实验07 旋转液体的特性研究

大学物理实验预习报告

旋转液体综合实验

旋转液体综合实验 浙江大学物理实验教学中心 2005-11

旋转液体综合实验 在力学创建之初，牛顿的水桶实验就发现，当水桶中的水旋转时，水会沿着桶壁上升。旋转的液体其表面形状为一个抛物面，可利用这点测量重力加速度；旋转液体的抛物面也是一个很好的光学元件。美国的物理学家乌德创造了液体镜面，他在一个大容器里旋转水银，得到一个理想的抛物面，由于水银能很好地反射光线，所以能起反射镜的作用。 随着现代技术的发展液体镜头正在向一“大”一“小”两极发展。大，可以作为大型天文望远镜的镜头； 反射式液体镜头已经在大型望远镜中得到了应用，代替传统望远镜中使用的玻璃反射境。当盛满液体（通常采用水银）的容器旋转时，向心力会产生一个光滑的用于望远镜的反射凹面。通常这样一个光滑的曲面，完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头，而哈勃空间望远镜的失败也让我们了解了玻璃镜头何等脆弱。 小，则可以作为拍照手机的变焦镜头。美国加利福尼亚大学的科学家发明了液体镜头，它通过改变厚度仅为8mm 的两种不同的液体交接处月牙形表面的形状，实现焦距的变化。这种液体镜头相对于传统的变焦系统而言，兼顾了紧凑的结构和低成本两方面的优势。 旋转液体的综合实验可利用抛物面的参数与重力加速度关系，测量重力加速度，另外，液面凹面镜成像与转速的关系也可研究凹面镜焦距的变化情况。还可通过旋转液体研究牛顿流体力学，分析流层之间的运动，测量液体的粘滞系数。 【实验原理】 一、 旋转液体抛物面公式推导 定量计算时，选取随圆柱形容器旋转的参考系，这是一个转动的非惯性参考系。液相对于参考系静止，任选一小块液体P ，其受力如图1。Fi 为沿径向向外的惯性离心力，mg 为重力，N 为这一小块液体周围液体对它的作用力的合力，由对称性可知，N 必然垂直于液体表面。在X-Y 坐标下P(x,y) 则有： cos 0N mg θ-= sin 0i N F θ-= 图1 原理图

旋转液体综合实验实验报告结论

旋转液体综合实验实验报告结论 经过对旋转液体的实验探究，我们发现旋转液体的运动规律和静止液体有所不同。在旋转液体中，液体分子受到离心力和向心力的作用，导致液体呈现出特定的运动规律和形态。本实验主要探究液体在旋转过程中的运动规律和形态变化。 我们对旋转液体的运动规律进行研究。实验结果表明，液体在旋转过程中呈现出圆形运动的规律，即液体呈现出环状的形态。液体分子受到离心力和向心力的作用，使得液体向外凸起，形成一个圆环状的形态。而在液体中心，液体分子受到向心力的作用，使得液体向内凹陷，形成一个凹陷的圆形区域。这种运动规律是由液体分子受到离心力和向心力的相互作用所导致的。 我们研究了旋转液体的形态变化。实验结果表明，在液体旋转过程中，液体的形态发生了明显的变化。当液体旋转速度较慢时，液体呈现出一个平整的圆形。当旋转速度逐渐增加时，液体逐渐向外凸起，形成一个圆环状的形态。当旋转速度进一步增加时，液体中心出现一个凹陷区域，形成一个类似于飞碟的形态。而当旋转速度进一步增加时，液体中心的凹陷区域逐渐消失，液体呈现出一个平整的圆形。 我们对液体旋转的特性进行了探究。实验结果表明，液体的旋转速度对液体的形态和运动规律都有着重要的影响。当液体旋转速度较

慢时，液体分子受到的离心力和向心力较小，液体呈现出一个平整的圆形。当旋转速度逐渐增加时，离心力和向心力逐渐增大，液体呈现出一个圆环状的形态。当旋转速度进一步增加时，液体分子受到的离心力和向心力达到平衡，液体呈现出一个类似于飞碟的形态。当旋转速度进一步增加时，液体分子受到的离心力和向心力不再平衡，液体呈现出一个平整的圆形。 旋转液体的运动规律和形态变化与静止液体有所不同。液体分子受到离心力和向心力的作用，导致液体呈现出特定的运动规律和形态。液体旋转速度对液体的形态和运动规律都有着重要的影响。本实验的探究结果对于深入理解液体的运动规律和形态变化具有一定的参考价值。

