2013年大学物理实验研究论文
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大学物理实验论文(5篇)高校物理试验论文(5篇)高校物理试验论文范文第1篇物理学是一门试验科学,物理试验是物理学进展的基础。
也可以说是“系统工程”,它集力、热、声、光、电于一体。
高校物理试验作为一门独立设制的课程,是同学动手、观看、制造思维、处理数据、总结写作等综合力量提高的过程,有着其他课程不行替代的作用。
因此不能教条学习,只是简洁地照猫画虎,测几组数据。
应使知其然,还能举一反三,循序渐进。
要在全学年试验中,致使综合力量有全面“质”的飞跃。
只有这样才能真正起到熬炼实效,这就要求试验老师在每个试验过程中乐观引导同学的学习欲望。
2利用物理学史激发同学的爱好光学是讨论客观世界中有关光现象规律的一门学科,通过大量历史资料和出土文物的分析讨论,充分证明我国古代光学在世界科学技术史中的重要贡献。
当时物理学领域内成就最大的是墨家,它是由鲁国的墨翟(公元前480~39年)和他的弟子等所创立。
《墨经》是墨家的集体创作成果,它比古希腊欧几里得(公元前330~275年)“光学”还早百余年,不仅是中国光学的先驱,在世界光学史中也占据先的地位。
《墨经》对光的直进律,做出了精辟的记载,认为从物体上发出来的光线,似乎箭矢一样(“光之人,照若射”),通过精细的观看试验发觉,当两个光源同时照一物,产生本影和半影,还给投影下了一个科学定义:光有所遮挡的地方就是影。
墨家依据光的直进律,制成了世界上最早的针孔照相机。
在十一、十二世纪间,我国科学家郭守敬依据光学原理制成了各种天文仪器,观测天象,取得了丰硕成果[4]。
在教学中我们感到,上试验课缺少足够的时间,应当将试验仪器的一些改进通过演示,使同学明白其有用与便捷。
而我们只能见缝插针,简洁叙述。
例如:在薄透镜测焦距的试验中,以前成像的像屏用的是一个喷漆薄铁片。
共轭法测焦距,要求同学们在观看到大小两个像,我们说这叫“大像追小像”,追的结果是看两像的中心是否重合,这一步是用成像的方法(细调)验证粗调是否调好了,是否“同轴等高”。
大学物理实验小论文 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020大学物理实验小论文班级姓名学号摘要:主要介绍我在本次大学物理实验中获得的知识与体会。
关键词:认识体会数据处理总结一、对大学物理实验的认识大学物理实验是非常重要的基础课,其目的是培养我们掌握实验的基本理论、方法和技巧;培养我们严谨的思维能力和创新精神,特别是与现代科学技术发展相适应的综合能力;培养严肃认真的工作作风和科学态度。
对于我们将来独立从事实际工作是十分有必要的。
二、大学物理实验中的体会1、养成实验前预习的好习惯。
实验时,为了在规定的时间内快速高效率地完成实验,达到良好的实验效果,需要认真地预习,才能在课上更好的学习,收获的更多、掌握的更多。
根据实验教材的相关内容,弄清楚所要进行的实验的总体过程,弄懂实验的目的,基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;思考实验可能用到的相关实验仪器,对照教材所列的实验仪器,了解仪器的工作原理,性能,正确的操作步骤,特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。
然后写预习报告,包括目的,原理,仪器,操作步骤等。
2、上课时认真听老师做讲解,切记老师所讲的重点内容。
记下老师实验指导的内容有助于自己实验时避免犯错及实验报告的书写。
3、大学物理实验培养了我做事的耐心与细心。
课堂操作时需要严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全。
读数,需要有足够的耐心和细心,尤其是对一些精度比较高的仪器,读数一定要按照正确的读数方法并且一定要细心。
对于数据的记录,则要求我们要有原始的数据记录,它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。
4、培养自己的动手能力。
