落球法測(cè)定甘油的粘滯系數(shù)教資學(xué)習(xí)

1、落球法測(cè)量液體的粘滯系數(shù)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：熟悉斯托克斯定律，掌握用落球法測(cè)量液體的粘滯系數(shù)的原理和方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器：落球法粘滯系數(shù)測(cè)定儀、小鋼球、蓖麻油、千分尺、激光光電計(jì)時(shí)儀三、實(shí)驗(yàn)原理：如圖1，當(dāng)金屬小球在粘性液體中下落時(shí)，它受到三個(gè)鉛直方向的力：小球的重力、液體作用于小球的浮力（v為小球體積，為液體密度）和粘滯阻力f（其方向于小球運(yùn)動(dòng)方向相反）。如果液體無(wú)限深廣，在小球下落速度較小的情況下，有： （1）lhd 圖1 液體的粘滯系數(shù)測(cè)量裝置上式稱為斯托克斯公式，式中為液體的粘滯系數(shù)，單位是，為小球的半徑。斯托克斯定律成立的條件有以下5個(gè)方面： 1）媒質(zhì)的不均一性與球體的大小相比是很小的；2）

2、球體仿佛是在一望無(wú)涯的媒質(zhì)中下降；3）球體是光滑且剛性的；4）媒質(zhì)不會(huì)在球面上滑過(guò)；5） 球體運(yùn)動(dòng)很慢，故運(yùn)動(dòng)時(shí)所遇的阻力系由媒質(zhì)的粘滯性所致，而不是因球體運(yùn)動(dòng)所推向前行的媒質(zhì)的慣性所產(chǎn)生。小球開始下落時(shí)，由于速度尚小，所以阻力不大，但是隨著下落速度的增大，阻力也隨之增大。最后，三個(gè)力達(dá)到平衡，即：于是小球開始作勻速直線運(yùn)動(dòng)，由上式可得：令小球的直徑為，并用，代入上式得： （2）其中為小球材料的密度，為小球勻速下落的距離，為小球下落距離所用的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)時(shí)，待測(cè)液體盛于容器中，故不能滿足無(wú)限深廣的條件，實(shí)驗(yàn)證明上式應(yīng)該進(jìn)行修正。測(cè)量表達(dá)式為： （3）其中為容器的內(nèi)徑，為液柱高度。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1

3、 調(diào)整粘滯系數(shù)測(cè)量裝置及實(shí)驗(yàn)儀器 1） 調(diào)整底盤水平，在儀器橫梁中間部位放重錘部件，調(diào)節(jié)底盤旋鈕，使重錘對(duì)準(zhǔn)底盤的中心圓點(diǎn)。 2） 將實(shí)驗(yàn)架上的兩激光器接通電源，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其紅色激光束平行對(duì)準(zhǔn)錘線。 3） 收回重錘部件，將盛有待測(cè)液體的量筒放置到實(shí)驗(yàn)架底盤中央，并在實(shí)驗(yàn)中保持位置不變。 4） 在實(shí)驗(yàn)架上放上鋼球?qū)Ч?。小球用酒精清洗干凈，并用濾紙吸干。 5） 將小球放入鋼球?qū)Ч?，看其能否阻擋光線，如不能，則適當(dāng)調(diào)整激光器位置。2 用溫度計(jì)測(cè)量油溫，在全部小球下落完后再測(cè)一次油溫，取其平均值。3 測(cè)量上下兩激光束之間的距離。4 將小球放入鋼球?qū)Ч?，?dāng)小球落下，阻擋上面的紅色激光束，秒表開始記時(shí)

4、，到小球落到阻擋下面的紅色激光束時(shí)，停止記時(shí)，讀出下落時(shí)間，重復(fù)6次。5 計(jì)算蓖麻油的粘滯系數(shù)。五、數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理表格一（mm）（mm）（mm）（mm）（kg/m3）（kg/m3）7.900.958表格二 t= 0c次123456（s）為測(cè)量室溫下的公認(rèn)值。六、思考題：1） 為什么要對(duì)測(cè)量表達(dá)式（2）進(jìn)行修正？提示：斯托克斯定律成立的條件是球體仿佛是在一望無(wú)涯的媒質(zhì)中下降，而實(shí)驗(yàn)采用的有限的油柱，故應(yīng)進(jìn)行修正。2） 本實(shí)驗(yàn)中如果鋼球表面粗糙對(duì)實(shí)驗(yàn)會(huì)有影響嗎？提示：有。斯托克斯定律成立的條件要求球體是光滑且剛性的。3） 激光束為什么一定要通過(guò)玻璃圓筒的中心軸？提示：激光束如果不通過(guò)玻璃圓筒的中心軸，小球下落時(shí)就不會(huì)阻擋激光束，激光計(jì)時(shí)器就得不到啟動(dòng)信號(hào)而不能計(jì)時(shí)。4） 本實(shí)驗(yàn)中不少的同學(xué)每次測(cè)量的時(shí)間完全一樣，由此你能夠?qū)﹄娮佑?jì)時(shí)儀器提出什么要求？5)如何判斷小球在作勻速運(yùn)動(dòng)？提示：讓小球貼近液面下落，測(cè)量其經(jīng)