(原创)液体粘滞系数的测定实验的应用——球体密度测量仪

用落球法测量液体的粘度实验报告实验名称：用落球法测量液体的粘度实验目的：通过落球法测量液体的粘度，了解粘度的定义及计算方法。

实验原理：粘度是指液体流动阻力的大小。

通过落球法可以测量液体的粘度。

当一球从管子的上端落下时，由于液体的粘滞力，球不能自由下落，而是随时间逐渐减速直到停止。

落球法利用粘滞力对球体的作用直接测得液体黏度，计算公式如下：η=2(g-ρV)/9c其中，η为液体的粘度，g为重力加速度，V为球体体积，ρ为球体密度，c为液体中球体的附面积所造成的阻力系数。

实验器材：落球仪、不锈钢球、粘度杯、天平、计时器。

实验步骤：1. 将清洗干净的粘度杯放置于水平桌面上，从中心位置向四周倾倒粘度杯内液体，使其液面略高于粘度杯口。

2. 用干净柔软的织物揩干不锈钢球的表面和手指指纹，取适量液体注入粘度杯中。

3. 轻轻放入处理好的不锈钢球，并避免球与粘度杯发生碰撞。

4. 将不锈钢球从杯口自由落下，计时器开始计时。

5. 直到不锈钢球停止落下，记录下时间t。

6. 用天平称出不锈钢球的质量m，以及球的直径D和液体的温度θ。

7. 重复以上步骤3至6，得到不同时间下的球体速度v。

8. 用计算公式计算液体的粘度。

η=2(g-ρV)/(9c)9. 根据实验结果计算液体的平均粘度。

实验数据与结果：实验条件：球体质量m=0.13g，球的直径D=2mm，液体密度ρ=1.207g/cm³，液体表面张力＝0.0592N/m，重力加速度g＝9.8m/s²。

实验结果如下：实验时间（s）球体速度v(m/s)0 05 0.037310 0.073815 0.106520 0.139225 0.170230 0.1998计算平均粘度：η = 2(g-ρV)/(9c) = 44.478Pa·s实验结论：本实验使用落球法测量液体的粘度，测量结果为Η=44.48Pa·s。

根据测得的粘度，比较不同液体的粘度大小，观察不同温度下同一液体的粘度变化，加深对粘度概念和测量方法的理解。

落球法测量液体的黏滞系数实验报告一、实验题目落球法测量液体的黏滞系数二、实验目的学会使用PID温控试验仪掌握用落球法测量液体的黏滞系数的基本原理掌握实验的操作步骤及实验数据的处理三、实验器材变温黏度测量仪、，ZKY—PID温控实验仪、秒表、螺旋测微器，钢球若干实验仪器简介：1、变温黏度仪如右图所示，待测液体在细长的样品管中能使液体温度较快地与加热水温达到平衡，样品管壁上有刻度线,便于测量小球下落的距离。

