5落球法测量液体的粘滞系数

合集下载

落球法测量粘滞系数

(A6)
01
02
03
绘制粘滞系数（h）-温度（T）曲线
估算间接测量不确定度
实验中误差来源的分析
数据处理
预写实验报告
复习实验步骤
作业
！
CLICK HERE TO ADD A TITLE
单击此处添加文本具体内容
演讲人姓名
这是1个一阶线性微分方程，其通解为：
(A1)
(A2)
(A3)
由（6）式可计算平衡时间。若钢球直径为10-3m，代入钢球的密度r，蓖麻油的密度r0及40 ºC时蓖麻油的粘度h = 0.231 Pa·s，可得此时的平衡速度约为v0 = 0.016 m/s，平衡时间约为t0 = 0.013 s。平衡距离L小于平衡速度与平衡时间的乘积，在我们的实验条件下，小于1mm，基本可认为小球进入液体后就达到了平衡速度
1.落球法测定液体的粘度
02
式中d为小球直径
式中r为小球密度，r0为液体密度。由（3）式可解出粘度h的表达式:
(3)
(4)
本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，（4）式可修正为
(5)
落球法变温粘度测量仪
01
秒表
02
水平仪
03
开放式PID温控实验仪温控实验仪包含水箱，水泵，加热器，控制及显示电路等部分
粘滞系数的误差传递函数
壹
贰
小球的密度r
（7.8±0.1）×103 Kg/m3
蓖麻油的密度r0
（0.95±0.01）×103 Kg/m3
玻璃管直径D
（2.0±0.1）×10-2 m
小球直径d
（1.00±0.02）×10-3 m
太原地区重力加速度g

落球法测量液体粘滞系数

落球法测量液体粘滞系数 Revised by BLUE on the afternoon of December 12,2020.落球法测量液体粘滞系数各种实际液体具有不同程度的粘滞性，当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。

液体的粘滞性的测量是非常重要的，例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，血液粘度的增大会使流入人体器官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态，这可能引起多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状。

因此，测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。

又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。

测量液体粘度有多种方法，本实验所采用的落球法是一种绝对法测量液体的粘度。

如果一小球在粘滞液体中铅直下落，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球受到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关。

当小球作匀速运动时，测出小球下落的速度，就可以计算出液体的粘度。

【实验目的】1．学习用激光光电传感器测量时间和物体运动速度的实验方法2．用斯托克斯公式采用落球法测量油的粘滞系数（粘度）3．观测落球法测量液体粘滞系数的实验条件是否满足，必要时进行修正。

【实验原理】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ρ（V是小球体积，ρ是液体mg（m为小球质量）、液体作用于小球的浮力gV密度）和粘滞阻力F（其方向与小球运动方向相反）。

如果液体无限深广，在小球下落速度v较小情况下，有=6rvFπη（1）上式称为斯托克斯公式，其中r 是小球的半径；η称为液体的粘度，其单位是s Pa ⋅。

落球法测液体的粘滞系数

落球法测液体的粘滞系数落球法是一种测定液体粘滞系数的方法，它是通过测量液体小球在垂直于其运动方向的平面上所受阻力来得出液体粘滞系数的。

该方法适用于各种流体，如液体、半固体或高分子体系，可用于研究定量性质，如粘度、流动性、粘滞作用等。

该方法简便易行，不需要特殊设备和条件，适用于实验室教学和科学研究等方面。

实验原理液体粘滞现象是由于粘性阻力的存在而引起的，这种阻力是由分子间的吸引和分子间摩擦力的相互竞争造成的。

落球法是利用这种阻力，通过测量液体小球在垂直于其运动方向的平面上所受的阻力来计算液体的粘滞系数。

实验步骤1.准备实验材料：落球法测定液体粘滞系数所需的材料包括：液体、球体、容器、计时器、温度计等。

2.将球体放入液体中：将球体轻轻地落入液体中，记录球体下落的时间t1。

（球体要保持光滑，不锈钢球较好用）3.测量空气中的自由落体时间：用同样的方法将球体轻轻落入向上的空气中，记录球体上升的时间t2。

4.重复步骤2和步骤3几次，记录其数据，并求其平均值。

5.计算液体的粘滞系数：根据忽略气体粘滞力和重力加速度的条件，在球体下落的过程中，假设液体存在的粘滞阻力是稳定的，则液体的粘滞系数可以通过以下公式进行计算：η = 2(R^2ρgvt) / 9v(1 + 2.4R/d)其中：η为液体粘滞系数；R为球体半径；ρ为液体的密度；g为重力加速度；v为球体的下落速度；d为容器与球体的直径差。

