落球法测液体的粘滞系数——大物实验
大物实验-落球法测定液体黏度(精品)
实验名称：落球法测定液体黏度（总分：100）实验成绩：87实验者： 周进 学号： 201918130227 实验日期： 2020-06-2 校 区：青岛校区 学院、专业：计算机科学与技术学院-计算机科学与技术一、实验目的（1）观察液体的内摩擦现象，明白测量液体粘度的原理及方法； （2）在虚拟实验平台用落球法测量不同温度下蓖麻油的黏度；（3）学习使用比重计测定液体的密度，用停表来计时，以及用螺旋测微器来测量直径。
二、实验仪器实验的主要装置有：PID 温控试验仪、小钢球、蓖麻油、米尺、螺旋测微器、停表、镊子、量筒、水箱。
三、实验原理1.落球法测定液体黏度的原理液体、气体都是具有黏滞性的流体.当液体稳定流动时，平行于流动方向的各层液体速度都不相同。
相邻流层间存在着相对滑动，于是在各层之间就有内摩擦力产生，这种内摩擦力称为黏滞力。
管道中流动的液体因受到黏滞阻力流速变慢，必须用泵的推动才能使其保持匀速流动；划船时用力划桨是为了克服水对小船前进的黏滞阻力。
这些都是液体具有黏滞性的表现。
实验表明，黏滞力的方向平行于接触面。
它的大小与接触面积及该处的速度梯度成正比，比例系数称为黏滞系数或黏度，通常用字母V 表示，在国际单位制中的单位为Pa • s 。
黏度是表征液体黏滞性强弱的重要参数，它与液体的性质和温度有关。
例如，现代医学发 现，许多心脑血管疾病都与血液黏度的变化有关。
因此，测量血黏度的大小是检査人体血液健 康的重要指标之一。
又如，黏度受温度的影响很大，温度升高时，液体的黏度减小，气体的黏度 增大，选择发动机润滑油时要考虑其黏度应受温度的影响较小。
所以，在输油管道的设计、发动 机润滑油的研究、血液流动的研究等方面，液体黏度的测量都是非常重要的。
测量液体黏度的方法很多，有落球法，扭摆法，转筒法及毛细管法。
本实验所采用的落球法 (也称斯托克斯法)是最常用的测量方法。
其实验原理总结如下：当一个小球在粘滞性液体中下落时，在铅直方向受到三个力的作用：向下的重力mg ，液体对小球的向上的浮力gV F 0ρ=（0ρ是液体的密度，V 是小球的体积），以及小球受到的与其速度方向相反的粘滞阻力f 。
大物实验-落球法测定液体黏度(精品)
实验名称：落球法测定液体黏度（总分：100）实验成绩：87实验者： 周进 学号： 201918130227 实验日期： 2020-06-2 校 区：青岛校区 学院、专业：计算机科学与技术学院-计算机科学与技术一、实验目的（1）观察液体的内摩擦现象，明白测量液体粘度的原理及方法； （2）在虚拟实验平台用落球法测量不同温度下蓖麻油的黏度；（3）学习使用比重计测定液体的密度，用停表来计时，以及用螺旋测微器来测量直径。
二、实验仪器实验的主要装置有：PID 温控试验仪、小钢球、蓖麻油、米尺、螺旋测微器、停表、镊子、量筒、水箱。
三、实验原理1.落球法测定液体黏度的原理液体、气体都是具有黏滞性的流体.当液体稳定流动时，平行于流动方向的各层液体速度都不相同。
相邻流层间存在着相对滑动，于是在各层之间就有内摩擦力产生，这种内摩擦力称为黏滞力。
管道中流动的液体因受到黏滞阻力流速变慢，必须用泵的推动才能使其保持匀速流动；划船时用力划桨是为了克服水对小船前进的黏滞阻力。
这些都是液体具有黏滞性的表现。
实验表明，黏滞力的方向平行于接触面。
它的大小与接触面积及该处的速度梯度成正比，比例系数称为黏滞系数或黏度，通常用字母V 表示，在国际单位制中的单位为Pa • s 。
黏度是表征液体黏滞性强弱的重要参数，它与液体的性质和温度有关。
例如，现代医学发 现，许多心脑血管疾病都与血液黏度的变化有关。
因此，测量血黏度的大小是检査人体血液健 康的重要指标之一。
