用落球法测定液体的粘度
用落球法测定液体的粘度
实验目的
1 •根据斯托克斯公式，用落球法测液体的粘度。
2 •学习间接测量结果的误差估算。
实验仪器
玻璃圆筒，小钢球，停表，螺旋测微器，直尺，温度表，镊子，提网（或磁铁） ，待测
液体（甘油或蓖麻油）。
实验原理
在液体内部，不同流速层的交接面上， 有切向相互作用力， 流速大的一层受到的力和它 的流速方向相反，使之减速；流速小的一层受到的力和它的流速方向相同， 使之加速。
这样,
相互作用的结果，使相对运动减慢。
流体的这种性质就是粘滞性。
这一对力称为内摩擦力， 也称为
粘滞力。
当半径为r 的光滑球形固体，在密度为 订粘滞系数为 且液面为无限宽广的粘滞流体 中以速度V 运动时，若速度不大、球较小、液体中不产生涡流，则小球受到的粘滞力为
F=6 二 rV
当密度为体积为V 体的小球在密度为 订的液体中下落时，作用在小球上的力有三个: 重力p=‘V 体g ；液体的浮力f =「°V 体g ，液体的粘滞阻力
F=6二rV 这三个力都在同一
式中d=2r 为小球的直径。
实验时使小球在有限的圆形油筒中下落， 液体不是无限宽广的，考虑到圆筒器壁的影响, 应对斯托克斯公式加以修正，式
（4 — 1）变为
= 1
(，-'o )gd 2
0 (4-2)
d d
V(1 2.4 )(1 1.65—)
D h
式中，D 为圆筒的内径，
h 为筒内液体的咼度，d 为小球直径。
铅直线上，如图 4— 1所示。
球开始下落时的速度很小，所受的阻力不 大，小球加速下降，随着速度的增加，所受的阻力逐渐加大。
当速度达 到一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，即
V 体 g = ；%V 体 g+6 二 rV
此时小球的加速度为零，匀速下降，这个速度称为收尾速度
（或平衡速
1 3
度）。
将V 体=—二d 3代入上式可得
6
-二d 3（'-订）g=3 二 Vd
6
所以
1 c ：
%）gd 2
= 0
（4-1）
图4一1小球运动示意图
pl
实验测定时，由于 d<<h ,则式（4-2）分母中的（1 + 1.65—）—；1，该式可改写成
D
1 (‘-，o)gd 2
由上式可以测定，在国际单位制中
的单位是Pa • S o
实验内容及步骤
1 •实验采用大小相同的小钢球，用千分尺（关于千分尺的使用参见实验一）测出其中 一个小球的直径，并在不同的方向上测
8次，求其平均直径。
注意千分尺的零点读数。
2
•确定小球在筒中央匀速落下的范围
2N 3，如图4— 2所示。
方法是：在玻璃筒上、中、下三处用橡皮筋分别作出标记线
N 2、
N 3O 令线间距离N I N 2= N 2N 3,测出小球通过两段液体的时间 t l 和t 2。
若
X :.t2，则小球在 2N 3中作匀速运动。
若 匕彳2，则说明小球通过 N 1标线后仍
然作加速运动，应将N.N ?标线下移并保持 N<|N 2= N 2N 3。
试测几次直到t 1
“2。
3 •在N 1N 3不变的情况下。
重复做 8次，记取相应的时间t ,并 计算其平均值f 。
4
•测量线间距L=N 1N 38次，计算其平均值 L ,并计算出小球
收尾速度v=L /t 。
5
.测量圆筒内径 D （测一次），测量液体的温度（即室温二）。
T,液体密度；-0由实验室给出（也可由物理手册查出
7 •根据式（4-3）计算 的平均值及其误差，并分析所得结果。
数据记录与处理
1 •数据记录
寸= _____________ , D = _______________ , p = ______________ , P = ________________
(4-3)
6.小钢球密度
叫
数据 次尊\
d Gin)
L (cm)
心）
# (Pa* B )
1
2
d 2
h
3
J
4
7
5
丄5
6
7
h
平均值
d
L
7
V
V
平均值
标准差
kt
-------- ----------
实验注意事项
1•实验时液体中应无气泡，小钢球也不能粘有气泡。
2. 球必须在筒的中心下落。
3•液体的粘度随温度的改变会发生显著变化，因此，在实验中不得用手摸圆筒。
思考题
1.实验时，如果不用标线 N 3,测出小球从 N i 到筒底的时间是否可以？ 2•若使小球在靠近筒壁处下落是否可以 ？为什么？
3.
