大学物理实验 实验16 液体粘滞系数的测定
液体粘滞系数实验报告
液体粘滞系数实验报告
液体粘滞系数实验报告
液体粘滞系数是液体与一个表面相接触时所产生的一种特殊的反作用力。
它提供有关
液体的粘度和表面能的信息，以及液体与表面接触时吸引力有多强的重要指标。
本文介绍
了实验中所使用的各种装置及相关材料，以及实验过程中所采用的方法，从而测定了液体
粘滞系数。
一、实验装置及材料
1.实验装备:实验中使用的设备包括拉力计、电动搅拌机、500ml烧瓶和水浴。
2.实验材料:实验中使用的材料包括缓冲溶液、去离子水、油脂、稀释液和胶粘剂等。
二、实验方法
1.先将水浴加热到25℃，在500ml烧瓶中加入200ml的缓冲溶液，并用电动搅拌机搅拌均匀。
2.将拉力计安装在搅拌机上，并将搅拌机设置为每秒转数250转/min。
4.将搅拌机设置为每秒转数200转/min，搅拌一段时间，然后再加入50ml的稀释液
搅拌，拉力值相应减少，产生的两个拉力值之差为油脂的粘滞系数。
三、实验结果
根据上述实验步骤，获得以下实验结果：油脂的粘滞系数为0.3654，胶粘剂的粘滞系数为0.2641。
四、结论
根据实验结果，油脂的粘滞系数比胶粘剂的粘滞系数高，可知油脂更具有较强的粘滞性。
实验液体粘滞系数的测定
实验液体粘滞系数的测定一、实验介绍气体和液体统称为流体。
若流体各层之间作相互运动时，相邻两层间有内摩擦力存在，则将具有此性质的流体称为粘性流体。
现实中，酒精、甘油、糖浆之类的流体都是粘性流体。
而粘性液体的粘滞性在液体（例如石油）管道输送以及医药等方面都有重要的应用。
现代医学发现，许多心脑血管疾病与血液粘滞系数有关，血液粘滞会使流入人体器官和组织的血流量减少、血流流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态中，可能引发多种心脑血管疾病。
所以，血液粘滞系数的大小成了人体血液健康的重要标志之一，对于粘滞系数的测定和分析就具有非常重要的现实意义。
通常测定液体粘滞系数的方法有很多，如落球法、落针法、比较法等等。
本实验采用奥氏粘度计测量酒精的粘滞系数。
奥氏粘度计是利用比较法制成的，适用于测定液体的比较粘滞系数，即两种不同液体都采用此仪器测量，如果其中一种液体的粘滞系数已知，则通过就可获得另一种液体的粘滞系数。
此仪器是测量液体粘滞系数的常用仪器。
二、实验目的1.掌握用奥氏粘度计测定粘性流体的粘滞系数．2.了解泊肃叶公式的应用。
3.了解比较法的好处．三、实验器材奥氏粘度计、温度计、秒表、洗耳球、量筒、量杯、刻度移液管(滴定管)、蒸馏水、酒精等。
四、实验原理气体和液体统称为流体。
若流体各层之间作相互运动时，相邻两层间有内摩擦力存在，则将具有此性质的流体称为粘性流体。
现实中，酒精、甘油、糖浆之类的流体都是粘性流体。
粘性流体的运动状态有层流（laminar flow）、湍流（turbulent flow）。
所谓层流，即流体的分层流动状态。
当流体流动的速度超过一定数值时，流体不再保持分层流动状态，而有可能向各个方向运动，即在垂直于流层的方向有分速度，因而各流体层将混淆起来，并有可能形成湍流，湍流显得杂乱而不稳定，这样的流动状态称为湍流。
对于粘性流体在流动时相邻流层之间的内摩擦力又称为粘性力。
并且根据牛顿粘滞定律，粘性力f的大小与两流层的接触面积S以及接触处流层间的速度梯度dsdx成正比，具体有如下关系式：ds f S dxη= （1） 式中，比例系数η称为流体的粘度。
测定液体的粘滞系数的原理
测定液体的粘滞系数的原理
测定液体的粘滞系数是通过测量液体在受力下的流动行为来进行的。
其中一个常见的方法是使用粘度计。
粘度计通常由一个容器和一个旋转的圆柱形物体组成，被称为旋转圆柱或转子。
在测量过程中，液体被置于容器中，并且转子被部分浸入液体中。
当转子开始旋转时，液体会随着转子的运动而流动。
液体的粘滞系数与转子的旋转速度以及液体的流动行为有关。
通常情况下，液体越粘稠，转子旋转的阻力就越大。
根据流体力学定律，液体的粘滞系数可以通过测量旋转圆柱所受到的阻力和液体的流动速度来计算。
具体的测量方法可能会因粘度计的类型而有所不同。
有些粘度计使用转子的旋转速度和液体的流动速度来计算粘滞系数，而其他粘度计则使用不同的原理进行测量。
