光電變溫粘滯系數(shù)測定

1、光電變溫粘滯系數(shù)測定預習要求（ 30'）（課前需寫好，做實驗前評分）一、實驗名稱（參考課本） 光電變溫粘滯系數(shù)測定二、實驗儀器材料（參考課本） J0201 DM 型多光電門智能計時器、變溫粘滯系數(shù)測定儀、數(shù)顯恒溫加熱裝置、熱水泵、天平、千分尺、溫度計、鋁球、石頭球等。4位三、實驗目的要求（參考課本）1學會用落球法測定粘滯系數(shù)； 2研究液體粘滯系數(shù)隨溫度變化關系； 3學會逐差法及圖解法處理實驗數(shù)據(jù)的方法。四、實驗原理（參考課本）當光滑小球在無限深廣的液體中下落時，如果小球的直徑d及下落速度 v 均小時（即滿足小雷諾數(shù)條件） ，小球在液體下落過程中所受液體的粘滯系數(shù)阻力可由斯托克斯公式給出

2、，既： =3 u d （u 是小球下落的速度， 是粘滯系數(shù)，d 是小球直徑 ）此時小球在液體中將同時受到三個豎直方向力的作用：小球的重力 mg （m 是小球的質量 液體對小球的浮力 gV（V 是小球的體積， 是小球的密度 ）及粘滯阻力 . f=3u dvd當小球下落時，由于重力大于豎直向下的 gV+3 ud 浮力與粘滯阻力之和見（圖一） ， 小球向下作加速度運動，隨著小球速度的增加，當上述三個力達到平衡時，即： mg= gv+3gV+3 ud于是小球以速度 V 0 作勻速運動由上式得： = (m V)g3 ud(1)實驗時由于液體必須盛在容器中， 如（圖二）所示而小球則沿圓筒中心 軸線下降，故

3、不能滿足無限深廣的條件，mg圖一）D 圖二）因此必須對（）進行如下修正才符合實際情況，即： = （m V）g3 u0d(1 2.4d / D )(1 3.3d /2H)(2)2） 式中 D 為容器內直徑， H 為液柱高。3本實驗使用液體為甘油，當溫度T=0 時， 0 1.26×10 * 1 2 33Kg/m 3 ,當溫度變化時，密度也隨之變化，其變化關系為 :0 /（1+ T）=5×10 4/ 為甘油體膨脹系數(shù)。D 及液體調節(jié) 4 位數(shù)顯恒溫加熱裝置，使溫度指示至150C 左右，如果室溫高于 150C，可在水箱中放入適量冰塊，使其降至所需溫度。待大約 10 分鐘后，內箱的甘

4、油溫度與外筒間的水溫基 本達到平衡。將小球先放在甘油內浸一下，然后用鑷子夾起放在圓筒頂端的定位蓋中心孔上，讓其自由 下落。當小球下落經(jīng)過各光電門時，計時器應顯示0、1、2、3、4、 7 各數(shù)字，此時說明小球已完成擋光。tnt2t0t10擋 光 n#擋 光 0#擋 光 1#擋 光 2#首次擋光啟動圖“”功按【停止】鍵后，屏幕循環(huán)顯示所測時間 tn ， 再按【停止】鍵，屏幕按“逐差法”循環(huán)顯示逐次相減的時間數(shù)據(jù) tn-（n-1） 。 又按【停止】鍵，屏幕按“逐差法”循環(huán)顯示等間隔相減的時間數(shù)據(jù) tn-（n-2） ；再按 【停止】鍵，就顯示 tn-（n-3） ；依此類推。停止】鍵是屏幕顯示切換鍵，屏

5、幕顯示可在tn 、 tn-（n-1） 、 tn-（n-2） 值之間切換。調節(jié) 4位數(shù)顯恒溫加熱裝置的預定開關，改變測量點的溫度，每次上升340C 為一個測量點，重復上面各步驟，每個溫度點恒溫時間應超過 10 分鐘，以保證甘油內部溫度 均勻。共測出 5個以上不同溫度的 t 值。六、原始實驗數(shù)據(jù)記錄表格（參考課本） 畫出課本上 154頁 “表 23- 1”中的表格。 表23-2 不用畫。 （若同學上課有多的時間，鼓勵大家多測，多測的數(shù)據(jù)可以另畫表格） 1 按實驗要求獨立設計表格。2 根據(jù) U 0 S/t 分別算出不同溫度下勻速下降的速度。3 按公式（ 2）測出不同溫度下甘油的粘滯系數(shù)。4 以溫度

6、T 為橫坐標，粘滯系數(shù) 為縱坐標，繪出 T 曲線圖。5 從實驗曲線上測出 T200C 及 T250C 的實驗值，并與表中所給的公認值比較，算出 相對誤差。溫度 T（ 0C）202530粘滯系數(shù)（ pa.s ）1.4990.9490.624數(shù)據(jù)記錄（ 30'）上課需完成的內容，下課前評分 , 且需教師簽字 ）1記錄數(shù)據(jù)。將不同振動系統(tǒng)（指在滑塊上加不同附加物或不同彈簧）時測得的數(shù)據(jù)， 分別填入自擬的表格中。2利用（ 2136）、（2137）、（2139）式計算不同情況下的 、和Q 的值。3在同一坐標紙上做出不同系統(tǒng)的振幅衰減曲線。4比較計算結果，分析各振幅衰減曲線，總結阻尼振動的特點和規(guī)

7、律。七、實驗數(shù)據(jù)記錄（即完成步驟六中的表格）記錄清楚、整潔完成實驗報告（ 40'）（ 課后完成，下次上實驗課交，且評分 ）八、實驗數(shù)據(jù)處理及結果（即對步驟七中的數(shù)據(jù)處理，得出實驗結論）要求： 用逐差法處理數(shù)據(jù)九、實驗分析（對實驗的想法，或改進的意見等等）十、思考題課后思考題中任選 2 題注意： 請各班按照課表上的周次做實驗。如有勞動周、實訓等該周不能做實驗，那這次實驗，老師會聯(lián)系大家 另找時間補做， 不影響下次接著按表格做實驗。如有疑問：請聯(lián)系 物理實驗教學中心 、實驗內容與步驟（參考課本） 實驗內容、若單純測定室溫下的液體粘滯系數(shù)，根據(jù)公式（2），只要測出 m、d、 、H、D、V0 值就可以算出液體粘滯系數(shù)。二、根據(jù)液體粘滯系數(shù) 與球材質無關但與溫度有關，且它與溫度的變化關系較為復雜， 很難用一種解析的方法來研究，但通過改變液體的溫度，可測出液體不同溫度下的粘 滯系數(shù)與溫度的關系。（1）1 調節(jié)光電變溫粘滯系數(shù)測定儀上的圓筒使成鉛