又如，黏度受温度的影响很大，温度升高时，液体的黏度减小，气体的黏度 增大，选择发动机润滑油时要考虑其黏度应受温度的影响较小。
所以，在输油管道的设计、发动 机润滑油的研究、血液流动的研究等方面，液体黏度的测量都是非常重要的。
测量液体黏度的方法很多，有落球法，扭摆法，转筒法及毛细管法。
本实验所采用的落球法 (也称斯托克斯法)是最常用的测量方法。
其实验原理总结如下：当一个小球在粘滞性液体中下落时，在铅直方向受到三个力的作用：向下的重力mg ，液体对小球的向上的浮力gV F 0ρ=（0ρ是液体的密度，V 是小球的体积），以及小球受到的与其速度方向相反的粘滞阻力f 。
落球法测量液体的黏滞系数实验报告
落球法测量液体的黏滞系数实验报告一、实验题目落球法测量液体的黏滞系数二、实验目的学会使用PID温控试验仪掌握用落球法测量液体的黏滞系数的基本原理掌握实验的操作步骤及实验数据的处理三、实验器材变温黏度测量仪、，ZKY—PID温控实验仪、秒表、螺旋测微器，钢球若干实验仪器简介：1、变温黏度仪如右图所示，待测液体在细长的样品管中能使液体温度较快地与加热水温达到平衡，样品管壁上有刻度线,便于测量小球下落的距离。
样品管外的加热水套连接到温控仪，通过热循环水加热样品。
底座下有调节螺丝钉，用于调节样品管的铅直。
2、开放式PID温控实验仪温控实验仪包含水箱、水泵、加热器、控制及显示电路等部分。
本实验所用温控实验仪能根据实验对象选择PID参数以达到最佳控制,能显示温控过程的温度变化曲线和功率的实时值,能存储温度及功率变化曲线,控制精度高等特点。
仪器面板如右图所示:开机后水泵开始运转,显示屏显示操作菜单，可选择工作方式,输入序号及室温，设定温度及PID参数。
使用左右键选择项目，上下键设置参数,按确认进入下一屏，按返回键返回上一屏。
进入测量界面后屏幕上方的数据栏从左至右依次显示序号,设定温度、初始温度、当前温度、当前功率、调节时间等参数。
图形以横坐标代表时间,纵坐标代表温度(以及功率)，并可用上下键改变温度坐标值.仪器每隔15秒采集一次温度及加热功率值,并将采得的数据示在图上。
温度达到设定值并保持2min温度波动小雨0.1℃,仪器自动判定达到平衡，并在图形区右边显示过渡时间t s，动态偏差σ，静态偏差e。
四、实验原理1、液体的黏滞系数:如果将黏滞流体分成许多很薄的流层，个流层的速度是不相同的.当流速不大时，流速是分层有规律变化的，流层之间仅有相对滑动而不混合。
这中流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向做平滑直线运动的流动成为层流。
如下图所示实际流体在水平圆形管道中作层流时的速度分布情况，附着在管壁的一层流体流速为0，从管壁到管轴流体的速度逐渐增大,管轴出速度最大，形成不同流层。
落球法测量液体的黏滞系数实验报告
落球法测量液体的黏滞系数实验报告啊哈，今天咱们要聊一聊科学实验里的小秘密——怎么用落球法测出液体的黏滞系数。
这个实验可是科学界的老伙计了，别看它简单，可真能帮我们深入了解液体的脾气！得准备些家伙事儿。
有那种特制的玻璃杯、一个圆圆的金属球，还有一根长长的尺子。
这些玩意儿就像是我们的实验小伙伴，等着我们去指挥它们完成任务。
开始啦！先把杯子放到水平桌面上，就像给实验定个规矩，确保一切公平公正。
然后，把金属球轻轻放进杯子里，就像把它放进一个温暖的家，让它安心待着。
拿出那根尺子，咔嚓咔嚓地量起来，就像给实验拍个照，记录下这一刻。
等球稳稳当当在杯中不动，就像它找到了自己的位子，这时候就可以开始我们的“魔法”了。
轻轻地摇晃杯子，就像在舞台上跳华尔兹，让球跟着节奏起舞。
咦，球好像不太听话，东倒西歪的。
别急，咱们再来一次，这次咱们要更加温柔一些，就像对待一个调皮的孩子，耐心引导。
终于，球在杯子里稳如泰山，就像它找到了自己的另一半，再也不乱跑了。
