实验2落球法测定液体的粘滞系数
用落球法测量液体的粘度实验报告
用落球法测量液体的粘度实验报告实验名称：用落球法测量液体的粘度实验目的：通过落球法测量液体的粘度，了解粘度的定义及计算方法。
实验原理：粘度是指液体流动阻力的大小。
通过落球法可以测量液体的粘度。
当一球从管子的上端落下时，由于液体的粘滞力，球不能自由下落，而是随时间逐渐减速直到停止。
落球法利用粘滞力对球体的作用直接测得液体黏度，计算公式如下：η=2(g-ρV)/9c其中，η为液体的粘度，g为重力加速度，V为球体体积，ρ为球体密度，c为液体中球体的附面积所造成的阻力系数。
实验器材：落球仪、不锈钢球、粘度杯、天平、计时器。
实验步骤：1. 将清洗干净的粘度杯放置于水平桌面上，从中心位置向四周倾倒粘度杯内液体，使其液面略高于粘度杯口。
2. 用干净柔软的织物揩干不锈钢球的表面和手指指纹，取适量液体注入粘度杯中。
3. 轻轻放入处理好的不锈钢球，并避免球与粘度杯发生碰撞。
4. 将不锈钢球从杯口自由落下，计时器开始计时。
5. 直到不锈钢球停止落下，记录下时间t。
6. 用天平称出不锈钢球的质量m，以及球的直径D和液体的温度θ。
7. 重复以上步骤3至6，得到不同时间下的球体速度v。
8. 用计算公式计算液体的粘度。
η=2(g-ρV)/(9c)9. 根据实验结果计算液体的平均粘度。
实验数据与结果：实验条件：球体质量m=0.13g，球的直径D=2mm，液体密度ρ=1.207g/cm³，液体表面张力＝0.0592N/m，重力加速度g＝9.8m/s²。
实验结果如下：实验时间（s）球体速度v(m/s)0 05 0.037310 0.073815 0.106520 0.139225 0.170230 0.1998计算平均粘度：η = 2(g-ρV)/(9c) = 44.478Pa·s实验结论：本实验使用落球法测量液体的粘度，测量结果为Η=44.48Pa·s。
根据测得的粘度，比较不同液体的粘度大小，观察不同温度下同一液体的粘度变化，加深对粘度概念和测量方法的理解。
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。
落球法测液体粘滞系数的研究
表1 落球法测量蓖麻油粘度系数实验数据
d /mm
d 2
/mm
D /mm
D 2
/mm
h /mm
L /mm
t /s
1
2.52
2
2.48
3
2.50
平均值
2.50
1.26
60.82
30.41
295.0
160.0
9.63
1.24
60.62
30.31
297.0
160.0
9.60
1.25
60.80
30.40
296.0
Science and Technology Innovation Herald
速 能 够 和 汽 车发 动 机 所 对应 转 速 相匹配，如 此 才 能 确 保 燃油利用效率得以进一步提升。经验丰富的驾驶人员，还 会 依 照不同的路 况信息，确定合 理的 行驶 速率，尽可能 地 避免出现紧急刹车问题，尽可能地确保汽车的发动机装置 能够一直处在最优的转速空间之中。结合作者实际经验， 通常在市内正常交通条件下驾驶车辆，一般将速度设定在 60km/h相对较为适宜。 2.2 适宜的时机进行换挡操作
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。
用落球法测定液体的粘滞系数
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。
《大学物理实验》2-02落球法测液体的粘滞系数
蓖 麻 油 密度 ρ1
小 球 质 量m
粘 滞 系 数η
1 2 3
平均值
1 2
3 平均值
六、注意事项
1.实验时，应使油中无气泡；应该彻底清洗小球表面的污渍，小球要圆；油必须要静 止；量筒要铅直放置。 2. 实验时动作仔细，不要让油洒到实验台上。 3.两对激光接收器和发射器之间的距离要适当的大些。 4.将小球放入钢球导管内实验时，如反复数次都没有成功的,有的只有一次挡光，有 的一次都不能挡光，则需检查底盘是否水平，激光是否通过中垂线等。 5.由于小球很小，实验时一定要仔细小球，不能遗失。
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很快，因此需要标明测量是在什么温度下进行的） 。 7.用公式（9）计算η 值，η 值保留三位有效数据. η 的单位为 kg ⋅ m−1 ⋅ s −1 。
五、数据记录和处理
表一 激光器发射器和接收器的位置
上位置 发射器 接收器 表二 次数 距离 s 时间 t
下位置
高度差
平均高度差 s
球直径 d
量 筒 内 径D
（10）式中 L 为量筒内蓖麻油的深度。
三、实验仪器
