落球法測量液體的粘滯系數(shù)

1、落球法測量液體的粘滯系數(shù)、實驗內(nèi)容：熟悉斯托克斯定律，掌握用落球法測量液體的粘滯系數(shù)的原理和方法。、實驗儀器：落球法粘滯系數(shù)測定儀、小鋼球、蓖麻油、千分尺、激光光電計時儀小球的重力mg、F （其方向于小三、實驗原理：如圖1,當金屬小球在粘性液體中下落時，它受到三個鉛直方向的力：液體作用于小球的浮力gV （ V為小球體積，為液體密度）和粘滯阻力球運動方向相反）。如果液體無限深廣，在小球下落速度v較小的情況下，F(xiàn) 6 rv（ 1）圖1液體的粘滯系數(shù)測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 Pa s, r為小球的半徑。斯托克斯定律成立的條件有以下5個方面：1)媒質(zhì)的不均一性與球體的

2、大小相比是很小的;2) 球體仿佛是在一望無涯的媒質(zhì)中下降；3) 球體是光滑且剛性的；4) 媒質(zhì)不會在球面上滑過；5) 球體運動很慢，故運動時所遇的阻力系由媒質(zhì)的粘滯性所致，而不是因球體運動所推向前行的媒質(zhì)的慣性所產(chǎn)生。小球開始下落時，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，三個力達到平衡，即:mg gV 6 rv于是小球開始作勻速直線運動，由上式可得：(m V )g6 vr3id令小球的直徑為d，并用m d3 ，v ，r代入上式得:6t22( )gd t18l其中 為小球材料的密度,l為小球勻速下落的距離,t為小球下落I距離所用的時間。實驗時，待測液體盛于容

3、器中，故不能滿足無限深廣的條件，實驗證明上式應(yīng)該進行修正。測量表達式為：( )gd2t1(3) 181(12.4?)(1 1.6§)DH其中D為容器的內(nèi)徑，H為液柱高度。四、實驗步驟：1. 調(diào)整粘滯系數(shù)測量裝置及實驗儀器調(diào)節(jié)底盤旋鈕，使重錘對準底盤的1 ）調(diào)整底盤水平，在儀器橫梁中間部位放重錘部件, 中心圓點。2）將實驗架上的兩激光器接通電源，并進行調(diào)節(jié)，使其紅色激光束平行對準錘線。3） 收回重錘部件，將盛有待測液體的量筒放置到實驗架底盤中央，并在實驗中保持位置 不變。4）在實驗架上放上鋼球?qū)Ч堋Ｐ∏蛴镁凭逑锤蓛簦⒂脼V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

4、當調(diào)整激光器位置。2. 用溫度計測量油溫，在全部小球下落完后再測一次油溫，取其平均值。3. 測量上下兩激光束之間的距離 |。4. 將小球放入鋼球?qū)Ч?，當小球落下，阻擋上面的紅色激光束，秒表開始記時，到小球落到阻擋下面的紅色激光束時，停止記時，讀出下落時間，重復6次。5. 計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d ( mml ( mmD (mn)H (mm3、 (Kg/m )3、 (Kg/m)7.9010330.95810E100%00為測量室溫下的公認值。六、思考題：1）為什么要對測量表達式（2）進行修正？提示：斯托克斯定律成立的條件是球體仿佛是在一望無涯的媒質(zhì)中下降，而實驗采用的有限的油柱，故應(yīng)進行修正。2）本實驗中如果鋼球表面粗糙對實驗會有影響嗎？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玻璃圓筒的中心軸？提示：激光束如果不通過玻璃圓筒的中心軸，小球下落時就不會阻擋激光束，激光計時器就得不到啟 動信號而不能計時。4） 本實驗中不少的同學每次測量的時間完全一樣，由此你能夠?qū)﹄娮佑嫊r儀器提出什么要 求？5）如何判斷小球在作勻速運動？提示：讓小球貼近