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落球法测量液体粘滞系数-预习思考题

预习思考题

1.为何要对公式(4)进行修正?

答:斯托克斯定律成立的条件有以下个方面:

第一,媒质的不均一性与球体的大小相比是很小的;

第二,球体仿佛是在一望无涯的媒质中下降;

第三,球体是光滑且刚性的;

第四,媒质不会在球面上滑过;

第五,球体运动很慢,运动时所遇的阻力系由媒质的粘滞性所致,而不是因球体运动所推向前行的媒质的惯性所产生。

而这些条件在实验过程中是无法满足的,所以必须对斯托克斯公式进行修正。

2.如何判断小球在液体中已处于匀速运动状态?

答:先确定量筒之间的一段长度,测量出小球在此之间下落的时间,时间多次测量取平均值,算出这段距离的速度。然后再将这段距离放大或者缩小,测量时间,再算出这段距离的速度。如果后面计算得到的速度和之前得到的速度一样,那么就可以认为小球在这段距离是处于匀速运动状态。

3.影响测量精度的因素有哪些?

答:第一:实验中液体油筒不水平引起误差。如果忽略油筒垂直,将给整个实验带来误差。

第二:温控仪未达到设定温度,便开始操作实验。因为设定温度后,必须使待测液体的温度与水的温度完全一致才可以测量。如果实验中操作不够重视,设定的温度与待测液体的温度是不一致的,测量的粘滞系数不是设定温度下的粘滞系数,此时记录数据是有误差的。

第三:实验开始后,不可以碰撞油筒,否则会引入横向力,造成液面漩涡,使小球靠近油筒壁下落,带来测量误差。

第四:小球下落偏离轴线方向,小球释放到油筒中时,下落轨迹偏离轴线,从而增加油筒壁对小球运动状态的影响, 产生很大误差。

第五:小球刚进入液体未开始作匀速运动,就开始计时引起误差。

第六:小球表面粗糙,或有油脂、尘埃等也会产生测量误差。因为这样的小球会扰动液体,使阻力增大,速度减小,导致测量结果偏大。

此外,小球的密度、液体的密度、油筒的内径,虽然由实验室给出,但并非严格精准,也会间接地对实验结果产生影响。