实验注意事项1.实验室环境条件要控制在较稳定的范围内，如温度、湿度、气压等。

2.液体的温度要保持恒定，以便消除温度差异引起的误差。

3.球体的表面要光滑，不锈钢球较好用。

4.实验数据的取值要尽量准确，数据平均值的误差不能超过实验要求的误差范围。

5.仪器要静置一段时间后才开始实验。

6.实验仪器应定期维护保养，并按时校准。

实验结果与分析落球法测定液体粘滞系数的实验结果是根据实验条件和数据计算出的一个值。

对于同一液体，它的粘滞系数往往随着温度的升高而降低，随着浓度的升高而增加，随着分子量的增加而增大。

【精品】落球法测量液体的粘滞系数

【精品】落球法测量液体的粘滞系数液体的粘滞系数是指单位面积上两层流体在相对运动时所受到的剪切应力的比值，也就是黏性的量度。

在工业、生产和科学研究等领域中，液体的粘滞系数是一个非常重要的参数。

在化学、药品、民用和环保领域中，测定液体的粘滞系数会直接影响到液体的使用和品质。

通过落球法测量液体粘滞系数的方法已经被广泛应用于实际生产和实验研究中。

接下来将详细介绍落球法测量液体粘滞系数的原理、步骤和注意事项。

1.实验原理落球法是通过测量液体对采用特定顺序掉落的球的阻力大小，来推导出液体的粘滞系数，也称为斯托克斯法。

当液体中的一个球在受力平衡下自由落下时，其滑动阻力与重力相等，此时运动的速度达到稳定状态即恒速状态。

斯托克斯公式如下：F=6πηrv其中，F是球所受的阻力，η是流体粘度，r是球半径，v是球的降速度。

所以，液体粘度可以根据公式推算而得。

2.实验步骤2.1 器材准备实验器材准备如下：称量器、物理天平、万能架、滑动卡尺、测定液体、掉球器、支架灵敏度等。

2.2 实验前准备确定采用哪一种球进行实验，并注意该球的重量、半径和密度等参数，并确保球表面必须光滑。

将掉落器的底部设定为垂直于测量板并与水平面相等，并确保测量板的温度稳定。

取一定量的液体，将其转移至规定的容器中，在容器中保留足够的空间让球自由下落。

①将测定液体倒入容器中，确保液面高度超过掉落球轨道的最低位置。

注意，要等待液体温度稳定。

②仔细地沿着轨道掉落球。

③随后根据滑动卡尺得到球的降落距离。

④重复上述实验，至少取3次实验结果，以得到更为准确的粘滞系数。

3.注意事项①实验中必须确保液体温度稳定，并在测量前等待液体温度稳定。

②球表面必须光滑，以确保实验的准确性。

③实验室环境应尽可能减少干扰因素。

④在实验中，控制液体的落球速度必须稳定。

4.实验数据处理通过上述实验步骤所获得的数据，可以根据斯托克斯公式计算液体粘着力值。

如果实验数值有误差，可以通过多次实验，并对数据进行平均数计算，以获得更准确的结果。

落球法测量液体粘滞系数

落球法测量液体粘滞系数概述当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于两层液体的接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。

因此，测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。

又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。

各种实际液体具有不同程度的粘滞性。

测量液体粘度有多种方法，本实验所采用的落球法是一种绝对法测量液体的粘度。

当小球作匀速运动时，测出小球下落的速度，就可以计算出液体的粘度。

一、实验目的1、用落球法测液体的粘滞系数；2、研究液体粘滞系数对温度的依赖关系。

二、仪器装置1、YJ-RZT-II数字智能化热学综合实验平台；2、液体粘滞系数实验装置、3、光电转换实验模板；4、连接电缆；5、2mm小钢球；6、甘油(自备)；7、直尺；8、千分尺；9、数字温度传感器；10、小磁钢及重锤部件；11、激光器；12、接收器；13、量筒；14、导球管；15、物理天平；16、测温探头。

液体粘滞系数实验仪如图1所示。

三、实验原理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（m激光器1接收器1接收器2激光器2量筒钢球图1 液体粘滞系数实验仪DHιL1L2图2为小球质量）；液体作用于小球的浮力gV ρ（V 是小球体积，ρ是液体密度）和粘滞阻力F （其方向与小球运动方向相反）、如果液体无限深广，在小球下落速度v 较小情况下，有rv F πη6= （1）上式称为斯托克斯公式，其中r 是小球的半径；η称为液体的粘度，其单位是s Pa ⋅。

试验5用落球法测量液体的粘度系数

·96
（3）将小球自量筒上端的中部孔内自由落下，用秒表测出小球经标记线 A、B 的时间 t，则 v = L / t 。
图 3-5-1
小球在液体中下落受到三个力的作用
图 3-5-2
实验装置图
（4）用密度计测液体的密度 ρ 0 ；测定小球的密度可在未放入液体之前，将若干个小球一起用分析天平称其质量，从而获得每个小球的平均质量大小。亦可由实验室告知小球的平均质量或平均密度 ρ 。（5）用温度计测量液体的温度 toC。
·95
【实验原理】
一个小球在液体中运动时，受到与运动方向相反的摩擦阻力作用，这个阻力是由于粘附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的，它不是小球与液体之间的摩擦力。如果液体是无限广延的，且在运动中不产生漩涡，则根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力为
f k = 3πηdv
（3-5-2）
式中，d 是小球直径；v 是小球下落速度； η 是液体的粘度系数。 η 与小球的大小种类无关，但与温度关系密切，它随温度增加而近似地按指数减小。 η 的单位在国际单位制中是 Pa·s。如图 3-5-1 所示，小球在液体中下落时，受到三个力的作用：重力（ ρgV ）、浮力（ ρ 0 gV ）和粘滞阻力（ f k ），其中 ρ 、 ρ 0 分别是小球和液体的密度，V 是小球的体积，g 是重力加速度。小球下降的开始一段过程，小球受到的重力大于它所受到的浮力与粘滞阻力之和而加速下落，速度逐渐增大；经一段时间后，速度达到某一数值后不再增大；小球以此速度匀速度下落，此时粘滞力与浮力之和等于小球的重力。可见，小球作匀速运动的条件为
【预习提要】
（1）满足式（3-5-3）的条件是什么? （2）小球下落过程中计算时间的起始位置如何决定?

