用落球法测定液体的粘滞系数
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 ⋅。
用落球法测液体的粘滞系数
用落球法测液体的粘滞系数一、仪器设备：2L 量筒、秒表、蓖麻油、钢珠二、实验目的：1. 观察液体的内摩擦现象。
2. 学会用落球法测量液体的粘滞系数。
三、实验原理：小球在液体中运动时，将受到与运动方向相反的摩擦力的作用,,这种阻力称为粘滞力，它是由于沾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阻力。
在理想情况下，根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力为：rv f πη6= (注:式中各字母的含义见后面的常数)在装有液体的圆筒形玻璃管中心轴线处让小球自由下落。
小球落入液体后，受到三个力的作用。
即重力、浮力、粘滞力。
在小球刚落入液体时，垂直向下的重力大于垂直向上的浮力与粘滞力之和。
于是小球作加速运动。
随着小球运动速度的增加，粘滞力也增加，当速度增加到某一值v 0时，小球所受到的合力为零。
此后小球就以该速度匀速下落。
当三力平衡时，即rv gV mg πηρ60+=小球作匀速直线运动，得：vrg v m πρη6)(0-= 实验时，待测液体必须盛于容器中，小球沿筒的中心轴线下降。
不是理想的条件，上式需要修正为：)23.31(4.2113()0H d D d rd gV m ++-=πρη四、实验内容：1. 使钢球表面完全被所测量液体浸润后，用镊子夹起一颗钢球沿筒中心轴线放入圆筒，观察钢球在液体中的速度变化及内摩擦现象。
2. 用米尺测量量筒内液体的高度H 和小球下落的距离AB:(1600---600)=s ，并记录。
3. 用镊子夹起被液体完全浸润的钢珠，然后沿量筒中心轴线放入量筒，用秒表测出小球匀速下落通过路程AB 所需要时间T 则:t s v =4. 重复测量三次，然后用磁铁将钢球取出放回盘中。
5. 根据每个小球的数据由公式计算η然后求η的平均值及误差。
误差公式:五、常数重力加速度：=g 9.78 1-⋅Kg N钢球的密度：=ρ78773-⋅m Kg液体的密度：==0ρ11603-⋅m Kg小球的直径：=d 3.00±0.02m圆筒的直径：D = 79.62±0.02m液柱的高度：H=m 下落的距离：S=m。
实验11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实验11落球法测量液体的粘滞系数专业___________________学号___________________姓名___________________一、预习要点1.落球法测定粘滞系数的基本原理是什么？2.表示粘滞阻力的斯托克斯公式受到怎样的局限？实验中如何修正？二、实验内容使用变温粘度仪测定不同温度下蓖麻油的粘滞系数。
三、实验注意事项1.控温时间至少保证10分钟以上，从而使得样品温度与加热水温一致；2.调节样品管的铅直，尽量保证小球沿样品管中心下落；3.测量过程中，尽量避免对液体的扰动；4.从0刻线开始，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。
5.为保证数据的一致性，选用唯一的小球进行实验，完成实验后，将小球保存于样品管中的蓖麻油里，防止氧化，以备下次实验使用。
四、原始数据记录表格组号________ 同组人姓名____________________ 成绩__________ 教师签字_______________温度每上升5°C左右测量一次，依照室温情况，测量范围可以在20°C ~55°C间任意选择，但40°C必做。
五、数据处理要求1.计算出不同温度条件下小球下落的速度及蓖麻油的粘滞系数，结果填入表格中，保留三位有效数字；2.用坐标纸画出蓖麻油粘滞系数与温度的关系曲线；3.依照书本的理论值，求出40°C时蓖麻油粘滞系数的相对误差，并分析引起误差的原因。
1福建农林大学物理实验要求及原始数据表格六、数据处理注意事项1.画图时，粘滞系数 为纵坐标，温度T为横坐标，作一条平滑的曲线；2.相对误差保留二位有效数字。
七、思考题1.落球法为什么只适用于测量粘滞系数较高的液体？2.为什么落球要在圆筒中心轴线垂直下落？如果不满足该条件，会导致测量值偏大还是偏小？2。
