作业帮表面张力系数的测定
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/14 22:11:02 作文素材
篇一：液体表面张力系数测定的实验报告
xx大学实验报告
一【实验目的】
（1） 掌握力敏传感器的原理和方法
（2） 了解液体表面的性质，测定液体表面张力系数。
二【实验内容】
用力敏传感器测量液体表面的张力系数
三【实验原理】
液体具有尽量缩小其表面的趋势，好像液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。这种沿着表面的、收缩液面的力称之为表面张力。
测量表面张力系数的常用方法：拉脱法、毛细管升高法和液滴测重法等。此试验中采用了拉脱法。拉脱法是直接测定法，通常采用物体的弹性形变（伸长或扭转）来量度力的大小。液体表面层内的分子所处的环境跟液体内部的分子不同。液体内部的每一个分子四周都被同类的其他分子所包围，他所受到的周围分子合力为零。由于液体上方的气象层的分子很少，表层内每一个分子受到的向上的引力比向下的引力小，合力不为零。这个力垂直于液面并指向液体内部。所以分子有从液面挤入液体内部的倾向，并使得液体表面自然收缩，直到处于动态平衡。 假如在液体中浸入一块薄钢片，则钢片表面附近的液面将高于其它处的,如图1所示。
由于液面收缩而产生的沿切线方向的力Ft称之为表面张力，
角φ称之为接触角。当缓缓拉出钢片时，接触角φ逐渐的减小而趋于零，因此Ft方向垂直向下。在钢片脱离液体前诸力平衡的条件为
F = mg + Ft （1）
其中F是将薄钢片拉出液面的时所施加的外力，mg为薄钢片和它所沾附的液体的总重量。表面张力Ft与接触面的周长2(l+d)成正比，故有Ft = 2σ(l+d),式中比例系数σ称之为表面张力系数，数值上等于作用在液体表面单位长度上的力。将Ft代入式（1）中得
?????????（(??+??）
当用环形丝代替薄钢片做此实验时，设环的内外直径为D1、D2,当它从液面拉脱瞬间传感器受到的拉力差 f = F–mg =π(D1+D2)σ,此时
??=（2）
??(????+????）
只要测出力f和环的内外直径，将它们代入式(3)，即可算出液体的表面张力系数σ。式中各量的单位统一为国际单位。
??=
??
（3）
四【实验仪器】
（1） FD—NST—B 液体表面张力系数测定仪。 （2） 砝码六个，每个质量0.500g
五【实验步骤】
（1） （2） （3） （4） （5）
开机预热。
清洗玻璃器皿和吊环。
在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。 将砝码盘挂在力敏传感器上，对力敏传感器定标。
挂上吊环，测定液体表面张力系数。当环下沿全部浸入液体内时，转动升降台的螺帽，使液面往下降。记下吊环拉断液面瞬间时的电压表的读数U1，拉断后瞬间电压表的读数U2。则f=(U1-U2)/B
六【实验注意事项】
（1） 轻轻挂上吊环，必须调节好水平。
（2） 在旋转升降台时，尽量是液体的波动要小。
（3） 工作室不宜风力较大，以免吊环摆动致使零点波动，所测系数不准确。
七【数据记录与处理】
（2） 水的表面张力测定
（3）最小二乘法求灵敏度
应用最小二乘法程序直线拟合得： B=3.14 （4） 计算水的表面张力
表面张力
(V/N)
??=
表面张力系数 ??
?????????????
=1.83×??????? (N)
×???????)/[π×(3.31×???????)+(3.50×???????)]
