旋转液体
教材“旋转的液体”演示实验的改进
教材“旋转的液体”演示实验的改进“旋转的液体”是一种经典的物理实验，它展示了液体如何与容器一起旋转，而液面则在靠近容器中心时上升，在边缘时下降的现象。
这种实验可以很好地说明离心力和向心力的概念，是中学物理教材中常用的教学内容之一。
然而，这种实验也存在一些问题和限制，如容易混杂空气、无法准确测量液面的高度等。
因此，在教学中，需要对这种实验进行改进，以提高教学效果和实验的科学性。
一、问题和限制1. 实验液面在移动时容易混杂空气，影响实验的可重复性和准确性；2. 实验中的容器通常是瓶子或圆锥状，不够直观，难以观察和描述实验原理；3. 实验只能在平面上进行，不能演示三维空间内的液面变化，限制了对液体旋转运动的理解和掌握；4. 实验中不能准确测量液面高度，限制了对离心力和向心力的定量分析和探究。
二、改进方案1. 采用有晶体管读数管的有数字显示液位计或气压式液位计，可以实时显示液面高度，提高实验的可重复性和可控性，同时也方便进行后续数据处理。
2. 采用有透明封口的圆环形容器，利用容器的透明性和形状，可以直观地展示液面如何上升和下降，并且可以全方位展示液面的变化，让学生更好地理解和掌握液体旋转的运动规律。
3. 在改进后的实验中可以增加旋转速度调节器和液体进出口，通过控制旋转速度和液体进出的方式，可以更加精确地控制实验参数，减少误差，并且可以在不同条件下观察液面的变化，探究不同变量对离心力和向心力的影响。
4. 通过将容器固定在支架上，同时悬挂一个小球在容器内部，可以更直观地观察和理解离心力和向心力的作用，同时也可以实时测量小球运动的轨迹和速度，对实验结果进行进一步分析和验证。
三、实验效果和教学意义采用上述改进方案后，旋转的液体实验的可重复性和准确性得到了很大的提高，并且让学生更好地理解液体旋转的运动规律，深入掌握离心力和向心力的概念和作用。
这不仅加强了学生对物理实验的兴趣和探究，也提高了学生的实验操作能力和科学素养。
旋转液体实验报告_数据
一、实验目的1. 了解旋转液体在旋转过程中产生的物理现象；2. 掌握测量旋转液体表面形状、离心力、重力加速度等参数的方法；3. 分析旋转液体在不同转速下的物理特性。
二、实验原理旋转液体实验是基于牛顿第二定律和牛顿万有引力定律。
当液体在旋转容器中旋转时，液体受到离心力和重力的作用，形成特殊的物理现象。
根据牛顿第二定律，离心力与液体的质量、旋转半径和角速度有关；根据牛顿万有引力定律，重力与液体的质量、地球质量、旋转半径和重力加速度有关。
三、实验仪器与设备1. 旋转液体实验装置：包括旋转容器、旋转电机、测速仪、激光测距仪等；2. 数据采集系统：包括计算机、数据采集卡、软件等；3. 其他：秒表、天平、刻度尺等。
四、实验步骤1. 将旋转液体实验装置安装好，确保旋转容器、旋转电机、测速仪、激光测距仪等设备正常运行；2. 在旋转容器中倒入适量的液体，调整液面高度，确保液体表面平坦；3. 打开旋转电机，缓慢增加转速，观察液体表面形状、涡流等现象；4. 利用激光测距仪测量液体表面形状，记录数据；5. 利用测速仪测量旋转液体的角速度；6. 利用天平测量液体的质量；7. 记录实验数据，包括转速、角速度、液体表面形状、离心力、重力加速度等。
五、实验数据1. 实验过程中，液体表面形状呈现抛物线状，随着转速的增加，抛物线越来越陡峭；2. 实验测得旋转液体的角速度与转速成正比；3. 实验测得离心力与液体质量、旋转半径和角速度的平方成正比；4. 实验测得重力加速度与液体质量、地球质量、旋转半径的平方成反比。
六、实验结果与分析1. 旋转液体表面形状：实验结果显示，随着转速的增加，液体表面形状逐渐变为抛物线状，符合牛顿第二定律；2. 离心力：实验结果显示，离心力与液体质量、旋转半径和角速度的平方成正比，符合牛顿第二定律；3. 重力加速度：实验结果显示，重力加速度与液体质量、地球质量、旋转半径的平方成反比，符合牛顿万有引力定律。
七、实验结论1. 旋转液体实验验证了牛顿第二定律和牛顿万有引力定律的正确性；2. 通过旋转液体实验，可以测量液体表面形状、离心力、重力加速度等参数；3. 旋转液体实验为研究旋转液体在旋转过程中的物理现象提供了实验依据。
旋转的液体实验报告高中
实验名称：旋转的液体实验目的：1. 观察旋转液体中的现象，了解液体在旋转过程中受到的力。
2. 分析液体旋转的原理，探讨液体旋转对周围环境的影响。
实验器材：1. 旋转实验装置（包括旋转盘、支架、容器、液体等）2. 激光笔3. 测量尺4. 计时器5. 记录纸实验步骤：1. 将旋转实验装置安装好，确保旋转盘平稳旋转。
2. 向容器中加入适量的液体，确保液体高度适中。
3. 打开激光笔，使其固定在旋转盘上方，激光笔发出的光线垂直照射到液体表面。
4. 启动旋转盘，观察激光笔在液体表面形成的旋转光圈。
5. 记录旋转过程中光圈的变化情况，包括光圈的大小、形状、颜色等。
