液体粘滞系数的测定.pdf

实验项目介绍

实验资料：

落球法液体粘滞系数测定
实验名称：

kunter可预约计划：0
指导教师：

1实605实验类型：综合
执行教室：

FD-VM-Ⅱ落球法粘滞系数测定

实验仪器：仪

6
仪器套数：

3
准备天数：

实验介绍：

用落球法测定液体的粘滞系数

一、实验目的和意义

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。

二、参考资料

1、黄秉鍊·大学物理实验·长春：吉林科学技术出版社，2003，P65-68；

2、沈元华等·基础物理实验·北京：高等教育出版社，2003，P119-122；

3、阎旭东等·大学物理实验·北京：科学出版社，2003，P63-65；

4、李天应·物理实验·武汉：华中理工大学出版社，1995，P100-102；

5、王惠棣等·物理实验·天津：天津大学出版社，1997，P137-144；

6、吴锋等·大学物理实验教程·北京：化学工业出版社，2003，P84-86。

三、实验前必备的基本知识

1、了解小球在液体中下落过程中的受力和运动情况，掌握描述粘滞力的斯托克斯定律及其适
用条件。

2、本实验为什么要对斯托克斯定律的表达式进行修正？如何修正？

3、了解用落球法测定液体的粘滞系数的计算公式

的推导过程，明确式中各量的含义，清楚

哪些量是已知量，哪些量是待测量（未知量）。

四、主要器材及技术指标

1、激光光电开关在立柱上沿柱移动的距离（量程）：40cm刻度1mm

2、激光光电计时器量程250.0s分辨率0.1s

3、盛待测液体量筒规格：1000mL高度40cm

4、直径1mm小钢珠在液体中下落测量速度的误差小于1%

6、计时器工作电源AC220±20V

7、千分尺：量限为25mm，最小分度值为：0.01mm。用于测量小钢球的直径。

8、秒表：有多种量限，对于不同的量限，最小分度值也不同。本实验取量限40min，此时可
读到0.01s（即精度为0.1s）。可用于测量小球下落时间。

9、温度计：0-100oC，1oC。用于测量液体的温度。

本实验液体粘滞系数测量误差小于3%

五、仪器装置

1、仪器实物图

2、结构简图

激光光电计时系统由激光光源、光敏三极管、直流电源及计时器组成。

本计时器内设单片机芯片，并进行适当编程，具有计时和计数功能。可用于单摆、气垫导轨、
测量马达转速、产品计数产品厚度测量、车辆运动速度测量及体育比赛计时等与计时相关的
实验。它的优点是：1）抗干扰能力强；2）光源与接收器可远距离测量；3）对半透明物质也
能透光测量。

六、本项目可做的实验内容

1、观察液体的内摩擦现象，让小球沿中心轴线下落，测量蓖麻油的粘滞系数。（必做）

2、让小球偏离中心轴线下落，观测小球下落速度的变化。

3、若条件允许，用激光光电门与电子计时仪代替电子秒表，将三至四个激光光电门装在圆筒
上下不同位置，测量小球下落过程中速度，证明小球作