大学物理旋转液体实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除大学物理旋转液体实验报告 篇一：大学物理旋转液体 【实验题目】如何研究旋转液体问题班级姓名学号教师姓名上课日期20XX年月日教室7教b段406房间座位号（以上信息请根据网络选课页面填写完整。）任课教师签字：最终成绩： 篇二：大学物理一实验报告(共5篇) 篇一：大学物理实验报告模板. **学院物理系大学物理 学生实验报告 实验项目：实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：月 物理系编制 一、实验目的： 二、实验仪器设备：

三、实验原理： 四、实验步骤： 教师签名： 五、实验数据记录 六、实验数据处理 七、实验结论与分析及思考题解答 1、对实验进行总结，写出结论： 2、思考题解答： 篇二：大学物理实验报告 **学院物理系大学物理 学生实验报告 实验项目：空气比热容比测定实验实验地点：班级：姓名：座号： 实验时间：月日 物理系编制 一、实验目的： ①用绝热膨胀法测定空气的比热容比?。②观察热力学过程中状态变化及基本物理规律。 ③学习气体压力传感器和电流型集成温度传感器的原理及使用方法。 二、实验仪器设备： 贮气瓶，温度计，空气比热容比测定仪。

数字电压表 1-进气活塞；2-放气活塞；3-ad590；4-气体压力传感器；5-704胶粘剂 图4-4-1实验装置简图 三、实验原理： 气体由于受热过程不同，有不同的比热容。对应于气体受热的等容及等压过程，气体的比热容有定容比热容c和定压比热容c。定 v p 容比热容是将1kg气体在保持体积不变的情况下加热，当其温度升高 1?c 时所需的热量；而定压比热容则是将1kg气体在保持压强不变的情 ?cv 况下加热，当其温度升高1?c时所需的热量。显然，后者由于要对外作功而大于前者， 即c定容比热容c之比 v p 。气体的比热容比?定义为定压比热容c和

《旋转液体实验》的改进及思考

《旋转液体实验》的改进及思考 改进：1.课堂上，如果现配导电液体,一是学生掌握不好液体浓度,二是时间不允许。如果教师事先配好导电液体,又没有让学生真正地得到锻炼。 2.上课时,液体放在课桌上,存在一些隐患,一旦酒出,则会扰乱课堂。经过多次教学实践,笔者认为可对实验进行一些改进: 工具：电池,釹铁硼强磁铁,铁钉,铜导线。 操作：，在铁钉的下方吸上磁铁，上方吸在电池的负极上，用一根细导线连接电池的正极和磁铁的侧壁,会发现磁铁和铁钉一起飞速旋转起来。 注意事项：由于电池短路有损电池的使用寿命,要求: 1.使用较细的铜丝做导线.这样电阻会大很多。 2.一定要瞬问按触,这样不会对电池造成很大伤害。 3.做完实验后,磁铁不要随意乱放，由于磁性很强，所以对有些电磁产品有影响。 原理：磁场对电流有安培力的作用 优点：1.实验器材简单,准备起来方便,并且价格便宜。 2.变液体旋转为固体旋转,简单方便，易操作。 3.由于铁钉的尖端与电池负极接触,这样大大减小了摩擦。现象明显,更能激起学生对电磁部分的學习兴趣。 该实验改进后对比性很强，真正使学生感受到了安培力的存在,并且可以验证左手定则。作为一名物理教师，改进是水无止境的，只