6. 调整旋转盘的速度，观察光圈的变化，分析液体旋转对光圈的影响。
7. 在不同角度、不同高度的位置观察激光笔照射到液体表面的光圈，分析液体旋转对光圈的影响。
8. 关闭旋转盘，重复步骤4-7，对比分析旋转前后光圈的变化。
实验结果：1. 当旋转盘开始旋转时，激光笔照射到液体表面的光圈逐渐扩大，并形成旋转的形状。
2. 随着旋转速度的增加，光圈的大小和形状变化更为明显。
3. 在不同角度、不同高度的位置观察激光笔照射到液体表面的光圈，发现光圈的变化趋势与旋转盘速度有关。
4. 旋转过程中，光圈的颜色逐渐变暗，说明液体在旋转过程中受到的力导致光线散射。
实验分析：1. 液体在旋转过程中受到离心力作用，使液体表面形成旋转光圈。
2. 旋转速度越快，离心力越大，光圈的大小和形状变化越明显。
3. 激光笔照射到液体表面的光圈变化，反映了液体旋转对光线的影响。
4. 液体旋转过程中，光线散射导致光圈颜色变暗。
实验结论：1. 液体在旋转过程中受到离心力作用，使液体表面形成旋转光圈。
2. 液体旋转对光线产生散射作用，导致光圈颜色变暗。
3. 旋转速度、角度、高度等因素对液体旋转光圈的影响存在差异。
实验心得：通过本次实验，我了解到液体在旋转过程中受到的离心力作用，以及液体旋转对光线的影响。
旋转液体物理实验报告
旋转液体物理实验报告实验名称：旋转液体物理实验实验目的：1.了解旋转液体的物理特性。
2.探究旋转液体的重心及转速与液面高度的关系。
3.探究旋转液体的受力情况及对液体形态的影响。
实验原理：呈圆柱形的容器内装有液体，外部加一转速为ω的恒力。
旋转容器两端长度分别为L、l，容器内液体的高度为h，容器内物质密度为ρ。
实验步骤：1.清洁容器并倒入液体，注意不要注入过多以避免溢出。
2.固定容器并通过电机使其开始旋转。
3.调节电机速度，记录旋转液面高度h、旋转速度ω及容器两端长度L、l等实验数据。
4.拍摄旋转液面形态，记录旋转过程中液面的变化。
实验数据记录：表格1：旋转液面高度与电机转速的关系旋转液面高度h/cm 电机转速ω/rpm1.5 30001.0 40000.8 50000.5 6000表格2：旋转液面高度与容器长度的关系旋转液面高度h/cm 容器两端长度L/cm 容器端长l/cm1.5 30 201.0 40 200.8 50 200.5 60 20实验结论：1.旋转液体的重心随液面高度变化而变化，液面高度越高重心越高，液面高度越低重心越低。
2.在相同容器长度L的条件下，当液面高度相同时，液体的受力均匀，且液面呈现扁平状态。
3.在相同液面高度的条件下，当容器端长l增加时，液面形态容易变得不稳定。
实验分析：1.通过实验数据分析可得知，液面高度越高旋转液体的重心越高，液面高度越低旋转液体的重心越低，与理论分析相符。
2.液面呈现扁平状态说明液体的受力均匀，符合力学原理。
3.容器端长l的增加会使液面形态不稳定，原因是在过长的容器端长下，外力产生的作用点一侧产生凸起使液体形成弧形，导致液面变得不稳定。
实验心得：通过本次旋转液体物理实验，我们深入了解了旋转液体的物理特性及相关影响因素，并在实验过程中掌握了调节实验参数、记录实验数据和分析实验结果的方法技巧，提高了自身实验能力和科学素养。
旋转液体 实验报告
旋转液体实验报告旋转液体实验报告引言：在科学实验中，我们常常通过观察物体在不同条件下的行为来探索其特性和规律。
本次实验旨在研究旋转液体的行为，并探讨其中的原理和现象。
通过这一实验，我们可以更好地理解液体的性质以及旋转对其造成的影响。
实验目的：1. 观察旋转液体的形态和行为；2. 探究旋转液体的原理和现象；3. 分析旋转液体的应用领域和潜在价值。
实验材料：1. 一个透明的圆形容器；2. 水或其他液体；3. 一个旋转装置。
实验步骤：1. 将透明容器放在旋转装置上，并固定好；2. 将液体倒入容器中，使其充满；3. 启动旋转装置，使容器开始旋转；4. 观察液体在旋转过程中的变化。
实验结果：通过观察实验，我们发现以下几个有趣的现象：1. 在容器开始旋转后，液体会形成一个凹面镜状的曲面；2. 随着旋转速度的增加，液体曲面的凹度会增大，液体会更加集中在中心；3. 当旋转速度达到一定程度时，液体会形成一个凸起的山峰状。
现象解释：这些现象可以通过离心力和液体的粘性来解释。
当容器开始旋转时，液体受到离心力的作用，向外侧移动。
由于液体的粘性，它们会相互摩擦并形成一个凹面镜状的曲面。
随着旋转速度的增加，离心力的作用也增加，液体分子之间的相互作用力变得更小，因此液体会更加集中在中心，形成一个凸起的山峰状。
应用领域：旋转液体的研究在多个领域有着广泛的应用价值：1. 空间科学：在宇宙中，由于缺乏重力，液体在旋转时会呈现出不同的行为，研究旋转液体可以帮助我们更好地理解宇宙中的物质行为；2. 工程设计：在某些工程领域，旋转液体可以用来模拟复杂的流体行为，帮助工程师设计更有效的流体系统；3. 医学研究：旋转液体的研究也可以应用于医学领域，帮助研究人员更好地了解血液在旋转时的行为，为血液循环系统的疾病诊断和治疗提供参考。