落球法测液体的粘滞系数——大物实验

21 / 4实验一落球法测液体的粘滞系数粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征．粘滞系数与液体的性质，温度和流速有关，准确测量这个量在工程技术方面有着广泛的实用价值．如机械的润滑，石油在管道中的传输，油脂涂料，医疗和药物等方面，都需测定粘滞系数．测量液体粘滞系数方法有多种，落球法（又称Stokes 法）是最基本的一种，它可用于测量粘度较大的透明或半透明液体，如蓖麻油，变压器油，甘油等．【实验目的】1．学习和掌握一些基本物理量的测量；2．学会落球法测定液体的粘滞系数．【实验原理】一个在液体中运动的物体会受到一个与其速度反方向的摩擦力，这个力的大小与物体的几何形状、物体的速度以及液体的内摩擦力有关．液体的内摩擦力可用粘滞系数η 来表征．对于一个在无限扩展液体中以速度v 运动的半径为r 的球形物体，斯托克斯（G.G. Stokes ）推导出该球形物体受到的摩擦力即粘滞力为r v F ⋅⋅⋅=ηπ61 （1）当一个球形物体在液体中垂直下落时，它要受到三种力的作用，即向上的粘滞力F 1、向上的液体浮力F 2和向下的重力F 3．球体受到液体的浮力可表示为g r F ⋅⋅⋅=13234ρπ （2）上式中ρ 1为液体的密度，g 为重力加速度．球体受到的重力为g r F ⋅⋅⋅=23334ρπ （3）式中ρ 2为球体的密度．当球体运动某一时间后，上述三种力将达到平衡，即321F F F =+ （4）此时，球体将以匀速v 运动（v 也称为收尾速度）．因此，可以通过测量球体的下落速度v 来确定液体的粘滞系数：22 / 4()v r g 92122⋅-⋅⋅=ρρη （5）这里v 可以从球体下落过程中某一区间距离s 所用时间t 得到，这样粘滞系数为()s t r ⋅⋅-⋅⋅=g 92122ρρη （6）在实际测量中，液体并非无限扩展，且容器的边界效应对球体受到的粘滞力有影响，因此公式（1）需要考虑这些因数做必要修正．对于在无限长，半径为R 的圆柱形液体轴线上下落的球体，修正后的粘滞力为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅+⋅⋅⋅⋅=R r r v F 4.2161ηπ （7）这样公式（6）变为()R r s t g r ⋅+⋅⋅⋅-⋅⋅=4.21192122ρρη （8）如果考虑到圆柱形液体的长度L 并非无限长，还有r /L 量级的进一步修正．【实验仪器】 F 3F 1+F 2图1 液体中小球受力分析图落球法粘滞系数测定仪（见图2）、小钢球、蓖麻油、米尺、液晶数显千分尺、游标卡尺、液体密度计、电子天平、电子秒表和温度计等．【实验内容】1．调整粘滞系数测定仪（1）调整底盘水平，在底盘横梁上放重锤部件，调节底盘旋纽，使重锤对准底盘的中心圆点；（2）将实验架上的上，下二个激光器接通电源，可看见其发出红光．调节上、下二个激光器，使其红色激光束平行，并对准锤线；（3）收回重锤部件，将盛有被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；（5）将小球放入钢球导管，看其是否能挡阻光线，若不能，则适当调整激光器位置．2．测量下落小球的匀速运动速度（1）测量上、下二个激光束之间的距离；（2）放小球入钢球导管，当小球落下，阻挡上面的红色激光束时，光线受阻，此时用秒表开始计时，到小球下落到阻挡下面的红色激光束时，计时停止，读出下落时间，重复测量6次以上．3．测量小钢球的密度ρ 2（1）用电子天平测量小钢球的质量m，测量一次；（2）用千分尺测其直径d，测量十次，计算平均值；（3）计算小钢球的密度ρ 2．23 / 44．用液体密度计测量蓖麻油的密度ρ 1（单次测量）．用游标卡尺测量量筒的内径D（测量六次）．用温度计测量液体温度（液体粘滞系数随温度变化很快，因此需要标明测量是在什么温度下进行的．）．5．用公式（8）计算η 值，η 值保留三位有效数据，η 的单位为kg·m-1·s-1．6．用滚筒法测量蓖麻油的粘滞系数，根据落球法的测量结果和仪器说明书，选择合适的转子和转速。