落球法粘滞系数测定仪（见图 3） 、小钢球、蓖麻油、量筒、米尺、直流稳压电源计时
59
仪、游标卡尺、电子天平、电子秒表、温度计、密度计等。
四、实验内容和步骤
1.调整粘滞系数测定 仪
9 1 2 5 10
-
（1） 调整底盘水平， 在 底盘横梁上放上小铅锤，调 节底盘旋钮，使铅锤中心对 准底盘中心的圆点。 （2）将实验架上的上， 下两对激光器接通电源，可 看见其发出红光。调节上、 下两个激光发射器，使其红 色激光束平行，并对准铅锤 线， 调节两激光接收器位置， 使能正常接收激光信号，判 别标准是看激光信号指示灯 记下手穿过时间。
实验二 落球法测量液体粘滞系数
实验二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。
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。
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。
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。
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（mρ（V是小球体积，ρ是液体密度）和粘滞阻力为小球质量）；液体作用于小球的浮力gVF（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 ⋅。
落球法测量液体的粘滞系数实验报告
一、 名称：落球法测量液体的黏滞系数 二、 目的：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。
三、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。
四、 原理：质量为m 的金属小球在黏滞液体中下落时，它会受到三个力，分别是小球的重力G ，小球受到的液体浮力F 和黏滞阻力ƒ。
如果液体的黏滞性较大，小球的质量均匀、体积较小、表面光滑，小球在液体中下落时不产生漩涡，而起下落速度较小，则小球所受到的黏滞阻力为ƒ =3vd πη （1）式（1）称为斯托克斯公式，其中是η液体的黏度，d 是小球的直径，v 是小球在流体中运动时相对于流体的速度。
当小球开始下落时，速度较小，所受到的黏滞阻力也较小，这时小球的重力大于浮力和黏滞阻力之和，小球做加速运动；随着小球速度的增加，小球所受到的黏滞阻力也随着增加，当小球的速度达到一定的数值0v （称收尾速度）时，三个力达到平衡，小球所受合力为零，小球开始匀速下落，此时+G F =ƒ （2） 即 003mg gV v d ρπη=+ （3）式中m V 、分别表示小球的质量和体积，0ρ表示液体的密度。
如用ρ表示小球的密度，则小球的体积V 为3432d V π⎛⎫= ⎪⎝⎭小球的质量m 为36m V d πρρ==代入式（3）并整理得()20018gd v ρρη-= （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，此时黏滞阻力的表达式可加修正系数()1+2.4/d D ，而式（4）可修正为：()()200181 2.4/gd v d D ρρη-=+ （5） 当小球的密度较大，直径不是太小，而液体的黏度值又较小时，小球在液体中的平衡速度0v 会达到较大的值，奥西斯-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式的影响：ƒ20319=31Re Re ......161080v d πη⎛⎫+-+ ⎪⎝⎭（6） 其中Re 称为雷诺数，是表征液体运动状态的无量纲参数。
落球法测定液体的粘滞系数实验优秀文档
• 注意事项：
• 1，实验时液体中应无气泡。
• 2，将小钢球在液体中浸一下，然后 用镊子把小钢球沿量筒中心轴线放 入液体中。
• 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，在观察小钢球通过量筒标志线 时，要使视线水平，以减小误差。
t——下落时间，h——下落高度，D——筒内径，H——液面高度
• 由此得η=（m-ρ。V）g/(6πrv) 式中m=ρV=(4/3) πr ρ,因此
粘滞系数反映液体流动行为的特征。 19世纪物理学家斯托克斯（George Gabriel Stokes）建立了著名的流体力学方程组“斯托克斯组”，系统地反映了流体在运动过程中
2 粘滞系数与液体的性质、温度和流速有关，因此，粘滞系数的测量在工程技术方面有着广泛的使用价值。