这时候，我们就可以拿起尺子，咔嚓咔嚓地量起来，看球和杯壁之间有多大的距离。
这个距离就是黏滞系数了，就像我们用尺子量身高一样，精确又方便。
实验做完了，是不是觉得像做了个魔术？其实呢，这就像我们在日常生活中遇到的各种情况，有时候需要一点点耐心和技巧，才能找到解决问题的办法。
就像做实验时，我们通过细心观察和不断尝试，最终成功测量出了液体的黏滞系数。
落球法测量液体的黏滞系数是一个简单又有趣的实验。
它不仅能帮助我们更好地了解液体的性质，还能让我们体会到科学的魅力所在。
下次再遇到难题时，不妨试试这个方法吧！说不定你会有新的发现哦！。
大物实验落球法测定液体黏度精品
大物实验-落球法测定液体黏度(精品) 大物实验-落球法测定液体黏度一、实验目的1.通过落球法测定液体的黏度，掌握黏度的概念及测量方法。
2.学习使用计时器和测量仪器，培养实验技能和动手能力。
3.分析实验数据，了解液体黏度与温度的关系。
二、实验原理黏度是描述流体内部摩擦力的物理量，是流体的重要性质之一。
在落球法中，将一已知质量和体积的小球从一定高度自由释放，使其在重力作用下在待测液体中下落。
通过测量小球下落的时间，可以计算出液体的黏度。
根据Stokes定律，小球在黏性液体中下落时受到的阻力为：F=6πηrV式中，η为液体黏度，r为小球半径，V为小球下落速度。
当小球在液体中下落达到稳定速度时，重力与阻力平衡，即：mg=6πηrV由此可得：η=(mg)/(6πrV)实验中，可以通过测量小球下落的时间t来计算其下落速度V。
设小球下落的高度为h，则有：V=(h/t)将V代入上式，可得：η=(mgt)/(6πrh)三、实验步骤1.准备实验器材：计时器、小球、量筒、温度计、待测液体等。
2.将待测液体倒入量筒中，测量其温度和体积。
3.将小球从一定高度自由释放，使其在重力作用下在待测液体中下落。
同时启动计时器记录小球下落的时间t。
4.重复实验3次，取平均值以减小误差。
5.根据实验数据计算液体黏度，并分析其与温度的关系。
四、实验数据分析假设实验得到的数据如下：实验次数液体温度（℃）液体体积（mL）小球质量（g）小球半径（cm）下落高度（cm）下落时间（s）黏度（Pa·s） 1 20 50 10 0.5 10 5.0 0.40 2 25 50 10 0.5 10 4.8 0.42 3 30 50 10 0.5 10 4.5 0.45根据实验数据，我们可以计算每次实验得到的液体黏度，并分析其与温度的关系。
通过计算可得：η1=(mg1t1)/(6πr1h1)=(0.01×9.8×5)/(6×3.14×0.005×0.1)=0.40Pa·s η2=(mg2t2)/(6πr2h2)=(0.01×9.8×4.8)/(6×3.14×0.005×0.1)=0.42Pa·sη3=(mg3t3)/(6πr3h3)=(0.01×9.8×4.5)/(6×3.14×0.005×0.1)=0.45Pa·s 可以看出，随着温度的升高，液体的黏度逐渐增大。
落球法测量液体粘滞系数
实验八落球法测量液体粘滞系数概述当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于两层液体的接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。
液体的粘滞性的测量是非常重要的，例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，血液粘度的增大会使流入人体器官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态，这可能引起多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状。