样品管外的加热水套连接到温控仪，通过热循环水加热样品。

底座下有调节螺丝钉，用于调节样品管的铅直。

2、开放式PID温控实验仪温控实验仪包含水箱、水泵、加热器、控制及显示电路等部分。

本实验所用温控实验仪能根据实验对象选择PID参数以达到最佳控制,能显示温控过程的温度变化曲线和功率的实时值,能存储温度及功率变化曲线,控制精度高等特点。

仪器面板如右图所示:开机后水泵开始运转,显示屏显示操作菜单，可选择工作方式,输入序号及室温，设定温度及PID参数。

使用左右键选择项目，上下键设置参数,按确认进入下一屏，按返回键返回上一屏。

进入测量界面后屏幕上方的数据栏从左至右依次显示序号,设定温度、初始温度、当前温度、当前功率、调节时间等参数。

图形以横坐标代表时间,纵坐标代表温度(以及功率)，并可用上下键改变温度坐标值.仪器每隔15秒采集一次温度及加热功率值,并将采得的数据示在图上。

温度达到设定值并保持2min温度波动小雨0.1℃,仪器自动判定达到平衡，并在图形区右边显示过渡时间t s，动态偏差σ，静态偏差e。

四、实验原理1、液体的黏滞系数:如果将黏滞流体分成许多很薄的流层，个流层的速度是不相同的.当流速不大时，流速是分层有规律变化的，流层之间仅有相对滑动而不混合。

这中流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向做平滑直线运动的流动成为层流。

如下图所示实际流体在水平圆形管道中作层流时的速度分布情况，附着在管壁的一层流体流速为0，从管壁到管轴流体的速度逐渐增大,管轴出速度最大，形成不同流层。

液体粘滞系数的测定实验的应用——球体密度测量仪 摘要：在稳定流动的液体中，由于各层液体的流速不同，互相接触的两层液体之间就有力的作用，两相邻液层间的这一作用力称为摩擦力或粘滞力。

液体的粘滞系数η取决于液体的性质和温度。

在用落球法测量液体粘滞系数中，假若控制温度等条件，选取某种液体测出其η并以此为标准液，便可反之计算出小球的密度。

关键词：球体密度测量仪、斯托克斯公式、液体的粘滞系数引言：在测球体密度ρ时，一般都根据公式ρ=m/v,质量m 一般用天平称出，可是根据“固体密度的测定”实验可知，一般的天平测量质量时存在较大的误差。

体积v 需先用游标卡尺先测得球体的直径d ，然后代球体体积公式计算。

其中球体形状不一定规则，在测量直径时，存在误差；在带公式计算时兀的小数点选取不同又会造成误差。

为了是这些误尽可能少的出现，我们不妨只测定小球的直径，同时在标准液粘滞系数η确定的情况下，在通过测时间t ，便可以换算出小球的密度。

一、仪器原理当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mg 、液体作用于小球的浮力gV ρ（V 为小球体积，ρ为液体密度）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v 较小的情况下，有：vr F πη6= （1）上式称为斯托克斯公式，式中η为液体的粘滞系数，单位是s Pa ⋅，r 为小球的半径。

小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力不大，但是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：rv gV mg πηρ6+=液 于是小球开始作匀速直线运动，由上式可得：vr g V m πρη6)(液-=令小球的直径为d ，并用ρπ36d m =，t L v =，令小球的直径为d ，并用ρπ36d m =，t L v =，2d r =代入上式得： L tgd 18)(2液ρρη-= （2）其中ρ为小球材料的密度，L 为小球匀速下落的距离，t 为小球下落L 距离所用的时间。

粘滞系数实验报告落球法测液体粘滞系数浙江师范大学实验实验名称：液体粘滞系数的测量班级：综合理科121班姓名：周琚学号：同组人：实验日期2022年10月24日室温：气温：实验目的根据斯托克斯公式用落球法测定洗洁精的粘滞系数。

仪器与用具玻璃量筒(容量500ml)、停表、游标卡尺、物理天平、密度计、温度计、小球(一种5个，一种10个，直径1mm到2mm，镊子，待测液体（洗洁精）知识背景当半径为的光滑圆球，以速度在均匀的无限深广的液体中运动时，若速度不大，球也很小，在液体中不产生涡流的情况下，斯托克斯指出，求在液体中所受的阻力为（1-1）式中为液体的粘度，此式称为斯托克斯公式，从上式可知，阻力的大小和物体运动速度成正比例当质量为，体积为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，即：（1）重力（2）液体的浮力（3）液体的粘滞阻力这三个力都作用在同一铅直线上，重力向下，浮力和阻力向上。

球刚开始下落时，速度很小，阻力不大，小球做加速下降。

随着速度的增加，阻力逐渐加大，速度达到一定值时，阻力和浮力之和将等于重力，那时物体运动的加速度等于零，小球开始匀速下降，即：此时的速度成为终极速度。

由此式可得令，得1-2由于液体在容器中，而不满足无限深、广的条件，这时实际测得的速度和上述式中的理想条件下的速度之间存在如下关系:1-3式中R为盛液体圆筒的内半径，h为筒中液体的深度，将1-3代入式1-2，得1-4其次，斯托克斯公式是假设在无涡流的理想状态下导出的，实际小球下落时不能是这样理想状态，因此还要进行修正。

