量筒落球法测量液体黏滞系数实验指导

实验原理：（同教材P52~P53）

一、 实验仪器与器材：蓖麻油，玻璃量筒，钢珠，千分尺，钢板尺，秒表，磁铁，镊子，温度表。

二、 实验操作内容、步骤与操作方法：

1．熟悉千分尺（螺旋测微计）的使用方法，然后通过转动棘轮使千分尺测杆与测砧接触严密，读取并记录此刻千分尺零示值x 0，重复3~6次。

2．用千分尺测量钢珠的直径：将被测钢珠放在泡沫垫上，转动棘轮使千分尺测杆与测砧将钢珠夹住，读取并记录千分尺此刻的显示值x ，重复6次。

3．玻璃量筒内径的测量：记录量筒上最高刻度和最低刻度所指示的容量；用钢板尺测量这两条刻线的距离h ，重复3~6次，再用上述两刻度间对应的容积V 和所测h 的最佳估计值算得量筒的内径D 。

4．量筒内液体深度的测量：用钢板尺在量筒外测量液面与液底的距离H ，重复3~6次。 5．钢珠匀速下落测速距离的测量：在量筒上找一条距液面以下5~9cm 范围内的大刻度线作为测速起点，以量筒最底刻度线为测速终点，用钢板尺测量起点与终点的距离L ，重复3~6次。

6．钢珠匀速下落测速时间的测量：用镊子夹住钢珠，在量筒口中央液面上方释放让其自由下落，用秒表测量钢珠通过上、下标记线间距离所用的时间t 。然后用磁铁沿量筒外壁将钢珠吸起取出准备下次重复测量用，共重复测量6次。

7. 记录所用量筒的最小分度值，实验温度，以及实验室提供的钢珠密度ρ，蓖麻油密度ρ0。 四、测量操作注意事项

1. 实验时，量筒内的油中应无气泡。手和身体都不要接触到量筒，以保证实验过程油温恒定。

2. 测量钢球下落时间过程中，在观察小球通过标线时，应使视线保持水平。

3. 用磁铁吸起钢珠时要小心操作，避免打破玻璃量筒，避免把蓖麻油滴在桌面上。 五、直接测量原始数据记录与处理表格：

六、后续数据处理

1. 钢珠直径的最佳估计值和不确定度计算：

0x x d -== ； 2

20x x d ∆+∆=

∆=

2. 量筒内径的最佳估计值和不确定度计算：

==h

V

D π2

；2

2

)(

)(

2

h

V

D h V D ∆+∆=

∆=

其中21V V V -=；容量单位1ml =103mm 3；V ∆的数值等于量筒最小分度值的二分之一。

3. 黏滞系数的最佳估计值与不确定度的计算（注意：将各长度测量数值统一用国际单位代入以下算式计算，计算结果应带单位。重力加速度取值9.7869 m/s 2

。）

)

/65.11)(/4.21(18)(2

0H d D d L d g ++-=

ρρη =

d

d

h d

D d

d

d d d d ∆≈∆+-

+-

=∆∂∂=

∆η

ηηη2)65.165.14.24.22(

=

t

t t t t ∆=∆∂∂=∆η

ηη=

L

L

L L L ∆-=∆∂∂=∆η

ηη=

=-∆=∆)(0ρρρη

ηρ

=-∆=∆)

(000ρρρη

ηρ

=∆+-

=∆∂∂=

∆D D D d

D D D )4.211(

ηηη

H H H d

H H

H

∆+-

=∆∂∂=

∆)65.111(

ηη

η=

2

2

2

2

2

2

2

0H D L t d ηηηρηρηηηη∆+∆+∆+∆+∆+∆+∆=

∆=

七、黏滞系数的测量结果：±=

η