粘滞系数

2. 用温度计测出油的温度，在全部小球下落完后再 用温度计测出油的温度， 测量一次油温，取平均值作为实际油温。 测量一次油温，取平均值作为实际油温。 3.用游标卡尺测量圆筒的内直径 D，测6次。 3.用游标卡尺测量 筒的内直 用游标卡尺测量圆 4.测量小球下落的匀速运动速度（注意：激光束必 4.测量小球下落的匀速运动速度 注意： 测量小球下落的匀速运动速度（ 须通过玻璃圆筒中心轴）。 须通过玻璃圆筒中心轴）。 从立柱刻度尺上读上、下二个激光束的位置, （1）从立柱刻度尺上读上、下二个激光束的位置, 计算它们之间的距离L 计算它们之间的距离L 。 将小球放入导管，当小球落下， （2）将小球放入导管，当小球落下，阻挡上面的红 色激光束时，此时计时仪器开始计时， 色激光束时，此时计时仪器开始计时，到小球下落 到阻挡下面的红色激光束时，计时停止， 到阻挡下面的红色激光束时，计时停止，读出下落 时间t 重复测量6次以上。 时间t，重复测量6次以上。 5.最后计算蓖麻油的粘度，将测量结果与公认值进 5.最后计算蓖麻油的粘度 最后计算蓖麻油的粘度， 行比较。 行比较。
g = 9.800m / s
待测量： 待测量： 1.圆筒的内直径 ，游标卡尺测 次； 圆筒的内直径D，游标卡尺测6次 圆筒的内直径 2.上边激光发射器所在的位置 ，下边激光发 上边激光发射器所在的位置L1， 上边激光发射器所在的位置 射器所在的位置L2，计算小球通过的路程L 射器所在的位置 ，计算小球通过的路程
落球法测量液体的粘滞系数
大学物理实验中心
内容介绍
引言 实验目的 实验原理 实验仪器 实验内容 数据处理要求 注意事项 问题讨论
一、引言
各种实际液体具有不同程度的粘滞性， 各种实际液体具有不同程度的粘滞性，当 液体流动时， 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， 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， 在各层之间就有摩擦力产生 ， 这一摩擦力 称为粘滞力。 称为粘滞力。 粘滞力的方向平行于接触面 粘滞力的方向平行于接触面，其大小与速 的方向平行于接触面， 度梯度及接触面积成正比。比例系数η 度梯度及接触面积成正比。比例系数η称为 粘滞系数（ 或粘度） 粘滞系数 （ 或粘度 ） ， 粘滞系数与液体的 性质， 温度和流速有关， 性质 ， 温度和流速有关 ， 它是表征液体粘 滞性强弱的重要参数。 滞性强弱的重要参数。
F 粘
ρ0 gv
mg
mg=3πηdvT + ρVg
vT L vt = t
mg=3πηdvT + ρVg
整理得
( m − ρV ) g η= 3πdvT
的测定： 设小球匀速下落时， 时 的测定 ： 设小球匀速下落时 ， 在 t时 间内下落距离为L， 间内下落距离为 ，则 L
vT
vt =
t
兰登堡（ 兰登堡（Ladenburg）修正公式 ）
请同学们注意: 请同学们注意 不要随意动实验桌上的仪器,特别 不要随意动实验桌上的仪器 特别 注意玻璃圆筒的安全以及各个仪 器上的小螺钉! 器上的小螺钉
各位老师， 各位老师，请您在实验前 检查以下物品， 检查以下物品，并在实验开始 后发给每组学生 ！ 小球10个 重锤、 小球 个、重锤、小球导向器 镊子、烧杯、 、镊子、烧杯、磁性拾球杆 做完实验后认真验收以上 物品并妥善保管！！ 物品并妥善保管！！
在小球的质量 在小球的质量m 、液体的密度 ρ 、重力加速度 质量m g和小球的直径 d已知的情况下，只要测出圆筒的 已知的情况下， 小球下落的高度L和小球通过L所用时间t 直径 D、小球下落的高度L和小球通过L所用时间t ， 就可以算出液体的粘滞系数 。
四、实验仪器
型落球法粘滞系数测定仪、小钢球、 FB328A型落球法粘滞系数测定仪、小钢球、蓖 麻油、游标卡尺、激光光电计时仪、温度计等。 麻油、游标卡尺、激光光电计时仪、温度计等。
液体粘滞性的测量是非常重要的， 液体粘滞性的测量是非常重要的 ， 对液体粘滞 性的研究在医疗、航空、水利、 性的研究在医疗、航空、水利、机械润滑和液压 传动等领域有广泛的应用。 传动等领域有广泛的应用。 例如，现代医学发现， 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。 液粘度的变化有关。血液粘度增大使血液流动变 流入人体器官的血流量减少， 慢，流入人体器官的血流量减少，于是人体处于 供血、供氧不足的状态， 供血、供氧不足的状态，这可能引发心脑血管疾 因此， 病。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。 康的重要标志之一。 又如，石油在封闭管道中长距离输送时， 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， 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。 必须测量被输石油的粘度。