要我们本着科学的态度,针对教学中遇到的每一个问题，积极思考，勇于创新，一定能更上一层楼。 改进物理实验后的反思：实验可以在集中的时间内让学生去体验.感受和分析一部分物理现象和规律。实验是从感性到理性的认识过程,是从具体到抽象.从简单到复杂的思维形成过程。实验既是物理教学的重要基础,又是物理教学的重要内容、方法和手段。 1.用创新性实验创设出较真实的、突出主体的物理环境,使学生有效地掌握物埋知识。创新性实验是经过精心设计的.所观察事件的发展郗在设定的物理环境中,不易受外界干扰。学生在这种环境中, 通过观察、测量,获得直观的感性知识，通过简捷的思维活动建立慨念、总结规律,掌握物理知识,使学习的效率得到提高。 2.创新性实验可培养学生多方南的能力。通过对创新性实验原理的理解,及亲自动手操作,并对实验现象或数据进行分析综合,可以培养学生的多种能力。通过实验器材的组装和操作,能初步训练学生使用简单的工具和仪器的能力;通过实验信息的获取，能培养学生精细敏锐的感知与观察能力;通过对创新性实验原理的分析,能培养学生 的想象能力设计能力和推理能力;对实验数据的分析.综合,能培养学生概括抽象的逻辑推理能力;实验中的操作和讨论交流可培养学生的组织和表达能力。 总之,中学物理教学的“创新性实验” ,可以发掘学生的“自我求知意识”,“自我动手能力”和“内在潜力”。在“创新性实验”课堂上，教师的“主导”作用主要体现在:创设学生求知问难,探索未知

旋转液体物理特性的测量

旋转液体物理特性的测量 1．背景及应用 早在力学创建之初,就有牛顿的水桶实验,牛顿发现,当水桶中的水旋转时,水会沿着桶壁上升;旋转的液体有一些独特的物理特征;如盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面；通过旋转液体,可以分离不同比重的液体等等; 根据旋转液体的这些特性,产生了一系列的应用;如目前广泛应用的分离机等;图1给出了一种液体镜头,它在一个大容器里旋转水银;由于旋转液体的表面是一个理想的抛物面,同时水银能很好地反射光线,所以能起反射镜的作用;通常这样一个光滑的曲面,完全可以代替需要大量复杂工艺并且价格昂贵的玻璃镜头,从而可以有效地降低大型望远镜的制造成本; 2. 实验原理 盛有液体的圆柱形容器绕其圆柱面的对称轴匀速转动时,旋转液体的表面将成为抛物面;抛物面的参数与重力加速度和旋转角速度有关,利用此性质可以测重力加速度；旋转液体的上凹面可作为光学系统加以研究,还可测定液体折射率等; 1旋转液体表面公式 牛顿发现,当圆柱体中的水旋转时,水会沿着圆柱体壁上升;定量计算时,选取随圆柱形容器旋转的参考系,这是一个转动的非惯性参考系;液体相对于参考系静止,任选一小块液体P ,其受力如图2;i F 为沿径向向外的惯性离心力,mg 为重力,N 为这一小块液体周围液体对它的作用力的合力,由对称性可知,N 必然垂直于液体表面;在Y X 坐标下),(y x P 则有： 图1 大型望远镜的液体镜片 图2 实验原理图

根据图2有： 022 2y x g y += ω 1 ω为旋转角速度,0y 为 0=x 处的y 值;此为抛物线方程,可见液面为旋转抛物面; 2用旋转液体测量重力加速度原理 在实验系统中,一个盛有液体半径为R 的圆柱形容器绕该圆柱体的对称轴以角速度ω匀速稳定转动时,液体的表面形成抛物面,如图3; 设液体未旋转时液面高度为h ,液体的体积为： h R V 2π= 2 因液体旋转前后体积保持不变,旋转时液体体积可表示为： x x y g x dx x y V R d )2( π2)π2(02 20+==⎰⎰ω 3 由2、3式得： g R h y 42 20ω- = 4 联立1、4可得,当2/0R x x ==时,h x y =)(0,即液面在0x 处的高度是恒定值; 1用旋转液体液面最高与最低处的高度差测量重力加速度 如图2所示,设旋转液面最高与最低处的高度差为h ∆,点h y R ∆+0,在1式的抛物线上,有02 202y g R h y += ∆+ω, 得：h R g ∆= 22 2ω 又60 π2n = ω ,则 h n D g ∆⨯=7200π2 22 5