0 d g 小球在被测液体中竖直下落速度增到一定值时，小球受到的粘滞阻力和与液体对其产生的浮力，将与重力达到平衡。
18V0
• 又因，小球在筒内下落满足不了无限宽 广的条件，因此对上式加以修正：
• 则，
• 五、数据表格和数据处理
测量小钢球的直径d和下落时间
测t 量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 平
值
均
值
d/mm
d-d0/mm
t/s
测量D、T、h、H（查表填写ρ、ρ0、g）
次数 D/mm T/℃ H/mm h/mm ρ/(g·c-m3 ρ0/(g·c-m3 ) g/(cm·-s2
• 四、操作指南
• 1，选取10个一样的小球，测量它的直径， 取平均值。
• 2，在盛液体的量筒上取定测量小球匀速下落 的高度h的上下标志A和B。注意A点要保证 小球已经匀速下降，应在5厘米以下，而B点 不能太靠近底部。
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。
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。
用落球法测量液体的粘度实验报告
一、实验名称：落球法测量液体粘度二、实验目的：1. 了解液体粘度的基本概念及其测量方法。
2. 掌握落球法测量液体粘度的原理和实验操作。
3. 学会使用实验器材，并对实验数据进行处理和分析。
三、实验原理：落球法测量液体粘度的原理基于斯托克斯公式。
当小球在液体中匀速下落时，所受的粘滞阻力与重力、浮力达到平衡。
根据斯托克斯公式，粘滞阻力F与液体的粘度η、小球半径r和速度v之间存在如下关系：\[ F = 6\pi \eta r v \]其中，F为粘滞阻力，η为液体粘度，r为小球半径，v为小球在液体中的速度。
实验中，通过测量小球下落的时间t和距离l，可以计算出小球的速度v，进而根据斯托克斯公式求得液体的粘度η。
四、实验器材：1. 落球法液体粘滞系数测定仪2. 小球3. 激光光电计时仪4. 读数显微镜5. 游标卡尺6. 温度计7. 记录纸和笔五、实验步骤：1. 将液体倒入实验装置的容器中，确保液体高度适中。
2. 将小球放入容器中，调整激光光电计时仪，使其发射的两束激光交叉于小球下落的路径上。
3. 启动计时仪，观察小球下落过程，记录下落时间t和距离l。
4. 使用读数显微镜测量小球的直径d，在不同方位测量6次，取平均值。
5. 使用游标卡尺测量容器内径D，记录数据。
6. 记录室温。
六、数据处理：1. 根据斯托克斯公式，计算小球的速度v：\[ v = \frac{l}{t} \]2. 根据斯托克斯公式，计算液体的粘度η：\[ \eta = \frac{2\pi r^3 (g - \frac{4\pi r^2\rho}{3\rho_{\text{液}}})}{9l} \]其中，r为小球半径，ρ为小球密度，ρ_{\text{液}}为液体密度，g为重力加速度。
3. 对实验数据进行处理，分析误差来源，并对结果进行讨论。
七、实验结果与分析：1. 根据实验数据，计算液体的粘度η。
2. 分析实验误差来源，如测量误差、仪器误差等。
3. 对实验结果进行讨论，与理论值进行比较，分析实验结果的准确性。
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嘿，大家好，今天我们要聊聊一个非常酷的实验，叫做落球法测液体粘滞系数。
说到粘滞系数，听上去是不是有点科学严谨的感觉？这个东西就像是液体的“稠度”，就像蜂蜜比水粘稠得多。
我们这次的实验就是用一个小小的球体，来测量液体的粘稠程度。
听起来很简单，但可别小看这小球，里面可是有大学问的。
咱们得准备好实验材料。
说白了，咱们需要一个透明的容器，最好能看得清楚球的落下过程，接下来就是不同种类的液体，比如水、油、还有一些特殊的液体。
球的话，选择小一点的金属球，重重的，才能在液体中快速下沉。
实验开始前，心里难免有点小紧张，但更多的是好奇，想看看这小球究竟能给我们带来什么样的“惊喜”。
准备工作做好后，咱们就可以开始了。
把液体倒入容器中，先给它们混合均匀，尽量不要有气泡，气泡可是会捣乱的。
然后，轻轻把小球放入液体中，像放一颗小星星一样。
哦，那一瞬间，真的是太美了，球在液体中划过的轨迹，仿佛在跳舞。
开始的时候，球落得挺快，突然间速度就慢下来了。
这时候，我心里想着，哇，这就是液体的“粘性”在作怪啊。
观察球的下落速度，记下时间，这就是咱们的关键数据。
每次实验都要认真对待，不能马虎。
慢慢的，我发现每种液体的表现都不一样。
水，真是快得飞起，跟小鸟似的；而油呢，慢悠悠的，像个懒汉。
每次看到球在油里缓慢下沉，我都忍不住想笑，简直就像在说：“嘿，慢点嘛，我还有时间呢！”通过这样的实验，我们可以计算出液体的粘滞系数。
