一、  名称：落球法测量液体的黏滞系数

二、  目的：

1.观察小球在液体中的下落过程，了解液体的内摩擦现象。

2.掌握用落球法测定液体粘滞系数的原理和方法。

3.掌握秒表、密度计等基本测量仪器的使用方法。

三、   器材：变温黏度测量仪，温控实验仪，秒表，螺旋测微器，钢球若干。

四、   原理：

质量为m的金属小球在黏滞液体中下落时，它会受到三个力，分别是小球的重力G，小球受到的液体浮力F和黏滞阻力ƒ。如果液体的黏滞性较大，小球的质量均匀、体积较小、表面光滑，小球在液体中下落时不产生漩涡，而起下落速度较小，则小球所受到的黏滞阻力为

ƒ                     （1）

式（1）称为斯托克斯公式，其中是液体的黏度，是小球的直径，是小球在流体中运动时相对于流体的速度。

当小球开始下落时，速度较小，所受到的黏滞阻力也较小，这时小球的重力大于浮力和黏滞阻力之和，小球做加速运动；随着小球速度的增加，小球所受到的黏滞阻力也随着增加，当小球的速度达到一定的数值（称收尾速度）时，三个力达到平衡，小球所受合力为零，小球开始匀速下落，此时

                   ƒ                        （2）

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实验9     用落球法测液体的粘度

[实验目的]

    （1）观察液体的粘滞现象。

    （2）进一步熟悉游标卡尺，读数显微镜和秒表的使用方法。

（3）学会用落球法测液体的粘度。

[实验仪器]

 读数显微镜、秒表、游标卡尺、米尺、镊子。

[仪器介绍]

1、游标卡尺见实验1、秒表见实验7。

2、读数显微镜

显微镜是帮助人眼观察近处微小物体的常用光学仪器，它由焦距较短的物镜和焦距较长的目镜构成，基本光路如图1所示：处在物镜1倍到2倍焦距之间的小物体AB，经物镜生成放大倒置的实像A´B´，A´B´处于目镜焦距以内，人眼通过目镜观察时，看到的是A´B´的放大的虚像A"B"，视场中的A"B"的上下和左右与原物AB相反。

    在A´B´位置上放置刻有十字准线的分划板，在显微镜筒与固定镜架之间装上螺旋测微装置，就可读出十字准线相对固定镜架的位置，平移十字准线到另一位置时，两个位置之差就是平移的距离，这就构成了读数显微镜（又称为移测显微镜）。

    图2（a）是一种常用读数显微镜的外形图，（b）是其镜筒的剖面图。左右旋转目镜调节手轮①，可改变目镜与分划板④的间距，使分划板上的十字准线清晰。松开分划板位置锁螺钉③，旋转分划板位置调节手轮②，使分划板上的十字准线分别与镜筒平移方向平行及垂直。也可上下移动手轮②，调整物镜与分划板的距离，然后锁紧螺钉③，被测物体放在物镜⑤下方的工作台面⑥上。调节调焦手轮⑩可使镜筒上下移动，以便物体在分划板上成像清晰（即调焦），旋转测微鼓轮⑧，带动显微镜筒和分划板左右平动，测微鼓轮每旋转一周，镜筒和分划板上的准线在标尺⑨上向左（或向右）平移1mm，测微鼓轮周界上刻有100等分格，因此读数显微镜的分度值为0.01mm，可估读到0.001mm。读数显微镜的读数方法与千分尺类似，将标尺⑨上得到的整毫米数与测微鼓轮上得到的（估读到0.001mm）示值相加即可。工作台的毛玻璃台面下方装有反射镜⑦，其作用是把射来的光线反射上去照亮被测物体，不用时可将反射镜背面转向迎光面。

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用落球法测定液体的粘度

实验目的

1．根据斯托克斯公式，用落球法测液体的粘度。

2．学习间接测量结果的误差估算。

实验仪器

玻璃圆筒，小钢球，停表，螺旋测微器，直尺，温度表，镊子，提网（或磁铁），待测液体（甘油或蓖麻油）。

实验原理

在液体内部，不同流速层的交接面上，有切向相互作用力，流速大的一层受到的力和它的流速方向相反，使之减速；流速小的一层受到的力和它的流速方向相同，使之加速。这样，相互作用的结果，使相对运动减慢。流体的这种性质就是粘滞性。这一对力称为内摩擦力，也称为粘滞力。 

    当半径为r的光滑球形固体，在密度为粘滞系数为且液面为无限宽广的粘滞流体中以速度V运动时，若速度不大、球较小、液体中不产生涡流，则小球受到的粘滞力为

                     F=6rV

当密度为，体积为V_体的小球在密度为的液体中下落时，作用在小球上的力有三个：重力P=V_体g； 液体的浮力f =V_体g ，液体的粘滞阻力F=6rV这三个力都在同一铅直线上，如图4—1所示。球开始下落时的速度很小，所受的阻力不大，小球加速下降，随着速度的增加，所受的阻力逐渐加大。当速度达到一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，即

                V_体g=V_体g+6rV

此时小球的加速度为零，匀速下降，这个速度称为收尾速度(或平衡速度)。将V_体=代入上式可得

                    (-)g=3Vd

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实验名称：

落球法测量液体的黏滞系数

实验目的：

测定蓖麻油的黏滞系数。

实验器材：

变温黏度测量仪，温控实验仪，秒表，螺旋测微器，钢球若干。

 (温控试验仪)

 （变温粘度仪）

实验原理:

如图1，质量为m的金属小球在黏滞液体中下落时，它会受到三个力，分别是小球的重力G，小球受到的液体浮力F和黏滞阻力?。如果液体的黏滞性较大，小球的质量均匀、体积较小、表面光滑，小球在液体中下落时不产生漩涡，而起下落速度较小，则小球所受到的黏滞阻力为

?    （斯托克斯公式）           

（图一）  

其中是液体的黏度，是小球的直径，是小球在流体中运动时相对于流体的速度。

当小球开始下落时，速度较小，所受到的黏滞阻力也较小，这时小球的重力大于浮力和黏滞阻力之和，小球做加速运动；随着小球速度的增加，小球所受到的黏滞阻力也随着增加，当小球的速度达到一定的数值（称收尾速度）时，三个力达到平衡，小球所受合力为零，小球开始匀速下落，此时

?                       