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五、实验内容
1．调整粘滞系数测定仪及实验准备： 调整粘滞系数测定仪及实验准备： 调整底盘水平， （1）调整底盘水平，在仪器横梁中间部位放重锤部 调节底盘旋纽，使重锤对准底盘的中心圆点。 件，调节底盘旋纽，使重锤对准底盘的中心圆点。 调节上、下两个激光器， （2）调节上、下两个激光器，使其红色激光束平行 地对准铅锤线。 地对准铅锤线。 收回重锤部件， （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，在实验中保持位置不变。 实验架底盘中央，在实验中保持位置不变。 在实验架上放上钢球导管。 （4）在实验架上放上钢球导管。 将小球放入导管，看其下落过程中能否阻挡光 （5）将小球放入导管，看其下落过程中能否阻挡光 若不能，则适当调整激光器位置。 线，若不能，则适当调整激光器位置。 毫秒计时仪调整为“ （6）将FB213A毫秒计时仪调整为“计时”状态， ） 毫秒计时仪调整为 计时”状态， 量程为9.9999s 量程为
L = L1 − L2
3.用毫秒计时仪测小球通过 所用时间 测6次 用毫秒计时仪测小球通过L所用时间 用毫秒计时仪测小球通过 所用时间t,测 次
表格自拟
七、注意事项
液体粘滞系数随温度的变化而变化， 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。 此测量中不要用手摸量筒。 避免激光束直接照射人的眼睛， 避免激光束直接照射人的眼睛，以免造 成眼睛损伤。 成眼睛损伤。 保护好仪器上的小螺钉，不要拧掉！ 保护好仪器上的小螺钉，不要拧掉！ 做完实验后，务必将以下物品交还老师： 做完实验后，务必将以下物品交还老师： 小球10个 重锤、小球导向器、镊子、 小球 个、重锤、小球导向器、镊子、 烧杯、 烧杯、磁性拾球杆
二、实验目的
观察液体的内摩擦现象； 观察液体的内摩擦现象； 学会用落球法测量液体的粘滞系数； 学会用落球法测量液体的粘滞系数； 测定蓖麻油的粘滞系数。 测定蓖麻油的粘滞系数。
三、实验原理
如果一小球在液体中下落， 如果一小球在液体中下落 ， 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， 他液层之间存在着相对运动 ， 因此小球受到粘滞阻力， 因此小球受到粘滞阻力 ， 它的 大小与小球下落的速度有关。 大小与小球下落的速度有关 。 根据斯托克斯定律， 根据斯托克斯定律 ， 小球所受 到的粘滞阻力为: 到的粘滞阻力为
请各位老师认真验收以上物品并妥 善保管！！ 示 蓖蔴油粘度与温度关系曲线如图 所示
f = 3πηdv
式中 d 是小球的直径，v是小球的速度，η为 液体粘滞系数。
它要求液体是无限广延的 且无旋涡产生。 且无旋涡产生。这就要求 所用的小球是光滑的， 所用的小球是光滑的，而 且半径应当适当小。 且半径应当适当小。可以 适当减小误差。 适当减小误差。
当小球作匀速运动时， 当小球作匀速运动时 ， 测 出小球下落的速度， 出小球下落的速度 ， 就可 以计算出液体粘滞系数。 以计算出液体粘滞系数。
d ==00245 s 0.007mm 3 ± 00.02979/± 2 0001gg/ / cm 3 ρ 8. cm ± .005 cm .951
六、数据记录
小球的质量m=0.110g 小球的质量 小球的直径d=3.002mm 小球的直径 × 3 蓖麻油的密度 ρ = 0.969 10 kg/ m3 重力加速度 2
小球是在内径为D，液体高度为 的管中下 小球是在内径为 ，液体高度为H的管中下 不能满足无限宽广的条件，因此， 落，不能满足无限宽广的条件，因此，对 上式要加以实际条件的修正
d d f = 3πηdvT (1 + 2.4 )(1 + 3.3 ) D 2H
ρ
则上式变为： 则上式变为：
1 3 (m − πd ρ ) gt 6 η= d 3πdL(1 + 2.4 ) D
vT
小球在液体中作自由下落时， 小球在液体中作自由下落时 ， 受到三 个力的作用， 且都在竖直方向： 个力的作用 ， 且都在竖直方向 ： 重力 mg、浮力ρgV 和粘滞阻力F 。 mg、浮力ρgV 开始下落时小球运动速度较小， 开始下落时小球运动速度较小 ， 相应 的阻力也小， 的阻力也小 ， 重力大于粘滞阻力和浮 所以小球作加速运动。 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 加速度越来越小， 最后， 加 ， 加速度越来越小 ， 最后 ， 三个力 达到平衡， 达到平衡，即：