=
??(????+????）
=8.56×??????? (N/m)
八【实验参考书】
大学物理实验﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ 张怀作著
百度文库—物理实验﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒ ﹒﹒﹒ 辽宁大学物理组
九【实验小结】
本次实验中,在老师的耐心指导下,我成功的完成拉此次实验.做完这实验自己懂得了不少的知识，了解了液体表面张力的一些性质，也明白了一些自然现象，如泡沫的形成，露珠为什么是球形等。这次实验做的挺成功的，我想成功主要原因有以下几点。
第一，在实验前认真听老师讲解实验有关的知识、步骤、细节、注意事项等内容。
第二，课前认真预习了实验《液体表面张力系数测定》，对于实验的基本原理、实验的操作方法 以及实验时所注意的细节都有了一定的了解，这样在做实验时就不会手足无措。现在也真正的理解了老师当时对我们所讲的“预习对于做实验很重要”这句话。
篇二：液体表面张力系数的测定
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自然收缩，犹如紧张的弹性薄膜。由于液面收缩而产生的沿着切线方向的力称为表面张力。设想在液面上作长为L的线段，线段两侧液面便有张力f 相互作用，其方向与L垂直，大小与线段长度L成正比。即有：
f ＝?L （1）
比例系数?称为液体表面张力系数，其单位为Ｎm。
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
本实验用金属圆环代替金属片，则有
-1
式中d1、d2 分别为圆环的内外直径。
实验表明，?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，?值越小，液体含杂质越多，?值越小，只要上述条件保持一定，则?是一个常数，所以测量?时要记下当时的温度和所用液体的种类及纯度。 实验仪器
焦利秤，砝码，烧杯，温度计，镊子，蒸馏水，游标卡尺等。
焦利秤的主要结构如图所示：
1 弹簧，2 配重圆柱
体，3 小指针，4 游标尺，
5 砝码托盘，6 载物平台，
7 调节平台高度的小螺
钉，8 调节平台高度的微
调旋钮，9水平调节螺丝，
10 调节游标高度的微调
旋钮，11 调节游标高度
的小螺钉，12 小镜子，
13 主尺。
仪器的实物图
调平底盘，将仪器依次挂好；
调底盘高度和游标高度，使指针位于游标中心“0”刻度
测表面张力
实验内容
1．安装好仪器，挂好弹簧，调节底板的三个水平调节螺丝，使焦利秤立柱竖直。在主尺顶部挂入吊钩再安装弹簧和配重圆柱体，使小指针被夹在两个配重圆柱中间，配重圆柱体下端通过吊钩钩住砝码托盘。调整小游标的高度使小游标左侧的基准线大致对准指针，锁紧固定小游标的锁紧螺钉，然后调节微调螺丝使指针与镜子框边的刻线重合，当镜子边框上刻线、指针和指针的像重合时（即称为“三线对齐”），读出游标０线对应刻度的数值Ｌ0。
2． 测量弹簧的倔强系数K。依次增加1.0g砝码，即将质量为1.0g，2.0g，3.0g，?9.0g的砝码加在下盘内。调整小游标的高度，每次都重新使三线对齐，分别记下游标０线所指示的读数L1、L2、?L9；再逐次减少1.0g砝码，调整小游标的高度，每次都重新使三线对齐，分别记下游标０线所指示的读数L9'、L8'、L7'?L0'，取二者平均值，用逐差法求出弹簧的倔强系数。即
?Li??(Li?5?Li) (6)
5i?0
（7） 3．测（F－mg）值。将洁净的金属圆环挂在弹簧下端的小钩子上，调整小游标的高度使三线对齐，记下此时游标０线指示读数S0。把装有蒸馏水的烧杯置于焦利平台上，调节平台位置，使金属片浸入水中，转动平台旋钮使平台缓缓下降，下降的过程中金属圆环底部会拉成水膜，在水膜还没有破裂
篇三：水表面张力系数的测定 实验报告
大连理工大学
大 学 物 理 实 验 报 告
院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2008 年 12 月 03 日，第15周，星期 三 第 5-6 节
实验名称 水表面张力系数的测定
教师评语
实验目的与要求：
（1） 理解表面张力现象。
（2） 用拉脱法测定室温下水的表面张力系数。
主要仪器设备：
FD-NST-I型液体表面张力系数测定仪、砝码、镊子及其他相关玻璃器皿。
实验原理和内容：
分子间的引力和斥力同时存在，它们以及它们合力的大小随着分子间的距离的变化关系如图所示
对液体表面张力的理解和解释：
在液体和气体接触的表面有一个薄膜，叫做表面层，其宏观上就好像是一张绷紧了的橡皮膜，存在沿着表面并使表面趋于收缩的应力，这种力称为表面张力。
计算张力时可以做如下的假设：想象在表面层上有一条长度为L的分界线，则界限两端的表面张力方向垂直于界限，大小正比于L，即f=αL（α为液体表面张力系数）。
实验中， 首先吊环是浸润在水中的， 能够受到表面张力的拉力作用。 测定仪的吊环缓慢离开水面，将拉起一层水膜，并受到向下的拉力f拉。由于忽略水膜的重力和浮力，
吊环一共受到三个力，即重力W、液面的拉力f拉、传感器的弹力F
F?f拉?W
试验中重力是常量，而与表面张力相关的拉力却随着水膜的拉伸而增大。水膜被拉断前瞬间的f拉，就是表面张力f。
圆环拉起水膜与空气接触有两个表面层，若吊环的内、外直径分别为D1、D2,则界限长度 L=πD1+πD2。根据界线思想定义的张力计算式得f=αL，则有
F???（D1+D2）
水膜被拉断前传感器受力F1
F1???（D1+D2）+W
在水膜拉断后传感器受力F2
F2?W
由上面两式得水的表面张力系数的计算公式为
??
