1、1中南大学本科生课程设计(实践)任务书、设计报告(大学计算机基础)题 目 落球法测定液体粘滞系数 学生学号 2211101142学生姓名 陈卓远学 院 湘雅医学院专业班级 1011指导教师 谢定物理基础教学实验中心2010 年 12 月 28 日2一、实验要求1 观察液体的内摩擦现象；2 学会用落球法测液体的粘度系数；3 掌握基本测量仪器（游标卡尺、螺旋测微器、米尺、秒表等）的用法。二、实验仪器：ND-1 型液体粘度系数测定仪、游标卡尺、螺旋测微器、米尺、秒表、水银温度计、密度计、镊子、小钢球等。三、实验原理金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力；小球的重力(m 为小球质量) 、液
2、体作用小球的浮力 (V 是小球体积， 是液体密度)mg gv和粘滞阻力 F(其方向与小球运动方向相反)。如果液体无限深广，在小球下落速度 较小情况下，有v(1)rF6上式称为斯托克斯公式，其中 r 是小球的半径； 称为液体的粘度，其单位是 Pas。小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大。最后，三个力达到平衡，即 vrgVm6于是，小球作匀速直线运动，由上式可得： vr6)(令小球的直径为 d，并用 ， ， 代入上式得：63dmtlv2dr3(2)ltgd18)(2其中 为小球材料的密度， 为小球匀速下落的距离，t 为小球下落 距离所 l l用的时间。
3、 实验时，待测液体必须盛于圆筒中，故不能满足无限深广的条件，实验证明，若小球沿筒的中心轴线下降，式(2)须作如下改动方能符合实际情况：(3)4.21(8)(Ddltg其中 D 为圆筒内径。2、实验内容和步骤1)调整底盘水平。 2)用螺旋测微器测小钢球的直径 ，在 5 个不同方向上测，取其平均值。共测 6 个小球，记录测量的结果，编号待用。3) 用游标卡尺从不同位置分别测量 6 只玻璃圆筒内径 D 各 5 次。4）用米尺测出 与 的间距。5）用温度计测量油温，在全部小球下落完后再测量一次油温，取平均值作为实际油温。6）用镊子夹起小钢球，先将小球在待测油中浸一下，使其表面完全被所测油浸润，然后释放
4、小球，使其沿圆筒的中心轴线下落。用秒表记录小球通过 、 所用的时间 t。3、操作中的注意事项 1）实验时，油中应无气泡。2）因为油的粘度随温度改变会发生显著变化，因此，实验中不要用手捧摸圆筒，以尽力保证实验中油温恒定。每次实验结束时，应随时记录油的温度。3）小球放入时应轻而稳，不要使小球上附着气泡，并且小球应沿各圆筒的中心轴线下落。4）测量时间时，眼睛应与小球处于水平位置。44、数据处理1）数据表小球编号di(mm) (mm)i(mmD) Di(mm) (mmi) (mmiDd)N1N2(mm)T(s)i %0i12345652)其它数据表测量前油温 测量后油温 小球密度 重力加速度 液体的密度3）不确定度分析：由 ， ，可得，12NASiA 3仪2仪ASu结果表示： u4）作（d/D）-t 曲线，在图上求出 t 轴截距 t0，代入公式（2） 。5）将代入公式（2）和公式（3）测出的 值作比较，并与同温度下 值的标准值相对照，分析、讨论误差。5、思考题：A. 如何判断小球在作匀速运动?B. 在特定的液体中，当小球的半径减小时，它的收尾速度如何变化？当小球的密度增大时，又将如何变化？选择不同密度和不同半径的小球做实验时，对结果的影响如何？C. 造成误差的主要因素是什么，如何改进？
