落球法测量液体粘滞系数
落球法测量液体的粘滞系数
落球法测量液体的粘滞系数一、实验内容：熟悉斯托克斯定律,掌握用落球法测量液体的粘滞系数的原理和方法;二、实验仪器：落球法粘滞系数测定仪、小钢球、蓖麻油、千分尺、激光光电计时仪三、实验原理：如图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、液体作用于小球的浮力gVρV为小球体积,ρ为液体密度和粘滞阻力F其方向于小球运动方向相反;如果液体无限深广,在小球下落速度v较小的情况下,有：rvFπη6= 1ＦｆＰL HD图1 液体的粘滞系数测量装置上式称为斯托克斯公式,式中η为液体的粘滞系数,单位是s Pa ⋅,r 为小球的半径;斯托克斯定律成立的条件有以下5个方面： 1媒质的不均一性与球体的大小相比是很小的；2球体仿佛是在一望无涯的媒质中下降； 3球体是光滑且刚性的； 4媒质不会在球面上滑过；5 球体运动很慢,故运动时所遇的阻力系由媒质的粘滞性所致,而不是因球体运动所推向前行的媒质的惯性所产生;小球开始下落时,由于速度尚小,所以阻力不大,但是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：rv gV mg πηρ6+=于是小球开始作匀速直线运动,由上式可得：vrgV m πρη6)(-=令小球的直径为d ,并用ρπ36d m =,t l v =,2dr =代入上式得：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;实验时,待测液体盛于容器中,故不能满足无限深广的条件,实验证明上式应该进行修正;测量表达式为：其中D 为容器的内径,H 为液柱高度;四、实验步骤：1．调整粘滞系数测量装置及实验仪器1 调整底盘水平,在仪器横梁中间部位放重锤部件,调节底盘旋钮,使重锤对准底盘的中心圆点;2 将实验架上的两激光器接通电源,并进行调节,使其红色激光束平行对准锤线;3 收回重锤部件,将盛有待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;小球用酒精清洗干净,并用滤纸吸干;5 将小球放入钢球导管,看其能否阻挡光线,如不能,则适当调整激光器位置;2．用温度计测量油温,在全部小球下落完后再测一次油温,取其平均值;3．测量上下两激光束之间的距离l;4．将小球放入钢球导管,当小球落下,阻挡上面的红色激光束,秒表开始记时,到小球落到阻挡下面的红色激光束时,停止记时,读出下落时间,重复6次;5．计算蓖麻油的粘滞系数;五、数据记录和数据处理表格一表格二 T= 0Cη为测量室温下的公认值;六、思考题：1）为什么要对测量表达式2进行修正提示：斯托克斯定律成立的条件是球体仿佛是在一望无涯的媒质中下降,而实验采用的有限的油柱,故应进行修正;2）本实验中如果钢球表面粗糙对实验会有影响吗提示：有;斯托克斯定律成立的条件要求球体是光滑且刚性的;3）激光束为什么一定要通过玻璃圆筒的中心轴提示：激光束如果不通过玻璃圆筒的中心轴,小球下落时就不会阻挡激光束,激光计时器就得不到启动信号而不能计时;4）本实验中不少的同学每次测量的时间完全一样,由此你能够对电子计时仪器提出什么要求5如何判断小球在作匀速运动提示：让小球贴近液面下落,测量其经过测量区域一定距离的时间,然后再将小球液面上面一定高度处下落,测量通过同样距离的时间,若两次时间相同,则可判断小球在作匀速运动;。
用落球法测液体的粘滞系数
用落球法测液体的粘滞系数一、仪器设备：2L 量筒、秒表、蓖麻油、钢珠二、实验目的：1. 观察液体的内摩擦现象。
2. 学会用落球法测量液体的粘滞系数。
三、实验原理：小球在液体中运动时，将受到与运动方向相反的摩擦力的作用,,这种阻力称为粘滞力，它是由于沾附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的。
它不是小球与液体之间的摩擦阻力。
在理想情况下，根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力为：rv f πη6= (注:式中各字母的含义见后面的常数)在装有液体的圆筒形玻璃管中心轴线处让小球自由下落。
小球落入液体后，受到三个力的作用。
即重力、浮力、粘滞力。
在小球刚落入液体时，垂直向下的重力大于垂直向上的浮力与粘滞力之和。
于是小球作加速运动。
随着小球运动速度的增加，粘滞力也增加，当速度增加到某一值v 0时，小球所受到的合力为零。
此后小球就以该速度匀速下落。
当三力平衡时，即rv gV mg πηρ60+=小球作匀速直线运动，得：vrg v m πρη6)(0-= 实验时，待测液体必须盛于容器中，小球沿筒的中心轴线下降。
