焦利弹簧的变形对液体表面张力系数测量结果的影响

陆改玲等

摘 要：焦利氏秤测量液体表面张力系数实验的关键元件是一根精细的弹簧，此弹簧在弹性限度内，满足胡克定律。实际中由于弹簧本身精细易变形及学生操作不当等原因，会引起弹簧的变形。在精确测量中，弹簧一旦变形就不能再使用了。在对实验精度要求不高的情况下，对变形后的弹簧继续使用，并假设仍满足胡克定律，这种假设势必会引入误差。该文使用同一根弹簧，研究其变形程度不同对实验结果的影响，发现变形弹簧的劲度系数会发生变化，且随着弹簧逐渐被拉长，劲度系数并不和弹簧拉长的程度成线性关系，而是趋于一个很小的变化范围。但是弹簧变形的程度却对最终液体表面张力系数的影响不明显，此结果为指导学生实验及分析实验结果误差的大小有一定的指导意义。

关键词：表面张力系数 弹簧 变形 误差分析

中图分类号：R312 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0043-02

液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数。利用焦利氏秤采用拉脱法测量液体表面张力系数是医学院校医用物理学必须开设的实验之一，此方法构思巧妙，测量方便[1-2]。但是拉脱法测量表面张力系数所使用的焦利弹簧极易变形。学生使用变形了的弹簧时存在很大的疑问和困惑，在实验结果的误差分析中，学生往往会写到误差是由于弹簧的变形引起的。至于弹簧的变形会造成多大的误差，误差的大小和弹簧的变形程度有怎样的关系还有待探索。参考文献[3]中也探讨了表面张力系数和弹簧弹性系数的关系，但针对的是没有发生变形的弹簧。鉴于此，该文针对变形弹簧对实验结果的影响做了初步探讨。

3 结语

医用物理学实验课程在医学院校是专业基础课，是医学生接受科学实验方法和技能训练的基础课程。由于本课程在我校是医学基础课，且上课对象是大一入学的医学生。因此，实验中，实验仪器使用频率高及学生实验基础差是两大问题，再加上焦利氏秤所使用的弹簧极易变形，这几方面原因共同导致了弹簧的频繁变形。考虑到实验成本、课程性质及上课对象等因素，我们对实验结果的精确度要求不是很高。实验过程中，更注重实验原理、方法及实验误差处理方法的掌握及动手操作能力的培养。对于变形弹簧对实验结果的影响也不另作估算，往往和其他的影响因素混为一谈，如忽略液体浮力和液膜重力的影响，以及实验液体的纯度、温度、拉膜时仪器的稳定度、拉膜过程中，是否始终保持“三线对齐”等。此实验结果说明，精确测量中，一定要选择没有变形的完好的弹簧，否则会给实验带来较大误差。粗略测量中，在不影响实验操作的情况下也可以使用，但在教学中需给学生说明变形弹簧对实验的影响及所引入的误差，以便消除学生的疑虑。

参考文献

[1] 杨述武.普通物理实验（力学及热学部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 张兆奎.大学物理实验[M].北京：高等教育出版社，2001：111-114.

[3] 田小平.用弹簧测量液体表面张力系数的实验探讨[J].实验科学与技术，2006（1）：90-92.

[4] 胡新珉.医学物理学[M].北京：人民卫生出版社，2006：122.

[5] 仇惠.医学物理学[M].北京：科学出版社，2007：120.

[6] 许森东.拉脱法测液体表面张力系数公式及其简化对实验结果影响的分析[J].河北北方学院学报（自然科学版），2007（5）：7-8.endprint

摘 要：焦利氏秤测量液体表面张力系数实验的关键元件是一根精细的弹簧，此弹簧在弹性限度内，满足胡克定律。实际中由于弹簧本身精细易变形及学生操作不当等原因，会引起弹簧的变形。在精确测量中，弹簧一旦变形就不能再使用了。在对实验精度要求不高的情况下，对变形后的弹簧继续使用，并假设仍满足胡克定律，这种假设势必会引入误差。该文使用同一根弹簧，研究其变形程度不同对实验结果的影响，发现变形弹簧的劲度系数会发生变化，且随着弹簧逐渐被拉长，劲度系数并不和弹簧拉长的程度成线性关系，而是趋于一个很小的变化范围。但是弹簧变形的程度却对最终液体表面张力系数的影响不明显，此结果为指导学生实验及分析实验结果误差的大小有一定的指导意义。

关键词：表面张力系数 弹簧 变形 误差分析

中图分类号：R312 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0043-02

液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数。利用焦利氏秤采用拉脱法测量液体表面张力系数是医学院校医用物理学必须开设的实验之一，此方法构思巧妙，测量方便[1-2]。但是拉脱法测量表面张力系数所使用的焦利弹簧极易变形。学生使用变形了的弹簧时存在很大的疑问和困惑，在实验结果的误差分析中，学生往往会写到误差是由于弹簧的变形引起的。至于弹簧的变形会造成多大的误差，误差的大小和弹簧的变形程度有怎样的关系还有待探索。参考文献[3]中也探讨了表面张力系数和弹簧弹性系数的关系，但针对的是没有发生变形的弹簧。鉴于此，该文针对变形弹簧对实验结果的影响做了初步探讨。

