大学物理实验，液体表面张力系数的测定。 如何用最小二乘法拟合测的硅压阻式力敏传感器的灵敏度K 学霸

“液体表面张力系数测定仪”实验报告如下：
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。
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，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δ=F-mg/2(1+d ) （2）。
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 δ=F/π(D^1+D^2 ) （3）。
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。三、【实验步骤】（1） 开机预热。（2） 清洗玻璃器皿和吊环。（3） 在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。（4） 将砝码盘挂在力敏传感器上，对力敏传感器定标。（5） 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


扩展资料：
实验所需要的器材有：DH4607型液体表面张力系数测定仪；力敏传感器;0.0005kg砝码(7个) ；镊子；砝码盘；圆形吊环；玻璃皿。
实验采用的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。

液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数．测量液体的表面张力系数有多种方法，拉脱法是测量液体表面张力系数常用的方法之一．该方法的特点是，用秤量仪器直接测量液体的表面张力，测量方法直观，概念清楚．用拉脱法测量液体表面张力，对测量力的仪器要求较高，由于用拉脱法测量液体表面的张力约在1×10-3～1×10-2 N之间，因此需要有一种量程范围较小，灵敏度高，且稳定性好的测量力的仪器．新发展的硅压阻式力敏传感器张力测定仪正好能满足测量液体表面张力的需要，它比传统的焦利秤、扭秤等灵敏度高，稳定性好，且可数字信号显示，利于计算机实时测量，为了能对各类液体的表面张力系数的不同有深刻的理解，在对水进行测量以后，再对不同浓度的酒精溶液进行测量，这样可以明显观察到表面张力系数随液体浓度的变化而变化的现象，从而对这个概念加深理解。[实验目的]1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数2．学习力敏传感器的定标方法[实验原理]测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法．若金属片为环状吊片时，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即F=α·π(D1十D2 ) （1）式中，F为脱离力，D1，D2分别为圆环的外径和内径，α为液体的表面张力系数．硅压阻式力敏传感器由弹性梁和贴在梁上的传感器芯片组成，其中芯片由四个硅扩散电阻集成一个非平衡电桥，当外界压力作用于金属梁时，在压力作用下，电桥失去平衡，此时将有电压信号输出，输出电压大小与所加外力成正此，即△U=KF （2）式中，F为外力的大小，K为硅压阻式力敏传感器的灵敏度，△U为传感器输出电压的大小。[实验装置]图14-1为实验装置图,其中,液体表面张力测定仪包括硅扩散电阻非平衡电桥的电源和测量电桥失去平衡时输出电压大小的数字电压表．其他装置包括铁架台,微调升降台,装有力敏传感器的固定杆,盛液体的玻璃皿和圆环形吊片,实验证明,当环的直径在3cm附近而液体和金属环接触的接触角近似为零时.运用公式(1)测量各种液体的表面张力系数的结果较为正确。图14-1 液体表面张力测定装置[实验内容]一、必做部分1、 力敏传感器的定标每个力敏传感器的灵敏度都有所不同，在实验前，应先将其定标，步骤如下：打开仪器地电源开关，将仪器预热。（2）在传感器梁端头小钩中，挂上砝码盘，调节电子组合仪上的补偿电压旋钮，使数字电压表显示为零。（3）在砝码盘上分别如0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g等质量的砝码，记录相应这些砝码力F作用下，数字电压表的读数值U.(4)用最小二乘法作直线拟合,求出传感器灵敏度K.2、 环的测量与清洁（1）用游标卡尺测量金属圆环的外径D1和内径D2 （关于游标卡尺的使用方法请阅实验1）（2）环的表面状况与测量结果有很大的关系，实验前应将金属环状吊片在NaOH溶液中浸泡20－30秒，然后用净水洗净。3、液体的表面张力系数（1）将金属环状吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台，将液体升至靠近环片的下沿，观察环状吊片下沿与待测液面是否平行，如果不平行，将金属环状片取下后，调节吊片上的细丝，使吊片与待测液面平行。（2）调节容器下的升降台，使其渐渐上升，将环片的下沿部分全部浸没于待测液体，然后反向调节升降台，使液面逐渐下降，这时，金属环片和液面间形成一环形液膜，继续下降液面，测出环形液膜即将拉断前一瞬间数字电压表读数值U1和液膜拉断后一瞬间数字电压表读数值U2。△U=U1-U2（3）将实验数据代人公式（2）和（1），求出液体的表面张力系数，并与标准值进行比较。二、选做部分测出其他待测液体，如酒精、乙醚、丙酮等在不同浓泄劲时的表面张力系数三、实验数据和记录1、传感器灵敏度的测量表14-1 砝码/g 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 电压/mV 　　　　　　　　　　　　经最小二乘法拟合得K=_______mV/N,拟合的线性相关系数r=__________2、水的表面张力系数的测量金属环外径D1=_________cm,内径D2=_______ cm, 水的温度：θ=________τ.表14-2 编号 U1/mV U2/mV △U/mV F/N α/N·mˉ1 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　平均值：α =_______N/m附：水的表面张力系数的标准值： 水温t/℃ 10 15 20 25 30 α/N.m-1 0.074 22 0.073 22 0.072 25 0.071 79 0.071 18