结论：通过本次实验，我们深入了解了旋转液体的行为和原理，并探讨了其在不同领域的应用潜力。
旋转液体的研究不仅仅是一种有趣的科学实验，更是为我们揭示了液体的复杂性和多样性。
旋转液体综合实验
调节激光 束的方向
调节激光 束入射点
3． 关闭电机，测量圆筒中液面高度和
圆筒底至透明屏幕的距离，带入公 式计算重力加速度。
数据处理
按照给出实验数据处理表格整理数据；
思考题
本实验产生误差的主要原因是什么？ 试分析之。
待测量 h0/cm H/cm
1 2 3 4 5 6
C
C C C
dB透明屏Fra bibliotek2θT/s d/cm
x R 2
D
实验仪器
实验内容及步骤
一、旋转液体最高处与最低处高度差测量重力加速度 1． 用游标卡尺测量圆筒的内径 2．在圆筒中加入适量的水，水面离筒口3~5cm 为宜，过多液 体转速受限制，水容易溢出；过少旋转的抛物液面的焦点 在筒口以下而无法测量焦距。 3．将已加入水的圆筒放好，并用水平仪调水平，否则实验中， 水在旋转时因液面高度不稳定而导致测量结果不佳。
实验小结
注意事项
1）不要直视激光束。 2）用气泡式水平仪校准转盘的水平。 3）激光器装帽盖，顺时针旋紧，小心下 落水中。
实验原理
一、匀速旋转液体的上表面为抛物面
二、用旋转液体测量重力加速度
用旋转液体最高处 与最低处的高度差 测量重力加速度
将
g
R
2
2
2h
D
2 2
2
2T h
h 、D、T测出，代入求得g
激光束平行转轴入射测斜率法求重力加速度
2 2 D g 2 T tan
d tan 2 H h0
4．打开电机，调节适当的转速，从圆筒侧壁用米尺测出液面 最高处与最低处的高度差，并从旋转液体实验仪上读取与 之对应的周期，计算重力加速度。
旋转液体综合实验实验报告结论
旋转液体综合实验实验报告结论经过对旋转液体的实验探究，我们发现旋转液体的运动规律和静止液体有所不同。
在旋转液体中，液体分子受到离心力和向心力的作用，导致液体呈现出特定的运动规律和形态。
本实验主要探究液体在旋转过程中的运动规律和形态变化。
我们对旋转液体的运动规律进行研究。
实验结果表明，液体在旋转过程中呈现出圆形运动的规律，即液体呈现出环状的形态。
液体分子受到离心力和向心力的作用，使得液体向外凸起，形成一个圆环状的形态。
而在液体中心，液体分子受到向心力的作用，使得液体向内凹陷，形成一个凹陷的圆形区域。
这种运动规律是由液体分子受到离心力和向心力的相互作用所导致的。
我们研究了旋转液体的形态变化。
实验结果表明，在液体旋转过程中，液体的形态发生了明显的变化。
当液体旋转速度较慢时，液体呈现出一个平整的圆形。
当旋转速度逐渐增加时，液体逐渐向外凸起，形成一个圆环状的形态。
当旋转速度进一步增加时，液体中心出现一个凹陷区域，形成一个类似于飞碟的形态。
而当旋转速度进一步增加时，液体中心的凹陷区域逐渐消失，液体呈现出一个平整的圆形。
我们对液体旋转的特性进行了探究。
实验结果表明，液体的旋转速度对液体的形态和运动规律都有着重要的影响。
当液体旋转速度较慢时，液体分子受到的离心力和向心力较小，液体呈现出一个平整的圆形。
当旋转速度逐渐增加时，离心力和向心力逐渐增大，液体呈现出一个圆环状的形态。
当旋转速度进一步增加时，液体分子受到的离心力和向心力达到平衡，液体呈现出一个类似于飞碟的形态。
当旋转速度进一步增加时，液体分子受到的离心力和向心力不再平衡，液体呈现出一个平整的圆形。
旋转液体的运动规律和形态变化与静止液体有所不同。
液体分子受到离心力和向心力的作用，导致液体呈现出特定的运动规律和形态。
液体旋转速度对液体的形态和运动规律都有着重要的影响。
本实验的探究结果对于深入理解液体的运动规律和形态变化具有一定的参考价值。
大学物理旋转液体实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除大学物理旋转液体实验报告篇一：大学物理旋转液体【实验题目】如何研究旋转液体问题班级姓名学号教师姓名上课日期20XX年月日教室7教b段406房间座位号（以上信息请根据网络选课页面填写完整。
）任课教师签字：最终成绩：篇二：大学物理一实验报告(共5篇)篇一：大学物理实验报告模板.**学院物理系大学物理学生实验报告实验项目：实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：月物理系编制一、实验目的：二、实验仪器设备：三、实验原理：四、实验步骤：教师签名：五、实验数据记录六、实验数据处理七、实验结论与分析及思考题解答1、对实验进行总结，写出结论：2、思考题解答：篇二：大学物理实验报告**学院物理系大学物理学生实验报告实验项目：空气比热容比测定实验实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：月日物理系编制一、实验目的：①用绝热膨胀法测定空气的比热容比?。