实验时室温的变化对实验有什么影响 ？
温度（°C ）
0 10 20 30 40 n
(Pa ・s )
5.30
2.42
0.986
0.451
0.230
z
十
■ ◎L 2
2
d
+(」)+
2+2.4?
D
x(M)2 1
L t
-J 1+2.4 — I D
d
3•写出测量结果 =--n=（ ） _ （
)Pa ・ s。
用落球法测量液体的粘度实验报告
用落球法测量液体的粘度实验报告实验名称：用落球法测量液体的粘度实验目的：通过落球法测量液体的粘度，了解粘度的定义及计算方法。
实验原理：粘度是指液体流动阻力的大小。
通过落球法可以测量液体的粘度。
当一球从管子的上端落下时，由于液体的粘滞力，球不能自由下落，而是随时间逐渐减速直到停止。
落球法利用粘滞力对球体的作用直接测得液体黏度，计算公式如下：η=2(g-ρV)/9c其中，η为液体的粘度，g为重力加速度，V为球体体积，ρ为球体密度，c为液体中球体的附面积所造成的阻力系数。
实验器材：落球仪、不锈钢球、粘度杯、天平、计时器。
实验步骤：1. 将清洗干净的粘度杯放置于水平桌面上，从中心位置向四周倾倒粘度杯内液体，使其液面略高于粘度杯口。
2. 用干净柔软的织物揩干不锈钢球的表面和手指指纹，取适量液体注入粘度杯中。
3. 轻轻放入处理好的不锈钢球，并避免球与粘度杯发生碰撞。
4. 将不锈钢球从杯口自由落下，计时器开始计时。
5. 直到不锈钢球停止落下，记录下时间t。
6. 用天平称出不锈钢球的质量m，以及球的直径D和液体的温度θ。
7. 重复以上步骤3至6，得到不同时间下的球体速度v。
8. 用计算公式计算液体的粘度。
η=2(g-ρV)/(9c)9. 根据实验结果计算液体的平均粘度。
实验数据与结果：实验条件：球体质量m=0.13g，球的直径D=2mm，液体密度ρ=1.207g/cm³，液体表面张力＝0.0592N/m，重力加速度g＝9.8m/s²。
实验结果如下：实验时间（s）球体速度v(m/s)0 05 0.037310 0.073815 0.106520 0.139225 0.170230 0.1998计算平均粘度：η = 2(g-ρV)/(9c) = 44.478Pa·s实验结论：本实验使用落球法测量液体的粘度，测量结果为Η=44.48Pa·s。
根据测得的粘度，比较不同液体的粘度大小，观察不同温度下同一液体的粘度变化，加深对粘度概念和测量方法的理解。
用落球法测定液体的粘度
用落球法测定液体的粘度液体的粘度是指液体阻碍内部流动的程度，也就是流体的黏性。
粘度与许多物理特性相关，例如温度、压力、表面张力、密度、化学成分等。
多种方法可以测量液体的粘度，其中一种常见的方法是落球法。
落球法是一种简单有效的测量液体粘度的方法，它通常可以用来测量各种常见液体的粘度。
落球法的原理是根据斯托克斯定理，利用小球在液体中的沉降速度与液体粘度和密度间的关系来计算液体的粘度。
落球法测定液体粘度需要采用一组实验器材，包括落球粘度仪、温度计、粘度球、毫升量筒、计时器等。
落球粘度仪是一种专门用于测量液体粘度的仪器，它包括一个透明的粘度杯和一个小球，小球沿着杯壁向下滑落并记录下滑落时间。
粘度杯的材质通常是玻璃或聚合物，它们的形状和尺寸标准化，并且有精确的容积和口径尺寸。
落球仪的小球通常是钢球或玻璃球，而球的大小和重量也是标准化的。
在进行落球法测定液体粘度的实验前，应先将实验室温度调整到标准温度，通常为20℃或25℃。
然后，将液体倒入粘度杯中，并用毫升量筒测量液体的体积。
接着，将温度计放入液体中，等待几分钟使液体温度稳定。
然后将粘度球轻轻放入液体中，让它沿杯壁向下滑落，记录下滑落时间。
这个过程应该进行数次以提高测量的准确度。
每次测量后应将杯清洗干净，重新倒入液体进行下一轮测量。
η = (ρ - ρ0) g t / (2R(v - v0))其中，η表示液体的粘度，ρ和ρ0分别是液体和环境的密度，g是重力加速度，t是球从杯口滑落到指定位置所花费的时间，R是球的半径，v和 v0分别是粘度球在液体中下落时的速度和初始速度，同时也是带入实验数据中的两个个实际测量值。