常见的粘度计类型包括旋转粘度计、滴定粘度计和管道粘度计等。
需要注意的是，不同液体的粘滞系数可能会有很大差异，且可能会随着温度和压力的变化而变化。
因此，在进行粘滞系数测量时，需要考虑这些因素的影响，并进行相应的修正和调整。
粘滞系数实验报告
(2)用量筒量取10ml水并注入粘度计粗管中。用洗耳球将水吸入细管刻度C上。
(3)松开洗耳球，液面下降，同时启动秒表，在液面经过刻度D时停止秒表，记下时间t。
、(4)重复步骤(2)、(3)测量6次，取 平均值。
为了避免测量量过多而产生的误差，奥斯瓦尔德设计出一种粘度计，采用比较法进行测量。
用一种以质量度系数的液体和一种粘滞系数待测的液体，设它们的粘滞系数分别为 和 ，令同体积的两种液体在同样条件下，由于重力的作用通过奥氏粘度计的毛细管，分别测出他们所需的时间 和 ，两种液体的密度分别为 、 。则
（3）
（4）
ρ水=0.99802×103kg/m3ρ酒=0.78806×103kg/m3
η水=0.984×10-3pa/sη标=1.179×10-3pa/s
用公式（5）计算得出η实=1.171×10-3pa/s
相对误差E=（η实-η标）/η标×100％=0.07％
六、误差分析：
1.量取的水和酒精的体积不完全相同。
式中 为粘度计两管液面的高度差，它随时间连续变化，由于两种液体流过毛细管有同
样的过程，所以由（3）式和（4）式可得：
(5)
如测出等量液体流经毛细管的时间 和 ，根据已知数 、 、 ，即可求出待测液体的粘滞系数。
三、实验仪器：1．奥氏粘度计2.铁架及试管夹3.秒表4.温度计
5.量筒6.小烧杯1个7.洗耳球
2.奥氏粘度计中可能残留少量的水。
3.奥氏粘度计不能完全垂直水平面。
4.酒精的密度与理论值有相差。
七、思考题：
1、控制变量，使压强相同。
2、控制温度相同。
3、毛细管里的水由于重力原因下滑，实验测的是水在两条刻度之间流过的时间。如果倾斜那重力会有分力产生，影响所测的结果。
液体粘滞系数的测量
液体粘滞系数的测量一、实验目的根据斯托克斯公式用落球法测定洗洁精的粘滞系数二、实验原理当半径为r 的光滑圆球，以速度v 在均匀的无限深广的液体中运动时，若速度不大，球也很小，在液体中不产生涡流的情况下，斯托克斯指出，球在液体中所受的阻力F 为vr F πη6= （3-1）式中η为液体的粘度，此式称为斯托克斯公式，从上式可知，阻力F 的大小和物体的运动速度成正比例当质量为m ，体积为v 的小球在密度为ρ的液体中下落时，作用在小球上的力有三个，即：（1）重力mg （2）液体的浮力（3）液体的粘滞阻力vr πη6。
这三个力都作用在同一铅直线上，重力向下，浮力和阻力向上。
球刚开始下落时，速度v 很小，阻力不大，小球做加速下降。
随着速度的增加，阻力逐渐增大，速度达一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，那时物体运动的加速度等于零，小球开始匀速下落，此式的速度成为终极速度。
由此式可得rvg v m πρη6)-=（ 将343r v π=，得 g rvr m πρπη6343-= （3-2） 由于液体在容器中，而不满足无限深、广的条件，这时实际测得的速度0v 和上述式中的理想条件下的速度v 之间存在如下关系：⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=h r R r v v 3.314.210 （3-3） 式中R 为盛液体圆筒的内半径，h 为筒体中液体的深度，将（3-3）代入式（3-2），得出⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=h r R r rv g r m 3.314.2163403πρπη （3-4） 其次，斯托克斯公式是假设在无涡流的理想状态下导出的，实际小球下落时不能使这样理想状态，因此还要进行修正。
已知在这时的雷诺数Re 为ηρ02Re rv = （3-5）当雷诺数不甚大（一般在Re<10）时，斯托克斯公式修正为12Re 108019Re 10316-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ηπv F （3-6） 则考虑此项修正后的粘度测得值0η等于 120Re 108019Re 1631-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=ηη （3-7） 实验时，先由式（3-4）求出近似值η，用此η代入式（3-5）求出Re ，最后由式（3-6）求出最值0η。