即                                      

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肇   庆   学   院

电子信息与机电工程学院普通物理实验  课 实验报告

   07 级  电子(1)  班  2B  组 实验合作者李雄  实验日期  20##年4月16日

姓名:  王英   学号  25号    老师评定                          

              实验题目：     液体粘度的测量(落球法) 

目的：根据斯托克斯公式用落球法测定油的粘滞系数

橙色字体的数据是在实验室测量出的原始数据，其他数据是计算所得。

实验仪器

实验原理：由于液体具有粘滞性，固体在液体内运动时，附着在固体表面的一层液体和相邻层液体间有内摩擦阻力作用，这就是粘滞阻力的作用。对于半径r的球形物体，在无限宽广的液体中以速度v运动，并无涡流产生时，小球所受到的粘滞阻力F为

                                    （1）

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实验一  落球法测液体的粘滞系数

粘滞系数是液体的重要性质之一，它反映液体流动行为的特征．粘滞系数与液体的性质，温度和流速有关，准确测量这个量在工程技术方面有着广泛的实用价值．如机械的润滑，石油在管道中的传输，油脂涂料，医疗和药物等方面，都需测定粘滞系数．

测量液体粘滞系数方法有多种，落球法（又称Stokes法）是最基本的一种，它可用于测量粘度较大的透明或半透明液体，如蓖麻油，变压器油，甘油等．

【实验目的】

1．学习和掌握一些基本物理量的测量；

2．学会落球法测定液体的粘滞系数．

【实验原理】

       一个在液体中运动的物体会受到一个与其速度反方向的摩擦力，这个力的大小与物体的几何形状、物体的速度以及液体的内摩擦力有关．液体的内摩擦力可用粘滞系数h 来表征．对于一个在无限扩展液体中以速度v运动的半径为r的球形物体，斯托克斯（G.G. Stokes）推导出该球形物体受到的摩擦力即粘滞力为

                                                          （1）

    当一个球形物体在液体中垂直下落时，它要受到三种力的作用，即向上的粘滞力F₁、向上的液体浮力F₂和向下的重力F₃．球体受到液体的浮力可表示为

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实验6  落球法测液体的粘滞系数

【粘滞系数知识和斯托克斯公式】

液体都具有粘滞性，液体的粘滞系数（又称内摩擦系数或粘度）是液体粘滞性大小的量度，也是粘滞流体的主要动力学参数。研究和测定流体的粘滞系数，不仅在物性研究方面，而且在医学、化学、机械工业、水利工程、材料科学及国防建设中都有很重要的实际意义。例如，现代医学发现，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，血液粘度的增大会使流入人体器官和组织的血流量减少，血液流速减缓，使人体处于供血和供氧不足状态，可能引发多种心脑血管疾病和其他许多身体不适症状，因此，测量血液粘度的大小是检查人体血液健康的重要标志之一。又如，石油在封闭管道中长距离输送时，其输运特性与粘滞性密切相关，因而在设计管道前，必须测量被输石油的粘度。液体的粘度受温度的影响较大，通常随着温度的升高而迅速减小。

测定粘滞系数的方法有多种，如转筒法、毛细管法、落球法等。转筒法，利用外力矩与内摩擦力矩平衡，建立稳定的速度梯度来测定粘度，常用于粘度为0.1～100的流体；毛细管法，通过一定时间内流过毛细管的液体体积来测定粘度，多用于粘度较小的液体如水、乙醇、四氯化碳等；落球法，通过小球在液体中的匀速下落，利用斯托克斯公式测定粘度，常用于粘度较大的透明液体如蓖麻油、变压器油、机油、甘油等。本实验学习用落球法测定蓖麻油的粘滞系数，如果一小球在粘滞液体中铅直下落，由于附着于球面的液层与周围其他液层之间存在着相对运动，因此小球爱到粘滞阻力，它的大小与小球下落的速度有关。当小球作匀速运动时，测出小球下落的速度，就可以计算出液体的粘度。

液体的粘滞系数又称内摩擦系数，在工程技术和生产技术以及医学等方面，测定液体的粘滞系数具有重大的意义，例如研究水、石油等流体在长距离输送时的能量损耗，造般工等，这些均与测定液体的粘滞系数有关，斯托克斯法是测定液体粘滞系数的基本方法。在稳定流动的流体中，各层流体的速度不同就会产生切向力，快的一层给慢的一层以拉力，慢的一层给快的一层以阻力，这一对力称为流体的内摩擦力或粘滞力。液体都具有粘滞性，这种粘滞力与相对速度成正比。斯托克斯公式指出，光滑的小球在无限广延的液体中运动时，当液体的粘滞性较大，小球的半径很小，且在运动中不产生旋涡，那么小球所受到的粘滞阻力为：

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