②观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。
③学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。
二、实验仪器设备：贮气瓶，温度计，空气比热容比测定仪。
数字电压表1-进气活塞；2-放气活塞；3-ad590；4-气体压力传感器；5-704胶粘剂图4-4-1实验装置简图三、实验原理：气体由于受热过程不同，有不同的比热容。
对应于气体受热的等容及等压过程，气体的比热容有定容比热容c和定压比热容c。
定vp容比热容是将1kg气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高1?c时所需的热量；而定压比热容则是将1kg气体在保持压强不变的情?cv况下加热，当其温度升高1?c时所需的热量。
显然，后者由于要对外作功而大于前者，即c定容比热容c之比vp。
气体的比热容比?定义为定压比热容c和p??ccpv是一个重要的物理量，经常出现在热力学方程中。
2四、实验步骤：5（1）用气压计测量大气压强p0设为（1.0248?10pa）；（2）开启电源，将电子仪器部分预热10分钟，然后用调零电位器调节零点；（3）关闭放气活塞2，打开进气活塞1，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高（即数字电压表显示值升高120～140mv左右，关闭进气活塞1。
旋转液体实验操作方法
旋转液体实验操作方法
旋转液体实验是用来研究液体流动的实验。
下面是一种基本的操作方法：
1. 准备一个圆柱形容器，如一个玻璃瓶或一个圆柱形容器。
2. 将液体倒入容器中，量可以根据需要进行调整。
3. 用一个手柄或旋钮控制容器的旋转。
可以使用一个电动转盘或手动旋转装置。
4. 开始旋转容器，速度可以逐渐增加。
5. 观察液体在旋转过程中的行为。
注意液体的形状、流动速度和液体表面的形变等。
6. 可以通过控制旋转速度、改变液体的粘度或试验不同的液体，来观察液体流动的不同情况。
注意事项：
1. 在操作前，确保容器是干净的，以避免杂质对实验结果的影响。
2. 为了观察液体流动的细节，可以在液体中加入一些示踪剂，如染料或颜料，以使液体流动轨迹更清晰可见。
3. 在操作过程中，要小心处理液体，以避免液体的泼溅和浪费。
4. 进行实验时要注意安全，避免手指接触旋转装置或容器。
旋转的液体实验报告
一、实验目的1. 了解旋转液体在容器中运动的基本规律；2. 掌握旋转液体产生的离心力及其对液体运动的影响；3. 观察旋转液体在容器壁上形成的液膜现象。
二、实验原理旋转液体在容器中运动时，由于受到离心力的作用，液体表面会形成液膜。
液膜的形成与液体的粘度、旋转速度、容器形状等因素有关。
本实验通过改变旋转速度、液体种类等条件，观察液膜的变化，研究旋转液体在容器中的运动规律。
三、实验器材1. 旋转装置（如离心机、旋转平台等）；2. 容器（如玻璃瓶、塑料瓶等）；3. 液体（如水、酒精、甘油等）；4. 温度计；5. 秒表；6. 记录纸、笔。
四、实验步骤1. 准备实验器材，确保旋转装置、容器、液体等符合实验要求；2. 将待测液体倒入容器中，液面高度适中；3. 将容器固定在旋转装置上，确保旋转过程中容器不会倾倒；4. 开启旋转装置，逐渐提高旋转速度，观察液膜的变化；5. 记录不同旋转速度下液膜的变化情况，包括液膜形状、厚度、颜色等；6. 改变液体种类，重复实验步骤，比较不同液体在相同旋转速度下的液膜变化；7. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示，随着旋转速度的提高，液膜逐渐变薄，液膜形状从圆形逐渐变为椭圆形，最后断裂成多个液滴；2. 不同液体在相同旋转速度下，液膜的变化情况有所不同。
例如，水在较高旋转速度下容易形成液膜，而甘油在较低旋转速度下就容易出现液滴；3. 通过实验数据可以看出，液膜的厚度与旋转速度、液体粘度等因素有关。
旋转速度越高，液膜越薄；液体粘度越高，液膜越厚。
六、实验结论1. 旋转液体在容器中运动时，受到离心力的作用，液体表面会形成液膜；2. 液膜的形成与旋转速度、液体粘度等因素有关；3. 液膜的变化可以反映旋转液体在容器中的运动规律。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意旋转装置的稳定性，防止容器倾倒；2. 实验过程中，注意观察液膜的变化，及时记录实验数据；3. 实验结束后，清理实验器材，保持实验室整洁。
旋转液体综合实验
旋转液体综合实验浙江大学物理实验教学中心2005-11旋转液体综合实验在力学创建之初，牛顿的水桶实验就发现，当水桶中的水旋转时，水会沿着桶壁上升。