物理实验的话= =其实老师不会那么认真看报告的，你把式子写出来，用excel画图直接可以获得最小二乘法的线性相关系数

15135883369：怎么测量表面张力系数?
焦俩褚 ：答：表面张力系数的测量 使用环、片、张力表或毛细现象可以测量表面张力。人们也可以对悬着的液滴进行光学分析和测量来确定液体的表面张力系数。测量方法：1、悬滴法：适用于界面张力和表面张力的测量。也可以在非常高的压力和温度下进行测量。测量液滴的几何形状。2、最大气泡法：非常适用于测量表面张力随时...

15135883369：如何测定水的表面张力系数a?
焦俩褚 ：答：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...

15135883369：如何测量液体的表面张力系数?
焦俩褚 ：答：1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数 2．学习力敏传感器的定标方法 [实验原理]测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法．若金属片为环状吊片时，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即 F=α·π(D1...

15135883369：液体表面张力系数测定实验原理
焦俩褚 ：答：液体表面张力系数是测量一定温度下单位长度内所需施加的外界作用力以克服该液体自身分子间吸引作用所需的能量。通常用γ表示。2、测定方法 （1）测量降低表面张力法（垂直法）将一根平滑而细长的金属棒或玻璃棒插入被测液中，并将其缓慢地升起。当棒从液中抬出时，在棒与液交界处会形成一个凹陷区域，...

15135883369：水的表面张力系数怎么测量的呢?
焦俩褚 ：答：拉脱法测量水的表面张力系数原理如下：测定液体表面力系数的方法有: 拉脱法、毛细管法、最大气泡压力法等。无机液体的表面张力比有机液体的表面张力大的多；水的表面张力0.0728N/m（20℃）；有机液体的表面张力都小于水；含氮、氧等元素的有机液体的表面张力较大；含F、Si的液体表面张力最小；分子...

15135883369：如何测量液体的表面张力系数?
焦俩褚 ：答：简述用力敏传感器测量液体表面张力系数的方法如下：（1）打开仪器的电源开关，将整机预热15分钟以上，才可对力敏传感器定标。（2）将砝码盘挂在硅压阻力敏传感器的钩上，在加砝码前应首先对仪器调零，调节液体表面张力系数测定仪调零旋钮，使数字电压表显示为零。（3）在砝码盘上分别加0.5g 、1.0g ...

15135883369：如何测量某种浓度nacl溶液的表面张力系数
焦俩褚 ：答：1、首先，用天平称取质量为m的蒸馏水装入烧杯中。2、接着，用移液管取质量分数为c的NaCl溶液的质量为m，并加入烧杯中。3、其次，用搅拌器搅拌溶液，并用注射器取10ml溶液。4、然后，将注射器中的溶液缓慢注入拉脱式力传感器上，并记录实验数据。5、最后，根据公式计算出溶液的表面张力系数。

15135883369：如何测液体的表面张力?
焦俩褚 ：答：1．用拉脱法测量室温下液体的表面张力系数 2．学习力敏传感器的定标方法 [实验原理]测量一个已知周长的金属片从待测液体表面脱离时需要的力，求得该液体表面张力系数的实验方法称为拉脱法．若金属片为环状吊片时，考虑一级近似，可以认为脱离力为表面张力系数乘上脱离表面的周长，即 F=α·π(D1十D...

15135883369：液体表面张力系数测定仪怎么做实验?
焦俩褚 ：答：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。三、【实验步骤】（1） 开机预热。（2） 清洗玻璃器皿和吊环。（3） 在玻璃器皿内放入被测液体并安放在升降台上。（4） 将砝码盘挂在力敏传感器上，对力敏传感器定标。（5） 挂上...

15135883369：测量液体表面张力系数实验原理是什么啊?
焦俩褚 ：答：1．了解液体表面张力的性质，掌握拉托法测定液体表面张力的原理。2．学习硅压阻力敏传感器的物理原理，测定水等液体的表面张力系数。二．实验仪器 图1 表面张力系数测定仪 WBM-1A型液体表面张力测定仪、游标卡尺 三．实验原理（缺两张图）表面张力是分子力的一种表现，它发生在液体和气体接触的边界部分...