液体粘滞系数测定
液体粘滞系数的测量与研究一 实验目的1．了解用斯托克斯公式测定液体粘滞系数的原理，掌握其适用条件。
2．学习用落球法测定液体的粘滞系数。
3．熟练运用基本仪器测量时间、长度和温度。
4．掌握用外推法处理实验数据。
二 实验仪器液体粘滞系数仪、螺旋测微器、游标卡尺、钢板尺、钢球、磁铁、秒表、温度计。
三 实验原理当物体球在液体中运动时，物体将会受到液体施加的与其运动方向相反的摩擦阻力的作用，这种阻力称为粘滞阻力，简称粘滞力。
粘滞阻力并不是物体与液体间的摩擦力，而是由附着在物体表面并随物体一起运动的液体层与附近液层间的摩擦而产生的。
粘滞力的大小与液体的性质、物体的形状和运动速度等因素有关。
根据斯托克斯定律，光滑的小球在无限广延的液体中运动时，当液体的粘滞性较大，小球的半径很小，且在运动中不产生旋涡，那么小球所受到的粘滞阻力f 为vd f πη3= （1）式中d 是小球的直径，v 是小球的速度，η为液体粘滞系数。
η就是液体粘滞性的度量，与温度有密切的关系，对液体来说，η随温度的升高而减少（见附表）。
本实验应用落球法来测量液体的粘滞系数。
小球在液体中做自由下落时，受到三个力的作用，三个力都在竖直方向，它们是重力r gV 、浮力r 0gV 、粘滞阻力f 。
开始下落时小球运动的速度较小，相应的阻力也小，重力大于粘滞阻力和浮力，所以小球作加速运动。
由于粘滞阻力随小球的运动速度增加而逐渐增加，加速度也越来越小，当小球所受合外力为零时，趋于匀速运动，此时的速度称为收尾速度，记为v 0 。
经计算可得液体的粘滞系数为2018)(v gd ρρη-=（2） 式中0ρ是液体的密度，ρ是小球的密度，g 是当地的重力加速度。
可见，只要测得v 0，即可由（2）式得到液体的粘滞系数。
但是注意，上述推导包括（1）、（2）式都在特定条件下方才适用，通过对实验仪器和实验方法的设计，这些条件大多数都可以满足或近似满足，唯独“无限广延”在实验中是无法实现的。
液体粘滞系数的测定
液体粘滞系数的测定在稳定流动的液体中，由于各层液体的流速不同，在相邻两层流体之间存在相对运动而产生切向力，流速快的一层给流速慢的一层以拉力，流速慢的一层给流速快的层以阻力，液层间的这一作用称为内摩擦力或粘滞力，流体这一性质称为粘滞性。
液体的粘滞性在液体（例如石油）管道输送以及医药等方面都有重要的应用。
现代医学发现，许多心脑血管疾病与血液粘度有关，血液粘滞会使流人人体器官和组织的血流量减少、血流流速减缓，使人体处于供血和供氧不足的状态中，可能引发多种心脑血管疾病，所以，血粘度大小成了人体血液健康的重要标志之一。
实验证明，粘滞力f 的大小与两液层间的接触而积△s 和该处的速度空间变化率dyd υ（常称为速度的梯度）的乘积成正比，即 s dyd f ∆=υη （5—1） 式（5-1）就是决定流体内摩擦力大小的粘滞定律，式中的比例系数η称为液体的内摩擦系数或粘滞系数。
它决定于液体的性质和温度，在润滑油选择、液压传动以及液体质研究等很多方面是一项主要技术指标，其国际制单位是：“帕斯卡·秒”（Pa·s ）。
[实验目的]（1）用落针法测定液体的粘度。
（2）熟悉各仪器的使用方法。
[实验仪器]本仪器采用落针法测量液体粘度（粘滞系数），既适于牛顿液体，又适于非牛顿液体，还可测量液体的密度。
实验中使中空细长圆柱体（针）在待测液体中垂直下落，通过测量针的收尾速度，确定粘度。
本仪器采用霍尔传感器和多功能毫秒计（单片机计时器）测量落针的速度，并可自动计算后将粘度显示出来。
巧妙的取针装置和投针装置，使测量过程极为简便。
仪器由本体、落针、霍尔传感器、单片机计时器和恒温控制等部分组成。
见下图： 如图5-1，待测液体（例如蓖麻油）装在被玻璃恒温水套包围的玻璃圆筒容器中，圆筒竖直固定在机座上，机座底部有调水平的螺丝，机座上竖立一个铝合金支架。
其上装有霍尔传感器、提针装置（未画出）。
装在液体容器顶部的盖子上有投针装置发射器，它包括喇叭形的导杯和带永久磁钢的拉杆。
