焦利彈簧的變形對液體表面張力系數測量結果的影響

陸改玲等

摘 要：焦利氏秤測量液體表面張力系數實驗的關鍵元件是一根精細的彈簧，此彈簧在彈性限度內，滿足胡克定律。實際中由于彈簧本身精細易變形及學生操作不當等原因，會引起彈簧的變形。在精確測量中，彈簧一旦變形就不能再使用了。在對實驗精度要求不高的情況下，對變形后的彈簧繼續使用，并假設仍滿足胡克定律，這種假設勢必會引入誤差。該文使用同一根彈簧，研究其變形程度不同對實驗結果的影響，發現變形彈簧的勁度系數會發生變化，且隨著彈簧逐漸被拉長，勁度系數并不和彈簧拉長的程度成線性關系，而是趨于一個很小的變化范圍。但是彈簧變形的程度卻對最終液體表面張力系數的影響不明顯，此結果為指導學生實驗及分析實驗結果誤差的大小有一定的指導意義。

關鍵詞：表面張力系數 彈簧 變形 誤差分析

中圖分類號：R312 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0043-02

液體的表面張力是表征液體性質的一個重要參數。利用焦利氏秤采用拉脫法測量液體表面張力系數是醫學院校醫用物理學必須開設的實驗之一，此方法構思巧妙，測量方便[1-2]。但是拉脫法測量表面張力系數所使用的焦利彈簧極易變形。學生使用變形了的彈簧時存在很大的疑問和困惑，在實驗結果的誤差分析中，學生往往會寫到誤差是由于彈簧的變形引起的。至于彈簧的變形會造成多大的誤差，誤差的大小和彈簧的變形程度有怎樣的關系還有待探索。參考文獻[3]中也探討了表面張力系數和彈簧彈性系數的關系，但針對的是沒有發生變形的彈簧。鑒于此，該文針對變形彈簧對實驗結果的影響做了初步探討。

3 結語

醫用物理學實驗課程在醫學院校是專業基礎課，是醫學生接受科學實驗方法和技能訓練的基礎課程。由于本課程在我校是醫學基礎課，且上課對象是大一入學的醫學生。因此，實驗中，實驗儀器使用頻率高及學生實驗基礎差是兩大問題，再加上焦利氏秤所使用的彈簧極易變形，這幾方面原因共同導致了彈簧的頻繁變形。考慮到實驗成本、課程性質及上課對象等因素，我們對實驗結果的精確度要求不是很高。實驗過程中，更注重實驗原理、方法及實驗誤差處理方法的掌握及動手操作能力的培養。對于變形彈簧對實驗結果的影響也不另作估算，往往和其他的影響因素混為一談，如忽略液體浮力和液膜重力的影響，以及實驗液體的純度、溫度、拉膜時儀器的穩定度、拉膜過程中，是否始終保持“三線對齊”等。此實驗結果說明，精確測量中，一定要選擇沒有變形的完好的彈簧，否則會給實驗帶來較大誤差。粗略測量中，在不影響實驗操作的情況下也可以使用，但在教學中需給學生說明變形彈簧對實驗的影響及所引入的誤差，以便消除學生的疑慮。

參考文獻

[1] 楊述武.普通物理實驗（力學及熱學部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 張兆奎.大學物理實驗[M].北京：高等教育出版社，2001：111-114.

[3] 田小平.用彈簧測量液體表面張力系數的實驗探討[J].實驗科學與技術，2006（1）：90-92.

[4] 胡新珉.醫學物理學[M].北京：人民衛生出版社，2006：122.

[5] 仇惠.醫學物理學[M].北京：科學出版社，2007：120.

[6] 許森東.拉脫法測液體表面張力系數公式及其簡化對實驗結果影響的分析[J].河北北方學院學報（自然科學版），2007（5）：7-8.endprint

摘 要：焦利氏秤測量液體表面張力系數實驗的關鍵元件是一根精細的彈簧，此彈簧在彈性限度內，滿足胡克定律。實際中由于彈簧本身精細易變形及學生操作不當等原因，會引起彈簧的變形。在精確測量中，彈簧一旦變形就不能再使用了。在對實驗精度要求不高的情況下，對變形后的彈簧繼續使用，并假設仍滿足胡克定律，這種假設勢必會引入誤差。該文使用同一根彈簧，研究其變形程度不同對實驗結果的影響，發現變形彈簧的勁度系數會發生變化，且隨著彈簧逐漸被拉長，勁度系數并不和彈簧拉長的程度成線性關系，而是趨于一個很小的變化范圍。但是彈簧變形的程度卻對最終液體表面張力系數的影響不明顯，此結果為指導學生實驗及分析實驗結果誤差的大小有一定的指導意義。

關鍵詞：表面張力系數 彈簧 變形 誤差分析

中圖分類號：R312 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0043-02

液體的表面張力是表征液體性質的一個重要參數。利用焦利氏秤采用拉脫法測量液體表面張力系數是醫學院校醫用物理學必須開設的實驗之一，此方法構思巧妙，測量方便[1-2]。但是拉脫法測量表面張力系數所使用的焦利彈簧極易變形。學生使用變形了的彈簧時存在很大的疑問和困惑，在實驗結果的誤差分析中，學生往往會寫到誤差是由于彈簧的變形引起的。至于彈簧的變形會造成多大的誤差，誤差的大小和彈簧的變形程度有怎樣的關系還有待探索。參考文獻[3]中也探討了表面張力系數和彈簧彈性系數的關系，但針對的是沒有發生變形的彈簧。鑒于此，該文針對變形彈簧對實驗結果的影響做了初步探討。

