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1、第16卷第3期大学物理实验Vol.16No.32(X)3年9月出版P蛋IYSICALEX于ERIMENTOFC011石GESep.203:l7一303一以X巧一O文章编号(X)2934(20)少液体粘滞系数测量方法的改进陈用郑仲森,,52(湛江海洋大学理学院湛江4088)摘要落球法是测量液体粘滞系数的最简单直接的方法,但小球的下落时间难以精确测定,本文提出,了用光电法来测定小球的下落时间可以较大幅度地提高测量结果的精度。;;关键词粘滞系数方法改进光电法:0312文:A中图分类号献标识码引言,、测量液体粘滞系数实验是大学物理实验的一个经典实验常
2、用的方法有落球法毛细管法、、。落针法转筒法等比较以上几种实验方法,毛细管法、落针法、转筒法等几种方法要提高测量结果的精度,唯有从改善仪器的工艺制作水平上下功夫,且效果难以保证。反观落球法,其所需仪器简单,只有量筒与小球,成品钢珠小球其一致性非常好,只要对测量的方法进行适当的改善,应能提高其测量结果的精确度。而且落球法测粘滞系数物理现象明显直观,有利于。提高学生对其物理意义的认识2实验原理及装置考察落球法中小球的受力情况,小球在液体中下落时,所受到的粘滞阻力f为F二67r秒:(l)式中,。,:。,为液体的粘滞系数为小球下落的速度为小球半径当小球
3、的下落速度达到一定大小,小球所受的向下的重力、向上的浮力和粘滞阻力三力之和为零时,小球就。这时由(l)式可得以匀速下落4一3二r,(尸一尸。)g=6二秒r,。。p为小球密度p为液体密度从(2)式得粘滞系数2(夕一夕。)盯2夕二一一一(3)万丁一收稿:22一12一日期030这个结果是在小球的下落速度很小、球也很小的前提下得到的近似解。,。只有小球的下落速度。或说小球的下落时间t较难精确测定从上式可看出如能,。t的测量精度即可提高粘滞系数夕的测量精度提高。由此思路经改进后的实验装置如图1所示,‘f代咬-{汉公咐一侧翎沙J小球..。沐器L夕r!
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5、.‘.‘「、~~~叭万为..。,.、、口.激光液体j数字毫秒计太图1光电法测,小球下落时间装工示意图、,L;L:为激光器(可用激光教鞭代替)固定在带位置微调装置的支架上置于量筒的,,、一侧垂直间距为hD:DZ其发出的激光穿过量筒的轴线射到量筒另一侧的光电二极管,、。,,,上刀;D:接到数字毫秒计的输人端由于激光光线的直径细亮度高穿透力强不易,。扩散对一般的液体均可轻易穿过仔细调节激光器的位置使其水平且刚好从量筒轴线。,,。经过量筒上盖为漏斗型中心开有一小孔刚好可以让小球通过用螺旋测微计测出小,,。球的直径;然后让其从量筒的漏斗型上盖小孔落下
6、经一段时间后小球达到收尾速度,,当小球下落至D:位置时小球阻拦L,的光线使D,产生一脉冲信号送到数字毫秒计开,,始计时;当小球到达D:位置时小球阻拦乙:的光线使D:产生一脉冲信号使得数字毫,。秒计停止计时从而测得小球从L,下落至L:的时间t由于小球的直径和激光的光径均较小,所以一般要微调二、三次激光的出射位置才可以让小球每次下落都可以有效阻拦。激光、。、r由小球密度p液体密度p小球直径以及小球下落的时间t即可由(3)式求得液th,公一体的粘滞系数刀其中一3实验数据及结论现将三种方法测量的数据列于下表。小球用小钢珠,直径为4.010土0.008
7、,两激~光器出射孔距离为230.0~,室温21℃,所用液体为蓖麻油。光电法、秒表法所用仪器相,。同只是计时方法不同,,,由表中数据可以看出用光电法测量小球的下落时间其测量结果一致性相当好偏土.,。,差一般在0015以内用落针法测量时由其相对偏差比秒表法的相对偏差要小得多,土.。于磁针下落的时候很容易偏离中轴线而发生倾斜使得测量的时间偏差较大(025)襄l不同方法洲t小球(落针法为徽针)下落时间的数姗比较光电法秒表法落针法测试次序t(ms)偏差(ms)t(s)偏差(。)t(ms)偏差(四)....3941465502-016卯8一.4.-282
8、313942。474.8806久抖.0853.月石....3935一一042550268307879813941.023.433.9~0.16711.86一198.73..3938.020.433.9~017的23391.74..3927.4D一10.194.1016912031.4...3926.29一113040069253014.713945.978.383.8~0.26973.9563.36.9l03941.463.87410.16862.邺一47.64.....393412一347420270143610377‘二.出.....39
9、3:t二4士s‘二士:760叨21()001()69110029()测t结果.E二0.05%E二1%E二04%,可见用光电法测量小球的下落时间使得整个落球法测粘带系