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。
试验13落球法测量液体的粘滞系数
实验4 落球法测量液体的粘滞系数液体粘滞系数又叫内摩擦系数或粘度，是描述流体内摩擦力性质的一个重要物理量，它表征流体反抗形变的能力，只有在流体内存在相对运动时才表现出来。
液体在管道中的传输、机械润滑油的选择、物体在液体中的运动等与都与液体的粘滞系数有关。
液体粘滞系数可用落球法，毛细管法，转筒法等测量方法，其中落球法适用于测量粘滞系数（以下简称η）较高的液体。
η的大小取决于液体的性质与温度，温度升高η值将迅速减小。
如蓖麻油在室温附近温度改变1℃时η值改变约10%。
因此，测定液体在不同温度η值才有意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。
1 [实验目的]1.1 观察液体的内摩擦现象，学会用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数。
1.2 了解PID 温度控制的原理。
1.3练习用停表计时，用螺旋测微器测直径。
2 [实验仪器]变温粘度仪，ZKY-PID 温控实验仪，停表，螺旋测微计，钢球若干。
3 [仪器介绍]3.1落球法变温粘度仪变温粘度仪的外型如图11-1所示。
待测液体装在细长的样品管中，能使液体温度较快的与加热温达到平衡，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。
底座下有调节螺钉，用于调节样品管的铅直。
3.2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。
温控试验仪内置微处理器，带有液晶显示屏，具有操作菜单化，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变化曲线及温度和功率的实际值，能存储温度及功率变化曲线，控制精度高等特点。
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▲▼键选择项目，▲▼键设定参数，按确认键进入下一屏，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。
实验一 落球法测液体的粘滞系数
第三章 基础性实验实验一 用落球法测量液体的黏滞系数【实验目的】1. 根据斯托克斯公式用落球法测定液体的黏滞系数。
2. 了解斯托克斯公式的修正方法。
【实验仪器】液体黏滞系数仪，米尺，游标卡尺，螺旋测微器，秒表，温度计，小钢球，比重计，镊子，蓖麻油，天平。
【实验原理】当半径为r 的光滑圆球以速度v 在液体中运动时，小球受到与运动方向相反的摩擦阻力的作用，这个阻力称为黏滞(阻)力。
黏滞力并不是小球和液体之间的摩擦力，而是由于黏附在小球表面的液层与相邻液层之间的内摩擦而产生的。
若小球的半径很小，液体是无限广延且黏性较大，如速度不大，在液体中不产生涡流的情况下，根据斯托克斯定律，小球在液体中受到的黏性力F 为：rv F πη6= (1-1)式子中r 为小球的半径，v 为小球的运动速度，η为液体的黏滞系数。
本实验采用落球法测液体的黏滞系数。
一质量为m 的小球落入液体后受到三个力的作用，即重力mg 、浮力gV 0ρ(0ρ为液体的密度，V 为小球的体积)和黏滞力F 。
在小球刚进入液体时，由于重力大于黏滞力和浮力之和，所以小球作加速运动。
随着小球运动速度的增加，黏滞力也增加，设当速度增加到0v 时，小球受到的合外力为零，此时有：gV rv mg 006ρπη+= (1-2)以后小球将以速度0v 匀速下降，此速度称为终极速度。
将小球的体积34()32d Vπ=代入式(1-2)可得： 200()18gd v ρρη-= (1-3) 式(1-3)是奥西斯—果尔斯公式的零级近似，适用于小球在无限广延的液体中运动的情况。
而在本实验中，小球是在半径为R 的装有液体的圆筒内运动的，这时测得的速度v 和理想条件下的速度0v 之间存在如下关系：)3.31)(4.21(0h r R r v v ++= (1-4) 式中，/2rd =，R 为盛液体圆筒的内半径，h 为液体的深度，将式(1-4)代入式(1-3)中，得出： )3.31)(4.21(18)(20hr R r gd ++-='ρρη (1-5) 实验时，先由式(1-3)求出近似值，再用式(1-5)求出经修正的值η'。