液体粘滞系数的测定实验报告
液体粘滞系数的测定实验报告一、实验目的1.加深对泊肃叶公式的理解;2.掌握用间接比较法测定液体粘滞系数的初步技能。
二、实验仪器1.奥氏粘度计(加接橡皮管)2.铁架3. 秒表4.量筒5.烧杯7.橡皮吸球三、实验材料蒸馏水酒精四、实验原理在细管内作稳定流动粘性流体，它的体积流量Q(即单位时间内流过管子一个截面的流体体积)遵从泊肃叶公式:48lpR Q ηπ∆=在流速接近稳定的条件下，若流过细管的流体体积为V ，经过的时间为t ，则Q= V/t ， 代入，可得到η的表达式:VlpR t 84∆=πη比较法:即控制不同的流体在某些相同的条件进行实验测量，利用公式进行比较，消去相同的物理量，只要测量少数的物理量即可计算出实验结果来。
这种方法是 以一种流体的某个物理量的值为标准值，通过测量其他的物理量，再利用比较得到的公式，计算出我们需要测量的结果。
实验时，以一定 体积的液体从大管（左）口注入，再用橡皮吸球由小管口将液体吸入(右）泡中，并使液面升高到泡的上刻痕以上某一处高度(注意不要把液体吸到时橡皮管中)。
因两管中液面的高度不同，右泡内的液体将在重力的作用下经毛细管流回左泡。
利用秒表记下液面从上刻痕下降至下记得痕所用的时间。
以相同体积(本实验老师要求6ml)的被测液体和蒸馏水先后注入粘度计，按上述步骤分别测出两种液体的液面由上刻度线下降至下刻度线所需的时间t1和t2来。
五、实验内容、步骤、关键点1、测量同体积（6ml)酒精、水的流动时间t1、t2, 各测6次。
2、查表法得到水的粘滞系数|。
3、数据表格自拟。
4、正确处理数据和误差分析。
关键点:1、保证液体体积相同。
2、更换液体测量时，需清理干净容器。
3、小心轻放、避免打碎容器。
六、实验数据当天气温 27摄氏度查表得 3100.78352⨯=酒ρ 3100.99654⨯=酒ρ -3101.05⨯=酒η -3100.855⨯=水η46.159.130.9965478.850.7835221=⨯⨯=ηη 1.230.8551.05==理论η相对误差B=5.61.231.23-1.46-==理论理论实ηηη％ 【误差分析:】1.量取的水和酒精的体积不完全相同。
大学物理实验--落球法测定液体的粘度
实 验 原
平衡时
理
所以
tu 香
t
（− ） t
u
香
因为小球在内径 D，液高 H 的管中下落，不满足理想条件，进行修正。
再次修正减少外界因素的干扰：
1. 检查实验仪器
实 2. 用螺旋测微器测量小球直径 8 次，求平均值
3. 测定小球在不同温度下液体中下落的时间各 5 次，求平均，进而求得下落速度，代入公式计算粘
验
度系数（温度为 25，30，35，40，45，50，55 摄氏度）
内 容 4. 处理，记录数据，计算相对误差。
数 据 处 理
误 思考题：量筒外壁的上标志 A 是否可以选取液面为标准？为什么？ 差 答：不可以。如果选取 A 作为液面标准，此时的小球还为进入匀速运动状态，与我们推导公式假设条 分 件不相符，所以不成立。 析 思考题：温度不同的一种润滑油中，同一小球下落的收尾速度是否相同？为什么？ 及 答：不相同，由上面实验作图可知，液体粘滞系数与温度相关，温度不同，油的粘滞系数不同，小球 思 受力不同，速度也不相同。 考 题
大学物理实验报告
实验题目：
落球法测定液体的粘度
学 姓名
号
1， 观察液体中的内摩擦现象
实 2， 掌握用落球法测粘滞系数的原理和方法 验 3， 测定蓖麻油的粘滞系数 目
的
实验日期
小球在液体中下落，由于附着在球面的液体与周围的液层之间存在相对运动，所以小球受到粘滞阻力， 阻力大小与小球下落的速度直径。
液体粘滞系数的测定实验报告
液体粘滞系数的测定实验报告一、实验目的1、了解用落球法测定液体粘滞系数的原理和方法。
2、掌握游标卡尺、千分尺、秒表等仪器的使用方法。
3、学会数据处理和误差分析。
二、实验原理当一个小球在液体中下落时，它会受到重力、浮力和粘滞阻力的作用。
在小球下落速度较小的情况下，粘滞阻力可以表示为：＼（F ＝ 6\pi\eta r v\）其中，＼（＼eta\）是液体的粘滞系数，＼（r\）是小球的半径，＼（v\）是小球下落的速度。