F1?F2
?(D1?D2)
步骤与操作方法：
（1）力敏传感器的定标
i. 开机预热10分钟。 ii. 将仪器调零后，改变砝码重量，再记录对应的电压值。得到U-G关系， 完成传感器
的定标。
（2）水的表面张力及吊环内外径的测量 i. 测量吊环的内径D1和外径D2（各测量4次取平均）。 ii. 严格处理干净吊环。先用NaOH溶液洗净，再用清水冲洗干净。 iii. 在升降台上安放好装有清水的干净玻璃皿，并挂上吊环，调节吊环水平（此步重要， 细
微的水平位置偏差将导致结果出现误差）。
iv. 升高平台，当吊环下沿部分均浸入水中后，下降平台。观察环浸入液体中及从液体中
拉起时的物理过程和现象，记录吊环即将拉断液面前瞬间的电压表读数V1和拉断后的电压表读数V2（该步骤重复8次）。
数据记录与处理： 以下为测量所得的直接数据 （1） 仪器的定标
（2） 表面张力-电压的测量
（3） 圆环的内外径
结果与分析：
一、张力仪的定标
Vai?Vbi
， F?mg， 得到一下结果 从已知数据， 令
Vi?
设两者存在关系V=kF， 使用LINEST函数直接对数据进行直线拟合， 得到 k=3444.01203
接下来使用MLS计算Uk：
avgV_all SUMFi^2
=58.763
SUMΔv^2 =0.8978 mv2
Sv =0.358133547 0.003362
Sk?
Sv
?F
2
?6.176473639
i
Uk = Sk*t7 = 6.176473639*2.36 = 14.57647779 修约后的Uk=1*10 mV/N k的最终结果为(3.4±0.01)*103 mV/N
1
得到
V-F关系方程为 V=3400*F
二、拉力电压数据的处理 断膜瞬间电压V1 0.322067817
2.36
mV
Uv1b =0.1mV
avgV1_all =96.0875mV
Sv1 t7 Uv1a Uv1
SUMΔV1i^2 =5.80875
=Sv1*t7= 0.76008 mV 0.76663mV
0.8mV 96.1±0.8
修约后的Uv1 V1的最终结果为
断膜后电压V2
mV
Uv2b =0.1mV
avgV2_all =45.825mV
Sv2 t7 Uv2a Uv2
修约后的Uv2
V2的最终结果为
0.07007
2.36
=Sv1*t7= 0.16538 mV 0.19326mV
0.2mV 45.8±0.2
SUMΔV1i^2 =0.275
三、圆环内外径数据的处理 D1avg=34.81mm ， D2avg=33.21mm UD1=UD2=0.02mm 得到内外径的最终结果为 四、水表面拉力系数的计算与处理 根据以上数据， 代入计算公式得到??