现在,大学生的动手能力越来越被人们重视,大学物理实验正好为我们提供了这一平台。
每个实验我都亲自去做,不放弃每次锻炼的机会。
三、大学物理实验数据处理1、作图法选取适当的自变量,通过作图可以找到反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。
物理实验设计论文(5篇)物理试验设计论文(5篇)物理试验设计论文范文第1篇一、试验设计教学的必要性1996年上海高考第四(5)题要求测定陶瓷管上匀称电阻膜的厚度,就属于设计型试验.但由于题目给出了全部试验器材和全部相关量,使试验定位在电阻或电阻率的测定上,又大大降低了试验难度,只属于局部设计型试验.无论命题者出于何种考虑,设计型试验究竟半遮半掩地消失了,这多少给教学工提了个醒.1.从小处着眼,加强试验设计教学上海作为高考改革的试点城市,其胜利的改革将为全国高考供应可能的改革方向,甚至一些新奇的题型和情境,都可能为全国高考所借鉴.如1996年全国高考第21题就是从1995年上海高考第一(5)题脱胎而来的.无疑上海高考关于试验设计的考查是又一个胜利的改革举措,极有在全国推广的价值.而物理《考试说明》中要求“会用在这些试验中学过的试验方法”,也为试验设计的考查在全国的推广供应了可能.2.从大处着眼,加强试验设计教学闻名核物理学家钱三强先生在为郭奕玲、沈慧君编著的《物理学史》所作的序中,曾严峻指出:“今日我们科学界有一个弱点,这就是思想不很活泼,这或许跟大家过去受的教育有肯定关系……”我们经常教育同学“应当……”“必需……”;我们的考试题目经常不惜笔墨描述背景、附加条件,最终只有一个小小的空格“是……”.这样培育选的人才在学校是好同学,步入社会是好职员,大脑中只是机械地跳动着两个问题:“你要我做什么?你要我怎么做?”工作经常:“完成”的相当美丽,但思想僵化,毫无创见.这正是我们的悲伤!长期以来的这种教育选拔模式,致使我们现在仍只能在很羞怯地提到几个美籍华人时才有一种借来的荣光与骄傲!思想不活跃,是由于我们给了同学太多的“必需”的限制;思想僵化,是由于我们留给同学太少的“可能”的余地.试验设计的教学,正是活跃思想,培育力量的一种好方法,授以试验的基本方法,让同学自己去考虑有哪些可能的做法,自己会怎么做.二、试验设计的基本方法1.明确目的,广泛联系题目或课题要求测定什么物理量,或要求验证、探究什么规律,这是试验的目的,是试验设计的动身点.试验目的明确后,应用所学学问,广泛联系,看看该物理量或物理规律在哪些内容中消失过,与哪些物理现象有关,与哪些物理量有直接的联系.对于测量型试验,被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示;对于验证型试验,在相应的物理现象中,怎样的定量关系成立,才能达到验证规律的目的;对于探究型试验,在相应的物理现象中,涉及哪些物理量……这些都是应首先分析的.举例来说,要测定地球表面四周的重力加速度,我们就应检索:在所学学问范围内,哪些内容涉及到重力加速度,它与其他物理量有何定量关系,并一一排列出来:(1)在静力学中,静止物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力大小就等于重力,即T=N=mg.若T(或N)和m能测出,则重力加速度g可测定.(2)在超重或失重(但不完全失重)系统中,F-mg=±ma.若F、a 和m可测出,则重力加速度g可测定.(3)在运动学中,物体从光滑斜面上由静止下滑,s=12gsinθt2.若s、θ和t可测定,则重力加速度g也可测定.(4)在运动学中,物体从粗糙斜面上由静止下滑,s=12(gsinθ-μgcosθ)t2.若s、θ、μ和t可测,则重力加速度g也可测定.(5)自由落体运动中,h=12gt2.若h和t可测出,则重力加速度g 也可测定.(6)用重力加速度测定仪测定.(7)在平抛运动中,竖直方向在连续相等的时间内位移之差Δy=gt2.若Δy和t可测,重力加速度g同样可以测出.(8)在斜抛运动中,水平射程可以表示为x=v02sin2θ/g.若x、v0和θ可测出,则重力加速度g也可测出.(9)单摆做简谐振动时,其周期可以表示为T=2πl/g.