《医用物理》落球法测定液体的粘滞系数实验
1υπρηr g V m 6)(排-=2d r =tl =υ实验三落球法测定液体的粘滞系数【实验目的】（1）掌握用落球法测定液体粘滞系数的原理和方法。
（2）学会使用电子天平，并会称量固体、液体密度。
（3）用落球法实验仪测定液体实时温度下的粘滞系数。
【实验仪器】落球法粘滞系数测定仪，激光光电计时仪，电子天平，砝码，2mm 小钢球，蓖麻油，米尺，千分尺，电子秒表，电子温度计等。
【实验原理】当金属小球在粘滞性液体中铅直下落时，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。
如果液体无限深广，在小球下落速度υ较小的情况下斯托克斯给出：6f r πηυ=（1）式中：r 是小球的半径，υ是小球下落的速度；η为液体的粘度，单位是s Pa ⋅。
如图（一）所示，小球在液体中下落时受到三个竖直方向的力：小球的重力G =mg （m 为小球的质量）；液体作用于小球的浮力F =排gV ρ(V 是小球的体积，ρ是液体的密度)；粘滞阻力6f r πηυ=（其方向与小球运动方向相反）；D 为量筒直径，H 为量筒中液体高度。
小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力f 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r gV mg πηυρ6+=排，于是，小球做匀速直线运动。
由上式可得：令小球的直径为d ，并用，代入上式得ρπ'=36d m2)6.11)(4.21(18)(2HdD d l tgd ++-'=ρρηlt gd 18)(2ρρη-'=ltgd 18)(2ρρη-'=)6.11)(4.21(1Hd D d ++（2）式中，ρ'为小钢球的密度，l 为小球匀速下落的距离（即两激光束之间的距离），t 为小球下落l 距离所用的时间。
实验时，待测液体盛于量筒中，如图（一）所示，不能满足无限深广的条件。
实验证明，若小球沿筒的中心轴线下降，式（2）需要做如下修正方能符合实际情况：•式中，D 为量筒直径，H 为量筒中液体高度。
用落球法测定液体的粘滞系数
1 3 d ( 0 )g=3 dv0 6
粘滞系数
( 0 ) gd 2 ( 0 ) gd 2 = 18v0 18v(1 2.4d / D)
式中：钢球的密度 蓖麻油的密度 重力加速度
7.87 10 Kg m
3
-3
0 (0.96 ~ 0.97) 10 Kg m
L vi ti
2 i
(m ) s
-1
( 0 ) gd i 18vi (1 2.4di / D)
3.测量结果
(P ) a s (P ) a s
相对误差
1 5 i 5 i 1 标 100%
标
0
(标：T C时的粘滞系数）
3
-3
g=9.797m -2 s
圆形容器的内直径。 小球的直径。 小球下落时的速度。
D: d:
v:
【实验内容及步骤】
1.数据记录表格
直径
mm 1
D
2
3
x
ti / s vi / ms1 i / Pa s di D
d1 d2 d3 d4 d5
2。数据处理
各小球下落的速度： 各小球计算的粘滞系数：
:
dv F S dz 粘滞系数（单位 P a s
）
2.运动小球所受的粘滞力
f 3 dv
小球在液体中所受的合力为：
-——斯托克斯公式
F mg B f Vg 0 Vg 3 dv
当
F 0时，小球以速度 v0
匀速下落，即：
Vg 0 Vg=3 dv0
实验4.12
【实验目的】
用落球法测定液体的粘滞系数
1.观察小球在液体中的下落过程，了解液体的内摩擦现象； 2.掌握用落球法测定液体粘滞系数的原理和方法； 3.掌握秒表、密度计等基本测量仪器的使用方法。 【实验仪器】 游标卡尺、螺旋测微器、米尺、秒表、小球、温度计。 【实验原理】 1.粘滞定律
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。
实验13 落球法测量液体的粘滞系数