如果要得到更准确的液体粘度测量结果，还需考虑到一些误差因素，如液体温度、环境温度、液体的气味、表面张力等。
要尽可能去除误差因素，可以做好实验操作流程，准确记录数据并多次重复实验以提高测量的准确度。
总之，落球法是测量液体粘度的一种有效和方便的方法，它可以用于多种常见液体的粘度测量。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】仿真实验 落球法测定液体的粘度
仿真实验 / 落球法测定液体的粘度一、实验目的（1）观察液体的粘滞现象；（2）用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘度；（3）巩固使用基本测量仪器的技能；（4）了解PID温度控制的原理。
二、实验仪器变温黏度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，停表，螺旋测微器，钢球若干，金属镊子。
三、实验原理1.落球法测定液体黏度原理一个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和黏滞阻力3个力的作用，如果小球的速度v很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出表示黏滞阻力的斯托克斯公式：（1）（1）式中d为小球直径。
由于黏滞阻力与小球速度v成正比，小球在下落很短一段距离后，所受外力达到平衡，小球将以匀速下落，此时有：（2）式中ρ为小球密度，ρ为液体密度。
由（2）式可解出黏度η的表达式：（3）本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时黏滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)，而（3）式可修正为：（4）当小球的密度较大，直径不是太小，而液体的黏度值又较小时，小球在液体会达到较大的值，奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对中的平衡速度v斯托克斯公式的影响：（5）其中，Re称为雷诺数，是表征液体运动状态的无量纲参数。
（6）当Re小于0.1时，可认为（1）、（4）式成立。
当0.1<Re<1时，应考虑（5）式中1级修正项的影响，当Re大于1时，还须考虑高次修正项。
考虑（5）式中1级修正项的影响及玻璃管的影响后，黏度η1可表示为：（7）由于3Re/16是远小于1的数，将1/（1+3Re/16）按幂级数展开后近似为1－3Re/16，（7）式又可表示为：（8）已知或测量得到ρ、ρ、D、d、v等参数后，由（4）式计算黏度η，再由（6）式计算Re，若需计算Re的1级修正，则由（8）式计算经修正的黏度η1。
在国际单位制中，η的单位是Pa·s（帕斯卡·秒），在厘米，克，秒制中，η的单位是P（泊）或cP（厘泊），它们之间的换算关系是：1Pa·s=10P=1000cP （9）2.PID条件控制PID调节是自动控制系统中应用最为广泛的一种调节规律，自动控制系统的原理可用图1说明。
用落球法测量液体的粘度实验报告
用落球法测量液体的粘度实验报告实验目的，通过落球法测量液体的粘度，探究不同液体在不同条件下的粘度变化规律，为液体的工程应用提供实验数据支持。
实验原理，落球法是通过测定液体中小球自由下落的时间来间接测量液体的粘度。
根据液体的黏性大小，小球在液体中下落的速度不同，通过测定下落时间来计算出液体的粘度。
实验仪器和材料：1. 实验室台秤。
2. 计时器。
3. 不同粘度的液体样品。
4. 直径为1cm的小球。
实验步骤：1. 将实验室台秤放置在水平台面上，并将计时器准备好。
2. 取不同粘度的液体样品，分别倒入实验容器中。