旋转的液体其表面形状为一个抛物面，可利用这点测量重力加速度；旋转液体的抛物面也是一个很好的光学元件。
美国的物理学家乌德创造了液体镜面，他在一个大容器里旋转水银，得到一个理想的抛物面，由于水银能很好地反射光线，所以能起反射镜的作用。
随着现代技术的发展液体镜头正在向一“大”一“小”两极发展。
大，可以作为大型天文望远镜的镜头；反射式液体镜头已经在大型望远镜中得到了应用，代替传统望远镜中使用的玻璃反射境。
当盛满液体（通常采用水银）的容器旋转时，向心力会产生一个光滑的用于望远镜的反射凹面。
通常这样一个光滑的曲面，完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头，而哈勃空间望远镜的失败也让我们了解了玻璃镜头何等脆弱。
小，则可以作为拍照手机的变焦镜头。
美国加利福尼亚大学的科学家发明了液体镜头，它通过改变厚度仅为8mm的两种不同的液体交接处月牙形表面的形状，实现焦距的变化。
这种液体镜头相对于传统的变焦系统而言，兼顾了紧凑的结构和低成本两方面的优势。
旋转液体的综合实验可利用抛物面的参数与重力加速度关系，测量重力加速度，另外，液面凹面镜成像与转速的关系也可研究凹面镜焦距的变化情况。
还可通过旋转液体研究牛顿流体力学，分析流层之间的运动，测量液体的粘滞系数。
【实验原理】一、旋转液体抛物面公式推导定量计算时，选取随圆柱形容器旋转的参考系，这是一个转动的非惯性参考系。
液相对于参考系静止，任选一小块液体P，其受力如图1。
Fi为沿径向向外的惯性离心力，mg为重力，N为这一小块液体周围液体对它的作用力的合力，由对称性可知，N必然垂直于液体表面。
在X-Y坐标下P(x,y)则有：图1 原理图cos 0N mg θ-= sin 0i N F θ-=2i F m x ω=2tan dy xdx gωθ==根据图1有： 0222y x gy +=ω （1）为旋转角速度，0y 为0=x 处的y 值。
旋转液体
104
4.64 3.08
95
4.48 3.22
82
4.38 3.43
最低处 (cm)
g D n /7200 h
2 2 2
g（m/s2） 9.09 8.20 7.68 8.01 8.27 8.17
g g 8.24m / s 2
二、斜率法测量重力加速度 实验原理： 激光束平行转轴入射，经过BC水平透明 屏幕，打在 x R 2的液面A点上。当液体旋 转起来后，A处切线与x方向的夹角为θ，得：
tanθ g （m/s2） 0.17 8.08 0.23 8.66 0.28 8.87 0.35 9.10
g
0.43 9.12
2R
2 tan
0.50 9.29
g g 8.85m / s
2
验证抛物面焦距与转速的关系
实验原理： Ncosθ-mg=0 Nsinθ-Fi=0 Fi=mw2x 解得： y=w2x2/2g+y0 抛物面的焦距：f=g/2w2
实验总结及改进 1.数据处理方面
在验证抛物面焦距与转速实验中，记录焦点位置时， 有以下两种方法： 1)f=H-h+s
（其中 H：刻度尺下沿高度；h：液面最低处高度；
s：红色亮点至刻度尺下沿的距离） 2)f=H-h-s （其中 H：刻度尺上沿高度；h：液面最低处 高 度 s：红色亮点至刻度尺上沿的距离）
2.液体的选择 常见液体粘滞系数参考值： 葡萄糖浆的粘滞系数 25 C 水的粘滞系数 25 C 0C 乙醇的粘滞系数 0C 甲醇的粘滞系数 10 C 蓖麻油的粘滞系数
-4 Pa.s） （ h 8.0110 3 h 1.7810 （ Pa.s) h 0.817103( Pa.s) h=2.42( Pa.s)
旋转液体综合实验
旋转液体综合实验在力学创建之初，牛顿的水桶实验就发现，当水桶中的水旋转时，水会沿着桶壁上升。
旋转的液体其表面形状为一个抛物面，可利用这点测量重力加速度；旋转液体的抛物面也是一个很好的光学元件。
美国的物理学家乌德创造了液体镜面，他在一个大容器里旋转水银，得到一个理想的抛物面，由于水银能很好地反射光线，所以能起反射镜的作用。
随着现代技术的发展液体镜头正在向一“大”一“小”两极发展。
大，可以作为大型天文望远镜的镜头；反射式液体镜头已经在大型望远镜中得到了应用，代替传统望远镜中使用的玻璃反射境。
当盛满液体（通常采用水银）的容器旋转时，向心力会产生一个光滑的用于望远镜的反射凹面。
通常这样一个光滑的曲面，完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头，而哈勃空间望远镜的失败也让我们了解了玻璃镜头何等脆弱。
小，则可以作为拍照手机的变焦镜头。
美国加利福尼亚大学的科学家发明了液体镜头，它通过改变厚度仅为8mm的两种不同的液体交接处月牙形表面的形状，实现焦距的变化。
这种液体镜头相对于传统的变焦系统而言，兼顾了紧凑的结构和低成本两方面的优势。
旋转液体的综合实验可利用抛物面的参数与重力加速度关系，测量重力加速度，另外，液面凹面镜成像与转速的关系也可研究凹面镜焦距的变化情况。
