液体表面张力实验报告
【实验目的】
1．了解水的表面性质，用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。 2．学会使用焦利氏秤测量微小力的原理和方法。
【实验仪器】
焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，水，游标卡尺等。
【实验原理】
表面张力 f 与线段长度 L 成正比。即有：
f = αL
（1）
比例系数α 称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm -1。
将一表面洁净的长为 L 、宽为 d 的矩形金属片（或金属丝）竖直浸入水中，然后慢慢提 起一张水膜，当金属片将要脱离液面，即拉起的水膜刚好要破裂时，则有
F = mg + f
（2）
式中 F 为把金属片拉出液面时所用的力；mg 为金属片和带起的水膜的总重量； f 为表面张
力。此时， f 与接触面的周围边界 2（L ＋ d ）,代入（2）式中可得
)
(2d L mg
F +-=
α
本实验用金属圆环代替金属片，则有
)
(21d d mg
F +-=
πα
(式中 d 1、d 2 分别为圆环的内外直径)
【实验步骤】 1.调“三线对齐” 2.测量弹簧的倔强系数K 3.测（F-mg ）值。
mg -F =f =S K ∆
代入得
）
（21d k d S
+∆=
πα
4.用卡尺测出d 1、d 2值，将数据代入即可求出α值
5.再记录室温，可查出此温度下蒸馏水的标准值α，并作比较。
【数据处理】
1.用逐差法计算弹簧的倔强系数K （实验温度：180
C ）
2．计算液体表面张力f
3. 金属环外、内直径的测量(本实验直接给学生结果)
N d d S
K 3211033.47)
(-⨯=+∆=
πα
3．计算表面张力系数α及不确定度
55.3)(K
)(2
S 212K 21=⎪⎪
⎭⎫ ⎝
⎛∆++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆=∆∆d d d d S ππα 4. 表面张力系数的理论值：m N m N t /1075.71/10)15.05.75(33--⨯=⨯-≈α
m N /)55.31033.47(3±⨯=-α
【误差分析】
1.水有杂质导致α值偏小
2.测量s 时要避免水膜提前破裂导致实验误差较大
3.桌面的震动，空气流动，金属圆环底部不水平
4.仪器未调零，表面张力系数测定仪不稳定
5.拉脱过程不匀速，拉脱速度过快
6.圆环底部没有浸没到水中，圆环不稳定（晃动）
7.圆环直径测量不准确
【思考题】
1. 用焦利称测量微小力的依据是什么？ 答：焦利秤支架上设有游标，精度为0.02mm
2．金属圆环浸入水中，然后轻轻提起到底面与水面相平时，试分析金属圆环在竖直方向的受力。
答：竖直向上的拉力，竖直向下的重力和液体表面张力，且平衡抵消
3．分析（2）式成立的条件，实验中应如何保证这些条件实现？
答：（1）每次读数前须三线对齐（2）避免水膜提前破裂
4．本实验中为何安排测（F—mg），而不是分别测F和mg？
答：分开测量难度大且误差大
5. 本实验影响测量的主要因素有哪些？这些因素使 偏大还是偏小？
答：α与液体种类、纯度、温度和液面上方的气体成分有关。
液体温度越高，α值越小，液体杂质越多，α值越小。
【实验数据截图】