实验4 落球法测量液体的粘滞系数液体粘滞系数又叫内摩擦系数或粘度，是描述流体内摩擦力性质的一个重要物理量，它表征流体反抗形变的能力，只有在流体内存在相对运动时才表现出来。
液体在管道中的传输、机械润滑油的选择、物体在液体中的运动等与都与液体的粘滞系数有关。
液体粘滞系数可用落球法，毛细管法，转筒法等测量方法，其中落球法适用于测量粘滞系数（以下简称η）较高的液体。
η的大小取决于液体的性质与温度，温度升高η值将迅速减小。
如蓖麻油在室温附近温度改变1℃时η值改变约10%。
因此，测定液体在不同温度η值才有意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。
1 [实验目的]1.1 观察液体的内摩擦现象，学会用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数。
1.2 了解PID 温度控制的原理。
1.3练习用停表计时，用螺旋测微器测直径。
2 [实验仪器]变温粘度仪，ZKY-PID 温控实验仪，停表，螺旋测微计，钢球若干。
3 [仪器介绍]3.1落球法变温粘度仪变温粘度仪的外型如图11-1所示。
待测液体装在细长的样品管中，能使液体温度较快的与加热温达到平衡，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。
底座下有调节螺钉，用于调节样品管的铅直。
3.2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。
温控试验仪内置微处理器，带有液晶显示屏，具有操作菜单化，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变化曲线及温度和功率的实际值，能存储温度及功率变化曲线，控制精度高等特点。
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▲▼键选择项目，▲▼键设定参数，按确认键进入下一屏，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。
落球法测量液体粘滞系数
落球法测量液体粘滞系数落球法测量液体的粘滞系数实验报告一、问题背景液体流动时，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（或粘滞系数），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。
液体的粘滞系数和人们的生产，生活等方面有着密切的关系，比如医学上常把血粘度的大小做为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。
测量液体粘度可用落球法，毛细管法，转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘度较高的透明或半透明的液体，比如：蓖麻油、变压器油、甘油等。
二、实验目的1．学习和掌握一些基本物理量的测量。
2．学习激光光电门的校准方法。
3．用落球法测量蓖麻油的粘滞系数。
三、实验仪器DH4606落球法液体粘滞系数测定仪、卷尺、螺旋测微器、电子天平、游标卡尺、钢球若干。
四、实验原理处在液体中的小球受到铅直方向的三个力的作用：小球的重力mg（m 为小球质量）、液体作用于小球的浮力?gV（V是小球体积，?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F=6πηrv（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。
小球在起初下落时，由于速度较小，受到的阻力也就比较小，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=ρgV+6πη??0??（2）此时，小球将以v0作匀速直线运动，由（2）式可得：η=()??6????0??（3）令小球的直径为d，并用m??3'6d?，vl0?t，r?d2代入（3）式得η=(??′)?2??18??（4）其中?'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。
落球法测定液体不同温度的粘滞系数