3 結語

醫用物理學實驗課程在醫學院校是專業基礎課，是醫學生接受科學實驗方法和技能訓練的基礎課程。由于本課程在我校是醫學基礎課，且上課對象是大一入學的醫學生。因此，實驗中，實驗儀器使用頻率高及學生實驗基礎差是兩大問題，再加上焦利氏秤所使用的彈簧極易變形，這幾方面原因共同導致了彈簧的頻繁變形。考慮到實驗成本、課程性質及上課對象等因素，我們對實驗結果的精確度要求不是很高。實驗過程中，更注重實驗原理、方法及實驗誤差處理方法的掌握及動手操作能力的培養。對于變形彈簧對實驗結果的影響也不另作估算，往往和其他的影響因素混為一談，如忽略液體浮力和液膜重力的影響，以及實驗液體的純度、溫度、拉膜時儀器的穩定度、拉膜過程中，是否始終保持“三線對齊”等。此實驗結果說明，精確測量中，一定要選擇沒有變形的完好的彈簧，否則會給實驗帶來較大誤差。粗略測量中，在不影響實驗操作的情況下也可以使用，但在教學中需給學生說明變形彈簧對實驗的影響及所引入的誤差，以便消除學生的疑慮。

參考文獻

[1] 楊述武.普通物理實驗（力學及熱學部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 張兆奎.大學物理實驗[M].北京：高等教育出版社，2001：111-114.

[3] 田小平.用彈簧測量液體表面張力系數的實驗探討[J].實驗科學與技術，2006（1）：90-92.

[4] 胡新珉.醫學物理學[M].北京：人民衛生出版社，2006：122.

[5] 仇惠.醫學物理學[M].北京：科學出版社，2007：120.

[6] 許森東.拉脫法測液體表面張力系數公式及其簡化對實驗結果影響的分析[J].河北北方學院學報（自然科學版），2007（5）：7-8.endprint

摘 要：焦利氏秤測量液體表面張力系數實驗的關鍵元件是一根精細的彈簧，此彈簧在彈性限度內，滿足胡克定律。實際中由于彈簧本身精細易變形及學生操作不當等原因，會引起彈簧的變形。在精確測量中，彈簧一旦變形就不能再使用了。在對實驗精度要求不高的情況下，對變形后的彈簧繼續使用，并假設仍滿足胡克定律，這種假設勢必會引入誤差。該文使用同一根彈簧，研究其變形程度不同對實驗結果的影響，發現變形彈簧的勁度系數會發生變化，且隨著彈簧逐漸被拉長，勁度系數并不和彈簧拉長的程度成線性關系，而是趨于一個很小的變化范圍。但是彈簧變形的程度卻對最終液體表面張力系數的影響不明顯，此結果為指導學生實驗及分析實驗結果誤差的大小有一定的指導意義。

關鍵詞：表面張力系數 彈簧 變形 誤差分析

中圖分類號：R312 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0043-02

液體的表面張力是表征液體性質的一個重要參數。利用焦利氏秤采用拉脫法測量液體表面張力系數是醫學院校醫用物理學必須開設的實驗之一，此方法構思巧妙，測量方便[1-2]。但是拉脫法測量表面張力系數所使用的焦利彈簧極易變形。學生使用變形了的彈簧時存在很大的疑問和困惑，在實驗結果的誤差分析中，學生往往會寫到誤差是由于彈簧的變形引起的。至于彈簧的變形會造成多大的誤差，誤差的大小和彈簧的變形程度有怎樣的關系還有待探索。參考文獻[3]中也探討了表面張力系數和彈簧彈性系數的關系，但針對的是沒有發生變形的彈簧。鑒于此，該文針對變形彈簧對實驗結果的影響做了初步探討。

3 結語

醫用物理學實驗課程在醫學院校是專業基礎課，是醫學生接受科學實驗方法和技能訓練的基礎課程。由于本課程在我校是醫學基礎課，且上課對象是大一入學的醫學生。因此，實驗中，實驗儀器使用頻率高及學生實驗基礎差是兩大問題，再加上焦利氏秤所使用的彈簧極易變形，這幾方面原因共同導致了彈簧的頻繁變形。考慮到實驗成本、課程性質及上課對象等因素，我們對實驗結果的精確度要求不是很高。實驗過程中，更注重實驗原理、方法及實驗誤差處理方法的掌握及動手操作能力的培養。對于變形彈簧對實驗結果的影響也不另作估算，往往和其他的影響因素混為一談，如忽略液體浮力和液膜重力的影響，以及實驗液體的純度、溫度、拉膜時儀器的穩定度、拉膜過程中，是否始終保持“三線對齊”等。此實驗結果說明，精確測量中，一定要選擇沒有變形的完好的彈簧，否則會給實驗帶來較大誤差。粗略測量中，在不影響實驗操作的情況下也可以使用，但在教學中需給學生說明變形彈簧對實驗的影響及所引入的誤差，以便消除學生的疑慮。

參考文獻

[1] 楊述武.普通物理實驗（力學及熱學部分）[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 張兆奎.大學物理實驗[M].北京：高等教育出版社，2001：111-114.

[3] 田小平.用彈簧測量液體表面張力系數的實驗探討[J].實驗科學與技術，2006（1）：90-92.

[4] 胡新珉.醫學物理學[M].北京：人民衛生出版社，2006：122.

[5] 仇惠.醫學物理學[M].北京：科學出版社，2007：120.

[6] 許森東.拉脫法測液體表面張力系數公式及其簡化對實驗結果影響的分析[J].河北北方學院學報（自然科學版），2007（5）：7-8.endprint