2
2
2
F1?F2
?(D1?D2)
2
?0.069251676
Uv1?Uv2Uk2UD1?UD2?()??0.000250345 又U??(1?2)2(1?2)2
修约后的Uα=0.0002
得到张力系数最终结果为α=(69.2±0.2)*10-3 N/m
讨论、建议与质疑：
（1） 吊环刚刚接触水面时，电压读数会跃变至一个较大值，然后在慢慢变小。因为在刚刚接触水
表面时，水和吊环产生了浸润的现象，在吊环壁产生了一圈水膜，此时即存在张力，表现为对吊环向下的拉力，所以吊环刚刚接触水面时，传感器所受拉力会突然变大。
（2） 引起误差的原因会有一下几点：
1. 定标时砝码盘摇晃，会使传感器受到大于砝码盘（含砝码）重力的力的作用，这会导致 测得的电压值偏大，致使定标获得的k过大，导致最后求得的结果偏小；
2. 如果吊环不水平，则会导致水面在下降过程中，水膜并不是同时破裂，实际作用于吊环
篇四：大学物理实验表面张力系数测定1156209
【论文题目】
液体表面张力系数测定
【摘要】
在阐述液体表面张力现象的基础上，分析了液体表面张力系数及其影响因素，最后总结并比较了常用的测量液体表面张力系数的方法。
【引言】
在液体的表面以下厚度约为分子半径作用的区间称为表面层，表面层分子比液体内部分子具有较大的位能，在表面层内分子的内能称为液体的表面能。按照能量最小原理，液体分子有尽量挤入液体内部的趋势，以使液面缩小从而减小系统位能。由于液面的收缩倾向造成的沿着液面切向的收缩张力称为表面张力。表面张力系数是表征液体性质的一个参数，在表面物理、表面化学、医学等领域中具有重要的意义。
许多现象表明液体表面具有收缩到尽可能小的趋势，这是由于液体分子间存在相互作用力的宏观表现。从微观角度看，液体表面具有厚度为分子吸引力有效半径的表面层，处于表面层内的分子比液体内部的分子少了一部分能与之起吸引作用的分子，因此出现了一个指向液体内部的吸引力，使得这些分子具有向液体内部收缩的趋势。而从能量角度看，任何内部分子欲进入表面层就要克服这个吸引力而作功。显见，表面层有着比液体内部更大的势能（表面能），且液体表面积越大，表面能也越大。而任何体系总是以势能最小的状态最为稳定，所以液体要处于稳定状态，液面就必须缩小，以使其表面能尽可能小，宏观上就表现为液体表面层内的表面张力。
我们想象在液体表面画一条直线，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，而力的方向与线段垂直，力的大小与该段直线的长度L成正比。即
f = αL 其中，比例系数α称为液体的表面张力系数，单位为N/m。当液体表面与其蒸汽或空气相接触时，表面张力仅与液体本身的性质及其温度有关。一般情况下，密度小、容易蒸发的液体，其α较小：而熔融金属的α则很大。对于同种液体，温度越高，其α越小。当液体与固体相接触时，不仅取决于液体自身的内聚力，而且取决于液体分子与其接触的固体分子之间的吸引力（称为附着力）。当附着力大于内聚力时，液体就会沿固体表面扩展，这种现象称为润湿。当附着力小于内聚力时，液体就不会在固体表面扩展，称为不润湿。润湿与不润湿取决于液体、固体的性质，如纯水能完全润湿干净的玻璃，但不能润湿石蜡水银不能润湿玻璃，却能润湿干净的铜、铁等。润湿性质与液体中杂质的含量、温度以及固体表面的清洁程度也具有密切关系，某些杂质能使α增大，而表面活性物质则能使α减小。
【实验仪器】
液体表面张力系数测定仪；
力敏传感器固定支架、升降台、底板及水平调节装置； 砝码盘及0. 5g砝码（7只）；
吊环：外径3.496cm、内径3.310cm、高0.850cm的铝合金吊环； 直径12.00cm玻璃器皿一套；
【实验步骤】
1、力敏传感器的定标：
（1）接通电源，将仪器预热； （2）在传感器横梁端的小钩上挂上砝码盘，调节调零旋钮，使数字电压表示数为零（注意：调零后此旋钮不能再动）；
（3）在砝码盘中分别加入等质量0.500g的砝码，并记录在这些砝码力F的作用下，数字电压表的读数U；
（4）用最小二乘法作直线拟合，求出传感器灵敏度K；
2、测乙醇的表面张力系数：
（1）将金属环吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台将液体升至靠近金属环下沿，观察金属环下沿与待测液面是否平行。如果不平行，将金属环取下，调节环片上的细丝，使之与液面平行（偏差增加1度，测量误差将增加0.5%）；
（2）调节容器下的升降台，使环片下沿全部浸入待测液体中，然后反向匀速下降升降台，使金属环片与液面间形成一个环状液膜。继续下降液面，观察电压表读数，测量出液膜拉断前瞬间和拉断后电压值U1、U2记录在表格中；
（3）重复测量U1、U2各6次；
（4）将数据带入液体表面张力系数公式，求出待测液体在某温度下的表面张力系数，并对结果做出评价；
【实验数据记录和处理】
1.传感器灵敏度的测量
表一
重力加速度g=9.8m/s2.
