Tóm tắt Cách đo lực căng bề mặt

I. Lực căng bề mặt

Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng và có độ lớn f tỉ lệ thuận với độ dài l của đoạn đường đó.

Ta có: f = σl với σ là hệ số căng bề mặt và đo bằng đơn vị niu tơn trên mét [N/m].

Giá trị của σ  phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng; σ giảm khi nhiệt độ tăng.

II. Hiện tượng dính ướt

Nếu thành bình bị dính ướt thì phần bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch lên phía trên một chút và có dạng một khum lõm.

Nếu thành bình không bị dính ướt thì bề mặt chất lỏng ở sát thành bình sẽ bị kéo dịch xuống phía dưới một chút và có dạng một khum lồi.

III. Hiện tượng mao dẫn 

Hiện tượng mức chất bên trong các ống dẫn có đường kính nhỏ luôn dâng cao hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn.

Các ống trong đó xảy ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn.

Sơ đồ tư duy về các hiện tượng bề mặt của chất lỏng

Tóm tắt nội dung tài liệu

Bài 40: Thực hành: ĐO HỆ SỐ CĂNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG

I. MỤC TIÊU

1.1. Kiến thức:

Cách đo được lực căng bề mặt của nước tác dụng lên một chiếc vòng kim loại nhúng chạm vào mặt nước, từ đó xác định hệ số căng bề mặt của nước ở nhiệt độ phòng.

1.2. Kĩ năng:

• Biết cách sử dụng thước cặp để đo độ dài chu vi vòng tròn.

• Biết cách sử dụng lực kế nhạy [thang đo 0.1 N], thao tác khéo léo để đo được chính xác giá trị lực căng tác dụng vào vòng.

• Tính hệ số căng bề mặt và xác định sai số của phép đo.

II. CHUẨN BỊ

2.1. Giáo viên:

Cho mỗi nhóm HS:

• Lực kế 0,1N có độ chính xác 0,001N.

• Vòng kim loại [hoặc vòng nhựa] có dây treo.

• Cốc nhựa đựng nước lỏng [nước sạch].

• Gía treo có cơ cấu nâng hạ cốc đựng chất lỏng.

• Thước cặp 0 – 150/0,05mm.

• Giấy lau [mềm]

• Kẻ sẵn bảng ghi số liệu theo mẫu trong bài 40 SGK.

2.2. Học sinh:

Báo cáo thí nghiệm, máy tính cá nhân.

III. TIẾN TRÌNH DẠY, HỌC

Hoạt động 1 [...phút]: Hoàn chỉnh cơ sở lí thuyết của phép đo

Hoạt động 2 [...phút]: Hoàn chỉnh phương án thí nghiệm.

Hoạt động 3 [...phút]: Tìm hiểu các dụng cụ đo.

Hoạt động 4 [...phút]: Tiến hành thí nghiệm.

Hoạt động 5 [...phút]: Xử lí số liệu

Hoạt động 6 [...phút]: Nhận xét, giao nhiệm vụ về nhà.

Trên đây là trích đoạn một phần nội dung trong giáo án Thực hành Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng. Để nắm bắt toàn bộ nội dung còn lại và các giáo án tiếp theo, mời quý thầy cô vui lòng đăng nhập để tải tài liệu về máy.

Ngoài ra, nhằm hỗ trợ các Thầy cô trong quá trình xây dựng bài 40 với nhiều phương pháp soạn bài hay, nội dung chi tiết và được trình bày khoa học, quý thầy cô có thể tham khảo ở Bài giảng Vật lý 10 - Bài 40: Thực hành Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng

>>  Bài giảng trước đó:  Bài 39: Độ ẩm của không khí

>>  Giáo án trước đó: Giáo án Vật lý 10 Bài 39: Độ ẩm của không khí

Page 2

YOMEDIA

Cách đo được lực căng bề mặt của nước tác dụng lên một chiếc vòng kim loại nhúng chạm vào mặt nước, từ đó xác định hệ số căng bề mặt của nước ở nhiệt độ phòng. 1.2. Kĩ năng: - Biết cách sử dụng thước cặp để đo độ dài chu vi vòng tròn. - Biết cách sử dụng lực kế nhạy [thang đo 0.1 N], thao tác khéo léo để đo được chính xác giá trị lực căng tác dụng vào vòng. - Tính hệ số căng bề mặt và xác định sai số của phép đo. ...

19-12-2011 902 18

Download

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.

1.1. Dụng cụ thí nghiệm

• Lực kế 0,1N có độ chia nhỏ nhất 0,001N.

• Vòng nhôm có dây treo.

• Thước kẹp có độ chia nhỏ nhất: 0,02mm[Hình 40.1].

• Giá treo có cơ cấu nâng hạ cốc đựng chất lỏng.

• Hai cốc nhựa A, B đựng nước, nối thông nhau bằng một ống cao su Silicon[Hình 40.2].

• Giấy lau [mềm]

1.2. Cơ sở lý thuyết

• Mặt thoáng của chất lỏng luôn có các lực căng, theo phương tiếp tuyến với mặt thoáng. Những lực căng này làm cho mặt thoáng của chất lỏng có khuynh hướng co lại đến diện tích nhỏ nhất. Chúng được gọi là những lực căng bề mặt [hay còn gọi là lực căng mặt ngoài] của chất lỏng.

• Có nhiều phương pháp đo lực căng bề mặt. Trong bài này ta dùng một lực kế nhạy [loại 0,1N], treo một chiếc vòng bằng nhôm có tính dính ướt hoàn toàn đối với chất lỏng cần đo.