3. 将小球放置在实验容器中，观察小球在液体中的下落情况，并准备计时。
4. 用计时器记录小球自由下落的时间，并进行多次实验取平均值。
5. 根据实验数据计算出不同液体的粘度值。
实验结果与分析：经过多次实验测量，得到了不同液体在不同条件下的粘度值。
通过对实验数据的分析，可以发现不同液体的粘度大小存在一定的差异，这与液体的性质、温度等因素有关。
在实验过程中，我们发现温度对液体粘度的影响较大，温度升高会使液体粘度减小，这与液体分子间的相互作用有关。
同时，不同液体的化学成分也会对其粘度产生影响，一些高分子化合物会使液体粘度增大，而一些溶解度较高的物质会使液体粘度减小。
实验结论：通过落球法测量液体的粘度，我们得到了一系列的实验数据，并对实验结果进行了分析。
实验结果表明，不同液体在不同条件下的粘度存在一定的差异，这为液体的工程应用提供了重要的参考数据。
同时，我们也发现了温度和化学成分对液体粘度的影响，这为进一步研究液体粘度提供了一定的理论依据。
实验思考：在实验过程中，我们对液体的粘度进行了测量，并得到了一定的实验数据。
然而，在实际工程应用中，液体的粘度受到多种因素的影响，需要进一步研究和探讨。
未来，我们可以通过改变实验条件、引入新的液体样品等方式，进一步深入研究液体粘度的影响因素，为工程应用提供更为准确的数据支持。
试验5用落球法测量液体的粘度系数
( ρ − ρ 0 ) gd 2 1 ⋅ η= d 18v 1 + 2 .4 D
（3-5-4）
【实验内容】
（1）调整盛有待测液体的圆柱形量筒装置，使量筒轴线沿铅直方向。用游标卡尺测量 量筒的内径 D 及用米尺测量已定的小球匀速运动路程的标记线 A 和 B 间的距离 L，如图 3-5-2 所示。 （2）用移测显微镜测小钢球的直径 d，至少在三个不同方向测量，求得平均直径。共 测 5 个小球。
【预习提要】
（1）满足式（3-5-3）的条件是什么? （2）小球下落过程中计算时间的起始位置如何决定?
【实验要求】
（1）学习落球法测液体粘度系数。 （2）学会使用移测显微镜、米尺、游标卡尺、秒表等基本仪器。 （3）误差分析估计练测显微镜，盛待测试液体的玻璃量筒及支架，秒表，游标卡尺，比重计，小钢球数 个，温度计。
f k + ρ 0 gV = ρgV
即
4 d 4d 3πηdv + π ρ 0 gV = ρg 3 2 3 2
3
3
η=
( ρ − ρ 0 ) gd 2 18v
（3-5-3）
式（3-5-3）是奥西思-果尔斯公式的零级近似。根据式（3-5-3） ，其右端是已知量和可测量， 因而液体的粘度系数 η 即可求得。 式（3-5-3）只适用于小球在广延的液体内运动的情况。在此实验中，小球是在直径为 D 的盛液体圆柱形筒内下落，如果只考虑四壁影响，则式（3-5-3）应作如下修正
·96
（3）将小球自量筒上端的中部孔内自由落下，用秒表测出小球经标记线 A、B 的时间 t，则 v = L / t 。
图 3-5-1
小球在液体中下落受到三个力的作用
图 3-5-2
液体粘度的测量(落球法)
液体粘度的测量(落球法)
落球法是一种测量液体粘度的方法，它通过观察液体中球体的时间落体来确定液体的粘度。
这种测量方法主要使用落球法检测仪和一种重量比较小的，新鲜的球体计算液体的粘度。
落球度测量方法的基本原理是：通过观察液体中球体的竖直运动时间，测量液体的粘度，这是一种粘度测量方法，可以在管子里进行实验测量。
落球法不仅可以测量液体的粘度，还可以测量狭窄管内液体的浊度、混合度等性能参数。
落球测量过程主要包括以下几个步骤：
1.调整落球仪：相兹设定和测量范围。
2.样品准备：将样品放入检测管，记录重量，并且确定该液体是否为新鲜的球体。
3.测量液体的粘度：放入质量较低的球体，让它穿过液体，用测量仪测量它从另一端到达的时间来确定液体的粘度
4.结果分析：根据测量仪测到的由球体穿过液体管道的时间，计算出液体的粘度值。
落球测量方法的主要优点是它可以快速准确地测量液体的粘度，并且灵敏度高，它也可以用于测量液体的浊度、混合度等性能参数。
