医用物理学 液体表面张力系数的测量 公开课课件
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1、,医学物理学实验,液体表面张力系数的测定,【实验目的】,1用拉脱法测量室温下水的表面张力系数 2学习力敏传感器的定标方法,医学物理学实验,【实验器材】,DH4607A液体表面张力系数测定仪、吊环（外径3.5cm、内径3.3、高0.8cm的铝合金吊环）、直径12.00cm玻璃器皿一只、砝码盘及0.5克砝码7只。,【实验原理】,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。,医学物理学实验,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，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=(D1十D2) （1） 式中，F为脱离力，D1、D2分别为圆环的外径和内径，为液体的表面张力系数。,医学物理学实验,医学物理学实验,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
2、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。,医学物理学实验,U=U1-U2 （3） 式中，U1为环在即将拉断水柱时数字电压表读数，U2为拉断时数字电压表的读数。 联立（1）、（2）、（3）式可求出液体表面张力系数。,医学物理学实验,1、传感器固定座 2、防滑座 3、力敏传感器 4、吊环 5、玻璃器皿 6、升降台 7、调节螺丝 8、 底座 9、传感器接口（5芯） 10、电压显示窗口 11、峰值保持：按此键后，指示灯亮，进入峰值保持测量模式，此时测试仪将动态记录测量值，并显示测量的最大值；再次按下峰值保持键后，指示灯灭，进入正常测试状态 12、置零：非峰值保持测量模式下，按此键将对测量数据进行置零 13、复位：恢复开机初始状态,【实验装置】,医学物理学实验,【实验步骤】,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，定标步骤如下： （1）打开仪器的电源开关，将仪器预热。 （2）在传感器梁端头小钩中，挂上砝码盘，调节调零旋钮，使数字电压表显示为零。
3、（3）在砝码盘上分别装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。,医学物理学实验,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 （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Na溶液中浸泡2030秒，然后用净水洗净。 3、水的表面张力系数 （1）将金属环状吊片挂在传感器的小钩上，调节升降台，将水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。,医学物理学实验,（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。 UU1-U2 （3）将实验数据代人公式（2）和（1），求出水的表面张力系数，并与标准值进行比较。,医学物理学实验,【实验数据和记录】,1、传感器灵敏度的测量,经最小二乘法拟合得K= mV/N，拟合的线性相关系数r= 。,医学物理学实验,2、水的表面张力系数的测量 金属环外径D1= 3.496 cm，内径D2= 3.310 cm，水的温度：t= 。,平均值： = N/m,医学物理学实验,附表,【注意事项】,1、吊环须严格处理干净。可用NaOH溶液洗净油污或杂质后，用清洁水冲洗干净，并用热吹风烘干。 2、吊环水平须调节好，注意偏差10，测量结果引入误差为0.5%；偏差20，则误差1.6%。 3、仪器开机需预热15分钟。 4、在旋转升降台时，尽量使液体的波动要小。,医学物理学实验,6、若液体为纯净水。在使用过程中防止灰尘和油污及其它杂质污染特别注意手指不要接触被测液体。 7、力敏传感器使用时用力不宜大于0.098N。过大的拉力传感器容易损坏。 8、实验结束须将吊环用清洁纸擦干并用清洁纸包好。,
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