实验报告粘滞系数测定

实验报告举例1实验题目：落球法测定液体的粘度目的：根据斯托克斯公式用落球法测定油的粘滞系数橙色字体的数据是在实验室测量出的原始数据，其他数据是计算所得。实验仪器仪器名称测量范围分度值零点读数(系统的初始误差)停表12h0.01S0.00S米尺2m0.001m0.0000m螺旋测微计25mm0.01mm0.000mm游标卡尺125mm0.02mm0.00mm温度计100℃1℃0.00℃分析天平200g0.001g0.0000g密度计1g/cm30.005g/cm30.000g/cm3实验原理：由于液体具有粘滞性，固体在液体内运动时，附着在固体表面的一层液体和相邻层液体间有内摩擦阻力作用，这就是粘滞阻力的作用。对于半径r的球形物体，在无限宽广的液体中以速度v运动，并无涡流产生时，小球所受到的粘滞阻力F为rvF6（1）公式（1）称为斯托克斯公式。其中η为液体的粘滞系数，它与液体性质和温度有关。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mg、液体浮力f为gr334、粘滞阻力rv6，这三个力作用在同一直线上，方向如图1所示。起初速度小，重力大于其余两个力的合力，小球向下作加速运动；随着速度的增加，粘滞阻力也相应的增大，合力相应的减小。当小球所受合力为零时，即063403rvgrmg（2）小球以速度v0向下作匀速直线运动，故v0称收尾速度。由公式（2）可得036)34(rvgrm（3）当小球达到收尾速度后，通过路程L所用时间为t，则v0＝L/t，将此公式代入公式（3）又得trLgrm6)34(3（4）上式成立的条件是小球在无限宽广的均匀液体中下落，但实验中小球是在内半径为R的玻璃圆筒中的液体里下落，筒的直径和液体深度都是有限的，故实验时作用在小球上的粘滞阻力将与斯托克斯公式给出的不同。当圆筒直径比小球直径大很多、液体高度远远大于小球直径时，其差异是微小的。为此在斯托克斯公式后面加一项修正值，就可描述实际上小球所受的粘滞阻力。加一项修正值公式（4）将变成tRrrLgrm4.216)34(3（5）式中R为玻璃圆筒的内半径，实验测出m、r、ρ、t、L和R，用公式（5）可求出液体的粘滞系数η。实验内容：橙色字体的数据是在实验室测量出的原始数据，其他数据是计算所得。niiAnnxxxU12)1(/)()(UB=3/仪，UC(x)=22)())((BAUxU相对不确定度UE=UC/x，如果是多次测量就要算UA，是单次测量只算UB则可。数据处理方法一Ffmg图1N1N2温度计VL图2实验报告举例22．测量记录待测液体的密度ρ0=0.950g/cm3=950Kg/m330个小球与盘的总质量m1=16.2754g=0.0162754Kg盛小球的空盘质量m2=16.1350g=0.0161350Kg1个小球的质量m=(0.0162754-0.0161350)/30=4.6800×10－6Kg容器内径D=64.12mm=0.06412m液体总高度H=378.0mm=0.3780m下落高度L=20.0cm=0.20m液体温度T=26°C重力加速度g=9.8m/s2数据记录及处理结果球号d（mm）修正d（mm）t（s）V(×10－3m/s)η(pa·S)11.0001.00032.166.21971.121.0001.00032.156.22071.131.0011.00132.136.22571.141.0021.00232.106.23171.151.0001.00032.206.21171.161.0011.00132.256.20271.1修正d=d－螺旋测微计的零点读数平均值71.1U(A)0.000U(E)0.000tRrrLgrm4.216)34(3niiAU12)16(6/)()(相对不确定度UE=UA/，测量结果表示为：η=(0.114±0.000)(Pa·s)=0.114(Pa·s)数据处理方法二1、测小钢球的质量：把30粒小钢球装入小盘中，秤其质量为m1，再秤空盘的质量为m2，则每一粒小钢球的质量为m=(m1-m2)／30。秤得：m1=16.2754±0.0006(g)m2=16.1350±0.0006(g)∴m=(m1-m2)／30=(16.2754-16.1350)／30=0.00468g结果表示：m=(4.68±0.04)×10-3(g)=(4..68±0.04)×10-6(Kg)相对不确定度UEm=Um／m=0.00004／0.00468=1%2、测液体温度及比重：温度T=26.0±0.6(℃)ρ=0.9500±0.0003(g·cm-3)=(0.9500±0.0003)×103(Kg·cm-3)ρ的相对不确定度UEρ=0.3%3、测玻璃管内径R、液深H内径D=64.12±0.01(mm)R=D／2=32.06±0.01(mm)R的相对不确定度UER=0.01÷32.06=0.03%液深H=378.0±0.6mm，H的相对不确定度UEH=0.6÷378.0=0.15%实验报告举例34、测N1，N2之间的距离ll=20.0±0.6(mm)l的相对不确定度UEl=0.6÷20.0=3%5、测小球半径r：设小球直径为d，千分尺的零点读数为：0.(mm)序数12345平均值U(A)U(B)U(C)d(mm)1.0001.0001.0011.0021.0001.0010.00010.0060.006加零点修正后d=1.001±0.006(mm)r=d／2=0.5000±0.0003(mm)，r的相对不确定度UEr=0.0003÷0.5000=0.6%6、测时间t，计算速度v序数12345平均值U(A)U(B)U(C)t(s)32.1632.1532.1332.1032.2032.150.00010.0060.06t=32.15±0.06(s)t的相对不确定度UEt=0.06÷32.15=0.2%v0=l／t=20.0×10-3÷32.15=0.622×10-3(ms-1）v0的相对不确定度Uv0=UEl)+UEt)=0.6%+0.2%=0.8%U(v0)=v0×E(v0)=0.622×10-3×0.8%=4.976×10-6(ms-1）v0的结果表示：v0=(0.622±0.02)×10-3(ms-1）=0.622×10-3×(1±0.8%)(ms-1）v=v0·(1+2.4r／R)·(1+3.3r／H)=0.622×10-3×(1+2.4×0.5000÷32..06)×(1+3.3×0.5000÷20.0)=6.985×10-6(ms-1）令(1+2.4r／R)的相对不确定度为UEw1=UEr+UER=0.14%(1+3.3r／H)的相对不确定度为UEw2=UEr+UEH=0.25%∴v的相对不确定度为UEv=UEwv0+UEw1+UEw2=0.8%+0.14%+0.25%=1%)(1.718.910980.6105000.06]3950.0)105000.0(4[1068.46)3/4(7633363sPagrvrm计算实验感想：通过这次实验学习了简单设计性实验的基本方法，应用误差均分原则选用适当的仪器和测量方法，分析基本误差的来源及进行修正的方法。但是实验测得数据的误差较大，所以对测量的掌握不够，应熟悉测量方法和技巧，同时明白到物理是一门严谨的科学，尤其对于物理实验，稍有不慎将产生巨大错误，因此我们应该以严谨的态度对待物理实验，并在实验中感受物理实验的乐趣，掌握物理实验方法。