旋转液体物理实验报告

旋转液体物理实验报告 旋转液体物理实验报告 摘要： 本次实验旨在研究旋转液体的物理性质，通过观察和测量旋转液体的形态和行为，探讨液体在旋转时的力学特性。实验中我们使用了旋转平台和不同形状的 容器，通过改变旋转速度和液体的种类，观察液体的形态变化和力学行为。实 验结果表明，旋转液体的形态受到离心力的影响，液体分子在旋转时呈现出特 定的排列方式，同时也受到表面张力的影响。 引言： 液体是一种特殊的物质状态，其分子之间存在着相对自由的运动。在静止状态下，液体的形状取决于容器的形状，而在旋转状态下，液体的形态则会发生变化。旋转液体的研究不仅有助于深入理解液体的力学性质，还对于工业生产和 天文学等领域具有重要意义。 材料与方法： 实验所需材料包括旋转平台、不同形状的容器、液体（如水、油等）以及测量 工具（如尺子、天平等）。首先，将容器固定在旋转平台上，并将液体注入容器中。然后，通过调节旋转平台的转速，使液体开始旋转。在液体旋转的过程中，观察液体的形态变化，并记录相关数据。 结果与讨论： 在实验中，我们观察到了液体在旋转过程中的形态变化。当旋转平台开始旋转时，液体会向外部边缘移动，形成一个凸起的曲面。随着旋转速度的增加，液 体的凸起部分逐渐变高，形成一个凹陷的中心部分。这是由于旋转产生的离心

力使液体分子在容器内部产生排列，从而形成特定的形态。 实验还表明，液体的形态变化受到液体种类和旋转速度的影响。例如，当使用不同种类的液体进行实验时，我们发现不同液体的形态变化速度和程度不同。这是由于不同液体的表面张力不同，从而影响了液体分子的排列方式。 此外，我们还测量了液体在旋转过程中的重量变化。实验结果显示，液体的重量随着旋转速度的增加而增加。这是由于旋转时液体分子的离心力增大，使液体分子之间的相互作用增强，从而增加了液体的重量。 结论： 通过本次实验，我们深入了解了旋转液体的物理性质。实验结果表明，旋转液体的形态受到离心力和表面张力的共同影响。液体分子在旋转时呈现出特定的排列方式，形成凸起的边缘和凹陷的中心部分。同时，液体的形态变化速度和程度受到液体种类和旋转速度的影响。 在实际应用中，对旋转液体的研究有助于优化工业生产过程中的液体搅拌和分离操作。此外，旋转液体的研究还对于天文学中行星和恒星的形成和演化过程具有重要意义。进一步的研究可以探索液体旋转的更多特性和应用价值。

旋转液体物理实验报告

旋转液体物理实验报告 实验名称：旋转液体物理实验 实验目的： 1.了解旋转液体的物理特性。 2.探究旋转液体的重心及转速与液面高度的关系。 3.探究旋转液体的受力情况及对液体形态的影响。 实验原理： 呈圆柱形的容器内装有液体，外部加一转速为ω的恒力。旋转容器两端长度分别为L、l，容器内液体的高度为h，容器内物质密度为ρ。 实验步骤：

1.清洁容器并倒入液体，注意不要注入过多以避免溢出。 2.固定容器并通过电机使其开始旋转。 3.调节电机速度，记录旋转液面高度h、旋转速度ω及容器两端长度L、l等实验数据。 4.拍摄旋转液面形态，记录旋转过程中液面的变化。 实验数据记录： 表格1：旋转液面高度与电机转速的关系 旋转液面高度h/cm 电机转速ω/rpm 1.5 3000 1.0 4000 0.8 5000 0.5 6000

表格2：旋转液面高度与容器长度的关系 旋转液面高度h/cm 容器两端长度L/cm 容器端长l/cm 1.5 30 20 1.0 40 20 0.8 50 20 0.5 60 20 实验结论： 1.旋转液体的重心随液面高度变化而变化，液面高度越高重心越高，液面高度越低重心越低。 2.在相同容器长度L的条件下，当液面高度相同时，液体的受力均匀，且液面呈现扁平状态。 3.在相同液面高度的条件下，当容器端长l增加时，液面形态容易变得不稳定。

实验分析： 1.通过实验数据分析可得知，液面高度越高旋转液体的重心越高，液面高度越低旋转液体的重心越低，与理论分析相符。 2.液面呈现扁平状态说明液体的受力均匀，符合力学原理。 3.容器端长l的增加会使液面形态不稳定，原因是在过长的容器端长下，外力产生的作用点一侧产生凸起使液体形成弧形，导致液面变得不稳定。 实验心得： 通过本次旋转液体物理实验，我们深入了解了旋转液体的物理特性及相关影响因素，并在实验过程中掌握了调节实验参数、记录实验数据和分析实验结果的方法技巧，提高了自身实验能力和科学素养。