因此，测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。
又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。
各种实际液体具有不同程度的粘滞性。
测量液体粘度有多种方法，本实验所采用的落球法是一种绝对法测量液体的粘度。
如果一小球在粘滞液体中铅直下落，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球受到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关。
当小球作匀速运动时，测出小球下落的速度，就可以计算出液体的粘度。
一、实验目的1、用落球法测液体的粘滞系数；2、研究液体粘滞系数对温度的依赖关系。
二、仪器装置1、THQNZ-1型液体粘滞系数测量实验仪；2、小钢球；3、蓖麻油(自备)；4、钢卷尺；5、千分尺；6、游标卡尺；7、温度计。
液体粘滞系数实验仪如图1所示。
三、实验原理1、当金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力：小球的重力mg（mρ（V是小球体积，ρ是液体密度）和粘滞阻力为小球质量）；液体作用于小球的浮力gVF（其方向与小球运动方向相反）、如果液体无限深广，在小球下落速度v较小情况下，有=（1）6Fπηrv上式称为斯托克斯公式，其中r 是小球的半径；η称为液体的粘度，其单位是s Pa ⋅。
小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大、最后，三个力达到平衡，即vr gV mg πηρ6+=于是，小球作匀速直线运动，由上式可得：vrgV m πρη6)(-=令小球的直径为d ，并用3'6m d πρ=，v l t =，2r d =代入上式得ltgd 18)(2'ρρη-=（2） 其中'ρ为小球材料的密度，l 为小球匀速下落的距离，t 为小球下落l 距离所用的时间。
粘滞系数实验报告落球法测液体粘滞系数
粘滞系数实验报告落球法测液体粘滞系数浙江师范大学实验实验名称：液体粘滞系数的测量班级：综合理科121班姓名：周琚学号：同组人：实验日期2022年10月24日室温：气温：实验目的根据斯托克斯公式用落球法测定洗洁精的粘滞系数。
仪器与用具玻璃量筒(容量500ml)、停表、游标卡尺、物理天平、密度计、温度计、小球(一种5个，一种10个，直径1mm到2mm，镊子，待测液体（洗洁精）知识背景当半径为的光滑圆球，以速度在均匀的无限深广的液体中运动时，若速度不大，球也很小，在液体中不产生涡流的情况下，斯托克斯指出，求在液体中所受的阻力为（1-1）式中为液体的粘度，此式称为斯托克斯公式，从上式可知，阻力的大小和物体运动速度成正比例当质量为，体积为的小球在密度为的液体中下落时，作用在小球上的力有三个，即：（1）重力（2）液体的浮力（3）液体的粘滞阻力这三个力都作用在同一铅直线上，重力向下，浮力和阻力向上。
球刚开始下落时，速度很小，阻力不大，小球做加速下降。
随着速度的增加，阻力逐渐加大，速度达到一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，那时物体运动的加速度等于零，小球开始匀速下降，即：此时的速度成为终极速度。
由此式可得令，得1-2由于液体在容器中，而不满足无限深、广的条件，这时实际测得的速度和上述式中的理想条件下的速度之间存在如下关系:1-3式中R为盛液体圆筒的内半径，h为筒中液体的深度，将1-3代入式1-2，得1-4其次，斯托克斯公式是假设在无涡流的理想状态下导出的，实际小球下落时不能是这样理想状态，因此还要进行修正。