落球法测液体的粘度系数

05
结论与展望
实验结论
落球法是一种有效的测量液体粘度系数的方法，通过观察小球在液体中的自由落体运动，可以测
量出液体的粘度系数。
在实验过程中，需要注意消除空气阻力和其他干扰因素的影响，
以确保测量结果的准确性。
本实验所测量的液体粘度系数与文献值基本一致，证明了落球法测液体粘度系数的可行性和准确
02Байду номын сангаас
通过测量小球在不同液体中下落的时间，可以推算出液体的粘度系数。
实验适用范围
该实验适用于测量牛顿型流体的粘度系数，如水、油等。
对于非牛顿型流体，如泥浆、悬浮液等，落球法可能不适用。
02
实验材料与设备
实验材料
01
02
03
待测液体
选择不同粘度的液体进行测试，如水、甘油、糖浆等。
钢球
选择直径适中的钢球，确保其密度与待测液体相近，以便更好地模拟自由落体运动。
落球法测液体的粘度系数
• 实验原理 • 实验材料与设备 • 实验步骤 • 实验结果与分析 • 结论与展望
01
实验原理
粘度系数的定义
粘度系数
描述液体抵抗剪切力的能力，是流体的重要物理性质之一。
单位
在SI单位制中，粘度系数的单位是帕秒（Pa·s）。
落球法的基本原理
01
当小球在液体中下落时，会受到液体的粘滞阻力作用。
数据整理与计算
数据整理
将实验过程中记录的落球时间、小球直径、液体高度等数据整理成表格，方便后续计算和分析。
VS
计算粘度系数
根据落球法原理，利用小球下落时间和直径等数据，计算出液体的粘度系数。
结果分析

5.落球法测量液体粘滞系数

液体粘滞系数的测量（落球法）在工业生产和科学研究中（如流体的传输、液压传动、机器润滑、船舶制造、化学原料及医学等方面）常常需要知道液体的粘滞系数。

测定液体粘滞系数的方法有多种，落球法（也称斯托克斯Stokes 法）是最基本的一种。

它是利用液体对固体的摩擦阻力来确定粘滞系数的，可用来测量粘滞系数较大的液体。

【实验目的】1. 观察液体的内摩擦现象，根据斯托克斯公式用落球法测量液体的粘滞系数；2. 掌握激光光电计时仪的使用方法；3. 了解雷诺数与斯托克斯公式的修正数； 4．掌握用落球法测粘滞系数的原理和方法； 5．测定当时温度下变压器油的粘滞系数。

【实验前准备】1.自学斯托克斯公式及雷诺数；2.粗略阅读讲义，了解大致的实验过程；3.认真阅读讲义，明确实验原理，写出自己设计的实验方案；4.再次阅读讲义，提出自己的疑问或可能的其他实验方案，如下落时间还有其他方法测量吗等；5.进一步熟悉并掌握某些测量器具的用法（如游标卡尺、螺旋测微计、秒表等）。

6.设计实验数据记录表格；7.复习不确定度计算方法并推导出本实验要用的不确定计算公式。

【自学资料】1．如何定义粘滞力（内摩擦力）？粘滞系数取决于什么？当液体稳定流动时，流速不同的各流层之间所产生的层面切线方向的作用力即为粘滞力（或称内摩擦力）。

其大小与流层的面积成正比，与速度的梯度成正比，即： dxdvS F ⋅⋅=η (1) 式中比例系数η即为该液体的粘滞系数。

粘滞系数决定于液体的性质和温度。

2．实验依据的主要定律是什么？它需要什么条件？主要依据斯托克斯定律，即半径为r 的圆球，以速度v 在粘滞系数为η的液体中运动时，圆球所受液体的粘滞阻力大小为：rv F πη6= (2) 它要求液体是无限广延的且无旋涡产生。

3．实验的简要原理是什么？圆球在液体中下落时，受到重力、浮力和粘滞阻力的作用，由斯托克斯定律知粘滞阻力与圆球的下落速度成正比，当粘滞阻力与液体的浮力之和等于重力时，圆球所受合外力为零，圆球此后将以收尾速度匀速下落。

落球法测量液体粘滞系数

落球法测量液体粘滞系数各种液体具有不同程度的粘滞性，当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数称为粘滞系数（粘度），它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。

因此，测量血粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。

又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘滞系数。

【实验目的】（1）观察液体中的内摩擦现象。

（2）掌握用落球法测定液体（本实验采用蓖麻油）的粘滞系数的原理和方法。

（3）掌握一种新型计时、测速、计数的方法。

【实验仪器】FB328A型落球法粘滞系数测定仪、小钢球、蓖麻油、千分尺、游标卡尺、液体密度计、电磁铁、激光光电计时仪、温度计等。

1. 仪器整机结构如图1所示图1 FB328A型液体粘滞系数测定仪2. 激光光电计时器介绍：（1）FB213A型数显计时、计数毫秒仪内设单片机芯片，经适当编程，具有计时、周期计数、存储和查询功能。

