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1、湖北文理学院物理实验教学示范中心实验报告! 学院专业班 学号： 姓名： Ii实验名称： 实验日期： 实验室：N1- 104I!实验目的:!1.掌握力敏传感器的定标方法，计算该传感器的灵敏度；2. 观察拉脱法测液体表面张力的物理过程和物理现象，并用物理学基本概念和定律进行分析和研究，加深对物理规律的认识；3. 测量水的表面张力系数仪器用具：仪器、用具名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等） 液体表面张力系数测定仪（受力量程：00.098N,0.1Mv）、游标卡尺（0-150mm, 50分度）、；温度计（0-100C,0.5C）、砝码盘、砝码、金属环、水。；实验原理:根据自己的理解用简练的语言来
2、概括（包括简单原理图、相关公式等）表面张力f是存在于液体表面上任何一条分界线两侧间的液体的相互作用拉力，其方向沿液体表面，且恒与分界线垂直，大小与分界线的长度成正比，即f = -1I 比例系数称为表面张力系数，单位为，在数值上等于单位长度上的表面张力。i将金属环固定在传感器上，将该环浸入液体中，并缓慢拉起金属环，当金属环从液体拉I!脱瞬间，传感器受到的拉力差值与液体的表面张力相等，为：/二兀（D + D L二匕 J12BI； 式中:D1,D2圆环外径和内径。U1,U2分别为拉断液柱前一瞬间数字电压表的读数值和拉：断液柱前后一瞬间数字电压表的读数值，B为力敏传感器的灵敏度。I!fU U-液体表面
3、张力系数为：幺=B .冗6 + 2D）1 2I实验内容:简述实验步骤和操作方法!1.连接仪器、开机预热15分钟，清洗玻璃器皿和吊环；12.对力敏传感器定标:将砝码盘挂在力敏传感器的钩子上，待仪器示数稳定后对仪器进行调零，然后将质量为0.5g的砝码逐个放入砝码盘，至盘中砝码质量增加到3.5g，记录不同质量砝码对应；的电压输出值。用最小二乘法拟合得到仪器的灵敏度B，并计算出线性相关系数Y。13.水的表面张力系数的测定（拉脱法）1）用游标卡尺测量金属环的外径D1和内径D2，重复五次测量。2）测量出水的温度。3）取下砝码盘，换上吊环，测量拉断液柱前瞬间电压值U1,和拉断液柱前后一瞬间电 压值U2，重复
4、测量5次。4. 计算表面张力系数及不确定度，正确表示结果，整理实验仪器及实验平台。实验数据:根据实验步骤设计数据记录表格，并真实、准确地记录实验数据。实验完成后由实验指导教师检查、签字后有效，处理实验数据必须以此为依据，否则该实验项目报告记零分。1、力敏传感器定标：A = Q.Q2 mm 仪A = Q.lmV 仪表格1力敏传感器定标g二9.794m / s2A仪=0.1mVm/gQ.5QQ1.QQQ1.5QQ2.QQQ2.5QQ3.QQQ3.5QQU/mV11.322.734.145.456.868.279.82、 水的表面张力系数测定：1) 金属环内外径测量次数12345平均值D (mm)1
5、i34.9635.Q235.Q435.QQ34.9835.QQV = D - D1i1i1-Q.Q4Q.Q2Q.Q4Q-Q.Q2D (mm)2i33.Q433.Q633.Q433.Q433.Q233.Q4V = D - D2i2 i2QQ.Q2QQ-Q.Q2表格2.金属环的D1和内径D2测量次数U J mVUJmVAU/mVUJmV126.5-8.234.7-Q.3226.7-8.Q34.7-Q.3326.Q-9.235.2Q.2426.8-8.735.5Q.5526.4-8.534.9-Q.1水温 t=23.QC表格3.测量拉断液柱瞬间电压卩1、U2心得体会：本次试验，通过观察拉脱法测量液体
6、表面张力系数的实验现象，对液体表面张力现象的了解更 加直观。通过实验处理过程，锻炼了动手能力以及对实验数据的分析和处理能力。实验结果与分析: 按实验要求处理数据，进行误差分析，并对实验中存在的问题、数据结果等进行总结1. 力敏传感器定标：mgQ.5QQ1.QQQ1.5QQ2.QQQ2.5QQ3.QQQ3.5QQf /mN4.8979.79414.69119.58824.48529.38234.279U/mV11.322.734.145.456.868.279.8工（f - f）G.u）灵敏度B =- 十=23V/N相关系数：丫二tl =2.3V/乙(f - f )2亍(f - f )U- U)
7、-Ll=0.99998(f - f)2 工(u - u)2 22. 水的表面张力系数测定：1) 金属环内外径测量-2 D1D1 L =35.00mm5_ I1 2 V 2SD1 5(54) =0.014mmD 的不确定度：1A 类分量： S 1.14SD =0.016mmB 类分量：U .683A仪=0.014mmU = S 2 + U 2 =0.021mm2 D 2D 2 L =33.04mm5D 的不确定度：2I 2 V 2S 2D2n(n-T)=0.006mmA 类分量： S 1.14SD =0.007mmD2B 类分量：U .683A仪=0.014mm=0.015mm2）液膜拉断瞬间电
8、压测定2 AUAU L =35.00mV-2 V 2AU的不确定度:A 类分量：S 二 1.14SaU =0.18 mVB 类分量：U = 0.683A仪=0.0683mVU w = S 2 + U 2 =0.19mVAU3)液体表面张力系数AU35.0-B 兀(D + D )一 2.3*3.14*(35.00 + 33.04) =71.23 x 10A-3N/m 12沁U l(dAU AU 丿0.4x10A-3N/m上U A dD D1 丿1 丿皂u A dD D2 丿2 丿实验结果：土=71.20.4x 10A-3N/m (单位)P=0.683E 二d x 100% =0.6%a实验总结：根据公式Y =（75.60.14t）X 10A-3（N/m）求得23C水的液体表面张力系数72.4x 10A-3V/N, 本实验测得自来水的液体表面张力系数平均值为71.23 x 10A-3N/m，相对误差小于1%,说明本实验的 测量精度较高。误差的来源有： 1）金属环与水平面不平行；2）游标卡尺读数误差；3）液体表面张力系数测定仪以及游标卡尺的仪器误差；4）砝码的加工精度及砝码在砝码盘中的摆放影响传感器灵敏度测量；5）升降工作台的调节速度等