己知在这时的雷诺数Re为1-5当雷诺数不甚大（一般在Re<10)时，斯托克斯公式修正为1-6则考虑此项修正后的粘度测得值等于1-7实验时，先由1-4求出近似值，用此代入式1-5求出，最后由式1-6求出最值。

若值很大时，粘滞力与粘滞系数无关，而与液体密度有关；同时，不再与、的一次方成正比，而是与、的平方成正比实验内容与步骤实验装置如图1-2所示，在量筒400ml和150ml，分别设标记，测量间距，量筒内半径，液体深度，用密度计测量待测液的密度图1-2将测量用的小钢球用乙醚、酒精混合液洗净，擦干后，测量直径和质量（分别取5个或10个求得直径测平均；同时测10个球的质量，求出一个的质量）。

液体黏性系数的测定一、实验目的1.观察球形物体在流体中受内摩擦力的运动情况。

2.掌握用斯托克斯公式测定液体黏性系数的方法。

3.学会测量显微镜的使用。

二、仪器用具圆筒形玻璃容器、小球、测量显微镜、游标卡尺、米尺、秒表、密度计、镊子、蓖麻油。

三、实验原理实际液体在流动时，由于各层液体的流速不同，相互接触的两层液体之间有力的相互作用，流速较慢与流速较快两相邻液体层之间的这一切向作用力，称为黏滞力。

（在本实验中即指黏附在小球表面的液层与邻近液层的内摩擦产生的黏滞力。

）实验指出：在稳定流动的液体中，黏滞力f 的大小与所取液层的面积△s 和液层间的速度梯度z v △△的乘积成正比，即 s dzdv f △η= 式中比例系数η称为液体的黏性系数。

它是用来表征液体黏滞性的物理量，它的SI 单位制（国际制）为帕秒（Pa ·s ）；CGS 单位制是泊（P ），1Pa ·s=10P 。

黏性系数还与温度有关，液体黏性系数随温度升高而减小；气体则相反。

小球在液体中运动时，如果速度不大，将受黏滞阻力的作用，它是由于黏附在小球表面的液层与邻近液层的内摩擦而产生的。

如果液体是无限广延的，液体的黏滞性较大，小球的直径较小，速度也较小，斯托克斯指出小球在黏滞性液体中运动时，所受黏滞阻力的大小为dv f πη3=上式称为斯托克斯公式，d 是小球直径，v 是小球运动的速度。

当小球在液体中下落时，重力向下，浮力和黏滞阻力向上，由斯托克斯公式可以看出，黏滞阻力随小球运动速度的增加而增加。

小球刚开始下落时，速度很小，黏滞阻力较小，所以小球做加速运动，随着速度的增加，黏滞阻力就逐渐变大，而小球运动速度达到一定大小时，小球受到的合力为零，小球将以匀速v 下降，即03-61-61033=ndv g d g d πρπρπ 其中ρ是小球的密度，ρ0是液体的密度，g 是重力加速度，故可得g d v20-·181）ρ（ρη= （a ） 如图，玻璃筒内盛待测液体，筒上有相隔一定距离L 的水平刻线m ，m 1距离液体表面有一定距离（使得小球运动一定距离后，达到m1时已经开始做匀速运动），在贴近液体表面玻璃筒中心处轻轻放入小球，小球到达m 1开始计时，到达m 2停止计时，算出小球经过匀速区间L 的时间t ，由L/t 求得小球下落速度v ，用读数显微镜测量小球直径，用密度计测量液体密度。

实验四液体粘滞系数的测定一、实验目的：1．用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数；2．了解PID温度控制的原理；3．练习用秒表测量时间，用螺旋测微器测量直径。

二、实验器材：变温粘度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，秒表，螺旋测微器，游标卡尺、钢球若干。

三、实验原理：当固体在液体内部运动或液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在内摩擦力，阻碍固体与液体或液体之间的相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，液体的内摩擦力称为粘滞力。