实验三 落球法测定液体不同温度的粘滞系数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，输送距离及液体粘滞系数，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，其中落球法适用于测量粘滞系数较大的液体。
粘滞系数的大小取决于液体的性质与温度。
温度升高，粘滞系数将迅速减小。
例如对于蓖麻油，在室温附近温度改变1˚C ，粘滞系数改变约10%。
因此，测定液体在不同温度的粘滞系数有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。
实验目的1、用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数2、了解PID 温度控制的原理实验原理1、落球法测定液体的粘滞系数在稳定流动的液体中，存在液体之间存在相互作用的粘滞力。
实验证明：若以液层垂直的方向作为x 轴方向，则相邻两个流层之间的内磨擦力f 与所取流层的面积S 及流层间速度的空间变化率d v /d x 的乘积成正比：S d d f xvη= (3-1) 其中η称为液体的滞粘系数，它决定液体的性质和温度。
粘滞性随着温度升高而减小。
如果液体是无限广延的，液体的粘滞性较大，小球的半径很小，且在运动不产生旋涡。
根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力f 为：v r f ⋅⋅⋅=ηπ6 (3-2)式中η称为液体的滞粘系数，r 为小球半径，ν为小球运动的速度。
若小球在无限广延的液体中下落，受到的粘滞力为f ，重力为ρVg ，这里V 为小球的体积，ρ与ρ0分别为小球和液体的密度，g 为重力加速度。
小球开始下降时速度较小，相应的粘滞力也较小小球作加速运动。
随着速度的增加，粘滞力也增加，最后球的重力、浮力及粘滞力三力达到平衡，小球作匀速运动，此时的速度ν0称为收尾速度。
落球法测量液体的粘滞系数
3 v0 d 16
(9)
已知或测量得到 ' 、 、 D 、 d 、 v0 等参数后，由（5）式计算粘度 ，再由（7）
式计算 Re ，若需计算的 Re 的1级修正，则由（9）式计算经修正的粘度1 。在国际单 位制中， 的单位是Pa·s（帕斯卡·秒），在厘米，克，秒制中， 的单位是P（泊） 或cP（厘泊），它们之间的换算关系是： 1Pa·s = 10P = 1000cP 仪器说明 1． 整体部件 DH4606落球法液体粘滞系数测定仪主要包括两部分： 测试架和测试仪。 图1为测试架 结构图：
4. 计算 d 的方差，去除不合格的小球，重新选择其他小球，重复3、4，直到所有小球 合格。5．用电子天平测量20个小球的质量，求平均质量 m 。6. 计算小球的密度 ' 。 7．用卷尺测量光电门的距离 L ；测量10次小球下落的时间，并求其平均值时间 s 。 8．用游标卡尺测量量筒内径 D 。9. 测量液柱高度H。 10．相关量代入公式（5），计算液体的粘滞系数 ，并与该温度 T 下的粘滞系数相比 较。不同温度下的蓖麻油的粘滞系数可参照附表1。 参考： 钢球平均密度： ' 9.725 103 kg / m3 蓖麻油出厂密度： 0.97 103 kg / m3 五、实验注意事项 1、测量时，将小球用毛巾擦拭干净； 2、等被测液体稳定后再投放小球； 3、全部实验完毕后，将量筒轻移出底盘中心位置后用磁钢将钢球吸出，将钢球擦拭干 净，以备下次实验用。 六、预习思考题 1、为何要对公式（4）进行修正？ 2、如何判断小球在液体中已处于匀速运动状态？
3、影响测量精度的因素有哪些？
( ' ) gd 2 t 18l
1 d d (1 2.4 )(1 1.6 ) D H
落球法测量液体粘滞系数
落球法测量液体粘滞系数
落球法是一种常用的测量液体粘滞系数的方法。
该方法基于斯托克斯定律，通过测量液滴或球体在流体中自由下落的速度来计算粘滞系数。
测量过程中，首先选择一个球体，并将其从一定高度释放在待测液体中。
当球体下落时间可以观察到时，利用装置和计时器记录液滴或球体下落的时间。
根据斯托克斯定律，下落速度与液体粘滞系数、球体半径和重力加速度之间存在关系：
V = (2/9) * (ρ- ρ_0) * g * R^2 / η