然而也存在一些缺点，比如在测量受外界压力影响大的液体中，落球法的准确性会下降，这需要对数据进行重新处理才能获得准确的结果。
落球测量方法在实验重复性方面表现不错，并且可以用于实时非破坏性测量，这是此类测量方法的显著优点之一。
落球法测定液体的黏度
落球法测定液体的黏度PB 张浩然一、实验题目：落球法测定液体的黏度二、实验目的：通过落球法测量油的黏度，学习并掌握测量的原理和方法 三、实验器材：小钢球、刻度尺、千分尺、游标卡尺、液体密度计、秒表、温度计。
四、实验原理：1. 斯托克斯公式的简单介绍粘滞阻力是液体密度、温度和运动状态的函数。
如果小球在液体中下落时的速度v 很小，球的半径r 也很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的6F vr πη= （1）η是液体的粘度，SI 制中，η的单位是 s Pa ⋅2. 对雷诺数的影响雷诺数R e 来表征液体运动状态的稳定性。
设液体在圆形截面的管中的流速为v ，液体的密度为ρ0，粘度为η，圆管的直径为2r ，则 2e v rR ρη=（2）奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式的影响： 23196(1...)161080e e F rv R R πη=+-+ （3） 式中316eR 项和2191080e R 项可以看作斯托克斯公式的第一和第二修正项。
随着R e 的增大，高次修正项的影响变大。
(1).容器壁的影响考虑到容器壁的影响，修正公式为 23196(1 2.4)(1 3.3)(1...)161080e e r r F rv R R R h πη=+++-+ （4） (2).η的表示因F 是很难测定的，利用小球匀速下落时重力、浮力、粘滞阻力合力等于零，由式（4）得3204319()6(1 2.4)(1 3.3)(1...)3161080e e r r r g rv R R R h πρρπη-=+++-+ （5） 可得 202()131918(1 2.4)(1 3.3)(1...)22161080e e gd d d v R R R h ρρη-=+++-+ （6）a.当R e <0.1时，可以取零级解，则式（6）就成为200()118(1 2.4)(1 3.3)22gd d d v R hρρη-=++ （7）即为小球直径和速度都很小时，粘度η的零级近似值。
用落球法测定液体的粘度知识分享
用落球法测定液体的粘度实验目的1．根据斯托克斯公式，用落球法测液体的粘度。
2．学习间接测量结果的误差估算。
实验仪器玻璃圆筒，小钢球，停表，螺旋测微器，直尺，温度表，镊子，提网（或磁铁），待测液体（甘油或蓖麻油）。
实验原理在液体内部，不同流速层的交接面上，有切向相互作用力，流速大的一层受到的力和它的流速方向相反，使之减速；流速小的一层受到的力和它的流速方向相同，使之加速。
这样，相互作用的结果，使相对运动减慢。
流体的这种性质就是粘滞性。
这一对力称为内摩擦力，也称为粘滞力。
当半径为r 的光滑球形固体，在密度为0ρ粘滞系数为η且液面为无限宽广的粘滞流体中以速度V 运动时，若速度不大、球较小、液体中不产生涡流，则小球受到的粘滞力为 F=6πηrV当密度为ρ，体积为V 体的小球在密度为0ρ的液体中下落时，作用在小球上的力有三个：重力P =ρV 体g ； 液体的浮力f =0ρV 体g ，液体的粘滞阻力F=6πηrV 这三个力都在同一铅直线上，如图4—1所示。
球开始下落时的速度很小，所受的阻力不大，小球加速下降，随着速度的增加，所受的阻力逐渐加大。
当速度达到一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，即ρV 体g =0ρV 体g +6πηrV此时小球的加速度为零，匀速下降，这个速度称为收尾速度(或平衡速度)。