可用于单摆、气垫导轨、马达转速测量、生产线产品计数、产品厚度测量、车辆运动速度测量及体育比赛计时等诸多与计时相关的实验。

（2）该毫秒仪通用性强，可以与多种传感器连接，用不同的传感器控制毫秒仪的启动和停止，从而适应不同实验条件下计时的需要。

（3）毫秒仪量程可根据实验需要进行切换：99.999s分辨率1ms,9.9999s分辨率0.1ms，由仪器面板“量程”按钮进行转换。

（4）有周期和计时两种工作方式，由面板“功能”按钮转换：开机黙认为“计时”，计时指示灯亮，仪器面板左窗口二位数码管同时点亮，仪器进入“计时”计数功能；按“功能”按钮，切换到“周期”，周期指示灯亮左窗口数码管熄灭，仪器进入“周期”功能状态。

[精品]落球法测液体的粘滞系数

[精品]落球法测液体的粘滞系数落球法是一种简单直观的测量液体粘滞系数的方法，基于斯托克斯定律，也称为斯托克斯法则。

该方法通过测量液体中小球自由下落的时间来计算液体的粘滞系数。

实验原理根据斯托克斯定律，一个小球（半径为r）在粘性液体中以稳定速度下落时，其速度v 和液体粘滞系数η相关，公式为：v = (2/9) * r^2 * g * (ρ1 - ρ2) / η其中，g为重力加速度，ρ1为球的密度，ρ2为液体的密度。

对公式进行变形，可得：由上述公式，可以发现当小球下落至恒稳速度时，斯托克斯定律便可适用，可以通过上述公式计算出液体的粘滞系数。

实验步骤1. 准备实验器材：落球器、数码秒表、小球、棕色滤纸、吸水纸、注射器等材料。

2. 清洗实验仪器：清洗干净装载小球的密封柱和注射器，确保器材表面干燥洁净。

3. 选取小球：在选取小球时，球的密度要比液体小，不会沉到底部。

根据液体的粘滞性质与小球直径，选择大小适当的小球。

4. 条件调节：通过调节落球器前后水平度，使得下落小球的路径段零摆度。

5. 准备工作：涂上润滑油，用吸水纸将多余的润滑油擦掉，只留下个位点。

6. 准备液体：在注射器中吸取待测液体，确保液体底部无气泡。

7. 开始实验：将小球放入密封柱，用吸水纸吸取多余润滑油，放置于落球器端口位置。

打开注射器出口，将液体缓慢注入密封柱，使其完全覆盖小球，注满后用棕色滤纸擦去密封柱表面的液体。

同时开启数码秒表，记录小球下落经过密封柱下端的时间t。

8. 重复实验：多次进行实验，每次更换不同大小的小球，得到多次实验测量数据。

实验数据处理根据实验步骤所得到的数据，可以按照下列公式计算液体粘滞系数η：根据多次实验所得到的数据，取平均值，得到液体的粘滞系数。

注意在测量过程中应当保证实验室的温度和湿度基本不变，并且实验所用的小球必须是完全相同的。

否则，实验数据的准确性将会受到影响。

总结落球法是一种测量液体粘滞系数的简单方法，通过测量小球自由下落的时间来计算液体的粘滞系数，非常适用于学生课堂实验和初学者的实验。

落球法测液体粘滞系数实验的研究

落球法测液体粘滞系数实验的研究落球法，又称斯托克斯法，是一种测量流体粘滞系数的方法。

该方法基于斯托克斯定律，即当流体作用于一个小球时，小球在流体中的速度与小球的直径、流体的粘滞系数和流体密度有关。

根据这个定律，可以通过测量小球在流体中下落的速度，来计算出流体的粘滞系数。

下面，本文将围绕落球法测液体粘滞系数实验展开研究探讨，分步骤阐述实验方法。

1. 实验准备：准备材料：一个透明的长方体玻璃槽、一台电子天平、一瓶甘油、一根玻璃棒、一个直径为1cm左右小球（如陶瓷球或金属球）。

2. 实验步骤：（1）将透明玻璃槽排放在水平平台上，并通过电子天平测量其重量。

（2）将槽中加入甘油，直到液体的高度超过小球至少三倍或更高。

需注意，加入液体时应尽量避免产生气泡。

（3）通过玻璃棒轻轻地搅拌液体，使其溶解均匀。

（4）取出一个清洁的小球，用电子天平测量其重量。

（5）将小球悬挂在玻璃棒的一端，并将其缓慢地放入槽中。

待小球彻底沉入槽中后，启动计时器并记录下小球下降的时间。

（6）重复以上步骤多次，取得不同的时间数据。

取得的时间数据应尽可能接近。

（7）计算甘油的粘滞系数：根据斯托克斯定律，当小球下降速度恒定时，下降速度与粘滞系数和小球直径成正比，与液体密度成反比。

因此，可以利用下降速度计算出液体的粘滞系数，公式如下：粘滞系数=2/9*小球密度/（液体密度-小球密度）*小球半径^2*下降速度。

3. 实验注意事项：（1）实验时，应注意避免产生气泡，否则会影响实验结果；（2）搅拌液体时，应注意力度，不要搅拌过度，否则会对实验结果造成影响；（3）实验数据应尽可能多次重复，保证数据的准确性；（4）实验后应将玻璃槽和小球清洗干净，以便下次使用。

