落球法課件完整版

落球法測定液體的粘滯系數(shù)實驗陳霞湛江師范學院物理與科學技術學院引言實驗目的實驗原理實驗儀器實驗內(nèi)容數(shù)據(jù)處理要求注意事項問題討論內(nèi)容介紹一、引言各種實際液體具有不同程度的粘滯性，當液體流動時，平行于流動方向的各層流體速度都不相同，即存在著相對滑動，于是在各層之間就有摩擦力產(chǎn)生，這一摩擦力稱為粘滯力。粘滯力的方向平行于接觸面，其大小與速度梯度及接觸面積成正比。比例系數(shù)η稱為粘滯系數(shù)（或粘度），粘滯系數(shù)與液體的性質(zhì)，溫度和流速有關，它是表征液體粘滯性強弱的重要參數(shù)。液體粘滯性的測量是非常重要的，對液體粘滯性的研究在醫(yī)療、航空、水利、機械潤滑和液壓傳動等領域有廣泛的應用。例如，現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)現(xiàn)，許多心血管疾病都與血液粘度的變化有關。血液粘度增大使血液流動變慢，流入人體器官的血流量減少，于是人體處于供血、供氧不足的狀態(tài)，這可能引發(fā)心腦血管疾病。因此，測量血粘度的大小是檢查人體血液健康的重要標志之一。又如，石油在封閉管道中長距離輸送時，其輸運特性與粘滯性密切相關，因而在設計管道前，必須測量被輸石油的粘度。測定可以有以下幾種方法：（1）落球法（2）轉(zhuǎn)筒（3）阻尼法（4）泊肅葉法二、實驗目的觀察液體中的內(nèi)摩擦現(xiàn)象；掌握用落球法測粘滯系數(shù)的原理和方法；測定甘油的粘滯系數(shù)。三、實驗原理如果一小球在液體中下落，由于附著于球面的液層與周圍其他液層之間存在著相對運動，因此小球受到粘滯阻力，它的大小與小球下落的速度有關。根據(jù)斯托克斯定律，小球所受到的粘滯阻力F為:式中r是小球的直徑，v是小球的速度，η為液體粘滯系數(shù)。當小球作勻速運動時，測出小球下落的速度，就可以計算出液體粘滯系數(shù)。它要求液體是無限廣延的且無旋渦產(chǎn)生。這就要求所用的小球是光滑的，而且半徑應當適當小。可以適當減小誤差。

小球在液體中作自由下落時，受到三個力的作用，且都在豎直方向：重力mg、浮力ρ0gV和粘滯阻力F。開始下落時小球運動速度較小，相應的阻力也小，重力大于粘滯阻力和浮力，所以小球作加速運動。由于粘滯阻力隨小球的運動速度增加而逐漸增加，加速度越來越小，最后，三個力達到平衡，即：其中ρ0和ρ分別是液體和小球的密度，d為小球的直徑，g是當?shù)氐闹亓铀俣取Ｐ∏蚴窃趦?nèi)徑為D，液體高度為H的管中下落，不能滿足無限寬廣的條件，因此，對上式要加以實際條件的修正?？紤]到實驗中直接測量量是小球的直徑d和勻速時一定的下落高度h及所用時間t，則上式變?yōu)椋鹤ⅲ篐為液體高度，D為量筒內(nèi)徑。四、實驗儀器盛有被測液體的量筒、溫度計、小鋼球10個、秒表、卡尺和千分尺等。特別提示：注意各測量器具的分度值及測量數(shù)據(jù)的有效數(shù)字位數(shù).

五、實驗內(nèi)容選取10個一樣的小球，測量直徑d。在量筒上取定小球勻速下落的標志A、B（A、B間高度為h）。A點應選在離液面5厘米以下，以保證小球已經(jīng)勻速下降，B點不能太靠近底部。用秒表多次測量下落時間t。用卡尺測量量筒的內(nèi)徑D，用米尺測量H和h，各5次。在開始和結(jié)束時各測一次溫度，取平均值。六、數(shù)據(jù)處理要求代入數(shù)據(jù)計算液體的粘滯系數(shù)η。計算直接測量量的不確定度Δd。計算間接測量量η的不確定度Δη（Δη/η要求推導過程），各修正項的誤差可忽略。寫出測量結(jié)果：η±Δη注意用cm.g.s制,η的單位為P(泊),要化為Pa.s,其中1P=0.1Pa.s七、注意事項筒內(nèi)油須長時間的靜止放置，以排除氣泡，使液體處于靜止狀態(tài)。實驗過程中不可撈取小球，不可攪動。將小鋼球在液體中浸一下，然后用鑷子把小鋼球沿量筒中心軸線近液面處自由落下。液體粘滯系數(shù)隨溫度的變化而變化，因此測量中不要用手摸量筒。在觀察小鋼球通過量筒標志線時，要