不是理想的条件，上式需要修正为：)23.31(4.2113()0H d D d rd gV m ++-=πρη四、实验内容：1. 使钢球表面完全被所测量液体浸润后，用镊子夹起一颗钢球沿筒中心轴线放入圆筒，观察钢球在液体中的速度变化及内摩擦现象。
2. 用米尺测量量筒内液体的高度H 和小球下落的距离AB:(1600---600)=s ，并记录。
3. 用镊子夹起被液体完全浸润的钢珠，然后沿量筒中心轴线放入量筒，用秒表测出小球匀速下落通过路程AB 所需要时间T 则:t s v =4. 重复测量三次，然后用磁铁将钢球取出放回盘中。
5. 根据每个小球的数据由公式计算η然后求η的平均值及误差。
误差公式:五、常数重力加速度：=g 9.78 1-⋅Kg N钢球的密度：=ρ78773-⋅m Kg液体的密度：==0ρ11603-⋅m Kg小球的直径：=d 3.00±0.02m圆筒的直径：D = 79.62±0.02m液柱的高度：H=m 下落的距离：S=m。
物理实验教案：落球法 液体粘滞系数的测量
小球的密度增大时，又将如何变化？选择不同密度和不同半径的小球做实验时， 对结果的影响如何？
答：由 mg 液 gV 6rv 得：
6rv
4 3
r
3
液
g
4 r 3 g 3
v
2r 2 9
(
液 )g
由上可得 r 减小时，v 减小； 增大时，v 增大。
4
【实验内容及步骤】 1．用千分尺测量小球的直径，共测 5 个球，每个球从不同的方向测量 3 次 2. 调整粘滞系数测量装置 (1)调整底盘水平，在底盘中间部位放水平仪，调节底盘旋钮，使底盘水平。 (2) 在仪器横梁中间部位放重锤部件，将实验架上的两激光器接通电源，并进
行调节，使其红色激光束平行对准锤线。 (3) 收回重锤部件，将盛有待测液体的量筒放置到实验架底盘中央，调节接收
5. 测量上下两激光束之间的距离 L（实验中距离 L 大约为 20.00cm），用直尺在 玻璃筒上量出两刻线间的距离。
2
6. 将小球从导球管中丢下，用电子秒表记录小球经过两刻线间距离所用的时间 t1 ，一共 5 个球。
7. 实验完毕后,用磁铁将小球吸出，擦干净放回配件盒待用，按要求整理好仪 器。 【实验注意事项】 1. 读温度时不要将温度计提出瓶外。 2. 千分尺必须正确使用，防止将钢球压变形，而引起误差。 3. 激光束不能直射人的眼睛，以免损伤眼睛。 4. 实验结束后，用磁铁一次性将钢球全部吸出，而后擦干净放回。 5. 实验中不要碰玻璃筒，否则要重新调整。
由于斯托克斯定律成立的条件有以下 5 个方面： (1)媒质的不均一性与球体的大小相比是很小的； (2)球体仿佛是在一望无涯的媒质中下降； (3)球体是光滑且刚性的； (4)媒质不会在球面上滑过； (5)球体运动很慢，故运动时所遇的阻力系由媒质的粘滞性所致，而不是因
实验二 落球法测量液体粘滞系数
实验二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、YJ-RZT-II数字智能化热学综合实验平台；2、液体粘滞系数实验装置、3、光电转换实验模板；4、连接电缆；5、2mm小钢球；6、甘油(自备)；7、直尺；8、千分尺；9、数字温度传感器；10、小磁钢及重锤部件；11、激光器；12、接收器；13、量筒；14、导球管；15、物理天平；16、测温探头。
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rv F πη6= （1）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 ⋅。
落球法测粘滞系数
第三章 基础性实验实验一 落球法测定液体的粘滞系数【实验目的】一、观察液体的内摩擦现象，学会用落球法测定流体的粘滞系数。
二、掌握基本物理量——时间、长度、质量的测量方法。
【实验原理】一个小球在液体中运动时，将受到三个力的作用，即重力、浮力和与运动方向相反的摩擦阻力作用，这种阻力即为粘滞力。
它由粘附在小球表面的液体层与邻近液层摩擦而产生，如果液体是无限广延的，液体的粘滞性较大，小球的半径很小，而且在运动过程中不产生旋涡，则根据斯托克斯定理，小球受到的粘滞力为：f =6πr ηv=3πd ηv （1．1）式中η是液体的粘滞系数，r 是小球的半径，d 是小球的直径，v 是小球的运动速度。
若让小球自由下落，如图所示，落入液体后开始时，小球的下落速度较小，粘滞阻力也较小，垂直向下的重力大于垂直 向上的浮力及粘滞力的和，小球向下作加速运动，随着小球速度的增加，粘滞力也增加，很快地当速度达到某一值v 0时，小球受的合力为零，此后小球就以该速度匀速下落。
即根据力的平衡有： gV mg v d ρηπ-=03 （1．２）式中ｍ是小球的质量，Ｖ是小球的体积，ρ是液体的密度。
ｇ是重力加速度。