公式一看，心里就一阵晕，数学真的是老大难啊。
不过，细想想，也不就是把观察到的数据代入公式嘛。
用力一算，结果就出来了。
嘿，这时候的成就感，真是让人兴奋得不行。
每一次看到自己计算出的结果，都像是揭开了一层神秘的面纱，感受到了科学的魅力。
有趣的是，实验过程中，有一次我不小心把液体洒了一地，搞得实验室乱七八糟，心里那个尴尬啊。
可是看到同学们围着笑，心里也觉得好玩，这就是实验的乐趣呀。
搞科学嘛，总是会有些小意外的，没什么大不了的，关键是从中学到东西。
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。
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。
落球法测液体的粘滞系数
落球法测定甘油的粘滞系数
一、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、掌握用斯托克斯公式采用落球法测量甘油的 粘滞系数
二、实验原理
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。
( )gd 2t
18l
m d3
6 vl
t
（2）
rd 2
式中，ρ′为小球材料的密度，l为小球匀速下落的 距离，t为小球下落距离l所用的时间。
二、实验原理
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：
( )gd 2t
1
18l (1 2.4 d )(11.6 d )
D
H
式中D为容器的内径。
D
l1
H
ι
l2
图图1 1实验实示验意装图置
三、实验仪器
FD-VM-2
落球法粘滞系数测定仪
激光发射器 激光接收器
甘油
激光光电计 时仪
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)调激光发射器，使两束激光平行地对准铅锤线； 调激光接收器，使之接到激光；激光信号指示灯亮。 (3)将盛有待测液体的量筒放置到实验架底盘中央，适 当移动甘油筒的位置。 (4) 在 实 验 架 上 放 上 钢 球 导 管 。 将 小 球 放 入 钢 球 导 管，看仪器能否正常读取时间。
mg
方
向
的
粘滞阻力F
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。
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-=⨯。
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实验二落球法测定液体的粘滞系数
液体（或气体）粘滞系数是表征液体性质的一个物理量，是流体力学中经常接触的问题之一。
在航空航天，船舶研究，水利水力等学科中很有意义。
粘滞系数的测定方法有多种，现仅介绍其中的一种—落球法。
这是根据Stokes定律和方法设计的实验，Stokes是英国著名的物理学家和数学家。
实验方法简单、直观，物理思想清晰明了，在误差处理上应用了合理的数学修正和推理。
希望本实验能对学生们有所启发，实验不在形式的复杂和仪器的排场，而在于它的物理意义和实验思想。
实验目的
1．学习用落球法测定液体的粘滞系数。
2．了解Stokes公式的应用条件，雷诺数及修正。
实验仪器
量筒、直径2.0mm和1.5mm的小钢球、螺旋测微器、秒表、温度计和待测液体（蓖麻油）等，实验装置如图1所示。
实验原理
1．Stokes公式的简单介绍
一个在静止液体中缓慢下落的小球受到三个力的作用：重力、浮力和粘滞阻力的作用。
粘滞阻力是液体密度、温度和运动状态的函数。
如果小球在液体中下落时的速度很小，球的半径也很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程出发导出著名的Stokes公式：
vr
fπη
6
=（1）
式中f是小球所受到的粘滞阻力，v是小球
的下落速度，r是小球的半径，η是液体的粘滞系数，它的单位是泊[p]=[0.1牛顿•秒/ 米2]。
Stokes公式是由粘滞液体的普遍运动方程导出的，是在“小球在液体中下落速度很小，球的半径也很小和液体可以看成在各方向上无限广阔”三个假定条件下得到的。
那么，在实验上这些条件如何体现呢？Stokes公式应作如何修正呢？
2、奥西恩-果尔斯公式
温度计
L
V
2R e
h0 N1
N2
图1
小球在液体中下落，速度很小，球的半径也很小，可以归结为雷诺数R e 很小，即： R e η
ρ0
2rv =
（2）
式中0ρ为液体的密度。
当液体相对于小球处于层流运动状态时，解方程过程中可略去R e 的非线性项。
