第二篇：用落球法测定液体的粘滞系数

粘度是液体重要的物理性质之一，它反映了液体流动行为的特征。粘度与液体的性质、温度和流速有关。测量液体的粘度，在工程技术、生产技术和医学研究等方面具有重大意义。例如研究石油在管道中传输、减小运动物体在液体中的阻力、测量血液的粘滞力得到有价值的诊断、机械的润滑、有机合成等，都需要测定粘度。

测量液体粘度的方法有多种，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、甘油、变压器

油等。

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1. 观察液体的内磨擦现象，学会用落球法测量液体的粘滞系数；

2. 熟练运用基本仪器测量长度、质量和时间。

。

粘滞系数测定仪一台，小钢球若干，游标尺一个，千分尺一个，电子秒表一个，磁铁，镊子。

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流体中，如果各层的流速不相等，那么相邻的两个流层之间的接触面上，形成一对阻碍两流层相对运动的等值而反向的摩擦力，其情况与固体接触面的摩擦力有些相似，叫做粘性力。流体的这种性质叫做粘性。例如用管道输送石油，石油在管道中前进时，紧靠着管壁的石油分子附着于管壁，流速为零，稍远一些的分子才有流速，但不很大。在管道中心部分流速最大。这正是由于从管壁到中心各流层之间有粘性作用的表现。

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一个在粘滞液体中缓慢下落的固体小球受三个力的作用：重力、浮力和阻力。这时由液体的内摩擦即粘滞阻力引起的。如果球在液体中下落时速度很小，球也很小，而且液体在各方向上郡是无限广阔的，斯托克斯指出，达时的

(1)粘滞阻力f 为f =6πηv r

式中η为液体的钻滞系数，v 是小球下落的速度，r 是小球的半径。η随液体温度的改变而变化很大。

但是液体放在容器内总不是无限广阔的。本实验中，小球是在内半径为R 的装有液体的圆柱形玻璃管内运动，如果只考虑管壁对小球运动的影响，则式（1）应修正为rf=6πηrv(1+2.4)（2）南京信息工程大学大学物理实验中心R

如已知小球的密度为ρ，液体的密度为ρ0，浮力和粘滞阻力的方向为垂直向上。在小球刚落入液体时大于浮力与粘滞阻力之和，显然小球作加速运动。随着球运动速度的增加，粘滞力也增加，当速度增加到某一值v0（称为小球在圆筒内的收尾速度），小球所受的合力为零，此后小球就以该速度匀速下落，根据力的平衡方程得：43rπr(ρ?ρ0)g=6πηrv0(1+2.4)（3）3R

故液体的粘滞系数为

22(ρ?ρ)dg2(ρ?ρ)grη=?=r?d?9??v0?1+2.4?18v0?1+2.4?R?D???

可见, 只要测出小球的直径d，圆筒内直径D和小球匀速运动时的速度v0，就可以算出液体的粘滞系数η

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1. 2. 调节测定仪底座水平。用游标尺测量各圆筒的内直径D。3．用米尺量出圆筒上标号线A、B 间距离S。4．用千分尺测出小钢球直径d，求出十个小球的平均直径。

56．记下实验时的液体温度．用镊子夹起小钢球，放入圆管中央的液体中，用停表测T。

出小球匀速下降通过路程AB 所需的时间t，则v

）求出η。0=S/t。7．根据式（4

已知：重力加速度g=979.4cm/s2；

小钢球球密度ρ=8.007g/cm3；

液体（洗涤剂）密度ρ0=0.909g/cm3

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