其中，V为下落速度，ρ为球体的密度，ρ_0为液体的密度，g为重力加速度，R 为球体半径，η为待测液体的粘滞系数。
通过多次测量不同球体或液滴的下落时间，可以获得不同下落速度的数据，然后利用上述关系式计算液体粘滞系数。
需要注意的是，在测量过程中需要保证实验条件的稳定性，包括温度、液体浓度等。
另外，为了提高测量的准确性，可以进行多次测量并求平均值。
总之，落球法是一种比较简单、常用的测量液体粘滞系数的方法，适用于大部分粘滞液体的测量。
实验2 落球法测定液体粘滞系数(53-55)2060
实验一 落球法测定液体粘滞系数 - 53 -实验二 落球法测定液体粘滞系数实际液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度不同，于是各层之间就产生了与接触面平行的切向力，称为内摩擦力，又称粘滞力。
它的大小与速度梯度和接触面积成正比，比例系数η称为粘滞系数，它表征液体粘滞性的强弱。
测定η的方法有多种，常用的有落球法或落针法、毛细管法、旋转法等。
在变温条件下，还必须考虑液体的密度随温度的改变及对液体粘滞系数的影响。
在这里介绍用落球法测定液体粘滞系数的方法和用落针法研究液体粘滞系数随温度变化的特性。
【实验目的】1． 通过测量小球在液体中下落的运动状态来求测定液体的粘滞系数；2． 用雷诺数对斯托克斯公式进行修正。
【实验仪器】玻璃圆筒，数字天平，秒表，螺旋测微计，游标卡尺，温度计，比重计，小钢球(大小各10个)，镊子，待测液体(蓖麻油)。
【实验原理】斯托克斯公式半径为r 的光滑圆球，以速度v 在均匀的无限宽阔的液体中运动，当速度很小，球也很小时，在液体中不产生涡旋。
在这种情况下，它所受到的粘滞阻力为vr F πη6= (1-1)式(1-1)称为斯托克斯公式。
力F 实际上并非小球表面与液体之间的摩擦力，而是附着小球表面随小球—起运动的—层液体与周围液体之间的内摩擦力。
η即为液体的粘滞系数。
在CGS 制中，η的单位是P ，称为泊。
-211dy cm S P =⋅⋅。
在SI 制中，η的单位是Pa S ⋅或2N S m -⋅⋅，1Pa S 10P ∙=。
1． 液体粘滞系数的经验公式实验中，小球在密度为0ρ的液体中下落时，作用在小球上的力 图1-1有三个：重力、浮力和粘滞阻力，这三个力在同—直线上，重力向下，浮力和粘滞阻力向上。
小球开始下落时，速度尚小，阻力不大，小球加速下落。
随着速度的增加，小球所受粘滞阻力逐渐增大，当速度达到一定数值时，这三个力之和等于零，如图1-1所示，此后，小球将匀速下降，即vr g r g r πηρπρπ63434033+= （1-2） 此时的速度称为收尾速度，ρ是小球的密度，由式（1-2）得()vgr 9220ρρη-= （1-3） 由于液体装在容器内，总不满足无限宽阔的条件，如果小球沿内半径为R 的圆筒壁下落。
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。
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用落球法测定液体的粘滞系数液体的粘滞系数又称为内摩擦系数或粘度。
是描述液体内摩擦力性质的一个重要物理量。
它表征液体反抗形变的能力，只有在液体内存在相对运动时才表现出来。
粘滞系数除了因材料而异之外还比较敏感的依赖温度，液体的粘滞系数随着温度升高而减少，气体则反之，大体上按正比例的规律增长。
研究和测定液体的粘滞系数，不仅在材料科学研究方面，而且在工程技术以及其他领域有很重要的作用。
◆【实验目的】
1.学习用落球法测定液体的粘滞系数的原理和方法
2.熟悉流动液体中的粘滞现象，掌握粘滞现象的一般规律
3.测定蓖麻油的粘滞系数
◆【仪器及用具】
玻璃量筒、待测液体、游标卡尺、秒表、温度计、米尺、小钢球、读数显微镜
◆【实验原理】
当流体流动时，各层的流速不同，相邻两层中由于流体分子的热运动，流速慢的流层中的分子进入流速快的流层；同时，流速快的流层中的分子进入流速慢的流层，结果流速快的将变慢，流速慢的将变快。
在宏观上就相当于在两流层间产生了相互作用力，我们称这一对相互作用力为内摩擦力或者粘滞力。
流体中的这一现象称为粘滞现象。