粘滞力的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数η称为粘滞系数（或粘度）。

对液体粘滞性的研究在流体力学、化学化工、医疗、水利等领域都有广泛的应用，例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量、压力差、输送距离及液体粘滞系数，设计输送管道的口径。

测量液体粘滞系数可用落球法、毛细管法、转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘滞系数较高的液体，本实验采用落球法测量液体的粘滞系数。

粘滞系数的大小取决于液体的性质与温度，温度升高，粘滞系数将迅速减小。

例如对于蓖麻油，在室温附近温度每改变1˚C，粘滞系数值改变约10%。

因此，测定液体在不同温度的粘滞系数有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。

1．落球法测定液体的粘滞系数一个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和粘滞阻力3个力的作用，如果小球的速度v很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出表示粘滞阻力的斯托克斯公式：（1）（1）式中d为小球直径。

由于粘滞阻力与小球速度v成正比，小球在下落很短一段距离后（参见附录的推导），所受3力达到平衡，小球将以v0匀速下落，此时有：（2）（2）式中ρ为小球密度，ρ0为液体密度。

由（2）式可解出粘滞系数η的表达式：（3）本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时粘滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)，而（3）式可修正为：（4）已知或测量得到ρ、ρ0、D、d、v等参数后，由（4）式计算粘滞系数η。

液体粘滞系数测定实验实验仪器液体粘滞系数仪、螺旋测微器、游标卡尺、钢板尺、钢球、磁铁、秒表、温度计。

三实验原理当物体球在液体中运动时，物体将会受到液体施加的与其运动方向相反的摩擦阻力的作用，这种阻力称为粘滞阻力，简称粘滞力。

粘滞阻力并不是物体与液体间的摩擦力，而是由附着在物体表面并随物体一起运动的液体层与附近液层间的摩擦而产生的。

粘滞力的大小与液体的性质、物体的形状和运动速度等因素有关。

根据斯托克斯定律，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f为（1）式中d是小球的直径，v是小球的速度，为液体粘滞系数。

就是液体粘滞性的度量，与温度有密切的关系，对液体来说，随温度的升高而减少（见附表）。

本实验应用落球法来测量液体的粘滞系数。

小球在液体中做自由下落时，受到三个力的作用，三个力都在竖直方向，它们是重力、浮力、粘滞阻力f。

开始下落时小球运动的速度较小，相应的阻力也小，重力大于粘滞阻力和浮力，所以小球作加速运动。

由于粘滞阻力随小球的运动速度增加而逐渐增加，加速度也越来越小，当小球所受合外力为零时，趋于匀速运动，此时的速度称为收尾速度，记为v0 。

经计算可得液体的粘滞系数为（2）式中是液体的密度，是小球的密度，g是当地的重力加速度。

可见，只要测得，即可由（2）式得到液体的粘滞系数。

但是注意，上述推导包括（1）、（2）式都在特定条件下方才适用（见原理的第一段黑体字部分），通过对实验仪器和实验方法的设计，这些条件大多数都可以满足或近似满足（结合本实验所用仪器和实验步骤，思考一下哪些条件被满足，是如何做到的），唯独“无限广延”在实验中是无法实现的。

因此，为了准确测出液体的粘滞系数，我们需要进一步对实验进行设计，下面将分别在实验上采用外推法和在理论上对计算公式进行修正进行测量，这些方法体现了实验手段和理论手段在物理实验中的作用和特点，同时反映出针对同一个问题如何在实验中层层深入，不断提高测量结果的准确程度，而这正是物理学实验的魅力所在。