当小球下落时，重力减去浮力等于粘滞阻力，即：＼（mg ＼rho Vg ＝ 6\pi\eta r v\）其中，＼（m\）是小球的质量，＼（＼rho\）是液体的密度，＼（V\）是小球的体积。
当小球下落达到匀速时，加速度为零，速度不再变化，此时有：＼（mg ＼rho Vg ＝ 6\pi\eta r v_{0}＼）其中，＼（v_{0}＼）是小球匀速下落的速度。
设小球的密度为\（＼rho_{0}＼），半径为\（r\），质量\（m ＝＼frac{4}｛3}＼pi r^｛3}＼rho_{0}＼），体积\（V ＝＼frac{4}｛3}＼pi r^｛3}＼），则可得：＼（＼eta ＝＼frac{＼left( ＼rho_{0} ＼rho ＼right) g r^｛2}｝｛18 v_{0}｝＼）通过测量小球匀速下落的速度\（v_{0}＼）、小球的半径\（r\）、液体的密度\（＼rho\）和小球的密度\（＼rho_{0}＼），就可以计算出液体的粘滞系数\（＼eta\）。
三、实验仪器1、粘滞系数测定仪：包括玻璃圆筒、调平螺丝、激光光电门等。
2、小钢球：若干个。
3、游标卡尺：用于测量小球的直径。
4、千分尺：用于更精确地测量小球的直径。
5、电子秒表：用于测量小球下落的时间。
6、温度计：用于测量液体的温度。
7、镊子：用于夹取小球。
8、纯净水、酒精等不同液体。
四、实验步骤1、调节粘滞系数测定仪水平：通过调节底座的调平螺丝，使玻璃圆筒处于竖直状态，确保小球能够沿直线下落。
液体粘滞系数的测量
电子秒表手动测量时 U L 1mm 激光计时器自动测量时 U L 0.5mm
粘滞系数 的不确定度为：
U1 1 (
U
液
液
) 2 4(
Ud d
)2 (
Ut t1
1
)2 (
UL L
)2
1.045 (
0.02 2 0.002 103 2 0.01 2 1.0 103 2 2 ) ( ) ( ) ( ) 6.906 103 2.492 103 8.52 17.45 102
F
6 rv
（1）
上式称为斯托克斯公式，其中 r 是小球的半径； 称为液体的粘度，其单位是 Pa s 。 小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但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
m g
液
gV 6 vr
于是，小球作匀速直线运动，由上式可得：
项目
次数
1 2.498 2.496 2.497
2 2.497 2.498 2.498 8.46 9.78
5 2.496 2.497 2.498 8.37 9.83
平均
钢球直径 d（mm） 秒表计时 t1 （s） 计数器计时 t 2 (s)
2.497
8.53 9.93
8.52 9.85
六、数据处理与实验结果 1、秒表计时的数据处理
1.036 0.032 0.033 0.04( Pa s)
所以： 2 2 U 1.04 0.04( Pa s )
2
【实验注意事项】 1. 读温度时不要将温度计提出瓶外 2. 小钢球沾上蓖麻油后，未用小毛巾擦干净前，禁止丢入导管内。 3. 实验结束后，用磁铁一次性将钢球全部吸出，而后擦干净放回，中途不得吸取小球。 4. 实验中不要碰玻璃桶，否则要重新调整。
液体粘滞系数的测定
•同一个球重复测量6次。
•换另一个半径的小钢球，重复以上实验测量6次。
大学物理实验
四. 数据处理
理 实 100% 2.求相对误差： 理
T 0.7046 实查表或 log 0.0347
1. 求实。
五.思考题 教材：
1题（实验报告）
2题（实验报告）
3题（实验报告）
大学物理实验
液体粘滞系数的测定
一.实验任务 二.测量原理与方法 三.实验内容与步骤
斯托克斯
四.数据处理
五.思考题
大学物理实验
各种流体（液体、气体）都具有不同程度的粘性。 什么是粘滞力？ —液层与邻层液体间的摩擦力（非物体与液体间的摩擦力） 如何测粘滞系数？ —— 本实验落球法。 粘滞系数与哪些因数有关？
L1 F f
小 球LΒιβλιοθήκη 用直尺测L1、 L2之间距离 L， 2次
用计时仪测小球 通过L1、L2之 间的时间
n
mg L2
r球 = 7800.0 kg.m-3，蓖麻油的密度：r液 = 962.0 kg.m-3 ,
量筒直径： D=6.010-2 m .