综上所述，落球法测液体粘滞系数实验是一种简单、直观的实验方法，可以用来测量不同液体的粘滞系数。

通过实验，我们可以深入了解粘滞系数的概念和应用，并了解到实验过程中需要注意的一些问题。

落球法测量液体的黏滞系数实验报告

落球法测量液体的黏滞系数实验报告一、实验题目落球法测量液体的黏滞系数二、实验目的学会使用PID温控试验仪掌握用落球法测量液体的黏滞系数的基本原理掌握实验的操作步骤及实验数据的处理三、实验器材变温黏度测量仪、，ZKY—PID温控实验仪、秒表、螺旋测微器，钢球若干实验仪器简介：1、变温黏度仪如右图所示，待测液体在细长的样品管中能使液体温度较快地与加热水温达到平衡，样品管壁上有刻度线,便于测量小球下落的距离。

样品管外的加热水套连接到温控仪，通过热循环水加热样品。

底座下有调节螺丝钉，用于调节样品管的铅直。

2、开放式PID温控实验仪温控实验仪包含水箱、水泵、加热器、控制及显示电路等部分。

本实验所用温控实验仪能根据实验对象选择PID参数以达到最佳控制,能显示温控过程的温度变化曲线和功率的实时值,能存储温度及功率变化曲线,控制精度高等特点。

仪器面板如右图所示:开机后水泵开始运转,显示屏显示操作菜单，可选择工作方式,输入序号及室温，设定温度及PID参数。

使用左右键选择项目，上下键设置参数,按确认进入下一屏，按返回键返回上一屏。

进入测量界面后屏幕上方的数据栏从左至右依次显示序号,设定温度、初始温度、当前温度、当前功率、调节时间等参数。

图形以横坐标代表时间,纵坐标代表温度(以及功率)，并可用上下键改变温度坐标值.仪器每隔15秒采集一次温度及加热功率值,并将采得的数据示在图上。

温度达到设定值并保持2min温度波动小雨0.1℃,仪器自动判定达到平衡，并在图形区右边显示过渡时间t s，动态偏差σ，静态偏差e。

四、实验原理1、液体的黏滞系数:如果将黏滞流体分成许多很薄的流层，个流层的速度是不相同的.当流速不大时，流速是分层有规律变化的，流层之间仅有相对滑动而不混合。

这中流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向做平滑直线运动的流动成为层流。

如下图所示实际流体在水平圆形管道中作层流时的速度分布情况，附着在管壁的一层流体流速为0，从管壁到管轴流体的速度逐渐增大,管轴出速度最大，形成不同流层。

用落球法测量液体的粘滞系数(1)

用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是一种基于测量液体粘度的方法。

该方法利用了该液体的阻力，或者说阻尼，来计算出该液体的粘度。

具体来说，落球法就是通过观察小球从一定高度自由落下，到达一定深度的时间来衡量液体的粘滞程度。

在落球法中，使用的小球通常是金属球、玻璃球等直径几毫米到数厘米的圆球，而液体则放置于一个圆柱形的容器中。

当球从容器的底端开始自由落下，液体便开始阻碍球的下落速度，因为液体对小球产生了一个阻力。

同时，球也因为阻力不断减速。

当小球到达液体中的一个特定深度时，它就不再加速并稳定下来了。

然后，可以使用时间和容器的尺寸来计算出液体的粘度。

粘度值就是液体阻碍小球落下所需要的力，这个力在落球法中称为剪切力。

剪切力可以用牛顿(N)来衡量，因此粘度通常在单位为牛顿每平方米(N·m^-2)的情况下表示，也可以使用其他单位，例如帕斯卡秒(Pa·s)或毫帕秒(mPa·s)。

粘滞系数的计算公式为：
η = 2(R^2g(ρ2-ρ1))/9v
其中，η表示液体的粘滞系数，R表示球的半径，g表示重力加速度，ρ2和ρ1分别表示液体和球体的密度，v则是小球下落至最终稳定状态所需的时间。

落球法测量液体的粘滞系数的过程需要非常精确的测量，因为小球下落的时间、液体容器直径和高度、以及小球和液体的密度都会影响粘滞系数的计算。

但这种方法的简单可行性和可重复性非常高，因此在实验室和工业领域中被广泛使用。

落球法测量液体的黏滞系数实验报告[文档推荐]

落球法测量液体的黏滞系数实验报告[文档推荐]实验目的：通过落球法测量液体的黏滞系数，掌握实验方法并了解黏滞系数的作用。

实验原理：液体的黏度是流体力学中一个重要的物理量，它反映了流体的阻力。

黏滞系数是液体流动中的重要物理量，它是衡量液体黏度的大小的参量，它描述液体流动的阻力大小。

落球法是一种常用的测量液体黏滞系数的方法，它利用牛顿第二定律来求解液体黏滞系数，其原理是：让一小球附着在一根细直杆上，直杆倾斜一定角度后，球将由重力和黏滞力的合力作用下，以匀加速度运动。