己知在这时的雷诺数Re为1-5当雷诺数不甚大（一般在Re<10)时，斯托克斯公式修正为1-6则考虑此项修正后的粘度测得值等于1-7实验时，先由1-4求出近似值，用此代入式1-5求出，最后由式1-6求出最值。
若值很大时，粘滞力与粘滞系数无关，而与液体密度有关；同时，不再与、的一次方成正比，而是与、的平方成正比实验内容与步骤实验装置如图1-2所示，在量筒400ml和150ml，分别设标记，测量间距，量筒内半径，液体深度，用密度计测量待测液的密度图1-2将测量用的小钢球用乙醚、酒精混合液洗净，擦干后，测量直径和质量（分别取5个或10个求得直径测平均；同时测10个球的质量，求出一个的质量）。
大学物理实验必备的优秀实验报告5液体粘滞系数的测定
液体粘滞系数的测定 实验目的(1) 观察液体的内摩擦现象,了解小球在液体中下落的运动规律。
(2) 用多管落球法测定液体粘滞系数。
(3) 掌握读数显微镜及停表的使用方法。
(4) 学习用外延扩展法获得理想条件的思想方法。
(5) 用作图法及最小二乘法处理数据。
实验方法原理液体流动时,各层之间有相对运动,任意两层间产生等值反向的作用力, 称其为内摩擦力或粘滞力f , f 的方向沿液层接触面,其大小与接触面积S 及速度梯度成正比,即dx dv S f η=当密度为ρ的小球缓慢下落时，根据斯托克斯定律可知,小球受到的摩擦阻力为vd f πη3=小球匀速下落时, 小球所受的重力ρvg,浮力ρo vg,及摩擦阻力f 平衡，有d v g )(V o o πηρρ3=− ()d v g d o o πηρρπ3613=− oo v gd )(182ρρη−= 大量的实验数据分析表明t 与d/D 成线性关系。
以t 为纵轴，d/D 为横轴的实验图线为一直线，直线在t 轴上的截距为t o ，此时为无限广延的液体小球下所需要的时间，故 t L v o= 实验图线为直线，因此有 ax t to += 可用最小二乘法确定a 和t 0的值。
实验步骤(1) 用读数显微镜测钢珠的直径。
(2) 用卡尺量量筒的内径。
(3) 向量筒内投入钢球，并测出钢球通过上下两划痕之间距离所需要的时间。
(4) 记录室温。
数据处理5 1.3101.305 18.96 26.28 6.88 1.3041.30161.3081.304 14.26 26.34 9.141.3061.298用最小二乘法计算t o01.26=t0527.0=x37.1=xt000328.02=x29.2000328.00527.037.101.260527.02−=−−×=asto01.260527.0)29.2(89.25=×−−=smmtLvoo61.4==smkgvgdo⋅×=−=−/1037.118)(32ρρη1. 用误差理论分析本实验产生误差（测量不确定度）的主要原因。
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实验一 落球法测液体的粘滞系数
粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征．粘滞系数与液体的性质，温度和流速有关，准确测量这个量在工程技术方面有着广泛的实用价值．如机械的润滑，石油在管道中的传输，油脂涂料，医疗和药物等方面，都需测定粘滞系数．
测量液体粘滞系数方法有多种，落球法（又称Stokes 法）是最基本的一种，它可用于测量粘度较大的透明或半透明液体，如蓖麻油，变压器油，甘油等．
【实验目的】
1．学习和掌握一些基本物理量的测量；
2．学会落球法测定液体的粘滞系数．
【实验原理】
一个在液体中运动的物体会受到一个与其速度反方向的摩擦力，这个力的大小与物体的几何形状、物体的速度以及液体的内摩擦力有关．液体的内摩擦力可用粘滞系数η 来表征．对于一个在无限扩展液体中以速度v 运动的半径为r 的球形物体，斯托克斯（G.G. Stokes ）推导出该球形物体受到的摩擦力即粘滞力为