2.水的表面张力系数的测量
金属环外径D1=_3.496_ __cm,内径D2=__3.310 ___cm 水的温度：θ=__13___℃
表二（盐水 ）
平均值：α的平均值为__6.41_____N/m
表三（糖水 ）
表四（盐水5%）
平均值：α的平均值为__7.47____N/m
表五 (盐水 10%）
平均值：α的平均值为__7.70__N/m
【实验分析】
本次试验中我们先是测定了盐水的表面张力系数,我们注意到外因素界对实验的影响:1.桌面要保证稳流动影响定,焦利称底座保证水平,无特殊气体影响,从而保证弹簧工作的自然性;2.∏形金属丝框不能做的很长(太长则难于平衡),使得被拉起的液膜和金属丝框重量相对表面张力过大,测量弹簧形变量偏小,误差难以避免;金属丝框对支点分布不对称,在拉液膜时易呈歪斜状态,同样造成误差;另外∏金属丝框下拉长度太小,对拉液膜的过程也有着显著影响,使得表面张力大小不能与下拉长度成简单正比,形成误差;3.金属丝框拉起时要保持水平,不能倾斜,而且动作要慢,要轻柔.不要使液膜过早破裂. 然后我们又使用控制变量法:1.改变液体,测量了盐水的表面张力系张力数，2.改变金属丝类型，用金属丝圆环代替∏形金属丝框测量盐水和糖水的表面张力系数，3.我们通过使用肥皂水,破坏了纯水的表面张力,测量了相应的液体表面张力系数。最后，我们对试验数据进行了精细的分析，计算出表面张力系数的不确定度和相对误差，得出的结果基本符合物理规律。试验中还要注意以下事项:1.测量表面张力时
【实验后的讨论以及涉想】
结论: (1) 在纯净水中加入某些物质（如盐）可以增大其表面张力系数。(2) 盐水溶液的表面张力系数高于纯净水的表面张力系数 （3）盐水溶液的表面张力系数与其浓度有关，并随浓度的增加而增加。
在以上实验步骤的引导下，我们小组展开了对水的表面张力系数测量的扩展，对盐水和糖水的表面张力系数进行了测定。首先我们考虑了对表面张力系数的测量的影响因素。如果液体表面积增大ΔS，液体表面自由能增加ΔE，则表面张力系数σ等于增加单位表面积时，外力所需作的功，也可用下式表示σ=ΔE/ΔS。这说明，表面张力系数σ在数值上等于增加单位表面积时所增加的表面能，在等温条件下能转变为机械能的表面内能部分，在热力学中称为表面自由能。从能的角度看，表面张力系数σ就是增加单位表面时所增加的表面自由能。液体表面张力系数的性质表现为：1.液体不同表面张力系数不同。例如，密度小的，容易蒸发的液体表面张力系数小。2.表面张力系数随温度的升高而减小，近似地为一线性关系；3.表面张力系数的大小还与相邻物质的化学性质有关；4.表面张力系数还与杂质有关，加入杂质可促使液体表面张力系数增大或减小。例如，在钢液结晶时，加入少量的硼，就是为了促使液态金属加快结晶的速度。为了减少对盐水的测量系数的误差，要注意吊环与挂钩一定要垂直，用NAOH溶液冲洗净吊环，尽量保持液面水平不剧烈晃动。在加入盐水时应注意尽量避免杂质的进入。同时为了更准确的记录数据，要保证金属丝框抬起时要水平、不能倾斜，而且动作要慢、要轻柔。才能使液膜不过早破裂。在实验之前，若是没有给金属环清洁，会使测出来的值偏小。
篇五：液体表面张力系数的测定
液体表面张力系数的测定
张宜良
（材料科学与工程学院 2012级5班 学号：201200150298）
摘要：本实验利用硅压力敏传感器将非电量间接地表达为电量，创新了测量微小拉力的方法。
关键词：表面张力系数；分子力；力敏传感器；拉脱法 引言：液体的许多现象与表面张力有关（如毛细现象、湿润现象、泡沫的形成等），工业生产中的浮选技术、动植物体内液体的运动、土壤中水的运动等也都与液体的表面现象有关。此外在船舶制造、水力学、化工化学中都有它的应用。因此，研究液体的表面张力可谓工农业生产、生活及科学研究中有关液体分子的分布和表面的结构提供有用的线索。[1]
一、实验原理和装置 1实验原理
[2]
若用吊片与待测液体接触,假定吊片与液体接触角为零,考虑一级近似可以认为脱离力等于表面张力系数乘以周长, 即f= α?LAB, （1）
式中 f为液面的表面张力;LAB为吊片与液面接触的长度;比例系数α为表面张力系数。
实验中采用金属圆环吊片,将其底部水平浸入液面中后,然后缓慢地使其脱离液面。由于液体表面张力的作用，调换的内、外壁会带起一部分液体，使液体弯曲，这时，吊环在铅直方向受到外力为重力mg，向上的拉力F，液体表面对其的作用力—表面张力，如果吊环静止，其在铅直方向上所受合力为零， 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
??