3 结语

医用物理学实验课程在医学院校是专业基础课，是医学生接受科学实验方法和技能训练的基础课程。由于本课程在我校是医学基础课，且上课对象是大一入学的医学生。因此，实验中，实验仪器使用频率高及学生实验基础差是两大问题，再加上焦利氏秤所使用的弹簧极易变形，这几方面原因共同导致了弹簧的频繁变形。考虑到实验成本、课程性质及上课对象等因素，我们对实验结果的精确度要求不是很高。实验过程中，更注重实验原理、方法及实验误差处理方法的掌握及动手操作能力的培养。对于变形弹簧对实验结果的影响也不另作估算，往往和其他的影响因素混为一谈，如忽略液体浮力和液膜重力的影响，以及实验液体的纯度、温度、拉膜时仪器的稳定度、拉膜过程中，是否始终保持“三线对齐”等。此实验结果说明，精确测量中，一定要选择没有变形的完好的弹簧，否则会给实验带来较大误差。粗略测量中，在不影响实验操作的情况下也可以使用，但在教学中需给学生说明变形弹簧对实验的影响及所引入的误差，以便消除学生的疑虑。

参考文献

[1] 杨述武.普通物理实验（力学及热学部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 张兆奎.大学物理实验[M].北京：高等教育出版社，2001：111-114.

[3] 田小平.用弹簧测量液体表面张力系数的实验探讨[J].实验科学与技术，2006（1）：90-92.

[4] 胡新珉.医学物理学[M].北京：人民卫生出版社，2006：122.

[5] 仇惠.医学物理学[M].北京：科学出版社，2007：120.

[6] 许森东.拉脱法测液体表面张力系数公式及其简化对实验结果影响的分析[J].河北北方学院学报（自然科学版），2007（5）：7-8.endprint

摘 要：焦利氏秤测量液体表面张力系数实验的关键元件是一根精细的弹簧，此弹簧在弹性限度内，满足胡克定律。实际中由于弹簧本身精细易变形及学生操作不当等原因，会引起弹簧的变形。在精确测量中，弹簧一旦变形就不能再使用了。在对实验精度要求不高的情况下，对变形后的弹簧继续使用，并假设仍满足胡克定律，这种假设势必会引入误差。该文使用同一根弹簧，研究其变形程度不同对实验结果的影响，发现变形弹簧的劲度系数会发生变化，且随着弹簧逐渐被拉长，劲度系数并不和弹簧拉长的程度成线性关系，而是趋于一个很小的变化范围。但是弹簧变形的程度却对最终液体表面张力系数的影响不明显，此结果为指导学生实验及分析实验结果误差的大小有一定的指导意义。

关键词：表面张力系数 弹簧 变形 误差分析

中图分类号：R312 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0043-02

液体的表面张力是表征液体性质的一个重要参数。利用焦利氏秤采用拉脱法测量液体表面张力系数是医学院校医用物理学必须开设的实验之一，此方法构思巧妙，测量方便[1-2]。但是拉脱法测量表面张力系数所使用的焦利弹簧极易变形。学生使用变形了的弹簧时存在很大的疑问和困惑，在实验结果的误差分析中，学生往往会写到误差是由于弹簧的变形引起的。至于弹簧的变形会造成多大的误差，误差的大小和弹簧的变形程度有怎样的关系还有待探索。参考文献[3]中也探讨了表面张力系数和弹簧弹性系数的关系，但针对的是没有发生变形的弹簧。鉴于此，该文针对变形弹簧对实验结果的影响做了初步探讨。

3 结语

医用物理学实验课程在医学院校是专业基础课，是医学生接受科学实验方法和技能训练的基础课程。由于本课程在我校是医学基础课，且上课对象是大一入学的医学生。因此，实验中，实验仪器使用频率高及学生实验基础差是两大问题，再加上焦利氏秤所使用的弹簧极易变形，这几方面原因共同导致了弹簧的频繁变形。考虑到实验成本、课程性质及上课对象等因素，我们对实验结果的精确度要求不是很高。实验过程中，更注重实验原理、方法及实验误差处理方法的掌握及动手操作能力的培养。对于变形弹簧对实验结果的影响也不另作估算，往往和其他的影响因素混为一谈，如忽略液体浮力和液膜重力的影响，以及实验液体的纯度、温度、拉膜时仪器的稳定度、拉膜过程中，是否始终保持“三线对齐”等。此实验结果说明，精确测量中，一定要选择没有变形的完好的弹簧，否则会给实验带来较大误差。粗略测量中，在不影响实验操作的情况下也可以使用，但在教学中需给学生说明变形弹簧对实验的影响及所引入的误差，以便消除学生的疑虑。

参考文献

[1] 杨述武.普通物理实验（力学及热学部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 张兆奎.大学物理实验[M].北京：高等教育出版社，2001：111-114.

[3] 田小平.用弹簧测量液体表面张力系数的实验探讨[J].实验科学与技术，2006（1）：90-92.

[4] 胡新珉.医学物理学[M].北京：人民卫生出版社，2006：122.

[5] 仇惠.医学物理学[M].北京：科学出版社，2007：120.

[6] 许森东.拉脱法测液体表面张力系数公式及其简化对实验结果影响的分析[J].河北北方学院学报（自然科学版），2007（5）：7-8.endprint