r v F ⋅⋅⋅=ηπ61 （1）
当一个球形物体在液体中垂直下落时，它要受到三种力的作用，即向上的粘滞力F 1、向上的液体浮力F 2和向下的重力F 3．球体受到液体的浮力可表示为
g r F ⋅⋅⋅=13234ρπ （2）
上式中ρ 1为液体的密度，g 为重力加速度．球体受到的重力为
g r F ⋅⋅⋅=23334ρπ （3）
式中ρ 2为球体的密度．当球体运动某一时间后，上述三种力将达到平衡，即
321F F F =+ （4）
此时，球体将以匀速v 运动（v 也称为收尾速度）．因此，可以通过测量球体的下落速度v 来确定液体的粘滞系数：
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()v r g 92122⋅-⋅⋅=ρρη （5）
这里v 可以从球体下落过程中某一区间距离s 所用时间t 得到，这样粘滞系数为
()s t r ⋅⋅-⋅⋅=g 92122ρρη （6）
在实际测量中，液体并非无限扩展，且容器的边界效应对球体受到的粘滞力有影响，因此公式
（1）需要考虑这些因数做必要修正．对于在无限长，半径为R 的圆柱形液体轴线上下落的球体，修正后的粘滞力为
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅+⋅⋅⋅⋅=R r r v F 4.2161ηπ （7）
这样公式（6）变为
()R r s t g r ⋅+⋅⋅⋅-⋅⋅=4.21192122ρρη （8）
如果考虑到圆柱形液体的长度L 并非无限长，还有r /L 量级的进一步修正．
【实验仪器】 F 3
F 1+F 2
图1 液体中小球受力分析图
落球法粘滞系数测定仪（见图2）、小钢球、蓖麻油、米尺、液晶数显千分尺、游标卡尺、液体密度计、电子天平、电子秒表和温度计等．
【实验内容】
1．调整粘滞系数测定仪
（1）调整底盘水平，在底盘横梁上放重锤部件，调节底盘旋纽，使重锤对准底盘的中心圆点；
（2）将实验架上的上，下二个激光器接通电源，可看见其发出红光．调节上、下二个激光器，使其红色激光束平行，并对准锤线；
（3）收回重锤部件，将盛有被测液体的量筒放置到实验架底盘中央，并在实验中保持位置不变；
（4）在实验架上放上钢球导管；
（5）将小球放入钢球导管，看其是否能挡阻光线，若不能，则适当调整激光器位置．
2．测量下落小球的匀速运动速度
（1）测量上、下二个激光束之间的距离；
（2）放小球入钢球导管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束时，光线受阻，此时用秒表开始计时，到小球下落到阻挡下面的红色激光束时，计时停止，读出下落时间，重复测量6次以上．3．测量小钢球的密度ρ 2
（1）用电子天平测量小钢球的质量m，测量一次；
（2）用千分尺测其直径d，测量十次，计算平均值；
（3）计算小钢球的密度ρ 2．
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4．用液体密度计测量蓖麻油的密度ρ 1（单次测量）．用游标卡尺测量量筒的内径D（测量六次）．用温度计测量液体温度（液体粘滞系数随温度变化很快，因此需要标明测量是在什么温度下进行的．）．5．用公式（8）计算η 值，η 值保留三位有效数据，η 的单位为kg·m-1·s-1．
6．用滚筒法测量蓖麻油的粘滞系数，根据落球法的测量结果和仪器说明书，选择合适的转子和转速。
【注意事项】
实验时动作仔细，不要让油洒到实验台上．
【思考题】
1．如何判断小球达到匀速运动状态？
2．仔细观察液体密度计的结构，说明它的工作原理．
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