如果考虑R e 的非线性项，Stokes 公式修正为奥西恩-果尔斯公式：
)1080
191631(62
+-
+
=e e R R vr f πη （3）
式中3R e /16项和19R e 2/1080项可以看作Stokes 公式的第一和第二修正项。
如R e =0.1，则零级解（即1式）与一级解（即3式中取一级修正）相差约2%，二级修正项~2×10-4，可略去不计；如R e =0.5，则零级解与一级解相差约10%，二级修正项~0.5%仍可略去不计；但当R e =1时，则二级修正项~2%，随着R e 的增大，高次修正项的影响也变大。
3、容器壁的影响
在一般情况下，小球在容器半径R ，液体的高度为h 的液体内下落，则液体在各方向上都是无限广阔的这一假设条件是不能成立的，因此，必须考虑容器壁的影响，则式（3）变为
)
1080
191633
1)(3
.31)(4
.21(62
⋅⋅⋅+-
+++=e e R R h r R r vr f πη （4）
式（4）等号右边含R 和h 的二项即反映了这一修正
4．η的表示
前面我们讨论了粘滞阻力f 与小球的速度、几何尺寸、液体的密度、雷诺数、粘滞系数等参量之间的关系，但在一般情况下粘滞阻力f 是很难测定的。
因此，还是很难得到粘滞系数η。
这里，我们考虑这么一种情况：
小球在液体中下落时，重力、浮力和粘滞阻力都在铅直方向上，重力方向向下，而浮力和粘滞阻力向上，阻力随着小球的速度增加而增加。
显然，小球从静止开始作加速运动，当小球的下落速度达到一定大小时，这三个力的合力等于零。
然后，小球以匀速下落。
则由式（4）得： )1080
1916
33
1)(3
.31)(4
.21(6)(3
42
03
⋅⋅⋅+-
+++=-e e R R h
r R
r vr g πηρρπγ
（5）
式中ρ是小球的密度，g 为重力加速度，由式（5）得：
)1080
1916
31)(3
.31)(4
.21()(9
22
2
+-
+
++-=
e e o R R h r R
r v gr
ρρη
)1080
1916
31)(23
.31)(24
.21()(18
12
2
+-
+
++-=
e e o R R h d R
d v gd
ρρ （6）
式中d 是小球的直径。
由上面2的讨论，我们得到以下三种情况：
1）当R e <0.1时，可以取零级解，则（6）式就成为：
)23
.31)(24
.21()(18
12
h
d R
d v gd o o ++-=
ρρη （7）
2）0.1<R e <0.5时，可以取一级近似解，式（6）就成为：
)23
.31)(24
.21()(18
1)16
31(2
1h
d R
d v gd R o
e ++-=
+
ρρη
它可以表示成零级近似解的函数：
00116
3ρηηdv -
= （8）
3）R e >0.5时，还必须考虑二级修正，则式（6）的η变成：
)23
.31)(24
.21()(18
1)1080
1916
31(2
2
2h
d R
d v gd R R o
e e ++-=
-
+
ρρη
或 ⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣
⎡
+
+=2
1
12)(
270
19112
1ηρηηdv （9）
在实验完成后，实验报告中作数据处理时，必须对R e 进行计算。
确定它的范围后，进行相
应修正，得到符合实验要求的粘滞系数值。
实验内容
1．图１的N 1和N 2之间设为匀速下降区，测出其长度L 。
2. 用相应的仪器测出R 和h (至少各测量三次并求平均值)及液体的温度T ，温度T 应取实验开始时的温度和实验结束时的温度的平均值。
3. 用镊子将小球置于量筒中央，尽量接近液面处后放开小球使其下落，测出小球通过匀速下降区L 的时间t ，重复6次，每次间隔5分钟以上。
4. 应用式（7）计算η0。
5. 根据公式（2）计算雷诺数Re ，并根据雷诺数的大小，参照公式（8）或（9）进行相应的修正。
6. 将实验结果与附录的“蓖麻油粘滞系数和温度关系曲线图”作比较。
数据记录
1.匀速下降区L = m; 圆筒的内径R = cm. 液体的高度h = m.
2.小球下落的速度V
T 前＝ ０Ｃ； T 后= ０
Ｃ； T 平均= ０
Ｃ； d = mm 测量次序
1 2
3
4
5
6
平均值
t 1(s)
V (m/s)
注：钢球密度：33/109.7m Kg ⨯ 蓖麻油密度：3
3/1096.0m Kg ⨯
思考题
1.根据实际情况分析实验中引起测量误差的主要因素是什么？
2.说明雷诺数的物理意义。
附录
蓖麻油
η-θ图
0510********
5
10
15
202530
35
40
θ/℃
η/P。