落球法测量液体粘滞系数

1套铁架台（配1根盛有蓖麻油的长试管和铅垂线），千分尺、游标卡尺各1把，电子秒表1只，玻璃皿1个（内盛小球6个），卫生纸若干。

公用仪器：每2组共用1把1m钢尺，盛有蓖麻油的量筒1个（内悬温度计、密度计各1根）。

掌握实验的原理：落球法；

掌握钢尺、游标卡尺、千分尺等长度测量仪器原理和使用方法；

学会温度计、密度计、电子秒表的使用；

掌握实验数据的处理方法及不确定度的计算。

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滞系数的变化有关，血液粘滞系数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，可能引发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，须测量被输石油的粘滞系数。测定液体粘滞系数有多种方法，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称为粘滞系数，它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。

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，就可以计算出液体粘滞系数。

调整试管上的标志线位置，保证相邻标志线之间的距离相等。（用钢尺测量并记录位置。）

调节试管铅直：重垂线与试管的左右边缘分别重合，目测即可。

投下第1颗小钢珠前记录室温，测完最后1颗小钢珠的下落时间后再记录室温，两者求平均。

在测量前，先让学生熟悉电子秒表的使用。

记录第1颗小钢珠经过5个标志线的时间，根据结果选择起点和终点。

测量小钢珠的直径和下落时间，共测5组数据。

标志线位置、油柱的高度只需单次测量，试管的内径选择不同的角度测5次。

计算不确定度时，修正部分的不确定度不考虑。

试管铅直的调节。

测好1颗小钢珠的直径后，即可投入小钢珠。注意投入时，将小钢珠浸入油面下再往上提镊子。

钢尺读取的是位置，长度为初、末2个读数的差。测量时钢尺的端边（零点）紧贴铁架台的底面。

记录时间时，应记录原始数据，即要记录几分几秒几，再换算到秒。（秒后的数据代表百分之几秒）

游标卡尺的精度为0.02mm，不作估读，读数末尾为偶数。

千分尺拧紧时应旋转棘轮，而不是套筒；千分尺读数时，注意是否超过1mm。（小钢珠直径约为1mm）

正确读出并且记录千分尺的零读数（尤其是小于零时）。

金属小球在粘性液体中下落时，受到哪几个铅直方向力的作用？

小球从液面开始下落时，运动的过程如何？

液体粘滞系数的单位是什么？

试推导出落球法测液体粘滞系数的公式？

液体的粘滞系数除与液体本身性质有关外，还和什么有关？

如何判断小球在作匀速运动？

应选择何种直径的小球和何种尺寸的容器进行实验？

若小球偏离中心较多，或者玻璃圆筒不铅直，对实验有何影响？

写明本实验的目的和意义。

阐述实验的基本原理和实验内容及其步骤。

记下所用仪器型号、数量等。

记录实验的全过程，包括实验步骤、各种实验现象和数据处理等。

分析实验结果，讨论实验中出现的各种问题。

得出实验结论，并提出改进意见。