落球法测量液体的粘滞系数.docx

落球法测量液体的粘滞系数
一、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
二、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
三、实验原理：
如图 1，当金属小球在落球法测量液体的粘滞系数
一、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
二、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
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：小球的重力 mg 、 液体作用于小球的浮力pgV （V为小球体积，p为液体密度）和粘滞阻力F （其方向于小 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，有：
F 二 6兀耳 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，式中耳为液体的粘滞系数，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 = pgV + 6 冗H rv
于是小球开始作匀速直线运动，由上式可得：
（m6Vp）g
6兀vr
r = |代入上式得:
兀 l
令小球的直径为d，并用m = — d 3P，v = _
6t
2）
（P，_P）gd 2t
18l
其中p'为小球材料的密度，l为小球匀速下落的距离，：为小球下落1距离所用的时间。
实验时，待测液体盛于容器中，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：
（P'-P ） gd 2t
18l
1
（1 * 24 ）（1 *1^ 扌）
3）
其中D为容器的内径,
四、实验步骤：
H 为液柱高度。
1． 调整粘滞系数测量装置及实验仪器
) 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。
) 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。
) 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。
) 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。
) 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，在全部小球下落完后再测一次油温，取其平均值。
。
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