物理仿真實(shí)驗(yàn)-全文預(yù)覽
【正文】 節(jié)焦利氏秤支架平衡；砝碼托盤(pán)：實(shí)驗(yàn)中可以懸掛在焦利氏秤掛鉤上，可往里放入砝碼。圖三 焦利氏秤裝置圖1秤框；2升降金屬桿；3金屬桿高度調(diào)節(jié)按鈕；4錐形彈簧；5帶小鏡子的掛鉤；6平衡指示玻璃管；7載物臺(tái)；8載物臺(tái)調(diào)節(jié)螺絲；9底腳螺絲；焦利氏秤和普通的彈簧秤有所不同：普通的彈簧秤是固定上端，通過(guò)下端移動(dòng)的距離來(lái)稱(chēng)衡，而焦利氏秤則是在測(cè)量過(guò)程中保持下端固定在某一位置，靠上端的位移大小來(lái)稱(chēng)衡。用普通的彈簧稱(chēng)是很難迅速測(cè)出液膜即將破裂時(shí)的F的，應(yīng)用焦力氏秤則克服了這一困難，可以方便地測(cè)量表面張力。這時(shí)，為金屬框架橫梁的長(zhǎng)度，d為金屬絲的直徑。如果金屬片靜止，則豎直方向上合力為零，有 （1）在金屬片臨脫離液體時(shí)，即,則F應(yīng)當(dāng)是金屬絲重力mg與薄膜拉引金屬絲的表面張力之和,則平衡條件變?yōu)椋? (2)顯然表面張力f是存在于液體表面上任何一條分界線(xiàn)兩側(cè)間的液體的相互作用拉力，其方向沿著液體表面，且垂直于該分界線(xiàn)。 矩形金屬框架測(cè)量原理將一表面清潔的矩形金屬薄片豎直浸入水中，使其底面水平并輕輕提起。這時(shí)，就整個(gè)液面來(lái)說(shuō)，如同拉緊的彈性薄膜。實(shí)驗(yàn)原理液體分子受力情況液體表面層中分子的受力情況與液體內(nèi)部不同。表面張力在船舶制造、水利學(xué)、化學(xué)化工、凝聚態(tài)物理中都能找到它的應(yīng)用。液體表層分子有從液面擠入液體內(nèi)部的傾向，這使得液體的表面自然收縮，就整個(gè)液面來(lái)說(shuō)，如同拉緊的彈性薄膜，這種沿著表面，使液面收縮的力稱(chēng)為表面張力。本實(shí)驗(yàn)首先利用逐差法測(cè)量焦利氏秤彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)，然后利用拉脫法測(cè)量液體的表面張力系數(shù)。所以，表面層的分子有從液面擠入液體內(nèi)部的傾向，從而使得液體的表面自然收縮，直到達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡(即表面層中分圖1 液體分子受力示意圖子擠入液體內(nèi)部的速率與液體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)而達(dá)到液面的速率相等)。這種張力垂直于該直線(xiàn)且與線(xiàn)的長(zhǎng)度成正比，比例系數(shù)稱(chēng)為表面張力系數(shù)。圖2 金屬框受力示意圖其中為水面與金屬片側(cè)面的夾角，稱(chēng)為接觸角。實(shí)驗(yàn)時(shí)，可用—“ ”型金屬框架來(lái)代替金屬薄片。焦利氏秤工作原理測(cè)定表面張力
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