若T和l可测,则g可测.(10)在焦耳测定热功当量的试验中,若能测出水的质量和上升的温度,算出水增加的内能,再测出重物的质量和下落的高度,同样可测定重力加速度.(11)带电粒子在的匀强电场平行板电容器中平衡时,mg=qU/d.若U、d和带电粒子的荷质比(q/m)可测定,则g可测出.(12)假设一物体在地球表面四周绕地球做圆周运动,mg=GMm/R2,g =GM/R2.…………2.选择方案,简便精确对于每一个试验目标,都可能存在多条思路、多种方案.教材中关于某个试验目标的试验方案,也只是众多方案中的一种,而且不肯定是最好的一种,而只是较可行的一种.那么在众多试验方案中,我们应如何选择呢?一般来说,选择试验方案主要有三条原则:(1)简便性原则即要求所选方案原理简洁、操作简便,各量易测.应尽量避开实施那些原理简单、操作繁琐和被测量不易直接测量的试验方案.(2)可行性原则试验方案的实施要平安牢靠,不会对人身和器材造成危害;所需装置和器材要易于置备,不能脱离实际,不能超消失有条件.(3)精确性原则不同的试验方案,其试验原理、所用仪器以及试验重复性等方面所引入的误差是不同的.在选择方案时,应对各种可能的方案进行初步的误差分析,尽可能选用精确度高的试验方案.以上三原则通常要综合考虑.在前述方案中,方案(1)中常用的测力计误差较大;(2)中F和a均不易测定;(3)中θ和t不易测定且难以保证斜面足够光滑;(4)中θ、t和μ均不易测定;(5)中若用秒表计时人为因素较大,若用打点计时器计时,纸带受振针阻力与通常小物块所受重力相比不能忽视;(6)中仪器先进但一般中学没有;(7)中若用闪光照像技术则是一种好方案,但设备和技术都达不到要求,若用平抛运动的讨论方法误差较大;(8)中θ和v0的测量难度较大;(9)中相对而言较切合中学实际;(10)中需测定的物理量多且很难实行绝热措施;(11)中学阶段不易测定荷质比;(12)只是一个思想试验,无法付诸实践,但可估算,代入数据得g =9.857m/s2,与标准值9.81m/s2只相差4.8.综上所述,中学阶段通常采纳单摆法测定重力加速度.3.依据方案,选定器材试验方案选定之后,考虑该方案需要哪些装置,被测量与哪些物理量有直接的定量关系,这些物理量分别需用什么仪器来测定,从而确定整个试验需要哪些器材.在“用单摆测定重力加速度”的试验中,是利用单摆装置来进行试验的,故需铁架台、细线和摆球等来组装单摆.重力加速度可表示为g=4π2l /T2,周期需用秒表测定;摆长l是从悬点到摆球中心的距离,因此需用米尺和游标卡尺分别测定摆线长度l和摆球直径d.从试验原理表达式可以看出,试验与摆球质量无关,故毋需使用天平.当然,从试验便利性和精确性角度考虑,还需对所选器材作进一步要求,以期把系统误差降到最小.如上述器材中,摆线的伸缩性和质量应较小,摆球的质量应较大.摆线伸缩性大,其长度会随拉力变化而变化;摆球与摆线质量相差越小,系统(摆线和摆球)质心偏离摆球中心越远,误差就越大.为了便于观看,摆球振动的路径宜长,但又要确保单摆做简谐振动,故摆线宜长些,常取1米左右.4.拟定步骤,合理有序试验之前,要做到心中有数:如何组装器材,哪些量先测,哪些量后测,应从正确操作和提高效率的角度拟定一个合理而有序的试验步骤.对一些可直接测量的物理量,可先行测量;对需通过试验装置才能测定的物理量,须先组装器材,再进行试验、观看和测量.在“利用单摆测定重力加速度”的试验中.原理表达式g=4π2l/T2中的l和T分别为单摆的摆长和单摆做简谐振动的周期.因此应先组装单摆,再测定摆长,最终让单摆做简谐振动,测定周期T.依据所测数据计算出重力加速度g的值.至于过程细节不再赘述.5.数据处理,误差分析高考对此要求不高,但常用的数据处理和误差分析的方法还是应当把握,在设计试验时也应予考虑.三、建议物理试验设计论文范文第2篇。
大学物理实验论文范文推荐文章有关大学物理课程小论文范文热度:高中物理教学研究论文范文热度:浅谈初二物理论文范文热度:浅谈大学物理教学毕业论文范文热度:浅谈大学物理教学论文范文热度:大学物理实验是一门着重培养大学生综合能力和素质的课程。
因此,关于提高大学物理实验教学有效性的研究具有重要的理论和现实意义。
