落球法测量液体的粘滞系数

1、落球法测量液体的粘滞系数、实验内容：熟悉斯托克斯定律，掌握用落球法测量液体的粘滞系数的原理和方法。、实验仪器：落球法粘滞系数测定仪、小钢球、蓖麻油、千分尺、激光光电计时仪小球的重力mg、F （其方向于小三、实验原理：如图1,当金属小球在粘性液体中下落时， 它受到三个铅直方向的力:液体作用于小球的浮力：gV （ V为小球体积，匸为液体密度）和粘滞阻力球运动方向相反）。如果液体无限深广，在小球下落速度v较小的情况下,F rv（ 1）图1液体的粘滞系数测量装置上式称为斯托克斯公式，式中为液体的粘滞系数，单位是 Pa s, r为小球的半径。斯托克斯定律成立的条件有以下5个方面：1）媒质的不均一性与球体

2、的大小相比是很小的;2）球体仿佛是在一望无涯的媒质中下降；3）球体是光滑且刚性的；4）媒质不会在球面上滑过；5）球体运动很慢，故运动时所遇的阻力系由媒质的粘滞性所致，而不是因球体运动所推向前行的媒质的惯性所产生。小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力不大，但是随着下落速度的增大，阻力也随之增大。最后，三个力达到平衡，即：mg = QgV 6二 rv于是小球开始作匀速直线运动，由上式可得:(m-V)g6vrid令小球的直径为d，并用m d3Q，v ，r代入上式得:6t2(厂 - Jgd 2t18l其中L为小球材料的密度,l为小球匀速下落的距离,t为小球下落I距离所用的时间。(3)实验时，待测液体

3、盛于容器中，故不能满足无限深广的条件，实验证明上式应该进行修正。测量表达式为:1（1叱）（1吨）其中D为容器的内径,H为液柱高度。四、实验步骤:1. 调整粘滞系数测量装置及实验仪器1 ）调整底盘水平，在仪器横梁中间部位放重锤部件，调节底盘旋钮，使重锤对准底盘的中心圆点。2）将实验架上的两激光器接通电源，并进行调节，使其红色激光束平行对准锤线。3） 收回重锤部件，将盛有待测液体的量筒放置到实验架底盘中央，并在实验中保持位置 不变。4）在实验架上放上钢球导管。小球用酒精清洗干净，并用滤纸吸干。5）将小球放入钢球导管，看其能否阻挡光线，如不能，则适当调整激光器位置。2. 用温度计测量油温，在全部小球

4、下落完后再测一次油温，取其平均值。3. 测量上下两激光束之间的距离 |。4. 将小球放入钢球导管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束，秒表开始记时，到小球落到阻挡下面的红色激光束时，停止记时，读出下落时间，重复6次。5. 计算蓖麻油的粘滞系数。五、数据记录和数据处理表格一d ( mml ( mmD (mn)H (mmP (Kg/m3 )P ( Kg/m3 )7.90 X1Q330.958 汇 10-0=100%0为测量室温下的公认值。六、思考题：1）为什么要对测量表达式（2）进行修正？提示：斯托克斯定律成立的条件是球体仿佛是在一望无涯的媒质中下降，而实验采用的有限的油柱，故应进行修正。2）本实验中如果钢球表面粗糙对实验会有影响吗？提示：有。斯托克斯定律成立的条件要求球体是光滑且刚性的。3）激光束为什么一定要通过玻璃圆筒的中心轴？提示：激光束如果不通过玻璃圆筒的中心轴，小球下落时就不会阻挡激光束，激光计时器就得不到启 动信号而不能计时。4） 本实验中不少的同学每次测量的时间完全一样，由此你能够对电子计时仪器提出什么要 求？5）如何判断小球在作匀速运动？提示：让小球贴近液