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用拉脱法测液体表面张力系数
1．试验目标
(1) 学****焦利秤测量微小力原理和方法
(2) 用拉脱法测量液体表面张力系数，并观察杂质对表面张力影响。
2．试验仪器
焦利秤、砝码、细“”形金属丝框、玻璃杯等。
3．试验原理
液体表面张力是液体表面关键特征，存在于液体极薄表面层内，是液体表面层内分子力作用结果。将一块表面洁净矩形金属薄片竖直地浸入液体中，然后轻轻提起，则其周围液面在外界拉力下将展现图一所表示形状。
各力平衡条件为：
F=mg+f (1)
式中，F是所施外力，mg为薄片和它所附液体总重力，f为表面张力。
试验中用图二所表示“ ”形金属丝框替换金属薄片，因为表面张力和接触面周长成正比，故有
(2) 图一 图二
式中，百分比系数α称为表面张力系数，其值等于作用在液体表面单位长度力，将(4-20)代入(4-19)式中，可得：
(3)
式中，l为“ ”形框长度，d为金属丝得直径。
因为l>>d，所以上式可简化为：
(4)
当在弹簧下端砝码盘内加入砝码时，弹簧受力而伸长。由胡克定律知，在弹性程度内对弹簧所施外力F和弹簧伸长量，就可算出作用于弹簧上外力。
当把“”形框挂在焦利秤弹簧秤下端时，弹簧所受拉力为mg。当把“”形框浸入水中再缓缓拉起时，因为表面张力作用，一部分液体被“”形框带起形成液体膜，当所施加外力大于f时，被带起液膜破裂，“”形框脱出液面。再液体膜破裂瞬间弹簧所受为F=mg+f (略去水膜自重)。此时弹簧所受表面张力为f＝F－mg。这一很小作用力使弹簧发生形变，则。将这两式代入(4)式中，有
(5)
由以上讨论知，要测量表面张力系数α，只要测出“”形框长度l，弹簧倔强系数k和和液膜破裂瞬间因为表面张力引发弹簧伸长量即可。
4． 试验内容和步骤
(1) 仪器安装和调整
从盒中轻轻取出弹簧、小镜和砝码盘，装上焦利秤，调整三角支架底座螺钉，使金属杆垂直，这时小镜C悬在玻璃管D中央。调整G升降，使“三线重合”，记下初读数。
(2) 焦利秤校准
，，调整依次旋纽G，使三线重合，分别记下x1,x2,x3……，。再逐次降低砝码，，调整一次旋纽G，使三线重合，分别记下各次读数，将所记数据填入表4-4中。用逐差法处理数据，求出k。
(3)测定液体表面张力系数
① 将待测液体倒入洁净干燥烧杯中置于平台上，并将“ ”形框用酒精擦洁净悬挂于砝码盘下端小钩上，调整旋纽G使三线重合，记下读数x0.
② 调整F将平台E慢慢升起，使“”形框浸入液体中。然后用一手调整F使平台缓缓下降，小镜上刻线液随之下降，同时用另一手调整G使三线重合，再使平台缓缓下降部分，反复上述调整，直到“ ”形框脱出液体前一直保持三线重合，记下在“”形框脱出液面前瞬间游标H上读数x.
③ 在反复上述步骤共做6次，求出表面张力所引发弹簧伸长量平均值
④ 用50分度游标卡尺测出“”形框长度l，反复测6次，求出l。
5．试验数据统计及处理
(1) 统计室温，测出试验前后室温，取平均值作为液体温度。
(2) 试验数据表格