底座
•光电门1的激光在量筒中轴线距液面下方5cm处。 •用温度计测量实验前的油温T (℃)， 随温度升高迅速减少。
•若v1v2=v3，则光电门1可选在其激光在圆筒中轴线处距油面
下方3cm以下的位置。
大学物理实验
3.测量粘滞系数
( r 球 r 液）d gt d d 18L(1 2.4 )(1 1.6 ) D H
2
D
用计时仪测小球通过 L1、L2之间的时 间 用螺旋测微计测量 小球直径6次
H
待测液体 r液
—— 本实验落球法。
大学物理液体粘滞系数的测定
大学物理液体粘滞系数的测定1、试分析选用不同密度和半径的小球作此试验，对实验结果η的误差影响在特定液体中，因为粘度一定，则当小球半径减小时，收尾速度也减小，反之增大。
当小球密度增大时，收尾速度也会增大。
2、实验中引起测量误差的主要因素有哪些？（系统误差：操作过程中存在仪器误差偶然误差：在测量过程中，由人的感官灵敏及仪器精密限制产生的误差过失误差：由于明显地歪曲了测量结果产生的误差）或（人为因素（误读、误算、视差）量具因素（实验前未对螺旋测微计零点校正）力量因素（测量小球直径时的拧紧程度不同，度数偏差））3、在特定溶液中，当小球半径减小时，其下降的收尾速度如何变化？当小球密度增大时，又将如何变化？在特定溶液中，当小球半径减小时，其下降的收尾速度减小；小球密度增大，其下降的收尾速度增大4、在温度不同的同种液体中，同一小球下降的收尾速度是否相同？为什么？不相同，温度不同的同种液体中，粘滞系数不同，故小球所受的阻力也不同，所以下降的收尾速度也不同【实验原理公式】20()1= 2.4 3.318112gd t d d L D h ρρη-⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭【实验内容及步骤】12．测钢珠匀速下落的距离（钢板尺=0.5mm ∆仪） L = ± mm （单次测量值±∆仪） 3．测量筒内径（游标卡尺=0.02mm ∆仪）D =± mm （单次测量值±∆仪） 4．测量筒内液体高度（钢板尺=0.5mm ∆仪）h = ±mm （单次测量值±∆仪）5．实验室给出：33=7.77510kg /m ρ⨯ 330=1.26410kg /m ρ⨯ 2g 9.804m/s = 【数据处理】1．钢珠直径：d = mmd σ== mm=0.0005mm ∆仪d u = mm d d d u =±= ± mm 2．钢珠匀速下落时间：t = st σ== t=0.01s ∆仪 t u = s()s=t t t u =± ± s3．20()1=18 2.4 3.3112gd t d d L D h ρρη-⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭= Pa s ⋅（代入D 、L 、h 、d 时要化成国际单位m ）4．E η== （求导不考虑系数 2.4 3.3112d d D h ⎛⎫⎛⎫++ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭）5．U E ηηη== Pa s ⋅6．=U ηηη±= ± Pa s ⋅。
讲义：液体粘滞系数的测定
实验N 液体粘滞系数的测定各种流体（液体、气体）都具有不同程度的粘性。
当物体在液体中运动时，会受到附着在物体表面并随物体一起运动的液层与邻层液体间的摩擦阻力，这种阻力称为粘滞力（粘滞力不是物体与液体间的摩擦力）。
流体的粘滞程度用粘滞系数表征，它取决于流体的种类、速度梯度，且与温度有关。
液体粘滞系数的测量非常重要。
例如，人体血液粘度增加会使供血和供氧不足，引起心脑血管疾病；石油在封闭管道长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，在设计管道前必须测量被输石油的粘度。
液体粘滞系数的测量方法有毛细管法、圆筒旋转法和落球法等。
本实验采用落球法测定液体的粘滞系数。
【实验目的】1.了解用斯托克斯公式测定液体粘滞系数的原理，掌握其适用条件；2.掌握用落球法测定液体的粘滞系数。
【预备问题】1.如何判断小球作匀速运动？如何测量小球的收尾速度？2.为什么实验中不能用手摸圆筒，不能正对并靠近圆筒液面呼吸？3.为什么在实验过程中要保持待测液体的温度稳定？【实验仪器】液体粘滞系数测定仪、螺旋测微计、游标卡尺、温度计、小钢球、待测液体等。
【实验原理】如图1所示，当质量为m 、体积为V 的金属小球在密度为ρ液的 粘滞液体中下落时，受到三个铅直方向的力作用：重力mg 、液体浮力f=ρVg 和液体的粘性阻力F 。
假设小球半径r 和运动速度v 都很小，而且液体均匀且无限深广，则粘滞阻力F 可写为：v r F 6ηπ= (1)式（1）称为斯托克斯公式。
其中η 称为液体的粘滞系数，单位为Pa ⋅s （帕•秒），它与液体的性质和温度有关。
小球开始下落时，速度v 很小，阻力F 不大，小球加速向下运动。
