赣南师范学院物理学专业

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1、赣南师范学院物理学专业《课程论文1》成绩评定表班级09物本学生姓名黄芬学号090800060论文题目落球法测量液体的粘度指导教师姓名罗兴垅对论文的学术评语对论文的评分评分项目（分值）学习态度（20分）文字表达（20分）学术水平（60分）合　计(100分)指导教师签名:年月日得分课程论文一题目：落球法测量液体的粘度班级：09物理学本科班姓名：黄芬学号：090800060指导老师：罗兴垅落球法测量液体的粘度09级物本：黄芬，邹淑娟，李雪娇指导老师：罗兴垅摘要：一质量为m的小球落入液体后受到三个力的作用，即重力、浮力和粘性力。在小球刚进入液体

2、时，由于重力大于粘性力和浮力之和，利用小球受力平衡条件以及匀速运动可计算液体粘度系数。关键词：蓖麻油，粘度，落球法，圆筒流动中的液体，在平行于流动方向的各流层之间的速度是不同的，在相邻两层流体之间因相对运动而产生摩擦力，这一摩擦力成为内摩擦力或粘滞力。液体的这一性质称为粘滞性。1实验原理实验证明，粘滞力f的大小与所取液层的面积A和液层间的速度空间变化率（常称为速度的梯度）的乘积成正比，即，式中比例系数称为液体的内摩擦系数或粘滞系数，它决定于液体的性质和温度。温度升高，粘滞系数迅速减小。在工业生产和科学研究（例如机器的润滑、液压传动以及液

3、体相关性质的研究）中，常常需要知道液体的粘滞系数。测定液体粘滞系数的方法有很多种，下面仅介绍用落球法来测定液体的粘滞系数。小球在液体中运动时，将受到与运动方向相反的摩擦阻力的作用。这种阻力即为粘滞力，它是由于沾附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的，它不是小球与液体间的摩擦阻力。如果液体是无限广延的，液体的粘滞系数大，小球的半径很小，且在运动过程中不产生旋涡，图1落球法测量液体粘度示意图根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力为(1)式中是液体的粘滞系数，是小球的半径，是小球运动速度的大小。本实验采用落球法测液体的粘性系数。如图1所示，一

4、质量为m的小球落入液体后受到三个力的作用，即重力、浮力和粘性力。在小球刚进入液体时，由于重力大于粘性力和浮力之和，所以小球作加速运动。随着小球运动速度的增加，粘性力也增加，设当速度增加到v0时，小球受到的合外力为零，此时有(2)以后小球将以速度匀速下降，此速度称为终极速度。将小球的体积代入上式可得(3)在本实验中，小球是在半径为R的装有液体的量筒内运动的，这是测得的速度和理想条件下的速度之间存在如下关系：(4)得出(5)在小球密度、液体的密度和重力加速度已知的情况下，只要测出小球的直径、用米（m），、用千克·米（），用米·秒（），则的单

5、位为牛顿·米·秒（），即帕斯卡·秒（Pa﹒s）。2实验步骤1)如图2所示，调节粘度仪底版上的水平调节螺丝，用水准泡指示仪观察，使底板水平。2）用游标卡尺测量液体粘滞系数仪个管直径，计入表格。3）将六个小钢球编号，用布擦干净，分别用天平测量其质量，并用螺旋测微器在三个不同地方测量其直径，求出平均值后待用，数据记入在自行设计的表格中。4）将液体粘滞系数仪各个管内盛装合适高度的待测液体。5）将编号待用的小球放在待测液体中浸润后，用镊子夹起已知直径的小钢图2液体粘度仪球，细心地放在最细圆管液体中心上方，然后轻轻放落，使小钢球沿圆管中心轴线下落，

6、用秒表量出每个小球匀速下落时通过路程所需的时间t，用钢板尺测量二标线间的距离s，则小球的终极速度。6）依次测出各其它小球在其它各管液体中作落体运动通过A、B刻线间距的时间。7）用比重计测量待测液体的密度。8）根据每个小球所测量的数据，由式(3)计算出待测液体的粘性系数，并算出其平均值。最后用公式(5)求出粘度。9）用温度计测量待测液体的温度，根据附表中液体粘性系数的数值算出相对误差。3实验数据记录与处理表1几个基本量圆筒内径（mm）圆筒内径（mm）圆筒内径（mm）钢球质量m(g)蓖麻油密度（kg/）下落高度h(cm)重力加速度（）53.

7、7438.2423.300.8940.95514.89.790表2钢球直径(mm)（mm）（mm）平均值d（mm）5.945.965.945.947表3钢球下落时间温度:28时间内径（s）（s）（s）（s）（s）平均0.970.970.940.940.940.9521.031.OO1.101.031.021.0361.411.341.411.341.351.370小球的密度蓖麻油的粘度：1）当圆筒内径为时：==0.659Pa﹒s2）当圆筒内径为时：=3）当圆筒内径为时：=不精确度计算％％Pa﹒sPa﹒sPa﹒sPa﹒sPa﹒sPa﹒s4

8、实验结论与误差分析4.1实验结论温度为28的旧蓖麻油的粘度为1)通过实验，依据斯托克斯公式可以用落球法测定液体的粘性系数；2)用落球法测定液体粘度系数时，随着圆筒内径的减小，小球的下落时间增大；3)由于受实