故液体粘滞系数为：3dv gVm g πρη-= (1．3)上式是小球在无限广延的流体中运动的条件下导出的，如果考虑到实验中，小球是在内径为Ｄ，液体高度为Ｈ的玻璃圆筒中下落，则上式应修正为)23.31)(4.21(30HdD d dv gV m g ++-=πρη (1．４)只需要测定：ρ、m 、d 、Ｈ、D 、v 0 等值，就可以算出液体的粘滞系数。
实验中所用液体为甘油，当温度T =0℃时，甘油的密度330/1026.1m kg ⨯=ρ ，当 T ≠0℃时，考虑到甘油的体积膨胀，必须将密度修正为： Tβρρ+=10式中C ︒⨯=-/1054β，为甘油的体膨胀系数。
【实验仪器】盛有待测粘滞系数甘油的玻璃圆筒、游标卡尺，千分尺、米尺、秒表、温度计、电子天平、10个小钢球。
落球法测液体的粘度系数
用落球法测液体的粘度悉数一、实验目的1．观察液体的粘滞现象。
2．熟悉用激光光电计时仪测量物体速度的方法。
3．学会用落球法测液体的粘度。
二、实验仪器激光光电计时仪、FD-VM-Ⅱ型落球法液体粘滞系数测定仪、读数显微镜等。
三、实验原理1、Stokes 公式如果液体是不包含悬浮物或弥散物的均匀的无限广延的液体，在液体中运动的球体不产生涡旋，则球体所受的粘滞阻力为υηπr F 6=式中r 是小球的半径，υ 是小球相对液体的速度，η 是液体的粘度，单位是Pa·s 。
上式称为Stokes 公式。
2、液体粘度的测定设小球的密度为ρ ，直径为d ，液体的密度为ρ'，小球匀速运动的距离为l ，所用时间为t ，盛有液体的量筒的内径为D ，则有()D d l td g 4.2118)(2+'-=ρρη 此式即为在Stokes 公式成立的条件下，用落球法测液体粘度的计算公式。
四、实验内容及步骤1．调整整个实验装置。
2．从计时器上测出6组小球下落的时间间隔t 。
3．从固定激光器的立柱标尺上读出两平行激光束之间的距离l 。
4．用读数显微镜测量小球的直径d ，在不同方位测6次。
5．用游标卡尺测量筒内径D 。
6．记录室温θ 。
五、数据分析。
用落球法测量液体的粘度数据表D = 6.64 ×10-2 m ， l = (35.91-13.55)×10-2 m ， g = 9.8015 m/s 2 ρ = 7.80×103 kg/m 3， ρ′ = 1.26×103 kg/m 3， θ = 18 °C六、数据处理。
()D d l td g 4.2118)(2+'-=ρρη ()384.11064.6/1000.24.211036.22183.23)1000.2(8015.9)1026.11080.7(2322333=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=---- Pa·s m 1063.0mm 00063.0001.0002.0001.0)001.0()002.0()001.0(301)(561)(6-222222612⨯==⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+++-+-+-⨯=-⨯=∑=i i A d d d u631058.0310001.03)()(--⨯=⨯=∆=d d u m B mm 1086.0)1058.0()1063.0())()(6262622---⨯=⨯+⨯=+=d u d u d u B A[]s108.50.0)1.0()2.0(0.02.01.0301)(561)()(2222222612-=⨯=+-+-+++⨯=-⨯==∑i iA t t t u t u m 109.231005.03)()()(42--⨯=⨯=∆==l l u l u m B%3.0%2927.0%100)1086.0(1000.24.21064.64.21000.221036.22109.23.23108.5%100)(4.24.22)()()(2126232322422212222≈=⨯⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯-⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=-------d u d D d l l u t t u u cr ηs Pa 004.000405.0%2927.0384.1)()(⋅≈=⨯=⋅=ηηηcr c u u测量结果为s Pa )004.0384.1()(⋅±=±=ηηηc u。
落球法测量液体的黏滞系数实验报告[文档推荐]
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落球法测量液体的黏滞系数实验报告[文档推荐]实验目的：通过落球法测量液体的黏滞系数，掌握实验方法并了解黏滞系数的作用。