随着小球下落速度的增大，粘滞阻力逐渐加大，当速度达到一定值时，三个力达到平衡，即：vr Vg mg πηρ6+=液 （2）此时小球以一定速度匀速下落，该速度称为收尾速度,记为v 收。
由式（2）可得：收液rv g V m πρη6)(-=（3）要测η ，关键要测准收尾速度v 收。
液体粘滞系数的测量(比赛时用过的)
▲3、液体粘滞系数随温度的变化而变化，因此测量中不要用手摸量筒；
▲4、在观察小铁球通过量筒标志线时，要使视线水平，以减小误差。
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七、思考题
1. 如何判断小球在作匀速运动？
答：测量小球下落过程中不同段的路程和以及对应的时间和，由求出这两段路程的平均速 度，比较这两个速度看是否相等。如果大致相等的，由此可以判断小球在做匀速运动。
，
那么根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞阻力
f 为：
f
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三、实验原理
起初速度小，重力大于其余两个力的合力， 小球向下作加速运动；随着速度的增加，粘滞阻 力也相应的增大，合力相应的减小。
小球匀速，粘滞阻力f、重力mg、浮力F平衡
4 3
r
3
铁g=
4 3
r
3
液
g
6
rv
(铁 液 )gd 2t
18L
D
8
二、实验内容 问题的提出：
若给出几种液体，例如水、酒精、蓖麻油，你将 如何测得它的粘滞系数？
9
二、实验内容
适用于测量粘滞系数较大，且具有一定 透明度的液体。如蓖麻油、变压器油、机油、甘 油等透明，或者半透明液体。
粘滞系数较小的流体，如水、酒精、 四氯化碳等。
粘滞系数的大小取决于液体的性质和温度
六、实验操作
2、 测量上下两激光束之间的距离L、容器的内径D以及用显 微镜测量小球的直径d。
调节手轮，以及镜筒与物 体之间的距离，使物体清
晰呈现
转动鼓轮，使叉丝依次对准钢球的两 边界，记下两次读数（如千分尺）。
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六、实验操作
(大学物理实验课件)实验16液体粘滞系数的测定
多管黏滞系数仪比重计多管黏滞系数仪螺旋测微计秒表米尺比重计小钢球待测液体镊子磁铁rv粘滞如果液体是无限深广的小球的半径和小球在液体中的下落速度均较小且运动过程中不产生涡旋则根据斯托克斯定律mg浮力经过修正可得比重计的操作一定要严格按要求来
(大学物理实验课件)实验16液体粘滞系数的测定
实验背景
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“斯托克斯组”，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、速度及液体的内摩擦力有关。黏滞 系数与液体的性质、温度和流速有关， 因此黏滞系数的测量在工程技术方面有 着广泛的使用价值。如机械的润滑、石 油在管道中的传输、油质涂料、医疗和 药物等方面，都需测定黏滞系数。
f粘滞 6 rv
f 粘滞 f 浮力
mg 经过修正可得
实验内容与步骤
注意事项
比重计的操作一定要严格按要求来。 小球放入第一个管中前，应先放在液体中浸润。
思考题
斯托克斯公式成立的条件是什么？ 在特定液体中，当小球的半径减小时，它下降的速度如 何变化？当小球密度增大时又将如何呢？ 能否在一个管中不间歇地多次测量下降时间？为什么？
斯托克斯（1819～1903年）
Байду номын сангаас
实验目的
学习用落球法测定液体黏滞系数的原理和方法。 加深对黏滞现象的认识。 了解斯托克斯分式的修正。
实验仪器
多管黏滞系数仪
比重计
多管黏滞系数仪、螺旋测微计、秒表、米尺、比重计、小钢 球、待测液体、镊子、磁铁
实验原理
如果液体是无限深广的，小球的半径和小球在液体中的下落速度 均较小，且运动过程中不产生涡旋，则根据斯托克斯定律
液体粘滞系数的测定
液体粘滞系数的测定在流动的液体中，各流体层的流速不同，则在相互接触的两个流体层之间的接触面上，形成一对阻碍两流体层相对运动的等值而反向的摩擦力，流速较慢的流体层给相邻流速较快的流体层一个使之减速的力，而该力的反作用力又给流速较慢的流体层一个使之加速的离，这一对摩擦力称内摩擦力或粘滞阻力，流体的这种性质称为粘滞性。
不同流体具有不同的粘度，同种流体在不同的温度下其粘度的变化也很大。
测定粘度在化学、医学、水利工程、材料科学、机械工业和国防建设中有着重要意义。
从实验中得到的粘滞定律：粘滞力f 的大小与所取流体层的面积S ∆和流体层之间的速度空间变化率dr du 的乘积成正比，即drdu s f ∆=η。
其中η为粘滞系数（也称内摩擦系数），它决定于液体的性质和温度，对液体而言，它随温度的升高而迅速减少。
η的国际单位：s Pa ⋅但是根据粘滞定律直接测量难度很大，一般都采用间接测量的方法。