下面是店铺为大家整理的大学物理实验论文,供大家参考。
大学物理实验论文范文一:大学物理实验教学改革与创新摘要:基于对当前大学物理实验教学的现状和存在的不足,提出几点关于大学物理实验教学改革与创新的构想。
灵活的大学物理实验教学模式、多样的实验考核评价机制、参与校际间的实验竞赛,以及鼓励学生主持或参与大学生实验创新项目,将有助于提高学生对大学物理实验学习的兴趣。
关键词:大学物理实验;实验教学改革;实验模式创新基础物理学历经三四个世纪的发展已经逐渐成为一门相当完备的学科。
基础物理学中的知识也已经运用到人们生活中的方方面面。
相比于基础物理学,大学物理课程则做了相当多的简化。
对于工科这些非物理学专业的学生来说,大学物理作为公共基础课程,课程的简化是合理的,为学生学习其本专业的课程节省了更多的时间。
物理学有理论物理学和实验物理学。
同样,大学物理的教学过程中也分为理论讲授和实验教学两部分。
实验是一门非常重要而且是必须需要掌握的科学,然而在大学物理的教学过程中,实验教学部分通常是被老师和学生忽略的一部分。
大学物理实验是非常基础的一门实验课程,它是连接理论教学过程中学生对理论知识的感性认知到实际可操控的实验科学知识的桥梁[1-2]。
更深层次的科学研究也分理论研究和实验探索,而大学物理实验是将来更深层次实验研究的基础。
笔者结合近一年来对大学物理课程的讲授与大学物理实验课程的教学过程中所遇到的问题,以及课下与学生的交流、探讨、思考,提出几点关于大学物理实验改革与创新的构想。
1大学物理课程与实验教学的现状1.1理论与实验的脱节目前,大学物理的理论讲授和实验教学是分开,而且理论授课的老师和实验教学的老师是不同的老师。
物理实验论文引言物理实验是物理学中非常重要的一环,它通过实际操作来验证理论,并探讨物理定律的适用范围。
本论文将介绍我所进行的一次物理实验,通过测量和处理数据,得出实验结果,并对实验过程进行分析和讨论。
实验目的本实验的目的是通过测量光的折射现象,验证光的折射定律并探究折射角和入射角的关系。
实验材料和方法材料: - 光源、凸透镜 - 半透明平板、尺子 - 白纸、直尺方法: 1. 在平坦的桌面上放置一块白纸,并将凸透镜置于白纸上方。
2. 将光源放在凸透镜旁边,并使用半透明平板将光源光线折射到凸透镜上。
3. 在白纸上方的适当位置放置直尺,作为测量入射角和折射角的标尺。
4. 调整直尺位置,使其与光线重叠。
5. 使用尺子测量光线的入射角和折射角,并记录测量值。
实验结果根据实验数据测量结果,得到以下入射角和折射角的数据表格:入射角(°)折射角(°)30 2145 3060 4075 4890 55数据处理与分析在本实验中,我们通过测量得到了一系列不同入射角和对应的折射角。
根据测量结果,我们可以绘制入射角和折射角的关系图,并根据图像进行分析。
import matplotlib.pyplot as plt# 数据incident_angles = [30, 45, 60, 75, 90]refracted_angles = [21, 30, 40, 48, 55]# 绘制图像plt.plot(incident_angles, refracted_angles, 'o-')plt.xlabel('入射角(°)')plt.ylabel('折射角(°)')plt.title('入射角和折射角关系图')plt.grid(True)plt.show()根据实验数据和绘制的入射角和折射角关系图,可以得到以下结论: 1. 光的折射现象符合折射定律,即入射角和折射角之间存在固定的关系。
谈物理实验中对实验数据的处理段书伟(材料学院12级6班 201200150045)摘要:在一个物理实验中,得到准确的实验数据是一个好的实验的前提,因此,实验数据的处理是实验中非常重要的一个环节。
在这篇论文中,我将由单摆测重力加速度的数据处理方法拓展开来,谈一下实验数据处理中一些常用的方法,包括列表法、作图法、逐差法、线性回归法。