• Nhúng đáy vòng chạm vào mặt chất lỏng, rồi kéo lên mặt thoáng. Khi đáy vòng vừa được nâng lên trên mặt thoáng, nó không bị bứt ngay ra khỏi chất lỏng: một màng chất lỏng xuất hiện, bám quanh chu vi ngoài và chu vi trong của vòng, có khuynh hướng kéo vòng vào chất lỏng .

• Lực \[F_c\]  do màng chất lỏng tác dụng vào vòng đúng bằng tổng lực căng bề mặt của chất lỏng tác dụng lên  chu vi ngoài và chu vi trong của vòng .

• Do vòng bị chất lỏng dính ướt hoàn toàn, nên khi kéo vòng lên khỏi mặt thoáng và có một màng chất lỏng căng giữa đáy vòng và mặt thoáng, thì lực căng  \[F_c\]  có  cùng phương chiều với trọng lực P của vòng. Giá trị lực F đo được trên lực kế  bằng tổng của hai lực này: 

F = \[F_c\] + P

• Đo P và F ta xác định được lực căng bề mặt \[F_c\] tác dụng lên vòng.

• Gọi \[L_1\] là chu vi ngoài và \[L_2\]  là chu vi trong của chiếc vòng, ta tính được hệ số căng bề mặt  \[\sigma\] của chất lỏng ở nhiệt độ nghiên cứu theo công thức:

\[\sigma =\frac{F_c}{L_1+L_2}=\frac{F-P}{\pi [D+d]}\]

• Trong đó : D và d là đường kính ngoài và đường kính trong của vòng.

Thí nghiệm 1: Đo lực căng \[F_c\]

a. Lau sạch chiếc vòng bằng giấy mềm. Móc dây treo vòng vào lực kế 0,1N, rồi treo lực kế vào thanh ngang của giá đỡ để đo trọng lượng P của chiếc vòng. Lặp lại phép đo P thêm 4 lần và ghi các giá trị đo được vào Bảng 40.1.

b. Đặt hai cốc A, B có ống cao su nối thông nhau lên mặt bàn. Đổ chất lỏng cần đo hệ số căng mặt ngoài [nước cất, hoặc nước sạch] vào hai cốc, sao cho lượng nước chiếm khoảng 50% dung tích mỗi cốc . Đặt cốc A ngay dưới vòng nhôm đang treo trên lực kế. Đặt cốc B lên mặt tấm đế của giá đỡ [mặt tấm đế cao hơn mặt bàn khoảng 30mm]. Sau khi mực nước trong hai cốc ngang bằng nhau, nới vít hãm khớp đa năng để hạ lực kế xuống thấp dần sao cho mặt đáy của chiếc vòng nằm cách mặt nước khoảng 0,5cm. Điều chỉnh dây treo vòng sao cho mặt đáy của vòng song song với mặt nước.

c. Kéo nhẹ móc treo vật  của lực kế để cho đáy vòng nhôm chạm đều vào mặt nước, rồi buông tay ra. Dưới tác dụng của lực dính ướt và lực căng bề mặt, vòng nhôm bị  màng nước bám quanh đáy vòng giữ lại.

d. Hạ cốc B xuống mặt bàn để nước trong cốc A lại từ từ chảy sang cốc B. Quan sát vòng và lực kế, ta thấy mặt nước trong cốc A hạ xuống và chiếc vòng bị kéo xuống theo, làm cho số chỉ trên lực kế tăng dần. Cho đến khi bắt đầu xuất hiện một màng chất lỏng bám quanh chu vi đáy vòng ở vị trí cao hơn mặt thoáng, thì số chỉ trên lực kế không tăng nữa, mặc dù mặt chất lỏng tiếp tục hạ xuống và màng chất lỏng bám quanh  vòng tiếp tục bị kéo dài ra, trước khi nó bị dứt đứt. Giá trị lực F chỉ trên lực kế ở thời điểm  ngay trước khi màng lỏng bị đứt, đúng bằng tổng của trọng lượng P của vòng và độ lớn Fc  của lực căng bề mặt chất lỏng tác dụng lên chu vi ngoài và chu vi trong của vòng.  Ghi giá trị  của lực F vào Bảng 40.1.

e. Đặt lại cốc B lên mặt tấm đế và lặp lại thêm 4 lần các bước c] và d]. Ghi các giá trị lực F đo được vào Bảng 40.1.

Thí nghiệm 2: Đo đường kính ngoài và đường kính trong của vòng

a. Dùng thước kẹp đo 5 lần đường kính ngoài D và đường kính trong d của vòng, ghi vào Bảng 40.2.

   Ghi chú: Trong trường hợp đáy vòng được vát mỏng sao cho D ≈ d thì tổng chu vi vòng có thể xác định theo công thức \[L_1+L_2=2\pi D\] . Như vậy, ta chỉ cần đo đường kính ngoài D của chiếc vòng.

b. Kết thúc thí nghiệm:  Nhấc vòng ra khỏi lực kế, lau khô và cất trong hộp nhựa sạch.

3. Luyện tập Bài 40 Vật lý 10

Vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu xong bài học Thực hành Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như:

• Biết cách sử dụng thước để đo độ dài chu vi vòng tròn.

• Biết cách dùng lực kế nhạy [thang đo 0,1 N], thao tác khéo léo  để đo được chính xác giá trị lực căng tác dụng vào vòng .

• Tính hệ số căng bề mặt  và xác định sai sô của phép đo.

4. Hỏi đáp Bài 40 Chương 7 Vật lý 10

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!