实验原理：液体的黏度是流体力学中一个重要的物理量，它反映了流体的阻力。
黏滞系数是液体流动中的重要物理量，它是衡量液体黏度的大小的参量，它描述液体流动的阻力大小。
落球法是一种常用的测量液体黏滞系数的方法，它利用牛顿第二定律来求解液体黏滞系数，其原理是：让一小球附着在一根细直杆上，直杆倾斜一定角度后，球将由重力和黏滞力的合力作用下，以匀加速度运动。
则铅球的运动方程为：ma = mg - F其中，m是小球质量，g是重力加速度，a是加速度，F为液体黏滞力。
液体黏滞力与小球运动速度的关系式为：F = 6πnrv其中，n为液体黏滞系数，r为小球半径，v为小球下落速度。
实验步骤：1.取一个小球，经过称重，测量其质量和半径。
2.通过一段直杆，将铅球放在杆头上，杆头垂直于水平线，记录杆头倾斜角度θ。
3.将小球由杆头释放，并用计时器计时。
4.测量液体温度，记录落球运动距离。
5.重复上述实验，测量不同温度下的液体的黏滞系数。
实验数据：小球质量m=0.0026kg，半径r=0.002m.液体温度T（°C） 10 15 20 25距离L（m） 0.8 0.6 0.4 0.2倾角θ（°）10° 12° 15° 20°时间t（s） 1.320 0.854 0.606 0.326数据处理：根据运动方程，有：可以得到黏滞系数的表达式：n=(4/3)*pgr^3/(svt)其中，p为液体密度，g为重力加速度，r为小球半径，s为液体落球高度，v为小球下落速度，t为下落时间。
根据以上公式，可以求出不同温度下液体的黏滞系数。
数据处理结果如下：黏滞系数n (Pa.s) 1.171×10^-3 0.969×10^-3 0.724×10^-3 0.391×10^-3实验结果：通过落球法测量出不同温度下的液体的黏滞系数，发现温度越高，黏滞系数越小，且实验值和理论值相比较较接近，实验结果准确可靠。
落球法测量液体粘滞系数
参考：
钢球平均密度：
' 9.725 10 3 kg / m3
蓖麻油出厂密度：
0.97 10 3 kg / m3
束（挡住两光束时会有时间值显示），若不能， 六、实验注意事项
适当调整光电门的位置。
1、测量时，将小球用毛巾擦拭干净；
2．用温度计测量待测液体温度T0 ,当全部小球 投下后再测一次液体温度T1 ，求其平均温度T 。
3、影响测量精度的因素有哪些
答:第一:实验中液体油筒不水平引起误差。如果忽略油筒垂直,将给整个实验带来误 差。 第二:温 控仪未达到设定温度,便开始操作实验。因为设定温度后,必须使待测液体的温 度与水的温度完全 一致才可以测量。如果实验中操作不够重视,设定的温度与待测液体 的温度是不一致的,测量的粘 滞系数不是设定温度下的粘滞系数,此时记录数据是有误 差的。 第三:实验开始后,不可以碰撞油 筒,否则会引入横向力,造成液面漩涡,使小球靠近油筒 壁下落,带来测量误差。 第四:小球下落偏 离轴线方向,小球释放到油筒中时,下落轨迹偏离轴线,从而增加油筒 壁对小球运动状态的影响,
3．用螺旋测微器测量20个小球的直径，求其平
均值 d 。
2、等被测液体稳定后再投放小球； 3、全部实验完毕后，将量筒轻移出底盘中心位 置后用磁钢将钢球吸出，将钢球擦拭干净，以 备下次实验用。
4. 计算 d 的方差，去除不合格的小球，重新选
择其他小球，重复3、4，直到所有小球合格。
5．用电子天平测量20个小球的质量，求其平均
1-3Re/16,（8）式又可表示为：
1
3 16
v0 d
(9)
已知或测量得到 ' 、 、 D 、 d 、 v0 等参数
后，由（5）式计算粘度 ，再由（7）式计算 Re ，
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落球法测量液体粘滞系数
落球法是一种常用的测量液体粘滞系数的方法。
该方法基于斯托克斯定律，通过测量液滴或球体在流体中自由下落的速度来计算粘滞系数。
测量过程中，首先选择一个球体，并将其从一定高度释放在待测液体中。
当球体下落时间可以观察到时，利用装置和计时器记录液滴或球体下落的时间。
根据斯托克斯定律，下落速度与液体粘滞系数、球体半径和重力加速度之间存在关系：
V = (2/9) * (ρ- ρ_0) * g * R^2 / η
其中，V为下落速度，ρ为球体的密度，ρ_0为液体的密度，g为重力加速度，R 为球体半径，η为待测液体的粘滞系数。
通过多次测量不同球体或液滴的下落时间，可以获得不同下落速度的数据，然后利用上述关系式计算液体粘滞系数。
需要注意的是，在测量过程中需要保证实验条件的稳定性，包括温度、液体浓度等。
另外，为了提高测量的准确性，可以进行多次测量并求平均值。
总之，落球法是一种比较简单、常用的测量液体粘滞系数的方法，适用于大部分粘滞液体的测量。