落球法测液体粘滞系数实验报告落球法测液体粘滞系数实验报告引言液体的粘滞性质是指其内部分子间的摩擦阻力，是液体流动过程中的重要参数。

粘滞系数是描述液体粘滞性质的物理量，它与液体的黏度密切相关。

本实验采用落球法测量液体的粘滞系数，通过实验数据的分析，探究不同液体的粘滞性质以及其与温度的关系。

实验步骤1. 实验器材准备：实验所需的器材包括落球仪、计时器、温度计、容器等。

2. 实验液体准备：选择不同液体进行实验，如水、甘油、酒精等，分别倒入容器中。

3. 实验环境准备：将实验室温度调整到稳定状态，并记录下实验开始时的温度。

4. 实验操作：将落球仪放置在容器中，将液体从仪器顶部注入，待液体稳定后，观察落球的速度，并用计时器记录下落球所需的时间。

5. 实验数据记录：根据实验操作的结果，记录下不同液体在不同温度下的落球时间。

实验结果与分析根据实验数据，我们可以计算出不同液体在不同温度下的粘滞系数。

通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 不同液体的粘滞系数不同：根据实验数据，我们可以发现不同液体的粘滞系数存在差异。

例如，水的粘滞系数较小，而甘油的粘滞系数较大。

这是因为液体的粘滞系数与其分子间的相互作用力有关，不同液体的分子结构和化学性质不同，因此其粘滞系数也会有所差异。

2. 温度对粘滞系数的影响：通过对不同温度下的实验数据进行比较，我们可以发现温度对液体的粘滞系数有一定的影响。

一般来说，随着温度的升高，液体的粘滞系数会减小。

这是因为温度的升高会增加液体分子的热运动能量，使得分子间的相互作用力减弱，从而降低了液体的粘滞性。

3. 实验误差的考虑：在实验过程中，由于各种因素的影响，可能会存在一定的误差。

例如，由于仪器的精度限制或操作不准确等原因，实验数据可能会有一定的偏差。

为了减小误差的影响，我们可以多次进行实验，并取平均值来提高数据的准确性。

结论通过落球法测量液体的粘滞系数，我们可以得出不同液体的粘滞性质以及其与温度的关系。

液体粘滞系数的测定实验报告一、实验目的1、了解用落球法测定液体粘滞系数的原理和方法。

2、掌握游标卡尺、千分尺、秒表等仪器的使用方法。

3、学会数据处理和误差分析。

二、实验原理当一个小球在液体中下落时，它会受到重力、浮力和粘滞阻力的作用。

在小球下落速度较小的情况下，粘滞阻力可以表示为：＼（F ＝ 6\pi\eta r v\）其中，＼（＼eta\）是液体的粘滞系数，＼（r\）是小球的半径，＼（v\）是小球下落的速度。

当小球下落时，重力减去浮力等于粘滞阻力，即：＼（mg ＼rho Vg ＝ 6\pi\eta r v\）其中，＼（m\）是小球的质量，＼（＼rho\）是液体的密度，＼（V\）是小球的体积。

当小球下落达到匀速时，加速度为零，速度不再变化，此时有：＼（mg ＼rho Vg ＝ 6\pi\eta r v_{0}＼）其中，＼（v_{0}＼）是小球匀速下落的速度。

设小球的密度为\（＼rho_{0}＼），半径为\（r\），质量\（m ＝＼frac{4}｛3}＼pi r^｛3}＼rho_{0}＼），体积\（V ＝＼frac{4}｛3}＼pi r^｛3}＼），则可得：＼（＼eta ＝＼frac{＼left( ＼rho_{0} ＼rho ＼right) g r^｛2}｝｛18 v_{0}｝＼）通过测量小球匀速下落的速度\（v_{0}＼）、小球的半径\（r\）、液体的密度\（＼rho\）和小球的密度\（＼rho_{0}＼），就可以计算出液体的粘滞系数\（＼eta\）。

三、实验仪器1、粘滞系数测定仪：包括玻璃圆筒、调平螺丝、激光光电门等。

2、小钢球：若干个。

3、游标卡尺：用于测量小球的直径。

4、千分尺：用于更精确地测量小球的直径。

5、电子秒表：用于测量小球下落的时间。

6、温度计：用于测量液体的温度。

7、镊子：用于夹取小球。

8、纯净水、酒精等不同液体。

四、实验步骤1、调节粘滞系数测定仪水平：通过调节底座的调平螺丝，使玻璃圆筒处于竖直状态，确保小球能够沿直线下落。