关键词:物理实验;数据处理;减小误差About the experimental data in physical experimentDuan ShuweiAbstract:In an physical experiment, it is a good precondition that to obtain the accurately experimental data. So experimental data processing is an important step in an experiment. In this the sis, I will expend from the acceleration of gravity by pendulum test data processing method , and talk about some of the methods which are commonly used, including list method, graphical solution, least square method and linear regression method.key words: physical experiment; data processing; reduce the error一个好的物理实验,不仅包括运用恰当的试验方法、选择恰当的实验仪器,还包括实验数据的恰当处理。
在物理实验中,总会产生一些不可避免的误差,这是一个值得实验者永远思考的问题。
大学物理实验数据处理及误差分析的研究摘要:对在这一年的物理实验过程中用到的各种实验数据处理以及误差分析的方法进行总结。
关键词:数据处理,误差分析,不确定度引言:1.物理实验是解决有关物理问题的重要方法,解释物理实验过程中每个数据出现的意义,使人们通过物理实验对知识的创新,或能够把知识引用到其他可以引用的知识点上。
本文提出了在物理实验中常出现的数据问题及解决方式。
2.略微谈一下电脑软件在数据处理方面的优缺点及适用对象。
物理实验有自己的实验目的、实验知识、实验方法,在实践活动中要理解实验的作用,实验的过程和结果。
使所学的知识得到巩固,这样学生的思维和操作能力才能不断提高,同时学生在实验中明白每个出现的数据,并进行整理和分析。
实验数据的处理方法实验结果的表示,首先取决于实验的物理模式,通过被测量之间的相互关系,考虑实验结果的表示方法。
常见的实验结果的表示方法是有图解法和方程表示法。
在处理数据时可根据需要和方便选择任何一种方法表示实验的最后结果。
(1)实验结果的图形表示法。
把实验结果用函数图形表示出来,在实验工作中也有普遍的实用价值。
它有明显的直观性,能清楚的反映出实验过程中变量之间的变化进程和连续变化的趋势。
精确地描制图线,在具体数学关系式为未知的情况下还可进行图解,并可借助图形来选择经验公式的数学模型。
因此用图形来表示实验的结果是每个中学生必须掌握的。
图解法主要问题是拟合面线,一般可分五步来进行。
①整理数据,即取合理的有效数字表示测得值,剔除可疑数据,给出相应的测量误差。
②选择坐标纸,坐标纸的选择应为便于作图或更能方使地反映变量之间的相互关系为原则。
可根据需要和方便选择不同的坐标纸,原来为曲线关系的两个变量经过坐标变换利用对数坐标就要能变成直线关系。
常用的有直角坐标纸、单对数坐标纸和双对数坐标纸。
③坐标分度,在坐标纸选定以后,就要合理的确定图纸上每一小格的距离所代表的数值,但起码应注意下面两个原则:a.格值的大小应当与测量得值所表达的精确度相适应。
Excel在杨氏模量测量中的应用摘要:利用Excel对杨氏模量的实验数据进行线性回归分析,计算测量结果及其标准偏差估计值,并通过Excel 绘制具体表格。
关键词:Excel;杨氏模量;线性回归;标准偏差值Analysis of Excel in Young’s ModulusChen zongqin(School of Economics and Management of Southeast University,Nanjing 211189)Abstract:Though using Excel to analyze the experimental data of Young’s Modulus in linear regression and calculate the measurements as well as the standard deviation of them.key words: Excel;Young’s modulus;Linear regression;Standard deviation在物理实验数据处理方法中,常用到最小二乘法求一元线性回归,用该法所得测量结果的标准差估计值与重复测量次数n和测量结果的大小有关,若测量过程中的其他不确定分量可以忽略,则可求得回归系数和测量结果的不确定度。
