曲⾩师范⼤学实验报告
实验⽇期：2020.5.24 实验时间：8：30-12：00
央视新闻频道改版
姓名：⽅⼩柒学号：**********
年级：19级专业：化学类
实验题⽬：⽤落球法测液体黏度
⼀、实验⽬的：
1.掌握⽤落球法测量液体的粘滞系数。
2.了解⽤斯托克斯公式测量液体粘滞系数的原理，掌握适⽤条件。
3.测定蓖⿇油的粘滞系数。
⼆、实验仪器：
蓖⿇油，玻璃圆筒，游标卡尺，⽶尺，电⼦秒表，⼩钢球，螺旋测微器，天平，镊⼦，密度计，温度计 三、实验内容：
（1）⽤⽶尺测量⼩球匀速运动路程的上、下标记间的距离L（L在实验过程中不允许修改）。
（2）⽤秒表分别测量直径d=2.000mm和d=1.500mm的⼩球下落L所需要的时间t，重复测量6次，取平均值。 （3）将测量数据填⼊数据表格。
四、实验原理：
2、⽤落球法测量液体的黏度
当⼩球在液体中运动时，见下图，将受到与运动⽅向相反的摩擦阻⼒的作⽤，这种阻⼒即为黏滞⼒。它是由于粘附在⼩球表⾯的液层与邻近液层的摩擦⽽产⽣的。当⼩球在均匀、⽆限深⼴的液体中运动时，若速度不⼤，球的体积也很⼩，则根据斯托克斯定律，⼩球受到的黏滞⼒为
F=6πηvr
螺旋升降机的选用式中，η为液体的黏度，v为⼩球下落的速度，r为⼩球半径。如果让质量为m，半径为r的⼩球在⽆限宽⼴的液体中竖直下落，它将受到三个⼒的作⽤，即重⼒G，液体浮⼒F浮，粘滞⼒F。
F=6πηvr
F浮=4/3πr3ρ0g
G=mg G=F- F 浮=0
由此可得液体的粘滞系数为：
300
4
()3张哲源
=
6m r g rv πρηπ-
若测量⼩球以匀速率v0下落距离L 所⽤的时间t ，则液体的粘滞系数为：
3
麻醉药品临床应用指导原则04()3=6m r g
t rL πρηπ-?（1）
由于实验中，⼩球是在内半径为R （直径为D ）的玻璃圆筒内下落，圆筒的直径和液体深度都是有限的，因此实际作⽤在⼩球上的粘滞阻⼒将与斯托克斯公式给出的略有不同。当圆筒直径远远⼤于⼩球直径，且液体⾼度也远⼤于⼩球直径时，其差异是很微⼩的。因此，在求粘滞系数时我们加上⼀项修正项，将上述粘滞系
数公式变为3
04()3=r
61+2.4m r g t
rL R πρηπ-
（）
本次实验中我们忽略由于实验条件限制所引⼊的修正，⽤公式（1）计算液体粘
滞系数：30302
0204
()3=64
()3=64())2=18()18m r g t rL
r g
t rL
d g
t心理月刊杂志
L
d g t
L πρηπρρππρρρρ-
---=（
其中：ρ、ρ0 、d 、L 分别为⼩球密度、液体密度、⼩球直径、⼩球匀速下落⾼度。
图3 ⼩球下落⽰意图
当⼩球在液体中下落时，作⽤在⼩球上的⼒有重⼒ρgV，浮⼒ρ0gV和黏滞⼒6πηvr，其中ρ和ρ0分别是⼩球和液体的密度，V 是⼩球的体积，三个⼒都在竖直⽅向，重⼒向下，浮⼒和黏滞⼒向上。当⼩球刚开始下落时，重⼒⼤于浮⼒和黏滞⼒之和，⼩球向下做加速运动。随着速度的增加，黏滞⼒逐渐加⼤，当速度达到⼀定值时，作⽤在⼩球上的各个⼒达到平衡，于是⼩球匀速下落
上式适⽤于⼩球在⽆限深⼴的液体内运动的情况。考虑到器壁对⼩球运动的影响，实验中要注意使⼩球以初速度为零沿轴线位置下落。如上图所⽰，射⼩球下落的距离为L，⼩球通过距离为L所⽤的时间为t，则
1(ρ?ρ0)gd2t
η=
五、实验步骤：
Ⅰ、流程简述：1．调整底座⽔平。
2．调整底盘⽔平。
3．确定⼩球下落间距L（实验过程中不允许改动）。
4．记录测量的结果；⽤镊⼦夹起⼩球，先在蓖⿇油中浸⼀下，然后在圆筒中央靠近液⾯处轻轻投下，⾃由落体下落，然后⽤秒表记录每次⼩球经过L所⽤的时间t，每个⼩球重复实验六次。
Ⅱ、线上操作：
1.主窗体介绍
成功进⼊实验场景后，实验场景主窗体如下图所⽰
落球法测液体的黏度实验场景2. 正式开始实验
1、拖动场景中⽶尺⾄量筒右侧。
2、在玻璃量筒⼤视图中调节开始、结束⾼度，点击数据表格中“确认按钮”，保存状态。实验过程不允许再调整计时⾼度。
3、打开秒表⼤视图，准备计时。
4、测量直径2.000mm⼩球的下落时间。
1）拖动镊⼦⾄盛放2.0mm钢球的砝码盒处，夹取钢球。
2）拖动钢球⾄玻璃量筒处，松开⿏标，钢球下落。
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5、测量钢球下落时间
6、参照步骤3、4、5，重复测量⼤、⼩钢球下落时间。记录到数据表格，计算液体黏度系数。
7、拖动吸铁⽯，将钢球从量筒底部取出。
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