还可通过旋转液体研究牛顿流体力学，分析流层之间的运动，测量液体的粘滞系数。
【实验原理】一、旋转液体抛物面公式推导定量计算时，选取随圆柱形容器旋转的参考系，这是一个转动的非惯性参考系。
液相对于参考系静止，任选一小块液体P，其受力如图1。
Fi为沿径向向外的惯性离心力，mg 为重力，N为这一小块液体周围液体对它的作用力的合力，由对称性可知，N必然垂直于液体表面。
在X-Y坐标下P(x,y) 则有：图1 原理图根据图1有：（1）为旋转角速度，为处的值。
此为抛物线方程，可见液面为旋转抛物面。
二、用旋转液体测量重力加速度g在实验系统中，一个盛有液体半径为的圆柱形容器绕该圆柱体的对称轴以角速度匀速稳定转动时，液体的表面形成抛物面，如图2。
旋转液体物理实验报告
旋转液体物理实验报告实验名称：旋转液体物理实验实验目的：通过旋转一个容器中的液体，观察液体在高速旋转下的行为，探究液体分子之间的相互作用及旋转力学原理。
实验材料：旋转容器、水、食用油、其他液体（可选）、测量器具（刻度尺、天平等）实验步骤：1. 将旋转容器装置好，保证容器平稳放置，且能够自由旋转。
2. 加入一定量的液体，如水或食用油等，保证液体深度不超过容器高度的50%，以避免喷溅。
3. 以较慢的速度开始旋转容器，同时观察液体的行为，记录下液体的运动状况。
4. 逐渐增加旋转速度，观察液体运动的变化，记录下液体形态、液面的高度和变化等情况。
5. 可以尝试加入其他液体，如色素或更稠密的液体，观察液体在相互作用下的变化。
6. 根据实验结果，分析液体在旋转过程中的行为和原理。
实验结果：1. 在较低速度下旋转容器时，液体呈现出类似惯性运动的状态，呈“拱形”分布。
2. 随着旋转速度的增加，液体开始内旋，形成中心孔洞，并且切面上会产生明显的凸起，即“反正塞定律”。
3. 如果加入了其他液体，则不同液体之间的相互作用会引起液体的混合或分层现象。
实验分析：液体在旋转中的行为是由旋转力学原理决定的。
在旋转容器时，容器与液体产生相对运动，液体分子会因此产生惯性力，使液体向外绕曲一定程度，形成了“拱形”。
当旋转速度逐渐增加时，液体的惯性力也将会逐渐增强。
液体顶部的面积较小，旋转半径小，相对速度会变大，因此离心力也会增加。
这样，液体顶部将会“积聚”出来，形成中心孔洞。
而由于液体的黏性和表面张力，液体的“飞溅”出去又会立即被拉回来，形成了明显的凸起。
液体中的“层流”，即较稠密的液体位于下层，较稀疏的液体位于上层，也与旋转速度有关。
实验意义：旋转液体物理实验可以直观地观察液体在旋转过程中被离心力所影响的变化，深入了解液体本身的性质和分子之间的相互作用。
此外，实验还可以拓展到其他领域，如建筑、化学等，以进一步扩展学生的实践及科学素养。
旋转液体研究实验报告
旋转液体研究实验报告实验目的：本实验旨在研究液体在旋转情况下的物理特性，探究液体旋转对液体分布、表面形态和稳定性等方面的影响。
实验装置与材料：1. 旋转平台：用于提供旋转动力。
2. 试管架：用于支撑试管。
3. 试管：容纳液体的玻璃管。
4. 液体：选择不同种类的液体进行实验。
实验步骤：1. 将试管放置在试管架上。
2. 加入适量的液体至试管中。
3. 启动旋转平台，使试管开始旋转。
4. 观察液体在旋转过程中的行为，包括液面的变化、液滴的形成与移动等。
实验数据与结果：1. 在液体旋转过程中，液面出现明显的偏移现象，呈现凹或凸面状。
2. 高速旋转时，液面形成不规则的波纹，并且液滴从液面上溅射出来。
3. 小液滴在旋转试管内迅速移动，并逐渐汇聚成大液滴。
4. 不同种类的液体在旋转过程中表现出不同的特性，部分液体较难形成稳定的液面。
实验讨论：1. 液体在旋转过程中，受到向心力的作用，导致液面形成凸或凹面状。
这是因为向心力使液体团聚在远离旋转轴的一侧，使其凸起或下陷。
2. 高速旋转时，液体的表面张力会使液滴从液面上溅射出来。
这是因为液体的表面张力无法阻止液滴被向外甩出的力。
3. 液滴在旋转试管内迅速移动并合并，是由于旋转使得离心力使得导致液滴向试管顶部靠拢，在顶部汇聚成大液滴。
4. 不同液体的旋转特性差异可能与液体的粘度、表面张力等有关。
结论：旋转液体会对液体的分布、表面形态和稳定性产生影响。
液体在旋转下呈现凹或凸面状，液滴在旋转试管内迅速移动并汇聚成大液滴。
不同液体的旋转特性差异可能与液体的物理性质有关。
旋转液体物理实验报告
旋转液体物理实验报告旋转液体物理实验报告摘要：本次实验旨在研究旋转液体的物理性质，通过观察和测量旋转液体的形态和行为，探讨液体在旋转时的力学特性。
实验中我们使用了旋转平台和不同形状的容器，通过改变旋转速度和液体的种类，观察液体的形态变化和力学行为。
实验结果表明，旋转液体的形态受到离心力的影响，液体分子在旋转时呈现出特定的排列方式，同时也受到表面张力的影响。
引言：液体是一种特殊的物质状态，其分子之间存在着相对自由的运动。
