实验7 认识液体表面张力-2023-2024学年高二物理选择性必修3实验报告册（人教版）

学生实验报告册 物理 选择性必修 第三册 （人教版） 小钢针 （如绣花针） 放在水面上不会下沉， 仅仅将液面下压， 液面略见弯 曲； 荷叶上的小水珠和焊接金属时熔化后的小滴焊锡呈球形； 一些昆虫可以停 在水面上……你知道这是为什么吗？ 原来， 液体的表面有如张紧的弹性膜， 有收缩的趋势， 表面存在着一定的张 力。 在液体表面上想象画一条直线， 直线两旁的液膜之间存在着一定相互作用的 拉力。 拉力的方向和所画的线段垂直， 液体表面上出现的这种张力， 称为表面张力。 实验器材 水、 洗衣粉、 甘油、 酒精、 食用油、 小金属丝、 小钢针、 硬币、 小棉纱线、 杯子、 滴管。 实验过程 实验方案 （一） 肥皂膜的表面张力 1. 取一烧杯热水， 加入洗衣粉， 并用玻璃棒轻轻搅拌， 至溶液达到饱和为止 （烧杯上出现不能溶解的颗粒）。 溶液冷却后， 取出上部的饱和溶液， 再向所取的 溶液中注入约 1 ３ 体积的甘油。 轻轻搅拌使其混合均匀， 静置 24 h ， 待用。 2. 将金属框浸入肥皂液中， 轻轻将框拉出， 并使框面竖直， 可见到框架上的 彩色条纹。 在室温下， 一般薄膜可维持十多分钟。 3. 把一根棉线的两端系在铁丝环上， 不要让棉线过紧， 要使它处于略为松弛 的状态， 然后将铁丝环浸入肥皂液里， 再拿出来时， 环上就留下了一层肥皂液的 薄膜。 用烧热的钢针刺破一侧的薄膜， 观察薄膜和棉线发生的变化。 如图 7-1 所示。 实验七 认识液体表面张力 实验日期 年 月 日 实验预习 32 4. 把一棉线圈系在铁丝上， 使环上布满肥皂液的薄膜。 用烧热的钢针刺破棉 线圈里的薄膜， 观察棉线圈外薄膜和棉线圈发生的变化。 如图 ７-2 所示。 实验方案 （二） 认识水的表面张力 取一个较高的、 空的铁罐盒， 用一根钉子在侧壁上钻 5 个小孔。 这些孔必须非常靠近罐底， 并且相互间隔只在 5 mm 左右， 如图 7-3 所示。 将罐内盛满水， 观察到水是分 成 5 股从 5 个小孔中流出的。 用大拇指和食指将这些水流 捻合在一起， 手拿开后， 5 股水流就会真的合成一股。 如果 你用手再擦一下罐上的小孔， 水就又会重新变成 5 股。 实验方案 （三） 肥皂能够改变水的表面张力 把棉线圈放于水面上， 在棉线圈内水表面的水膜放入肥皂液， 棉线圈内水表 面的水膜被肥皂液破坏之后， 便迅速地向四周张开， 带动棉线圈向四周运动。 同 时， 因为圈外的水的表面张力仍然很大， 从各个方向上拉着线圈， 所以线圈马上 变圆了。 说明： 液体的分子相互之间有很强的内聚力， 肥皂膜的弹性几乎和气球薄膜 差不多， 棉线圈一侧分子的内聚力被破坏以后， 另一侧分子的内聚力就相对增 大， 所以棉线圈被拉向各个方向而变圆了。 实验方案 （四） 水面浮针或硬币 把一枚小钢针和一枚 1 角的硬币分别轻轻地放在水面上， 可以观察到小钢针 和硬币浮于水面上。 同学们自己总结一下， 本实验成功的关键在哪里？ 用使用过的旧钢针跟刚从 百货商店买来的还没有使用的新钢针同做这个实验有什么不同？ 图 ７-1 甲 乙 丙 图 ７-2 甲 乙 图 7-3 认识液体表面张力 实验七 33 学生实验报告册 物理 选择性必修 第三册 （人教版） 实验方案 （五） 失重的油滴 往小酒杯内倒入约半杯酒精， 再加入少量水并搅匀。 用滴管吸入半管食用 油， 深入酒精溶液中， 将油一次挤出。 如果油滴呈扁球形且沉于杯底， 可向杯中 加入少量的水使溶液的密度变大， 并用火柴梗轻轻搅动扁球形油滴的四周。 与此 同时可以看到扁球形油滴上浮， 最后呈球形悬浮在溶液中。 分析与结论 1. 经过观察和记录上述实验， 说明液体表面的性质。 2. 小水珠呈球形时， 为什么水珠越小， 形状就越接近球形？ 思考与练习 1. 在一盆清水面上轻轻地放四根干草棍或火柴梗， 使它们浮在水面上组成四 方形， 然后向四方形中间水面轻轻滴入一滴肥皂水 （或用小肥皂片轻轻沾一下水 面）， 观察所发生的现象， 并试着作出解释。 2. 在冰棍棒 （或火柴梗） 的一端用肥皂块涂擦， 然后将冰棍棒 （或火柴梗） 放在水面上， 冰棍棒 （或火柴梗） 就会像小船一样移动， 你能解释这一现象吗？ 34 学生实验报告册 物理 选择性必修 第三册 （人教版） 相同， 即 T 2 =225 K 。 这是一等压过程。 根据盖 - 吕萨克定律有 V 2 T 1 = V 3 T 2 ， 式中 V 3 是在此等压 过程末氦气的体积， 则 V 3 =5.54 m 3 。 6. （ 1 ） 解： 设气体在 B 状态时的体积为 V B ， 由盖 - 吕萨克定律得， V A T A = V B T B ， 代入数据 得 V B =0.4 m 3 。 （ 2 ） 微观原因：