则铅球的运动方程为：ma = mg - F其中，m是小球质量，g是重力加速度，a是加速度，F为液体黏滞力。

液体黏滞力与小球运动速度的关系式为：F = 6πnrv其中，n为液体黏滞系数，r为小球半径，v为小球下落速度。

实验步骤：1.取一个小球，经过称重，测量其质量和半径。

2.通过一段直杆，将铅球放在杆头上，杆头垂直于水平线，记录杆头倾斜角度θ。

3.将小球由杆头释放，并用计时器计时。

4.测量液体温度，记录落球运动距离。

5.重复上述实验，测量不同温度下的液体的黏滞系数。

实验数据：小球质量m=0.0026kg，半径r=0.002m.液体温度T（°C） 10 15 20 25距离L（m） 0.8 0.6 0.4 0.2倾角θ（°）10° 12° 15° 20°时间t（s） 1.320 0.854 0.606 0.326数据处理：根据运动方程，有：可以得到黏滞系数的表达式：n=(4/3)*pgr^3/(svt)其中，p为液体密度，g为重力加速度，r为小球半径，s为液体落球高度，v为小球下落速度，t为下落时间。

根据以上公式，可以求出不同温度下液体的黏滞系数。

数据处理结果如下：黏滞系数n (Pa.s) 1.171×10^-3 0.969×10^-3 0.724×10^-3 0.391×10^-3实验结果：通过落球法测量出不同温度下的液体的黏滞系数，发现温度越高，黏滞系数越小，且实验值和理论值相比较较接近，实验结果准确可靠。

落球法测量液体的粘滞系数

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、ρ（V为小球体积，ρ为液体密度）和粘滞阻力F（其方向于小液体作用于小球的浮力gV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：=（1）6Fπηrv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η为液体的粘滞系数，单位是s Pa ⋅，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：rv gV mg πηρ6+=于是小球开始作匀速直线运动，由上式可得：vrgV m πρη6)(-=令小球的直径为d ，并用ρπ36d m =，t l v =，2dr =代入上式得：（2）其中ρ'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l 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：（3）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。

实验落球法测量液体的粘滞系数

福建农林大学物理实验要求及原始数据表格1实验落球法测量液体的粘滞系数专业___________________ 学号___________________ 姓名___________________ 一、预习要点1. 如何定义粘滞力（内摩擦力）；粘滞系数取决于什么；2. 测量液体粘滞系数的方法有哪些，各有什么特点；3. 试说明本实验测量粘滞系数方法的原理（画图说明）；4. 试说明实验采用的斯托克斯定律成立的条件；5. 认真观看视频中对于仪器功能的介绍，注意熟悉秒表的读数规范；6.课前请写好预习报告，上课时务必将预习报告和原始数据表格一并带来，否则扣分。

二、实验注意事项1. 测量钢球下落时间过程中，在观察小球通过标线时，应使视线与标线保持水平；2. 观察小球是否一直沿中心下落，若样品管倾斜，应调节其铅直；3. 测量过程中，尽量避免对液体的扰动；用磁铁吸起钢珠时要小心操作，避免打破玻璃量筒，把蓖麻油滴在桌面上；4. 实验时手和身体都不要接触到量筒，以保证实验过程油温恒定；5. 为保证数据的一致性，选用唯一的小钢球进行实验。

三、原始数据记录表格成绩__________ 教师签字_______________组号________ 同组人姓名____________________方法Ⅰ：测量蓖麻油在不同温度下，小球下落20cm （从5cm 至25cm ）所用时间，重复测量5次；方法Ⅱ：从0刻线开始至25cm ，小球每下落5cm 计时一次，计时要眼明手快，保证视线与管壁刻线水平。

福建农林大学物理实验要求及原始数据表格1四、数据处理要求1. 计算出不同温度条件下蓖麻油粘滞系数的完整结果表达式；2. 40°C 时蓖麻油粘滞系数的标准值为0.231 Pa·s ，可将40°C 时粘滞系数的测量值与标准值比较计算相对误差（保留二位有效数字），并分析本次实验中引起误差的原因有哪些？五、数据处理参考公式与注意事项（注意：计算步骤写在实验报告纸上；要有数据代入的计算过程，只有公式和结果不得分！）1. ρ = 7.8×103kg/m 3 ρ0 = 0.95×103kg/m 3 D =2.0×10-2m d =1×10-3m 2. 方法Ⅰ计算公式：（1）20()(Pa s)18(1 2.4)ii gd t l d D ρρη-=⋅+，注意20cm l =（2）粘滞系数平均值12345(Pa s)ηηηηηη++++=⋅粘滞系数不确定度η∆=所以粘滞系数(Pa s)ηηη=±∆⋅；注意测量结果标准表达式的修约参看课本2.4.4节； 3. 方法Ⅱ计算公式：（1）5115i i t t ==∑，tσ=(2)σ=总σ=仪）（3）粘滞系数平均值20()(Pa s)18(1 2.4/)gd tl d D ρρη-=⋅+，注意5cm l = 粘滞系数不确定度20()18(1 2.4/)gd l d D ηρρσ-∆=+总所以粘滞系数(Pa s)ηηη=±∆⋅；注意测量结果标准表达式的修约参看课本2.4.4节；4. 相对误差计算公式：0100%E ηηηη-=⨯。