测量液体粘滞系数的方法有很多种，如常用的落球法、落针法、转叶法。
本实验是用变温落针计测量液体在不同温度下的粘度系数。
中空长圆落针在待测液体中垂直下落，通过测量针的收尾速度确定粘度。
采用霍尔传感器和多功能秒表计测量落针的速度，并将粘度显示出来。
对待测液体进行水浴加热，通过温控装置，达到预定的温度。
巧妙的取针和提针装置，使测量过程极为简单。
本实验既适用于牛顿液体，又适于非牛顿液体，还可测定液体密度。
【实验目的】1. 用落针法测液体的粘度系数。
2. 研究液体粘度系数在不同温度下的变化规律。
【实验仪器】PH--IV 型变温粘度器、落针图1 实验仪器实图【实验原理】一个物体在液体中运动时，将受到与运动方向相反的摩擦阻力的作用，这种力即为粘滞阻力。
它是由粘附在物体表面的液层与邻近的液层相对运动速度不同而引起的，其微观机理都是分子之间以及在分子运动过程中形成的分子团之间的相互作用力。
不同的液体这种不同液层之间的相互作用力大小是不相同的。
液体粘滞系数的测定
实验二 液体粘滞系数的测定【实验目的】1.学会使用Ostwald 粘滞计测定液体的粘滞系数。
2.学会正确使用温度计、秒表。
【仪器与器材】Ostwald 粘滞计1支，温度计1支，秒表1块，粘滞计架1个，注射器1支（或量筒1个），橡皮球1个，橡皮管1截，蒸馏水和纯酒精各200ml 。
【原理与说明】当液体在毛细管中作稳定流动时，如果管半径为R ，管长为L ，管两边的压强差为P ∆，在t 秒内通过的液体的体积为V ，则根据泊肃叶公式（Poiseuille's law ）, 可以求出该液体的粘滞系数η为VLPtR 84∆=πη (2-1)在国际单位制中，η的单位是s Pa ⋅。
从式（2-1）可知，同样体积的两种不同液体在同样条件下，流过同一细管，如果第一种液体流过的时间为1t ，其密度为1ρ；第二种液体流过的时间为2t ，其密度为2ρ，则从式（2-1）可以得到VL R ght VL R Pt 88411411πρπη=∆= （2-2） VLR ght VL R Pt 88422422πρπη=∆= （2-3） 用式（2-3）除以式（2-2），得到111222ηρρη⋅=t t（2-4）假定1η 、1ρ、2ρ、1t 和2t 为已知，用这种比较测量法，无需知道R 、L 和V 值就可以方便地求出2η。
本实验所采用的 Ostwald 粘滞计，简称奥氏粘滞计，如图2-1所示，它是一个U 型玻璃管，一边较粗，另一边较细。
细的一侧上有一毛细管C ，毛细管的上边有一小玻璃泡B ，B 的上、下有刻痕m 和n 。
利用橡皮球使一定体积的液体表面升高到B 泡上刻痕m 的上边为止。
因两边液面高度不同，B 泡内的液体将经毛细管C 流回A 管，液面由m 降至n 刻痕的时间t 可用秒表测得。
实验时，将奥氏粘滞计放入盛水的水槽中，以保持测量时温度的恒定。
温度可由插入水槽内的温度计T 读出 , 粘滞计可用附在支架上的夹子K 固定, 使其保持竖直。
液体粘滞系数测定
液体粘滞系数测定
液体粘滞系数也被称为液体黏度，它是液体内部分子间摩擦阻力的衡量。
粘滞系数的测定可以通过测量液体在不同温度下通过密度已知的通道或管道时的流动速度来实现。
这种测定方法被称为流变学方法。
在实验中，通过施加压力将液体从进口推动到出口，在测量的时间内记录液体通过的量来计算流量。
通过流量和压力差之间的比率计算液体的粘滞系数。
常用的粘度单位包括帕斯卡秒和毫帕秒。
液体粘滞系数的测量在科学研究、工业生产和制造过程中具有广泛应用。
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了解斯托克斯分式的修正。
实验仪器
多管黏滞系数仪
比重计
多管黏滞系数仪、螺旋测微计、秒表、米尺、比重计、小钢 球、待测液体、镊子、磁铁
实验原理
如果液体是无限深广的，小球的半径和小球在液体中的下落速度 均较小，且运动过程中不产生涡旋，则根据斯托克斯定律
液体粘滞系数的测定
实验背景
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“斯托克斯组”，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、速度及液体的内摩擦力有关。黏滞 系数与液体的性质、温度和流速有关， 因此黏滞系数的测量在工程技术方面有 着广泛的使用价值。如机械的润滑、石 油在管道中的传输、油质涂料、医疗和 药物等方面，都需测定黏滞系数。 斯托克斯（1819～1903年）
f 粘滞 6 rv
f 粘滞
f 浮力
mg
经过修正可得
实验内容与步骤
注意事项
比重计的操作一定要严格按要求来。 小球放入第一个管中前，应先放在液体中浸润。
思考题
斯托克斯公式成立的条件是什么？ 在特定液体中，当小球的半径减小时，它下降的速度如 何变化？当小球密度增大时又将如何呢？ 能否在一个管中不间歇地多次测量下降时间？为什么？