本文格式為Word版，下載可任意編輯——液體粘滯系數(shù)的測(cè)定

試驗(yàn)項(xiàng)目介紹

試驗(yàn)資料：

試驗(yàn)名稱：

指導(dǎo)教師：

執(zhí)行教室：

試驗(yàn)儀器：

儀器套數(shù)：

準(zhǔn)備天數(shù)：

試驗(yàn)介紹：

落球法液體粘滯系數(shù)測(cè)定

kunter

可預(yù)約計(jì)劃：

1實(shí)605

試驗(yàn)類型：

FD-VM-Ⅱ落球法粘滯系數(shù)測(cè)定

儀

6

3

用落球法測(cè)定液體的粘滯系數(shù)

0

綜合

一、試驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x

液體都具有粘滯性，液體的粘滯系數(shù)（又稱內(nèi)摩擦系數(shù)或粘度）是液體粘滯性大小的量度，也是粘滯流體的主要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)。研究和測(cè)定流體的粘滯系數(shù)，不僅在物性研究方面，而且在醫(yī)學(xué)、化學(xué)、機(jī)械工業(yè)、水利工程、材料科學(xué)及國(guó)防建設(shè)中都有很重要的實(shí)際意義。例如，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)，大量心血管疾病都與血液粘度的變化有關(guān)，血液粘度的增大會(huì)使流入人體器官和組織的血流量減少，血液流速減緩，使人體處于供血和供氧不足狀態(tài)，可能引發(fā)多種心腦血管疾病和其他大量身體不適病癥，因此，測(cè)量血液粘度的大小是檢查人體血液健康的重要標(biāo)志之一。又如，石油在封閉管道中長(zhǎng)距離輸送時(shí)，其輸運(yùn)特性與粘滯性密切相關(guān)，因而在設(shè)計(jì)管道前，必需測(cè)量被輸石油的粘度。液體的粘度受溫度的影響較大，尋常隨著溫度的升高而迅速減小。

測(cè)定粘滯系數(shù)的方法有多種，如轉(zhuǎn)筒法、毛細(xì)管法、落球法等。轉(zhuǎn)筒法，利用外力矩與內(nèi)摩擦力矩平衡，建立穩(wěn)定的速度梯度來測(cè)定粘度，常用于粘度為0.1～100

的流體；毛細(xì)

管法，通過一定時(shí)間內(nèi)流過毛細(xì)管的液體體積來測(cè)定粘度，多用于粘度較小的液體如水、乙醇、四氯化碳等；落球法，通過小球在液體中的勻速下落，利用斯托克斯公式測(cè)定粘度，常用于粘度較大的透明液體如蓖麻油、變壓器油、機(jī)油、甘油等。本試驗(yàn)學(xué)習(xí)用落球法測(cè)定蓖麻油的粘滯系數(shù)，假使一小球在粘滯液體中鉛直下落，由于附著于球面的液層與周邊其他液層之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此小球愛到粘滯阻力，它的大小與小球下落的速度有關(guān)。當(dāng)小球作勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)出小球下落的速度，就可以計(jì)算出液體的粘度。

二、參考資料

1、黃秉鍊·大學(xué)物理試驗(yàn)·長(zhǎng)春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，2023，P65-68；

2、沈元華等·基礎(chǔ)物理試驗(yàn)·北京：高等教育出版社，2023，P119-122；

3、閻旭東等·大學(xué)物理試驗(yàn)·北京：科學(xué)出版社，2023，P63-65；

4、李天應(yīng)·物理試驗(yàn)·武漢：華中理工大學(xué)出版社，1995，P100-102；

5、王惠棣等·物理試驗(yàn)·天津：天津大學(xué)出版社，1997，P137-144；

6、吳鋒等·大學(xué)物理試驗(yàn)教程·北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2023，P84-86。

三、試驗(yàn)前必備的基本知識(shí)

1、了解小球在液體中下落過程中的受力和運(yùn)動(dòng)狀況，把握描述粘滯力的斯托克斯定律及其適用條件。

2、本試驗(yàn)為什么要對(duì)斯托克斯定律的表達(dá)式進(jìn)行修正？如何修正？

3、了解用落球法測(cè)定液體的粘滯系數(shù)的計(jì)算公式

的推導(dǎo)過程，明確式中各量的含義，明白

哪些量是已知量，哪些量是待測(cè)量（未知量）。

四、主要器材及技術(shù)指標(biāo)

1、激光光電開關(guān)在立柱上沿柱移動(dòng)的距離（量程）：40cm刻度1mm

2、激光光電計(jì)時(shí)器量程250.0s分辯率0.1s

3、盛待測(cè)液體量筒規(guī)格：1000mL高度40cm

4、直徑1mm小鋼珠在液體中下落測(cè)量速度的誤差小于1%

6、計(jì)時(shí)器工作電源AC220±20V

7、千分尺：量限為25mm，最小分度值為：0.01mm。用于測(cè)量小鋼球的直徑。

8、秒表：有多種量限，對(duì)于不同的量限，最小分度值也不同。本試驗(yàn)取量限40min，此時(shí)可讀到0.01s（即精度為0.1s）?？捎糜跍y(cè)量小球下落時(shí)間。