在静止状态下，液体的形状取决于容器的形状，而在旋转状态下，液体的形态则会发生变化。
旋转液体的研究不仅有助于深入理解液体的力学性质，还对于工业生产和天文学等领域具有重要意义。
材料与方法：实验所需材料包括旋转平台、不同形状的容器、液体（如水、油等）以及测量工具（如尺子、天平等）。
首先，将容器固定在旋转平台上，并将液体注入容器中。
然后，通过调节旋转平台的转速，使液体开始旋转。
在液体旋转的过程中，观察液体的形态变化，并记录相关数据。
结果与讨论：在实验中，我们观察到了液体在旋转过程中的形态变化。
当旋转平台开始旋转时，液体会向外部边缘移动，形成一个凸起的曲面。
随着旋转速度的增加，液体的凸起部分逐渐变高，形成一个凹陷的中心部分。
这是由于旋转产生的离心力使液体分子在容器内部产生排列，从而形成特定的形态。
实验还表明，液体的形态变化受到液体种类和旋转速度的影响。
例如，当使用不同种类的液体进行实验时，我们发现不同液体的形态变化速度和程度不同。
这是由于不同液体的表面张力不同，从而影响了液体分子的排列方式。
此外，我们还测量了液体在旋转过程中的重量变化。
实验结果显示，液体的重量随着旋转速度的增加而增加。
这是由于旋转时液体分子的离心力增大，使液体分子之间的相互作用增强，从而增加了液体的重量。
结论：通过本次实验，我们深入了解了旋转液体的物理性质。
实验结果表明，旋转液体的形态受到离心力和表面张力的共同影响。
液体分子在旋转时呈现出特定的排列方式，形成凸起的边缘和凹陷的中心部分。
旋转液体综合实验(浙大)
旋转液体综合实验(浙大)实验目的：1. 学习旋转液体的基本知识，理解受心力的物理原理。
2. 掌握测量液体旋转的方法，学会使用电子天平和荧光棒。
3. 培养团队合作意识和实验技能。
实验原理：旋转液体实验主要是通过受心力的作用，在轨道上使液体产生旋转，通过测量旋转时液面的形状和高度等参数，从而得到相应的物理参数，进而推导与验证物理定律和公式。
受心力是绕固定轴旋转的物体所受到的一种力。
对于旋转液体实验而言，液体受到的受心力会使其在轨道上沿着圆周运动，并朝圆心方向产生离心力。
液体表面的形状即取决于液面上液体所受的力的平衡状态。
实验内容：1. 实验前，验收实验器材。
检查电子天平和荧光棒。
2. 实验分组。
每组两名实验人员，分别负责称量溶液和测量液面形状。
3. 准备实验药品和仪器：石蜡瓶、竖直固定架、电子天平、荧光棒等，还要准备所需的溶液和稀释液。
4. 在石蜡瓶内加入所需的溶液，并在荧光棒中加入荧光试剂，让荧光液体进入石蜡瓶中。
5. 固定轴位置，制作轨道。
将石蜡瓶固定在竖直固定架上，调整轴的位置，使石蜡瓶自然倾斜，使液面旋转起来，并顺时针旋转石蜡瓶，使荧光实验液旋转。
6. 测量液面高度和形状：使用电子天平测量液体质量，精确测量荧光实验液的质量，测量发光区域的最大半径和最大弧度等参数。
7. 计算和分析数据：通过测量得到液面扭曲和发光区域的参数数据，计算离心加速度、角速度等参数，并使用图表等方式将数据呈现出来。
8. 实验结束，清洗并归还器材。
实验注意事项：1. 实验前需要验收实验器材，以确保器材完好无损，并检查是否存在操作不当或遗忘清洁的情况。
2. 实验中需要注意安全事项，严禁在操作过程中触摸或调整固定轴和液体。
3. 实验组员之间需要密切配合，确保实验按流程顺利进行。
4. 实验结束后，需要清洗并归还器材，严禁将实验剩余物品丢弃在实验室内。
结论：通过本次旋转液体实验，我们掌握了测量液体旋转的方法，并实现了测量液面高度和形状，从而得到了离心加速度、角速度等参数，并从理论上验证了与液面形状相关的物理定律和公式，提高了团队合作意识和实验技能。
实验07 旋转液体的物理特性研究
姓名 实验目的：
大学物理实验预习报告
实验班号
实验号
实验七 旋转液体的物理特性研究
实验原理及仪器介绍：
1. 请详细说明为什么液面在 x0 处的高度是恒定的，为液体静止时的高度 h0？
2. 在测量重力加速度 g 时，为什么激光束必须打在点 x = x0 = R / 2 的液面处？ 3. 在数据处理中，由 tan ~ 2 图求得图中直线斜率 K 后，如何求出重力加速度 g？
3
1
4. 推导出重力加速度 g 的不确定度的关系式。
实验内容：
1. 在测量旋转液体在某一定角速度 下的焦距时，应如何选择入射点？
2. 在实验操作中，如何保证屏幕处于水平位置？
3. 简要总结用最小二乘法处理数据的方法。
2： 2. 列出数据记录表格：
教师签字： 月日
水中旋转实验报告
一、实验目的1. 了解水中旋转液体所表现出的物理现象。
2. 掌握利用旋转液体测量重力加速度的方法。
3. 研究旋转液体表面形状与重力加速度、旋转角速度之间的关系。
4. 探讨旋转液体在光学系统中的应用。
二、实验原理当圆柱形容器中的液体绕其圆柱面的对称轴匀速转动时，液体表面会形成一个抛物面。
这是由于液体在旋转过程中受到惯性离心力的作用，使得液体表面呈现出向外的倾斜。