将V 体=361d π代入上式可得 361d π(ρ-0ρ)g =3πηVd所以η=Vgd 20)(181ρρ- (4-1) 式中d =2r 为小球的直径。
实验时使小球在有限的圆形油筒中下落，液体不是无限宽广的，考虑到圆筒器壁的影响，应对斯托克斯公式加以修正，式(4—1)变为η=)65.11)(4.21()(18120hd D d V gd ++-ρρ (4-2) 式中，D 为圆筒的内径，h 为筒内液体的高度，d 为小球直径。
实验测定时，由于d <<h ，则式(4-2)分母中的(1+Dd 65.1)→1,该式可改写成 η=)4.21()(18120Dd V gd +-ρρ (4-3)由上式可以测定η，在国际单位制中η的单位是Pa ·S 。
实验5落球法测定液体粘度
实验5落球法测定液体粘度
落球法测定液体粘度是一种粘度测试方法，它以一定的温度为准，在恒定的条件和一定时间内，将球形密度及测试液体充分混合，然后将球形物质在测试管内自由落体，并以时间方式测量出球形物质落体距离来测试液体的粘度。
落球法测定液体粘度的基本步骤包括：准备测试环境和主要仪器；将用于测试的球形物质（如球型钢球）放入测试管内；对球形物质进行称重；把测试管放在恒温体系中，并将恒温体系稳定在一定的温度；当测试温度达到预定温度时，将测试液体倒入测试管中；当测试液体浓度得到恒定时，打开测试管使球形物质自由落体；完成一组落球测试后，再进行一组落球测试，直到球形物质落下的距离在安全允许的范围内；记录球形物质落体距离；依据记录的落体距离使用相应的计算公式计算液体粘度；清理测试玻璃管及其他仪器设备，完成测试。
落球法测定液体粘度在应用中有它特有的特点：操作简便；精度可靠；适用于各种温度和浓度的液体；适用于包括水以外的各种液体；多种材料可以作为测定物；耗费和频率较低。
由此可以看出，落球法测定液体粘度的便捷性和非常可靠的结果使其成为测定液体粘度的一个有力工具。
然而，落球法测定液体粘度也有其缺点，如对变形物质较大粘度影响；对超粘液体测定困难，造成测量结果有偏差；测试时间比较长，一次测试只能得出一个粘度值，并不能给出温度的变化趋势；落球距离的测量结果很难准确比对；球形材料的作用不是很强，可能会影响到测量结果。
总而言之，落球法测定液体粘度具有它特有的特点和应用优势，但也有它的局限性和弊端，在应用时需要结合实际情况，合理使用，力求取得更加准确可靠的测试结果。
落球法测液体的粘度系数
05
结论与展望
实验结论
落球法是一种有效的测量液体粘 度系数的方法，通过观察小球在 液体中的自由落体运动，可以测
量出液体的粘度系数。
在实验过程中，需要注意消除空 气阻力和其他干扰因素的影响，
以确保测量结果的准确性。
本实验所测量的液体粘度系数与 文献值基本一致，证明了落球法 测液体粘度系数的可行性和准确
02Байду номын сангаас
通过测量小球在不同液体中下落 的时间，可以推算出液体的粘度 系数。
实验适用范围
该实验适用于测量牛顿型流体的粘度 系数，如水、油等。
对于非牛顿型流体，如泥浆、悬浮液 等，落球法可能不适用。
02
实验材料与设备
实验材料
01
02
03
待测液体
选择不同粘度的液体进行 测试，如水、甘油、糖浆 等。
钢球
选择直径适中的钢球，确 保其密度与待测液体相近， 以便更好地模拟自由落体 运动。
落球法测液体的粘度系数
• 实验原理 • 实验材料与设备 • 实验步骤 • 实验结果与分析 • 结论与展望
01
实验原理
粘度系数的定义
粘度系数
描述液体抵抗剪切力的能力，是流体 的重要物理性质之一。
单位
在SI单位制中，粘度系数的单位是帕秒 （Pa·s）。
落球法的基本原理
01
当小球在液体中下落时，会受到 液体的粘滞阻力作用。
数据整理与计算
数据整理
将实验过程中记录的落球时间、小球直 径、液体高度等数据整理成表格，方便 后续计算和分析。
VS
计算粘度系数
根据落球法原理，利用小球下落时间和直 径等数据，计算出液体的粘度系数。
结果分析