落球法变温液体粘滞系数测量

实验5 落球法变温液体粘滞系数测量有关液体中物体运动的问题，19世纪物理学家斯托克斯建立了著名的流体力学方程组，它较为系统地反映了流体在运动过程中质量、动量、能量之间的关系：一个在液体中运动的物体所受力的大小与物体的几何形状、速度以及内摩擦力有关。

当液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在内摩擦力，阻碍液体的相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，液体的内摩擦力称为粘滞力。

粘滞力的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数η称为粘滞系数（或粘度）。

对液体粘滞性的研究在流体力学、化学化工、医疗、水利等领域都有广泛的应用，例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量、压力差、输送距离及液体粘度，设计输送管道的口径。

测量液体粘滞系数可用落球法、毛细管法、转筒法等方法，其中落球法（又称斯托克斯法）适用于测量粘滞系数较高的液体。

粘滞系数的大小取决于液体的性质和温度，温度升高，粘度将迅速减小。

例如对于蓖麻油，在室温附近改变1℃，粘滞系数值改变约10%。

因此，测定液体在不同温度下的粘滞系数有很大的实际意义。

要准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。

本实验中采用落球法，PID控温及用秒表计时测量小球在不同温度的液体中下落的时间来测出液体的粘滞系数。

一、实验目的1、了解测量液体的变温粘滞系数的意义。

2、学习和掌握一些基本物理量的测量。

3、掌握温度控制器的设置使用方法。

4、用落球法测量蓖麻油的粘滞系数。

二、实验预习问题1、液体的粘滞力的概念。

2、液体的粘滞系数和哪些因素有关？3、小球在液体中下落主要受到哪几个力的作用？4、温度对液体的粘滞系数有什么影响？5、落球法测液体的粘滞系数主要需要测量哪些物理量？6、螺旋测微计测量小球直径有效数字可以达到小数点后第几位（单位mm）？三、实验仪器落球法变温液体粘滞系数测定仪、测试架、恒温水浴锅、螺旋测微器、游标卡尺、秒表、镊子、钢球若干等。

四、实验原理在稳定流动的液体中，由于各层的液体流速不同，互相接触的两层液体之间存在相互作用力，慢的一层给快的一层以阻力，快的一层给慢的一层以动力, 这类相互作用力称为流体的内摩擦力或粘滞力。

落球法测液体粘滞系数实验报告

落球法测液体粘滞系数实验报告落球法测液体粘滞系数实验报告引言液体的粘滞性质是指其内部分子间的摩擦阻力，是液体流动过程中的重要参数。

粘滞系数是描述液体粘滞性质的物理量，它与液体的黏度密切相关。

本实验采用落球法测量液体的粘滞系数，通过实验数据的分析，探究不同液体的粘滞性质以及其与温度的关系。

实验步骤1. 实验器材准备：实验所需的器材包括落球仪、计时器、温度计、容器等。

2. 实验液体准备：选择不同液体进行实验，如水、甘油、酒精等，分别倒入容器中。

3. 实验环境准备：将实验室温度调整到稳定状态，并记录下实验开始时的温度。

4. 实验操作：将落球仪放置在容器中，将液体从仪器顶部注入，待液体稳定后，观察落球的速度，并用计时器记录下落球所需的时间。

5. 实验数据记录：根据实验操作的结果，记录下不同液体在不同温度下的落球时间。

实验结果与分析根据实验数据，我们可以计算出不同液体在不同温度下的粘滞系数。

通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 不同液体的粘滞系数不同：根据实验数据，我们可以发现不同液体的粘滞系数存在差异。

例如，水的粘滞系数较小，而甘油的粘滞系数较大。

这是因为液体的粘滞系数与其分子间的相互作用力有关，不同液体的分子结构和化学性质不同，因此其粘滞系数也会有所差异。

2. 温度对粘滞系数的影响：通过对不同温度下的实验数据进行比较，我们可以发现温度对液体的粘滞系数有一定的影响。

一般来说，随着温度的升高，液体的粘滞系数会减小。

这是因为温度的升高会增加液体分子的热运动能量，使得分子间的相互作用力减弱，从而降低了液体的粘滞性。

3. 实验误差的考虑：在实验过程中，由于各种因素的影响，可能会存在一定的误差。

例如，由于仪器的精度限制或操作不准确等原因，实验数据可能会有一定的偏差。

为了减小误差的影响，我们可以多次进行实验，并取平均值来提高数据的准确性。

结论通过落球法测量液体的粘滞系数，我们可以得出不同液体的粘滞性质以及其与温度的关系。