F?mg2(L?d) （3）
本实验用金属圆环代替金属片，则有
??
F?mg
?(d1?d2) （4）
式中d1、d2 分别为圆环的内外直径。
2实验器材
FD-NST-1型液体表面张力测定仪、游标卡尺等
二、实验内容 1熟悉和调整仪器。
开机预热15分钟以上，熟悉并调整仪器：仔细调节底角螺丝，使底盘水平，力敏传感器挂钩加挂砝码盘，练习显示一起的调零及加放砝码的读数方法，熟悉升降台的调整。
2力敏传感器灵敏度的测求。
硅压阻敏传感器的定标，整机预热后对力敏传感器定标，首先仪器调零，再分别加各种质量砝码，测出相应的电压输出值，将实验数据填入表1-1中，用计算器进行直线拟合，求得力敏传感器灵敏度B。
3表面张力系数测定。
（1）表面张力系数的测前准备。首先洁净处理玻璃器皿和吊环，先用NAOH溶液洗净，再用清洁水冲洗干净，最后用纯净水冲一次，将玻璃器皿内注入被测溶液后安放在升降台上。 （2）拉脱过程测量，把金属环固定在传感器上，调节吊环水平。顺时针方向调节升降台大螺帽使液体液面上升，当吊环下沿部分均浸在液体里，改为逆时针缓慢转动该螺帽，这时液面下降（或者说相对液面吊环往上提拉）。观察金属环浸入液体中及从液体中拉起时的物理过程和现象。特别关注吊环即将被拉断的一瞬间数字电压表读书值为U1，拉断瞬间的数字电压表的读数为U2，记下这两个数值。重复测量U1和U2共4次，将数据填入表1-2中，利用计算器统计功能求出平均值和标准差。
（3）纪录测量始末的室温，以其平均值作为液体的温度T。用游标卡尺测出吊环外径D1和内径D2。
（4）将上述测量数据带入式中，计算出液体表面张力系数。
3数据处理与结果分析 1数据记录和处理
力敏传感器灵敏度：
B???(Mi?M)(Ui?U)/?(Mi?M)2 = 30.5582452mV/g
i?1
i?1
nn
其标准差为
?U?
?(U
i?1
n
i
?BMi)2/(n?2)=0.24494897
n
1n2
所以?B??U/?M?(?Mi)=0.09258201mV/g
ni?1i?1
2i
表1-2：液体表面张力测试 室温T1=22.5℃,T2=22.5℃,液体温度T=
吊环外径D2=35.10mm，内径D1=33.06mm，?D=0.02mm 标准差?D1??D2?
T1?T2
=22.5℃， ?D
?0.01154701mm 3
D2+D1=68.16mm
其标准差：?(D1?D2)?(?D1??D2)?0.01632993mm
2
122
液体的表面张力系数：??
(U1?U2)
g=0.06652074N/m
B?(D1?D2)
2
??12?
的相对误差：E???
(U?U)?2??1?
??(D1?D2)???B?
?=0.004507808 ???
