、记录等科学素养。

科学探究：

科学知识：

1. 认识水的表面存在着一股收缩的力——表面张力，表面张力可以改变。

2. 了解生活中水的表面张力现象。

情感态度、价值观：

1. 培养学生细致观察、大胆预测、认真实验科学的习惯。

2. 体验大自然的奥秘，进一步热爱科学探究活动。

教学准备：

1. 收集水的表面张力材料。

2. 分组材料：玻璃杯两个、玻璃球、硬币、大头针、小块滤纸、滴管、洗洁精。

教学过程：

一、激趣导入

1.谈话：看到我们桌上的研究材料，聪明的同学一定能猜到我们今天的研究内容和水有关。说到水，相信同学们一定不陌生，那么你们知道水的哪些特点呢？还知道水有什么特点吗？（大家的科学知识真不少！）

今天的我们还要继续来研究水的一个新的特点。如果不借助船、木筏等工具，你们能在水面上悠闲自在的散步吗？对，肯定不行，只有在一些武侠片中，我们才能看到一些轻功高手在水面上疾驰如飞，不过这都是虚构的。但是在自然界中却有一些动物能在水面上悠闲自在的散步，你们见过吗？想不想来看一下？

2.（出示：水黾等的图片。）水黾的本领大吧！看来它可是真正的轻功高手了。水黾怎么可以在水面上而不沉下去呢？想不想揭开其中的奥秘？。

二、认识水的表面张力现象

1.讲述：我们首先借助大头钉来研究。把大头钉丢在水里，会怎样？

（演示直接在杯中丢大头钉）讲述：真的沉下去了，很多金属做的物体丢在水里往往都会沉下去。但是及金老师却可以使金属做的大头钉待在水面上而不沉下去，你们相信吗？

2.（出示：事先准备的钉漂在水面的杯子，并投影展示）一样的大头钉怎么能待在水面上而不沉下去的？你们想知道老师是怎么使大头钉待在水面上的吗？你们很想知道吧！可我现在不告诉你们！先请大家猜猜老师可能用了什么巧妙的方法？

水的表面张力实验报告

实验名称：水的表面张力实验

实验目的：通过实验探究水的表面张力原理，并使用测量方法来测算水的表面张力。

实验器材：测量器（浮力传感器）、针管、洗涤剂

实验步骤：

1. 将测量器挂在支架上，调整好高度，并调整好水平。

2. 然后使用针管往水中插入，不要插太深，留出适当的空气。

3. 然后再向水中滴入洗涤剂，使得水与针管末端形成水平面。

4. 调整装置，保证测量器静止不动，并记录实验环境温度、湿度、大气压力等参数。

5. 在保证水面干净整齐的情况下，使用测量器来测量水面的表面张力。

6. 重复以上步骤数次，取平均数作为结果。

实验原理：

水分子表面张力是水分子相互间吸引力作用的结果，即两种不同物质接触面上所表现出的抗拉强度。表面张力越大，说明水分子间相互吸引力越强。

实验结果：

通过实验，测算得出的水的表面张力为0.075N/m，符合理论值范围。因此本次实验结果准确可靠。

结论：

水的表面张力是由水分子相互间的吸引力作用结果所表现出来的。通过本次实验，我们可以准确测算水的表面张力，并且得出合理的实验结论。

水表面张力介绍

表面张力

表面张力，是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。通常，处于液体表面层的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，合力表现为平行于液体界面的引力。表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。

1基本信息

多相体系中相之间存在着界面（interface）。习惯上人们仅将气-液，气-固界面称为表面(surface）。

表面张力，是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。将水分散成雾滴，即扩大其表面，有许多内部水分子移到表面，就必须克服这种力对体系做功——表面功。显然这样的分散体系便储存着较多的表面能(surface energy）。

2相关数据

在293K下水的表面张力系数为72.75×10-3N·m-1，乙醇为22.32×10-3N·m-1，正丁醇为24.6×10-3N·m-1，而水-正丁醇（4.1‰）的界面张力为34×10-3N·m-1。

表面张力的测值通常有多种方法，实验室及教科书中，通常采用的测试方法为最大气泡压法。由于其器材易得，操作方法相对易于学生理解表面张力的原理，因而长期以来是教学的必备方法。

作为表面张力测试仪器的测试方法，通常有白金板法（du Nouy method)\白金环法（Wilhelmy

plate method)\悬滴法\滴体积法\最大气泡压法等。

3测定方法

(1)表面张力法。表面张力测定法适合于离子表面活性剂和非离子表面活性剂临界胶束浓度的测定，无机离子的存在也不影响测定结果。在表面活性剂浓度较低时，随着浓度的增加，溶液的表面张力急剧下降，当到达临界胶束浓度时，表面张力的下降则很缓慢或停止。以表面张力对表面活性剂浓度的对数作图，曲线转折点相对应的浓度即为CMC。如果在表面活性剂中或溶液中含有少量长链醇、高级胺、脂肪酸等高表面活性的极性有机物时，溶液的表面张力-浓度对数曲线上的转折可能变得不明显，但出现一个最低值(图2—15)。这也是用以鉴别表面活性剂纯度的方法之一。

水的表面张力实验原理

水的表面张力是指水面上含有杂质的情况下，水分子间的相互作用力。水分子间互相吸引产生的张力，使得水面上形成紧致、几乎无风浪的状态。在实验室里，可以通过实验方法来测定水的表面张力，以下将详细介绍该实验的原理和步骤。

原理：

表面张力可用表述为水分子间的相互作用力，它的单位是N/m。这种作用力在水面上形成了一个薄薄的膜，使得水面变得平滑。根据静水压和表面张力之间的平衡关系，可以得到如下的公式：

F = 2πrγ

其中，F是水面上的张力，r为液体在管道内所形成的曲线的半径，γ是液体的表面张力系数。因此，当曲线半径已知时，可以根据上述公式计算出水的表面张力系数。

步骤：

1. 准备试验：取得水和一个张口的小瓶子。

2. 将瓶子灌满水，以接近瓶口顶部。

3. 将一块平整、干燥、清洁的平板水平放置于水平面上。

4. 找到一支细针并使其通过瓶口，使其最终紧贴水面。

5. 将水的表面张力测量仪器轻轻的放置在平板和针之间。

6. 张力测量仪器将会测量到水分子间的拉伸力，这些力是由于表面张力而引起的。

7. 留意试验结果并记录。

8. 计算表面张力系数。

总之，通过一系列的操作可以轻松地进行水的表面张力实验，从而获得水的表面张力系数，并进行后续的相关研究。