光电变温粘滞系数测定

1、光电变温粘滞系数测定预习要求（30）（课前需写好，做实验前评分）一、实验名称（参考课本）光电变温粘滞系数测定二、实验仪器材料（参考课本） J型多光电门智能计时器、变温粘滞系数测定仪、4位数显恒温加热装置、热水泵、天平、千分尺、温度计、铝球、石头球等。三、实验目的要求（参考课本）1 学会用落球法测定粘滞系数；2 研究液体粘滞系数随温度变化关系；3 学会逐差法及图解法处理实验数据的方法。四、实验原理（参考课本） 当光滑小球在无限深广的液体中下落时，如果小球的直径d及下落速度v均小时（即满足小雷诺数条件），小球在液体下落过程中所受液体的粘滞系数阻力可由斯托克斯公式给出，既： f=3 u d

2、 (u是小球下落的速度， 是粘滞系数， d是小球直径) 此时小球在液体中将同时受到三个竖直方向力的作用：小球的重力mg (m是小球的质量)液体对小球的浮力gV(V是小球的体积，是小球的密度)及粘滞阻力. f=3 u d 当小球下落时，由于重力大于竖直向下的gV+3ud浮力与粘滞阻力之和见（图一），小球向下作加速度运动，随着小球速度的增加，当上述三个力达到平衡时，即： mg=gv+3vd gV+3ud 于是小球以速度V作匀速运动由上式得：= (1) H 实验时由于液体必须盛在容器中，如（图二）所示而小球则沿圆筒中心 mg D 轴线下降，故不能满足无限深广的条件， （图一） （图二）因此必须对（）

3、进行如下修正才符合实际情况，即：= (2)(2)式中D为容器内直径，H为液柱高。 本实验使用液体为甘油，当温度T=0时，×10Kg/m,当温度变化时，密度也随之变化，其变化关系为:/（1+ =5×10/为甘油体膨胀系数。五、实验内容与步骤（参考课本）实验内容一、 若单纯测定室温下的液体粘滞系数，根据公式（2），只要测出m、d、H、D、V值就可以算出液体粘滞系数。二、 根据液体粘滞系数与球材质无关但与温度有关，且它与温度的变化关系较为复杂，很难用一种解析的方法来研究，但通过改变液体的温度，可测出液体不同温度下的粘滞系数与温度的关系。（1） 1 调节光电变温粘滞系数测定仪上的圆

4、筒使成铅直，测出盛甘油圆筒的内直径D及液体深度H。 2 接通计时器并使其进行自检。打开水泵开关，使水箱内水能实现循环，使外筒与内筒之水位与甘油的液面等高。 用天平称出k(78)个小球的质量M，用m=M/k求出每个球的质量，然后用千分尺测出小球的直径三次，编号待用。 调节4位数显恒温加热装置，使温度指示至150C左右，如果室温高于150C，可在水箱中放入适量冰块，使其降至所需温度。待大约10分钟后，内箱的甘油温度与外筒间的水温基本达到平衡。将小球先放在甘油内浸一下，然后用镊子夹起放在圆筒顶端的定位盖中心孔上，让其自由下落。当小球下落经过各光电门时，计时器应显示0、1、2、3、4、7各数字，此时说

5、明小球已完成挡光。图“”功 按【停止】键后，屏幕循环显示所测时间tn， 再按【停止】键，屏幕按“逐差法”循环显示逐次相减的时间数据tn-(n-1)。 又按【停止】键，屏幕按“逐差法”循环显示等间隔相减的时间数据tn-(n-2)；再按 【停止】键，就显示tn-(n-3)；依此类推。 【停止】键是屏幕显示切换键，屏幕显示可在tn、tn-(n-1)、tn-(n-2) 值之间切换。 调节4位数显恒温加热装置的预定开关，改变测量点的温度，每次上升340C为一个测量点，重复上面各步骤，每个温度点恒温时间应超过10分钟，以保证甘油内部温度均匀。共测出5个以上不同温度的t值。六、原始实验数据记录表格（参考课本

6、）    画出课本上154页 “表23-1”中的表格。 表23-2不用画。    （若同学上课有多的时间，鼓励大家多测，多测的数据可以另画表格）1 按实验要求独立设计表格。2 根据U0S/t分别算出不同温度下匀速下降的速度。3 按公式（2）测出不同温度下甘油的粘滞系数。4 以温度T为横坐标，粘滞系数为纵坐标，绘出T曲线图。5 从实验曲线上测出T200C及T250C的实验值，并与表中所给的公认值比较，算出相对误差。温度T（0C）202530粘滞系数（）数据记录（30）(上课需完成的内容，下课前评分,且需教师签字)1记录数据。将不同振动系

7、统（指在滑块上加不同附加物或不同弹簧）时测得的数据，分别填入自拟的表格中。2利用（2136）、（2137）、（2139）式计算不同情况下的、和Q的值。3在同一坐标纸上做出不同系统的振幅衰减曲线。4比较计算结果，分析各振幅衰减曲线，总结阻尼振动的特点和规律。七、实验数据记录（即完成步骤六中的表格）    记录清楚、整洁 完成实验报告（40）(课后完成，下次上实验课交，且评分)八、实验数据处理及结果（即对步骤七中的数据处理，得出实验结论）    要求： 用逐差法处理数据 九、实验分析（对实验的想法，或改进的意见等等）十、思考题