實(shí)驗(yàn)報(bào)告粘滯系數(shù)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)報(bào)告舉例 PAGE3 實(shí)驗(yàn)題目：落球法測(cè)定液體的粘度目的：根據(jù)斯托克斯公式用落球法測(cè)定油的粘滯系數(shù)橙色字體的數(shù)據(jù)是在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量出的原始數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)是計(jì)算所得。實(shí)驗(yàn)儀器儀器名稱(chēng)測(cè)量范圍分度值零點(diǎn)讀數(shù)(系統(tǒng)的初始誤差)停表12h0.01S0.00S米尺2m0.001m0.0000m螺旋測(cè)微計(jì)25mm0.01mm0.000mm游標(biāo)卡尺125mm0.02mm0.00mm溫度計(jì)10010.00分析天平200g0.000.0000g密度計(jì)1g/cm30.005g/cm30.000g/cm3實(shí)驗(yàn)原理：由于液體具有粘滯性，固體在液體內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，附著在固體表面的一層液體和相鄰層液體間有內(nèi)摩擦阻力作用，這就是粘滯阻力的作用。對(duì)于半徑r的球形物體，在無(wú)限寬廣的液體中以速度v運(yùn)動(dòng)，并無(wú)渦流產(chǎn)生時(shí)，小球所受到的粘滯阻力F為（1）公式（1）稱(chēng)為斯托克斯公式。其中η為液體的粘滯系數(shù)，它與液體性質(zhì)和溫度有關(guān)。Ffmg圖1如果讓質(zhì)量為m半徑為r的小球在無(wú)限寬廣的液體中豎直下落，它將受到三個(gè)力的作用，即重力mg、液體浮力f為、粘滯阻力，這三個(gè)力作用在同一直線上，方向如圖Ffmg圖1（2）小球以速度v0向下作勻速直線運(yùn)動(dòng)，故v0稱(chēng)收尾速度。由公式（2）可得（3）當(dāng)小球達(dá)到收尾速度后，通過(guò)路程L所用時(shí)間為t，則v0＝L/t，將此公式代入公式（3）又得（4）上式成立的條件是小球在無(wú)限寬廣的均勻液體中下落，但實(shí)驗(yàn)中小球是在內(nèi)半徑為R的玻璃圓筒中的液體里下落，筒的直徑和液體深度都是有限的，故實(shí)驗(yàn)時(shí)作用在小球上的粘滯阻力將與斯托克斯公式給出的不同。當(dāng)圓筒直徑比小球直徑大很多、液體高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小球直徑時(shí)，其差異是微小的。為此在斯托克斯公式后面加一項(xiàng)修正值，就可描述實(shí)際上小球所受的粘滯阻力。加一項(xiàng)修正值公式（4）將變成N1N2溫度計(jì)N1N2溫度計(jì)VL圖2式中R為玻璃圓筒的內(nèi)半徑，實(shí)驗(yàn)測(cè)出m、r、ρ、t、L和R，用公式（5）可求出液體的粘滯系數(shù)η。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：橙色字體的數(shù)據(jù)是在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量出的原始數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)是計(jì)算所得。UB=，UC(x)=相對(duì)不確定度UE=UC/，如果是多次測(cè)量就要算UA，是單次測(cè)量只算UB則可。數(shù)據(jù)處理方法一2．測(cè)量記錄待測(cè)液體的密度ρ0=0.950g/cm3=95030個(gè)小球與盤(pán)的總質(zhì)量m1=16.2754g=0.0162754Kg盛小球的空盤(pán)質(zhì)量m2=16.1350g=0.0161350Kg1個(gè)小球的質(zhì)量m=(0.0162754-0.0161350)/30=4.6800×10－6容器內(nèi)徑D=64.12mm=0.06412m液體總高度H=378.0mm=0.3780m下落高度L=20.0cm=0.20m液體溫度T=26°C重力加速度g=9.8m數(shù)據(jù)記錄及處理結(jié)果球號(hào)d（mm）修正d（mm）t（s）V(×10－3mη(pa·S)11.0001.00032.166.21971.121.0001.00032.156.22071.131.0011.00132.136.22571.141.0021.00232.106.23171.151.0001.00032.206.21171.161.0011.00132.256.20271.1修正d=d－螺旋測(cè)微計(jì)的零點(diǎn)讀數(shù)平均值71.1U(A)0.000U(E)0.000相對(duì)不確定度UE=UA/，測(cè)量結(jié)果表示為：η=(0.114±0.000)(Pa·s)=0.114(Pa·s)數(shù)據(jù)處理方法二1、測(cè)小鋼球的質(zhì)量：把30粒小鋼球裝入小盤(pán)中，秤其質(zhì)量為m1，再秤空盤(pán)的質(zhì)量為m2，則每一粒小鋼球的質(zhì)量為m=(m1-m2)／30。秤得：m1=16.2754±0.0006(g) m2=16.1350±0.0006(g)∴m=(m1-m2)／30=(16.2754-16.1350)／30=0.00468g結(jié)果表示：相對(duì)不確定度 UEm=Um／m=0.00004／0.00468=1%2、測(cè)液體溫度及比重：溫度T=26.0±0.6(℃)ρ的相對(duì)不確定度UEρ=0.3%3、測(cè)玻璃管內(nèi)徑R、液深H內(nèi)徑D=64.12±0.01(mm) R=D／2=32.06±0.01(mm) R的相對(duì)不確定度UER=0.01÷32.06=0.03%液深H=378.0±0.6mm， H的相對(duì)不確定度UEH=0.6÷378.0=0.4、測(cè)N1，N2之間的距離ll=20.0±0.6(mm) l的相對(duì)不確定度UEl=0.6÷20.0=3%5、測(cè)小球半徑r：設(shè)小球直徑為d，千分尺的零點(diǎn)讀數(shù)為：0.(mm)序數(shù)12345平均值U(A)U(B)U(C)d(mm)1.0001.0001.0011.0021.000=AVERAGE(b2,f2)1.0010.00010.0060.006加零點(diǎn)修正后d=1.001±0.006(mm)r=d／2=0.5000±0.0003(mm)，r的相對(duì)不確定度UEr=0.0003÷0.5000=0.6%6、測(cè)時(shí)間t，計(jì)算速度v序數(shù)12345平均值U(A)U(B)U(C)t(s)32.1632.1532.1332.1032.2032.150.00010.0060.06t=32.15±0.06(s) t的相對(duì)不確定度UEt=0.06÷32.15=0.2%v0=l／t=20.0×10-3÷32.15=0.622×10-3(ms-1）v0的相對(duì)不確定度Uv0=UEl)+UEt)=0.6%+0.2%=0.8%U(v0)=v0×E(v0)=0.622×10-3×0.8%=4.976×10-6(ms-1）v0的結(jié)果表示：v0=(0.622±0.02)×10-3(ms-1） =0.622×10-3×(1±0.8%)(ms-1）v=v0·(1+2.4r／R)·(1+3.3r／H) ==(ms-1）令(1+2.4r／R)的相對(duì)不確定度為UEw1=UEr+UER=0.14%(1+3.3r／H)的相對(duì)不確定度為UEw2=UEr+UEH=0.25%∴ v的相對(duì)不確定度為UEv=UEwv0+UEw1+UEw2 =0.8%+0.14%+0.25%=1%實(shí)驗(yàn)感想：通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基本方法，應(yīng)用誤差均分