粘滞系数

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
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。
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
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
.
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
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。
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。
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。
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！！
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
请各位老师认真验收以上物品并妥 善保管！！ 善保管！！
蓖蔴油粘度与温度关系曲线如图3所示 蓖蔴油粘度与温度关系曲线如图 所示
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 ）
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 源自文库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：
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。