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1、第16卷第3期大学物理实验Vd.16N,,.3.2(X)3年9月出版PHYSIC之、LEXPER刀城ENTOFCO】JJEGEpSe2为3:17一342003一一文章编号(X)29()0301904测量液体粘度实验的改进孙镭,,1以为(徐州师范大学徐州2)摘,,要在落球法测液体粘度的基础上利用阿特武德机控制小球的运动速度和方向,,从而突破了原落球法测液体枯度的局限性且丰富了该实验的物理思想和内容并作为一个综合性、设计性实验应用于教学之中。;;;关键词粘度落球法阿特武德机设计性实验:02:A中图分类号31文献标识码引言,用落球法测液体的粘度作
2、为一个验证实验是物理实验中常做的项目之一该实验对。,理解液体枯度的概念和掌握它的测量方法是非常有益的但在多年的教学实践中我们,,,也发现该实验具有一定的局限性比如不能控制小球下落的速度同一小球不便反复使,。。用用手计时测量时间误差较大等等这些都不利于测量且测量结果易产生较大的误差本实验在落球法测液体粘度的基础上加以扩展,利用阿特武德机控制小球的运动,从而突破了上述局限性,更为重要的是丰富了该实验的物理思想和内容,并已把它作为一个综合性、设计性实验应用于教学之中。2实验设计的含义实验设计包括仪器设计、实验方案设计和局部设计。仪器是实验赖以存在
3、的物质基,、。,础仪器设计是实验设计中最重要最基本的一项内容一种新的构思和设想最终是通,、;实验方案设计是不改变仪器装置只是对实验内容过仪器装置来实现的实验安排和数,据处理方法等所作出的新的设计;局部设计是对实验内容和装置进这属于再开发的范畴,、,,。,行某一部分的改进完善其功能丰富其内容就其性质而言也是属于设计性的所以本实验属于设计性实验(仪器装置原理图见图1)3实验设计所应包含的内容,在进行实验内容的设计时;重在对仪器装置应体现实验设计的指导思想和理论依据:22一一收稿日期叨823,的认识和操作技能的训练以及学生对数据处理方法的应用和对
4、误差的判断分析能力;还要培养学生在现在实验中如何引人新的物理内容和完善现在实验的能。,力所以以上内容能否在实验中得以体现是实验设。计成败的关键4设计思想在本实验中的体现,与传统的落球法相比该实验丰富和充实了以下的物理思想和内容:,14.4.度,;用光电门代替手计时提高了测量时间的精确,利用了等精度条件进行测量并可用最小二乘法;进行数据处理图l仪器装l原理图.4,3不仅在小球的下落时可测量而且小球上升时也可测量;,4.4利用祛码的增减可控制小球的收尾速度有利于测量;,4.5学会在限制的条件下测量并对测量结果进行修正;5实验方案5.1小球下落时
5、的测量l、:;,。‘当质量为m半径为的小球在密度为p粘度为刀的液体中以收尾速度下落,:,43c,二7n:gB=一了OJ时小球受到以下几个力的作用重力浮力汀了粘性力F一、r/、和1)1)Pg盯列d‘。,:细线的张力T若取向下为正其平衡方程为,‘1一B一F一T二O:祛码的平衡方程为GZ一T=0,,:=:‘其中‘嗯将(2)式代人(l)式解出得GI一B一爪2二“‘十“m’vd=(3)万丽干万忐Gl一B。,,,a‘=d二二(3)式为一回归方程通过改变祛码的质量m测出式中6盯1’6叩才了u“l,I,、,。。‘a己J其相应的用最小二乘法定出b即可求得粘度
6、,5.2小球上升的测量,,当小球上升时:仍取向下为正其平衡方程为了、、了l一+一二在J‘护、JGBFT0了4、祛码的平衡方程为,‘一T=0(5)代入(4)并解得一lBG。公.二十g=a+b。爪2(6)b一专6盯x专朴B一G-a:=。=杯一。,。式中汀rlbl仿上可求出刀以上的公式推导均假设小球是在无6刀6价刀,,限宽阔的液体中进行的测量实际上小球的运动都是被限制在容积不太大的有限容器中。其测量结果必然会受到影响那么如何进行修正呢?如果小球是在图1所示的t筒中运,:动则粘性力F应修正为F护=F“+2·4,“+,·,)贵骨、,,其中RH分别为量
7、筒的内半径和液体的深度相应地(3)式和(6)式应分别修正为z一BG.、产.2.、‘、了矛.矛舀.、产,d二爪J,扩6已刀爵B一‘1公声“=爪2十e刀爵式中。二6二rl(l+2.4要)(l+3.3一)粤八月如,。果使用其它形状的容器进行测量可让学生通过查阅资料自己进行必要的修正6实验举例实验中所用材料和数据如下:..一r;二11090xlo一“m:。,二44546xloZ;小球半径小球质量kg甘油密度夕二1.216xz03k岁m,(浓度7%,12.0℃;9温度时).一.。量筒内半径R=44114xlo“m;液体深度=443ox一0一‘m万测量
8、数据见表1(小球以收尾速度。‘d下落时的实际测量距离二l.Ox“’In,l0lo且,。。d二l/:)衰1实验洲t数据。(次)12345678910........mZ/x10’Z