用Excel来完成对杨氏模量测量中的数据处理和对数据的线性回归分析,可减少人工计算的误差及强度,以得到较为理想的结果。
1.实验回顾在“拉伸法测金属丝的杨氏模量”的实验中,后足尖A到两前足尖B、C连线的距离b称为光杠杆常数(如图1)。
图2所示为光杠杆放大原理示意图。
标尺和观察者在两侧,开始时光杠杆反射镜与标尺在同一平面,在望远镜上读到的标尺读数作者简介:陈宗琴,1993年,女,贵州贵阳人,本科生,czqseu@ 为n0,当光杠杆反射镜的后足尖下降△L,将会产生一个微小偏转角θ,此时在望远镜中读到的标尺数为n1,n1-n0即为放大后钢丝的伸长量N,称为伸长。
我国大学物理实验论文一、我国大学物理实验的重要性大学物理是一门以实验为基础的学科,大学物理实验和大学物理理论占有同等重要地位,它们既有着深刻的内在联系,又有着各自的任务和作用。
大学物理实验在培养学生分析问题和解决问题的能力及激发学生科学创新意识方面有着其它学科不可替代的作用。
大学物理实验不但把物理理论知识用到实验上,而且更好地解释生活中的物理现象并加以科学验证。
通过大学物理实验能培养学生达到以下几点科学实验能力及实验目的:1.通过对实验现象的观察分析和物理量的测量,能够更好的加深对理论知识的学习,对定义、定律更深刻的理解;2.通过对实验仪器的调试和使用,能够更好地培养学生动手动脑的能力及临时处理突发事件的能力;3.通过对实验数据的处理及图像的绘制,能够更好地培养学生对数据的保留与取舍及结果的正确判断与分析;4.通过实验能使学生以独立或合作的方式设计一些基础性实验,从而培养他们独立思考问题,合作完成工作的意识。
二、做好我国大学物理实验前的准备工作实验课又不同于理论课程,有它自身的独特性,因此,在实验前必须做好以下几点工作。
(一)实验理论知识的学习。
实验前对实验理论知识的学习是做好实验的前提条件。
实验理论知识的学习主要是指在实验前要对实验目的、实验原理的熟练掌握,清楚地知道实验的要达到的任务及其所采用的方法,在实验时才能游刃有余地解决实验中所遇到的问题,才能保障实验的顺利完成。
(二)实验设备的准备及调试。
在懂得了实验目的及原理的基础上,才知道实验所需要哪些实验设备,及其仪器参数的要求。
不但要对所做实验设备准备齐全,而且仪器的摆放也要符合实验要求,并且要对实验仪器按照实验要求进行调试。
若中间任何一个环节出现错误都可能影响实验效果,甚至导致实验失败,所以,实验前设备的准备及仪器的调试是做好实验的基本条件。
三、做好我国大学物理实验中的具体工作(一)实验仪器的规范使用。
不同的仪器设备有不同的使用方法及其操作步骤,一定要按照仪器说明书来正确操作使用。
2013年大学物理实验研究论文
液体粘度的测定
机械专业12级过控班
摘要:
本文通过理论计算,证明了用落球法测液体粘度时,小球落入液体实验效果最佳的速度。
并给出了具体操作方法。
通过液体黏度的测定,使实验者观察液体的内摩擦现象,掌握用落球法测量液体黏度的方法,以及学习用比重计测定液体密度的方法和秒表的使用方法。
关键词:粘滞系数、初速度、收尾速度
一 引言
实际的液体、气体具有粘滞性的流体。
当液体稳定流动时,平行于流动方向的各层液体速度都不相同,相邻层流之间存在相对滑动,于是就产生了内摩擦力,这种内摩擦力称为粘滞阻力。
黏度是表征液体的一个重要参数,因此测量液体黏度具有重大意义。
粘度标准 粘度测量除了极特殊的场合都用粘度已知的液体进行比较测量①。
二 实验部分 1.实验目的
1) 观察液体内摩擦现象;用落球法测定液体黏度。
2) 学习用比重计测定液体密度的方法和秒表的使用方法。
2. 实验原理
