液體中粘滯現(xiàn)象

1、實(shí)驗(yàn)二十四 液體中粘滯現(xiàn)象的研究一、目的要求本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)量小球在蓖麻油中勻速運(yùn)動(dòng)相同距離所用的時(shí)間，來(lái)探尋時(shí)間t與小球直徑d的函數(shù)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到：1 會(huì)判斷小球是否做勻速運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確測(cè)量小球下落所用的時(shí)間。2 通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)液體的粘滯性有一定的了解。二、儀器設(shè)備實(shí)驗(yàn)架、水準(zhǔn)泡、量筒、各種直徑的鋼珠、秒表、蓖麻油、鋼球?qū)Ч苋?、?shí)驗(yàn)原理各種液體具有不同程度的粘滯性，當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，平行于流動(dòng)方向的各層液體速度都不相同，即存在著相對(duì)滑動(dòng)，于是在各層之間就有摩擦力產(chǎn)生，這一摩擦力稱為粘滯力，它的方向平行于接觸面，其大小與速度梯度及接觸面積成正比，比例系數(shù)稱為黏度，它是表征液體粘滯性強(qiáng)弱的重要參數(shù)。如圖1，

2、當(dāng)金屬小球在粘性液體中下落時(shí)，它受到三個(gè)鉛直方向的力：小球的重力mg（m為小球質(zhì)量）、液體作用于小球的浮力gV（V為小球體積，為液體密度）和粘滯阻力F（其方向與小球運(yùn)動(dòng)方向相反）。如果液體無(wú)限深廣，在小球下落速度v較小的情況下，有： （1） 上式稱為斯托克斯公式，式中為液體的粘滯系數(shù)，單位是Pas ，r為小球的半徑。小球開(kāi)始下落時(shí)，由于速度尚小，所以阻力不大，但是隨著下落速度的增大，阻力也隨之增大。最后，三個(gè)力達(dá)到平衡，于是小球開(kāi)始作勻速直線運(yùn)動(dòng)。即：實(shí)驗(yàn)是在特定容器中進(jìn)行，若將小球沿筒的中心軸線下降，小球進(jìn)入勻速直線運(yùn)動(dòng)后，探尋下落時(shí)間t與小球直徑的函數(shù)關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1將水準(zhǔn)泡放在實(shí)驗(yàn)架

3、上，調(diào)整底盤(pán)水平。2將盛有待測(cè)液體的量筒放置到實(shí)驗(yàn)架底盤(pán)中央，并在實(shí)驗(yàn)中保持位置不變。3選擇一種直徑的小球，經(jīng)鋼球?qū)Ч茚尫?，在小球進(jìn)入勻速運(yùn)動(dòng)之后選擇一段距離，用秒表記時(shí)，重復(fù)多次。4同樣的方法測(cè)量不同直徑的小球的下落時(shí)間。5令，選擇、和函數(shù)形式進(jìn)行回歸，要求用相關(guān)系數(shù)r來(lái)確定函數(shù)形式，求出系數(shù)a、b的值，寫(xiě)出的函數(shù)關(guān)系式。五、思考題1）本實(shí)驗(yàn)中如果鋼球表面粗糙對(duì)實(shí)驗(yàn)會(huì)有影響嗎？2）如何判斷小球在作勻速運(yùn)動(dòng)？實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理一、儀器條件記錄分度值讀數(shù)誤差秒表二、測(cè)量記錄序號(hào)直徑（mm）（s）（s）（s）（s）（s）（s）123456三、的函數(shù)形式選擇、確定與實(shí)驗(yàn)結(jié)論附錄1.線性相關(guān)系數(shù)的取值

4、范圍及其含義殘差:殘差的平方和： Y=a+bxxy0YiYixi ;則 故： 線性相關(guān)系數(shù)r的取值范圍： -1 r 1線性相關(guān)系數(shù)的含義：r=1時(shí)，s=0,vi=0.即每個(gè)測(cè)量點(diǎn)都在擬合的直線上，測(cè)量點(diǎn)之間完全線性相關(guān)。r的絕對(duì)值越接近1，s就越小，測(cè)量點(diǎn)之間的線性就越好。故可以用r的值作為測(cè)量點(diǎn)線性好壞的判據(jù)。2.蓖麻油粘度與溫度關(guān)系蓖麻油粘度與溫度關(guān)系T ( oc)5101520253035粘度 (pa.s)3.762.421.520.950.620.450.313.蓖麻油的密度：0.95-0.97g/cm3實(shí)驗(yàn)觀測(cè)記錄及數(shù)據(jù)處理一、 儀器條件記錄分度值讀數(shù)誤差秒表0.01 s0.01 s

5、0.01 s二、 測(cè)量記錄序號(hào)直徑(mm)t1(s)t2(s)t3(s)t4(s)t5(s)t6(s)11.096.6096.4896.5296.3996.4996.6096.5121.544.2043.8743.9443.8943.9944.1144.0032.024.9624.9024.8224.7924.9924.7024.8642.516.5016.6316.4516.4816.5616.4116.5053.011.6211.8911.7211.6612.0111.6711.7663.57.427.607.597.867.747.807.67三、 t-d 的函數(shù)形式選擇、確定 ( y表

6、示t；x表示d )1. 用y=a+b/x進(jìn)行擬合計(jì)算機(jī)上機(jī)結(jié)果記錄：a=-32.27924 Ua=14.64888b=123.9833 Ub=25.07848r1=0.98957722. 用y=a+b/x2進(jìn)行擬合計(jì)算機(jī)上機(jī)結(jié)果記錄：a=0.8060374 Ua=1.022202b=95.96762 Ub=2.192133r2=0.9998653. 用y=a+b/x3進(jìn)行擬合計(jì)算機(jī)上機(jī)結(jié)果記錄：a=10.92456 Ua=6.997229b=87.82845 Ub=16.27242r3=0.99123334. t-d的函數(shù)形式選擇、確定擬合函數(shù)的相關(guān)系數(shù)r越接近1，其線性越好。查表得n=6，r0=0.917，對(duì)函數(shù)t-d用y=a+b/x、y=a+b/x2和 y=a+b/x3進(jìn)行擬合，得到它們r(jià)分別是r1=0.9895772、r2=0.999865、r3=0.9912333,r2>r3>r1，且r2>r0，故y=a+b/x2是函數(shù)t-d的最佳擬合函數(shù)形式。用y=a+b/x2進(jìn)行擬合a、b結(jié)果表示：a=0.8±1.0 (s)b=96.0±2.2 (smm2)；Eb = 2.3%r2=0.999865 因?yàn)閍Ua ,可取a0。t-d的函數(shù)形式是t=96.0/d2 其中t單位取s，