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9、溫度計(jì)：0-100C，1C。用于測(cè)量液體的溫度。

本試驗(yàn)液體粘滯系數(shù)測(cè)量誤差小于3%

五、儀器裝置

1、儀器實(shí)物圖

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

激光光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)由激光光源、光敏三極管、直流電源及計(jì)時(shí)器組成。

本計(jì)時(shí)器內(nèi)設(shè)單片機(jī)芯片，并進(jìn)行適當(dāng)編程，具有計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能?？捎糜趩螖[、氣墊導(dǎo)軌、測(cè)量馬達(dá)轉(zhuǎn)速、產(chǎn)品計(jì)數(shù)產(chǎn)品厚度測(cè)量、車輛運(yùn)動(dòng)速度測(cè)量及體育比賽計(jì)時(shí)等與計(jì)時(shí)相關(guān)的試驗(yàn)。它的優(yōu)點(diǎn)是：1）抗干擾能力強(qiáng)；2）光源與接收器可遠(yuǎn)距離測(cè)量；3）對(duì)半透明物質(zhì)也能透光測(cè)量。

六、本項(xiàng)目可做的試驗(yàn)內(nèi)容

1、觀測(cè)液體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象，讓小球沿中心軸線下落，測(cè)量蓖麻油的粘滯系數(shù)。（必做）

2、讓小球偏離中心軸線下落，觀測(cè)小球下落速度的變化。

3、若條件允許，用激光光電門與電子計(jì)時(shí)儀代替電子秒表，將三至四個(gè)激光光電門裝在圓筒上下不同位置，測(cè)量小球下落過程中速度，證明小球作勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)測(cè)量液體的沾度，并測(cè)量結(jié)果與公認(rèn)值進(jìn)行比較。

4、采用直徑不同的多種小球，重復(fù)試驗(yàn)，證明你所用的測(cè)量公式的正確性。

七、試驗(yàn)要求

可選做1-4項(xiàng)中的一項(xiàng)、多項(xiàng)或全部?jī)?nèi)容，第一項(xiàng)為必做內(nèi)容。要求自己查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)好試驗(yàn)原理、試驗(yàn)步驟并進(jìn)行試驗(yàn)，完成試驗(yàn)報(bào)告并按時(shí)上交。

八、操作要領(lǐng)

1、調(diào)整底盤水平、立柱鉛直。

在試驗(yàn)架的鋁質(zhì)橫梁中心部位放置重錘部件，放線，使重錘尖端靠近底盤，并留一小間隙。調(diào)理底旋繞鈕，使重錘對(duì)準(zhǔn)底盤中心圓點(diǎn)。

2、接通試驗(yàn)架上的兩個(gè)激光發(fā)射器的電源，可看見它們發(fā)出紅光，調(diào)理激光發(fā)射器的位置，使紅色激光束平行地對(duì)準(zhǔn)垂線。

3、收回重錘部件，將盛有被測(cè)液體的量筒放置到試驗(yàn)架底盤中央，使量筒底部外圍與底座面上環(huán)行刻線對(duì)準(zhǔn)，并在試驗(yàn)中保持位置不變。

4、調(diào)整激光接收器（光電三極管）接收孔的位置，使其對(duì)準(zhǔn)激光束。

5、用厚紙擋光，試驗(yàn)激光光電門擋光效果，觀測(cè)是否能按時(shí)啟動(dòng)和終止計(jì)時(shí)。

6、將小球放入銅質(zhì)小球?qū)Ч?，觀測(cè)小球下落時(shí)，能否阻擋激光光線，若不能，可適當(dāng)調(diào)整激光器或接收器的位置。

7、測(cè)二平行激光束的間距，可以從固定激光器的立柱標(biāo)尺上讀出。

8、主機(jī)的使用方法

1）開啟電源開關(guān)，按儀器面板上的復(fù)位鍵，使顯示器顯示初始狀態(tài)：“Fd〞。

2）儀器從激光接收器的第一次觸發(fā)（有指示燈和顯示器顯示）開始計(jì)時(shí)（顯示器從0開始），到激光接收器其次次觸發(fā)中止計(jì)時(shí)，此時(shí)間就為小球下降L距離所花費(fèi)的時(shí)間。

九、使用本卷須知

1、小鋼珠直徑可用讀數(shù)顯微鏡讀出，也可以用千分尺測(cè)量，但千分尺必需正確使用，防止將

鋼珠（直徑1mm）壓扁，而引起誤差。

2、測(cè)量液體溫度時(shí)，須用確切度較高的溫度計(jì)，若使用水銀溫度計(jì)，則必需定時(shí)校準(zhǔn)。

3、試驗(yàn)時(shí)，可用手控秒表與激光開關(guān)同時(shí)計(jì)數(shù)，以增加試驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)動(dòng)手能力及誤差分析的訓(xùn)練。

4、激光束不能直射人的眼睛，以免損傷眼睛。

十、試驗(yàn)報(bào)告要求

1、寫明本試驗(yàn)的目的和意義。

2、記錄所用儀器、材料的規(guī)格和號(hào)、數(shù)量等。