浅议《落球法变温粘滞系数测量与分析》课程论文.doc

　　浅议《落球法变温粘滞系数测量与分析》课程论文 浅议《落球法变温粘滞系数测量与分析》课程论文 导读： 普通物理实验 C 课程论文题 目 落球法变温粘滞系数测量与分析 学 专 年 学 姓 物理科学与技术学院 院 _____________________ 物理学师范 业 _____________________ 0级 2011 级 _____________________ 222011315231296 号 _____________________ 金则仙 名 _____________________ 孙卫伟 指 导 教 师 _____________________ 论 文 成 绩 _____________________ 答 辩 成 绩 _____________________ 2012 年 12 月 7 日 落球法变温粘滞系数测量与分析实验研究金则仙西南大学物理科学与技术学院 物理师范三班 学号：222011315231296 摘要：本文主要探讨了对球法变温粘滞系数测量与分析实验的实验装置的一些改进和建议 。 通过这些改进，希望能够减小实验，实验数据更加准确，实验过程更加快速方便。 为了探 究不同温度对液体粘滞系数的影响， 以不同温度下金属小球在蓖麻油中下落快慢程度来得出 液体粘度的变化，从而测出液体的粘滞系数。 本文就该实验的实验中人为计时不准，金属小 球如何铅直下落， 温度快速变化以及实验数据组数合理安排等方面进行探讨研究。 希望通过 这些改进能够使实验更加合理，更能反映真实情况。 关键词： 粘滞系数 改进 计时 水平铅直 快速变温 数据组数 0 引言： 液体的粘滞系数是表征液体粘滞性强弱的重要参数。 液体粘滞性的测量也是 相当重要，在现代医学中，许多心血管疾病都与血液粘度的变化有关，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，石油在封闭的长距离管 道中输运时，必须测量被输石油的粘度从而合理的设计输送管道的口径。 因此， 液体粘滞系数的测定在实际生产生活中非常重要，在工程、生产技术及医学等方 面有着重要的应用。 由于不同温度下液体的粘滞系数将会发生一定的变化，这就需要我们对各 种液体的粘度随温度的变化能够熟悉的掌握， 这样才能使技术更好的服务我们的 生活。 想要准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体的温度。 本研究采用了 PID 调节原理的自动恒温装置控制温度，通过对温度的控制运用落球法求得不同 温度下液体的粘滞系数。 并着重讨论在实验过程中对如何减少由于温度不稳定造 成的影响， 人为计时观察带来的误差，如何快速改变温度以及对实验装置水平的 改进等方面的问题。 随着社会对创新型人才的迫切需求，国家的自主创新口号越来越响亮，而 未来的社会发展掌握在新一代青年人的手里。 作为一名未来的人民教师，深知自 己的肩上扛着祖国的未来，学会自主创新将是每位教师的必修课。 我认为，通过 一个实验我们不应该只注重结果，而应该更看重 3 4 浅议《落球法变温粘滞系数测量与分析》课程论文 导读： 过程中的所遇到的问题，在这些 问题的基础上做进一步的改进和延伸， 这样我们才能真正通过实验提升我们的自 主研究能力，分析观察能力，探究创新能力等。 主体： 1 实验介绍 原理：当液体流动时，液体质点间存在相对运动，这时质点之间会产生内摩擦力 反抗他们之间的相对运动， 液体的这种性质称为粘滞性，这种质点间的摩擦力称 为粘滞力。 由于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，而 把这个比例系数称为粘度（或粘滞系数） 。 如右图 1 所示，质量为 m 的金属小球在黏滞液体中下落时，受 3 个力，别 为重力 G、浮力 F、以及黏滞阻力 f。 若液体的黏滞性较大，小球的质量均匀、 体积较小、表面光滑，小球在液体中下落不产生漩涡，而且下落速度较小，则小 球收到的黏滞阻力为 f=3π η vd 其中η 为液体的黏度，d 为小球的直径，v 是小球在流体中 运动时相对流体的速度。 当小球开始下落时，速度较小，所受到的黏滞阻力也较小， 这时，小 的重力大于浮力和黏滞阻力之和，做加速运动；随着小球 速度的增加， 小球所受黏滞阻力也随之增加，当小球的速度达到一定数 值 v0 时，三力平衡，小球受外界合力为 0，小球开始匀速下落， 此时 G=F+f 即 mg=ρ 0gV+3π η v0d图 1 金属小球受力 V G F f ② ③ 式中 m，V 分别表示小球的质量和体积，ρ 0 表示液体密度。 如果ρ 表示小球的密度，则小球的体积为4 d 3 π（ ） 2 V= 3 ④ 小球质量 m 为π 3 dρ m=ρ V= 6 ⑤ 代入整理得( ρ -ρ 0)gd 2 η = 18v0 ⑥ 当小球密度较