当一小球在粘性液体中下落时,在铅直方向上受到三个力的作用:向下的重力mg ,液体对小球向上的浮力gV F 0ρ=(0ρ是液体的密度,V 是小球的体积)以及小球受到与其速度方向相反的粘滞阻力ƒ。
其中粘滞阻力是由小球表面粘附的液体与周围液体层有相对运动而产生的。
如果液体是无限深广的,且运动中不产生漩涡,根据斯托克斯定律②,在液体粘度η的液体中,半径为r 、运动速度为ν的小球受到的粘滞阻力νπηr f 6=
托克斯公式是计算粘滞性流体中以低速运动的球形物体所受阻力的公式,如水中的尘沙,雾气中的小水滴,溶液中的生物大分子等。
设小球在液体中由静止开始下落。
在初始阶段小球的速度较小,相应的粘滞阻力也较小,小球做加速运动。
整个下落过程中,小球受
到的重力、浮力保持不变,而粘滞阻力与速度成正比。
因此随着小球速度的增加,其加速度逐渐减小并趋于零。
此后小球做匀速运动,此时的速度成为收尾速度,用t v 表示,小球受到的三力平衡,即 F+ƒ=mg
若小球的密度为ρ,则上式可写成 03
463
433=-+g r r g r t o ρπυπηρπ
整理得
t
o
gr υρ
ρη2
)(9
2-=
由于小球的重力和浮力都与3r 成正比,而粘滞阻力与r 成正比,所以收尾速度与2r 成正比,即半径不同的小球在同种液体中的收尾速度是不同的。
计算收尾速度不能直接引用上式,因为量筒中的液体并不是无限深广的,要考虑容器壁对结果的影响。
在考虑上述影响后,公式修正为
)
23.31)(4.21()(18
1
2H
D
D d L t
gd O o ++-=ρρη
由上式可知,已知小球的半径和密度,通过测量收尾速度可以测出液体的黏度。
同样已知液体的黏度,通过测量小球的收尾速度可以测出小球的半径。
对小到难以测量的球形体的直径(如生物大分子、小油滴等),这种方法也很有效的。
天空中漂浮的云由直径约为0.00001米的小水滴构成的,其在空气中的收尾速度约为1毫米每秒,这样一个很小的上升气流即可使其
浮于空中。
而高空中下落的雨滴的收尾速度约为每秒几米,对运动速度较大的小球有可能出现湍流的情况,斯托克公式不在成立,此时要做另一种修正。
3.实验器材
量筒,小球,秒表,米尺,螺旋测微器,游标卡尺,镊子,比重计,温度计等。
4.实验内容
1) 测量标志线间的距离L,两标志线距离上下页面一般不小于5㎝。
2) 选择十个表面光滑、种类相同的小球,用螺旋测微计分别测出直径d。
3)依次将小球从液面中心静止释放,用秒表测出小球下落距离L所用的时间t。
4)用米尺测出液体的深度H。
5)用游标卡尺测出量筒内经
D。
用比重计测出液体的比重并
o
换算成密度
ρ。
小球的密度有实验室给出。
6)计算η及标准差
σ。
η
5.注意事项
1)实验过程中油保持静止,油中无气泡。
2)为保持实验时温度不变,应避免用手捧握量筒。
3)量筒应铅直放置,使小球沿着筒的中心线下落。
4)量筒上下部的环线标志应水平。
6. 数据处理
次数
1 2 3 4 5 d/㎜ 1.979 1.990 1.998 1.989 2.015 t/s 16.71
16.57 16.50 16.43 15.97 次数
6
7 8 9 10 d/㎜ 1.978 1.995 1.979 1.995 1.979 t/s 16.63 16.25
16.68
16.28
16.64
0ρ=7802 3/m kg , 0ρ=965 3/m kg , 0ρ∆=5 3/m kg ,
Τ=24.5℃, 1T =22.5℃, 2T =24.5℃,
o D =8.274*2
10
-, H=0.3645m , L=0.2500m , L ∆=0.001m ,
t =16.47s , d =1.990㎜, d σ=0.00373㎜, t σ=0.0748s ,
m L L 41078.53
001.03
-⨯==
∆=
σ, 3/89.23
53
-==
∆=
m kg o
o ρσρ,
结果表示为:
三.结果讨论
通过落球法测得甘油在23.5℃时的黏度大致为1.059s
Pa 。
观察到液体中的小球的运动过程以及液体的内摩擦现象,熟练地掌握用落球法测量液体黏度的方法以及秒表的使用。
①《石油石化节能》,1988年第二期
②《物理通报》,王礼祥,1991年第三期。