拉脱法测液体表面张力的实验中,焦利氏秤测量微小力的原理和方法是什么?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/09 09:42:31
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主要是要保持三线合一!朱利氏称的弹簧很精密,而且对形变得测量也很精确,所以就可以测出很小的力,只要始终保持三线合一,就可以准确测出结果!

[实验原理]
液体具有尽量缩小其表面的趋势,就象液体表面是一张拉紧了的橡皮膜一样。我们把这种沿着表面的、收缩液面的力称为表面张力。
设想在液面上有一长为L的线段,那么表面张力的作用就表现在线段L两边的液面以力F相互作用,F的方向垂直于线段L,且与液面相切,大小与L 的长度成正比,即:
F=aL (11-1)
式中a为液体的表面张力系数,它在数值上等于作用于液体表面单位长度上的力,它的单位为N.m-1。表面张力系数a的大小与液体的性质、温度和所含的杂质有关。
如图力-8所示,将金属丝框垂直浸入水中润湿后往上提起,此时金属丝框下面带出一水膜。该膜有着两个表面,每一表面与水面相交的线段上都受到大小为F= Al,方向竖直向下的表面张力的作用。要把金属丝框从水中拉脱出来,就必须在金属丝框上加一定的力F。当水膜刚要被拉断时,则有
F=mg+2al (11-2)
式中mg为金属丝框和水膜所受的重力。根据上式有:
a=(F-mg)/2l (11-3)
由上式可见,只要测量金属丝框的宽度L和F-mg的值,就可算出水的表面张力系数,其中F-mg是通过焦利氏秤来称量的(不单独测F);测量出弹簧的倔强系数K,再根据胡克定律式(力-8)就可以求出F-mg的值。
[实验仪器]
焦利氏秤,金属丝框,砝码(100、500 mg各1,200 mg2个),玻璃皿,镊子,游标尺,
室温计,蒸馏水,酒精,药棉
[实验内容]
1、 测量弹簧的倔强系数
(1) 熟读有关焦利氏秤的使用说明,调节好焦利氏秤,并挂上砝码盘和金属丝框。
(2) 使焦利氏秤"三线对齐",从游标上读出未加砝码时的位置坐标X0。
(3) 在砝码盘内逐次添加相同的小砝码Δm(取Δm=100mg)。直到m=900mg,每增添一只砝码,都要调节升降旋钮G,使焦利氏秤重新到达"三线对齐",再分别读出其位置坐标Xi。
(4) 用逐差法处理所测数据,求出弹簧的倔强系数K,并算出误