一个半径为r的金属小球在无限广延的粘滞液体中自由下落时，它受到3个力的作用:（1）小球W=ρVg（V为小球体积；ρ为小球密度；g为重力加速度），方向向下；
（2）液体作用于小球的浮力F=ρ0Vg（ρ0为液体的密度），方向向上；
（3）由于附着于球面的液体与周围其他液层之间的摩擦力，即小球受到的粘滞阻力f，方向向上。
由于液体是无限广延的，而且小球的半径r很小，小球下落的速度v也很小，这由斯托克斯公式可知：
f=6πrηv=3πdηv
式中，d为小球直径；η为该液体在T℃时的粘滞系数，它只与液体性质和温度有关。
一般的，液体温度越高，η越小。
在CGS制中η的单位是泊（P），1P=1g/（cm•s）；在SI制中，η的单位是帕斯卡•秒
（Pa•s），1Pa•s=1kg/m•s=10P。
小球在液体中下落时重力ρVg和浮力ρ0Vg为恒力，而粘滞阻力f与小球下落的速度v 成正比。
小球由静止开始下落，在重力作用下做加速运动，粘滞阻力随着速度的增大而增大，当小球下落速度v达到一定大小时，小球受到的3个力达到平衡，即
ρVg-ρ0Vg-3πdηv=0
这时小球将以v的速度做匀速下落。
由上式得
如果h是小球在匀速下落时间为t时通过的一段路程，则v=h/t，而m=ρV，则可改写为
实验中，液体在任何一个方向上都不可能是无限广延的，小球是在内径为D、高度为H 的量筒中下落，考虑到器壁所产生的影响后，可修正为
由该式可看出，只要测出m、d、h、t、D和h各值，即可求出η值。
【实验步骤】
1.调节盛有蓖麻油的玻璃量筒，使之铅直。
2.用读数显微镜测出小钢球的直径，共测出6个小钢球的直径，记录其结果，编
号待用。
3.将一颗小钢球轻轻放于量筒中液面中心，让其自由下落，观察其速度变化情况，
初步确定小球从何位置开始做匀速下落。
4.选好小球做匀速下落路程上下刻线N1、N2。
为使小钢球表面完全被蓖麻油浸润，
可将小钢球在油中浸一下，然后轻轻地放于液面中心，让其从静止开始下落。
当小球达到刻线N1时启动秒表开始计时，到达N2刻线时停止秒表计时，记下时间t。
并按此法测出其余4个小球的下落时间。
5.记下每次测量时油的温度T，用游标卡尺测出量筒内径，用米尺测出h=N
1N2、量筒中液体的深度H（蓖麻油的密度ρ0和小球的质量m由实验室给出）◆【数据处理】
次数
项目
12345 d/cm
V/cm³
T/℃
t/s
η/Pa·s
小球质量m=
下落路程h=
蓖麻油密度ρ
=测量结果η=±s 量筒液深H=量筒内径D=平均值：=
◆【注意事项】
1.为保证小钢球干净，不要用手拿。
2.油的粘度随温度变化显著，实验时不要用手摸量筒，每次试验后要立即记录油
温。
3.5次实验中油温相差不大于1℃时，可求粘滞系数的平均值η。
◆【问题思考】
1.实验中产生误差的主要原因是哪些？尝试说明。
答：（1）计时时小球起点位置引起的误差；
（2）圆管直径变化对小球运动速度变化的影响引起的误差；
（3）其他因素引起的误差。
2.小球的直径大些可以吗？
答：液体粘度与小球体积是有关系的，所以不同的小球的下落时间就是不一样的，通常球越小，下落越快，球越大下落越慢。
从误差角度考虑，小球直
径越大误差越小。
但直径增大，重力增大，这样下降速度增加，收尾速度
增加，又是不希望看到的。
所以，在传统实验中，为了使收尾速度变小，
不得不采用直径较小的小球，这样就存在较大的误差。
3.怎样合理地选择量筒上N1、N2刻线的位置？N1可以在液面位置吗？为什么？
答：N1不可以在液面位置，如果N1设在液面位置会因为小球在开始计时后并未被液体浸润而造成严重的实验误差。
正确设置方法是N1应设在液面以下
位于小球开始做匀速下落的位置，N2应设置在距量筒底部大于小球直径以
上的位置，且不应与N1距离过近。
4.小球放入量筒中需注意什么问题？
答：小球放入量筒时应注意不能随意从液面上方丢进液体中，这样会使小球下落速度过大，导致计时产生一定的误差。
正确放入方法是将小球轻轻放于
量筒中液面中心，让其自由下落。
◆【其他方法】
转动法测定液体粘滞系数
◆【参考文献】
大学物理实验教程王铁云主编北京师范大学出版社 2011年7月版
（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。
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