落球法测量液体粘滞系数

  1. 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。
  2. 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)。
  1. 掌握实验的原理:落球法;
  2. 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;
  3. 学会温度计、密度计、电子秒表的使用;
  4. 掌握实验数据的处理方法及不确定度的计算。
  5. 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。
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。)
  4. 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。
  5. 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。
  6. 在测量前,先让学生熟悉电子秒表的使用。
  7. 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。
  8. 测量小钢珠的直径和下落时间,共测5组数据。
  9. 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。
  10. 计算不确定度时,修正部分的不确定度不考虑。
  1. 试管铅直的调节。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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)
  5. 游标卡尺的精度为0.02mm,不作估读,读数末尾为偶数。
  6. 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)
  7. 正确读出并且记录千分尺的零读数(尤其是小于零时)。

有关原理方面的问题

  1. 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?
  2. 小球从液面开始下落时,运动的过程如何?
  3. 液体粘滞系数的单位是什么?
  4. 试推导出落球法测液体粘滞系数的公式?
  5. 液体的粘滞系数除与液体本身性质有关外,还和什么有关?

关于实验方面的问题

  1. 如何判断小球在作匀速运动?
  2. 应选择何种直径的小球和何种尺寸的容器进行实验?
  3. 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?
  1. 写明本实验的目的和意义。
  2. 阐述实验的基本原理和实验内容及其步骤。
  3. 记下所用仪器型号、数量等。
  4. 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。
  5. 分析实验结果,讨论实验中出现的各种问题。
  6. 得出实验结论,并提出改进意见。
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  • 最后更改: 2007/05/30 15:04
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