DDB??12??
2
2
的绝对误差：??E*=0.0002998627N/m
本实验测量结果：
??????0.0665?0.0003N/m E?0.46%
2结果分析
（1）本次实验中我们通过老师的耐心讲解和同学们的通力配合，圆满完成了各部分实验过程，对基本实验过程，实验原理，实验的各个细节都有了充分地了解。
从实验结果看,利用硅压阻式力传感器测得的表面张力系数在误差范围内与参考值较吻合,所以我们可以继续使用该直径的吊环。力传感器既实现了微小拉力的非电量的电测,又展示了表面张力拉脱的全过程,有助于我们准确理解表面张力的概念。同时，整个实验方法简便易行,更容易让人掌握，有效地提高了实验的准确性。
（2）最终测出的液体表面张力系数与已知的值有一定的差距，可以肯定地说实验中不可避免的出现了一些误差，其分析如下：
?系统误差：当吊环跟液面断开的一瞬间前处于一个平衡状态：（记吊环及拉线的重量为m1，拉起的液体质量为m2）
F1?m1g?m2g?fcos? .......（1）
液膜断裂后,F2?m1g ......（2）
（1）—（2）得，F1?F2?m2g?fcos? ......（3） 而我们的计算，断裂前：Fmax?m1g?fcos? ......（4）
断裂后同（2）式，?（4）—（2）得，Fmas?F2?fcos?......（5）
由（3）、（5）式比较可知：在我们的实验中不自觉地将拉起的液体忽略掉了，而这一部分质
量所产生的重力相对于我们所测量的液体表面张力是不可忽略的，而有没有很好的手段去测量这部分液体的质量，所以这是整个实验中最大的系统误差。
其次，式中的fcos?（即表面张力，其中的?为液面与吊环侧面的夹角）在计算的时候直接将cos?近似为?，只有当该角度极小的时候才可以做这种近似。而在实验中使用的吊环具有一定的厚度，所以在拉离水面的时候?角会相对的大一些，导致产生误差。 减小以上两个误差的方法就是换用强度更大厚度更小的吊环，这样拉起的液体质量就会减小，同时?角也会先对减小。虽然这样仍然会产生误差，但是误差会被减小一定程度，测量的表面张力系数就会更加的接近标准值。
?偶然误差：
在这个实验中吊环放置得不平、水面的震动等随机误差都可能会使液面与吊环的连接提前断裂，导致所测得U1值偏大（在测量过程中会发现这一现象：力敏传感器的市属线变大后稍微减小，然后液膜和吊环的连接才会断开），导致最后的结果偏大。 因为不同液体的表面张力系数是不一样的，实验所用的液体一定要干净的，不能被别的杂质污染。一旦使用被污染的液体进行试验，其所测定的液体表面系数的准确度或多或少会受到影响。
3现象分析
电压表读数在较长的时间内不变
实验过程中,当电压表的读数达到最大值时,有时会看到液膜继续被拉长,而电压表读数在较长的时间内不变的情况。这是“自动”上升现象[ 3] 。这种现象出现的难易程度与拉脱过程的快慢、圆环的厚度和直径有关。拉脱过程越慢、圆环越厚、直径越 大越容易出现自动上升现象[ 4] 。
四、注意事项
（1）砝码要轻拿轻放。
（2）由于杂质和油污可使水的表面张力显著减小，所以务必使蒸馏水、烧杯、金属片保持洁净。实验前要对装蒸馏水的烧杯、金属圆环进行清洁处理，依次用NaOH溶液→酒精→蒸馏水将以上用具清洗干净，烘干后备用。
（3）清洁后的用具，切勿用手触摸，应有镊子取出或存放。
（4）测量S时要避免水膜提前破裂，否则实验误差较大，其中引起水膜提前破裂的因素有：桌面的震动，空气的流动，金属圆环底部不水平等。
（5）对传感器定标时应先调零，待电压表输出稳定后再读数。
（6）吊环保持水平，缓慢旋转升降台，避免水晃动，准确读出U1，U2。
参考文献 :
[1] 徐建强 大学物理实验.科学出版社.2013年8月第四次印刷 [2] 王国余，张欣液体表面张力系数测定.传感器技术(J0umd of 7rransducerkhnology) 2003年第22卷第7期收
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