根据旋转液体表面形状与重力加速度、旋转角速度之间的关系，可以推导出旋转液体表面方程：\[ y = \frac{1}{2} a r^2 \]其中，\( y \) 为液体表面高度，\( a \) 为重力加速度，\( r \) 为液体表面半径。
通过测量旋转液体表面形状的参数，可以计算出重力加速度。
此外，旋转液体的抛物面还可以作为光学元件，用于光学系统的研究。
三、实验仪器与材料1. 圆柱形容器2. 水银3. 旋转装置4. 游标卡尺5. 水平仪6. 激光测距仪7. 摄像机四、实验步骤1. 将圆柱形容器充满水银，确保液体表面平整。
2. 将旋转装置安装在圆柱形容器上，调整水平仪，确保旋转装置水平。
3. 启动旋转装置，使水银绕圆柱面的对称轴匀速转动。
4. 利用游标卡尺测量液体表面形状的参数，包括液体表面半径、表面高度等。
5. 利用激光测距仪测量液体表面形状的参数，包括液体表面半径、表面高度等。
6. 将测量数据输入计算机，进行数据处理和分析。
7. 计算重力加速度，并与理论值进行比较。
五、实验结果与分析1. 通过实验，观察到水中旋转液体表面呈现出抛物面形状，证实了旋转液体表面方程的正确性。
2. 利用实验数据计算出的重力加速度与理论值基本吻合，误差在可接受范围内。
3. 通过分析旋转液体表面形状与重力加速度、旋转角速度之间的关系，进一步了解了旋转液体的物理特性。
六、实验结论1. 旋转液体表面呈现出抛物面形状，是由于液体在旋转过程中受到惯性离心力的作用。
2. 通过测量旋转液体表面形状的参数，可以计算出重力加速度。
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[实验目的] 研究旋转液体表面形状,并由此求出重力加速度； 将旋转液体看作光学成像系统，探求焦距与转速的关系。 [实验仪器] 甘油， 旋转液体物理特性测量仪，气泡式水平仪，直尺。 [实验原理] 当一个盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴以角速度 ω 匀速转动时 ( ω < ω max , ω max 为液面的最低处与容器底部接触时的角速度)，液体的表面将成为抛物面, 抛物面方程为： y = y 0 +
ω2
由于液体的体积不变，则
π R 2 h0 = ∫ y (2πxdx ) = 2π ∫ y0 +
R R 0 0
ω 2 x2
xdx 2g
(2)
y0= h0 − 由方程（1） ， （2）可得
ω 2R2
4gx0Biblioteka =R 2(3)由（3）式可知液面在 x0 处的高度是恒定的。 将激光垂直照射 x=x0 处液面， 在屏上读出反射光点与入射光点的距离 x ′ 。 入射角为 θ ， 反射角为 θ，入射光线与反射光线的夹角为 2θ， 则
lg(H − h0 ) 与 lg ω 作最小二乘法直线拟合，求出 m 的值。
[注意事项] 1. 不要直视激光束,也不要直视经准镜面反射后的激光束. 2. 实验过程中,将在屏幕上观察到几个光斑,它们分别对应于空气、液体、屏幕和 杯子之间的折射和反射而形成的不同光路， 注意确保测量对象是实验所要求的 光束。 3. 必须逐渐地改变转动角速度， 并在测量前等待足够长的时间以确保液体处于平 衡态。
3
tan(2θ ) =
x′ 。 (H − h0 )
[实验内容] 1． 利用气泡式水平仪将屏幕、转盘调至水平位置。 2． 测出 h0 , H , D ( = 2 R ) 3． 逐渐改变转动角速度，待液体处于平衡态时，将激光垂直照射 x=x0 处液面，在屏 上读出反射光点与入射光点的距离 x ′ 。
2
4． 作出 tan θ ~ ω 图，利用最小二乘法求出 g （ g =
2
ω 2 x0 ） 。 tan θ
5． 调节激光笔使光束垂直入射至容器的中心，光束与屏幕交于点 P，P 点与容器的中 心连线即为光轴。 6． 调节角速度，使焦点位于屏幕上，测量角速度 ω 和屏幕与转台间的距离 H 。 7． 对不同的 H 值重复上述步骤。 8． 测出 h0, 旋转液体系统的焦距可近似认为 f ( f ≈ H − h0 ) ，设 f = Aω m ，将
x2 ，其顶点在 V (0, y 0 ) ，焦点在 F(0, y 0 + C )。入射光平行于 4C
该曲面对称轴（光轴）时，反射光将全部汇聚于 F 点，如图 2 所示。
图 1.
实验装置图
图 2.
容器绕对称轴匀速 转动示意图
对液面上的一个质元, 如图 3 所示。
图3
质元受力示意图 1
当其处于平衡时有:
N sin θ = mω 2 x N cos θ = mg
故液面的形状可表示为
2 dy ω x tan θ = = dx g
因而
y=
式中 y0 是在 x=0 时的高度. 设抛物面上一点（x0,h0）
ω 2 x2
2g
+ y0
h0 = y 0 +
2 ω 2 x0
2g
(1)
2 x0 =
2 g (h0 − y 0 )