旋转黏度计实验报告

旋转黏度计实验报告 旋转黏度计实验报告 引言： 黏度是描述流体内部阻力的物理量，它在化学、生物、医药等领域都有着重要的应用。为了准确测量黏度，科学家们发明了各种各样的黏度计。本实验使用的是旋转黏度计，它通过测量液体在旋转过程中所受到的阻力来确定其黏度。实验目的： 本实验的目的是通过使用旋转黏度计，测量不同液体的黏度，并探究影响黏度的因素。 实验原理： 旋转黏度计是一种基于液体在旋转过程中所受到的阻力来测量黏度的仪器。其原理是利用液体与旋转子之间的摩擦力来测定黏度。当旋转子旋转时，液体会产生一个与旋转子方向相反的阻力矩，该阻力矩与液体的黏度成正比。通过测量旋转子所受到的阻力矩，可以计算出液体的黏度。 实验步骤： 1. 准备工作：将旋转黏度计清洗干净，并确保旋转子能够自由旋转。 2. 调整黏度计：使用调整装置将旋转子调整到适当的位置，使其与液体表面接触。 3. 测量液体黏度：将待测液体注入旋转黏度计的测试槽中，然后启动旋转子，记录旋转子所受到的阻力矩。 4. 重复测量：重复步骤3，以确保结果的准确性。 5. 清洗黏度计：实验结束后，将黏度计彻底清洗干净，以便下次使用。

实验结果与讨论： 在本实验中，我们测量了几种不同液体的黏度，并观察了不同因素对黏度的影响。 首先，我们测量了水的黏度。结果显示，水的黏度较低，这是因为水分子之间的相互作用较弱，导致流动性较好。 接下来，我们测量了高黏度液体，如蜂蜜和植物油。结果显示，这些液体的黏度较高，这是因为它们的分子间相互作用较强，导致流动性较差。此外，我们还发现温度对黏度有很大影响，随着温度的升高，液体的黏度会降低。 在实验过程中，我们还发现旋转速度对黏度的测量结果有一定影响。较高的旋转速度会导致更大的阻力矩，从而得到较高的黏度值。因此，在进行黏度测量时，需要选择适当的旋转速度，以确保结果的准确性。 结论： 通过本实验，我们成功地使用旋转黏度计测量了不同液体的黏度，并探究了影响黏度的因素。黏度的测量对于工业生产和科学研究具有重要意义，它可以帮助我们了解流体的性质和行为，为相关领域的发展提供有力支持。通过进一步研究黏度与其他物理化学性质之间的关系，我们可以更深入地理解流体的行为规律，并为工程设计和生产提供更准确的参考数据。

旋转液体 实验报告

旋转液体实验报告 旋转液体实验报告 引言： 在科学实验中，我们常常通过观察物体在不同条件下的行为来探索其特性和规律。本次实验旨在研究旋转液体的行为，并探讨其中的原理和现象。通过这一实验，我们可以更好地理解液体的性质以及旋转对其造成的影响。 实验目的： 1. 观察旋转液体的形态和行为； 2. 探究旋转液体的原理和现象； 3. 分析旋转液体的应用领域和潜在价值。 实验材料： 1. 一个透明的圆形容器； 2. 水或其他液体； 3. 一个旋转装置。 实验步骤： 1. 将透明容器放在旋转装置上，并固定好； 2. 将液体倒入容器中，使其充满； 3. 启动旋转装置，使容器开始旋转； 4. 观察液体在旋转过程中的变化。 实验结果： 通过观察实验，我们发现以下几个有趣的现象： 1. 在容器开始旋转后，液体会形成一个凹面镜状的曲面；

2. 随着旋转速度的增加，液体曲面的凹度会增大，液体会更加集中在中心； 3. 当旋转速度达到一定程度时，液体会形成一个凸起的山峰状。 现象解释： 这些现象可以通过离心力和液体的粘性来解释。当容器开始旋转时，液体受到离心力的作用，向外侧移动。由于液体的粘性，它们会相互摩擦并形成一个凹面镜状的曲面。随着旋转速度的增加，离心力的作用也增加，液体分子之间的相互作用力变得更小，因此液体会更加集中在中心，形成一个凸起的山峰状。应用领域： 旋转液体的研究在多个领域有着广泛的应用价值： 1. 空间科学：在宇宙中，由于缺乏重力，液体在旋转时会呈现出不同的行为，研究旋转液体可以帮助我们更好地理解宇宙中的物质行为； 2. 工程设计：在某些工程领域，旋转液体可以用来模拟复杂的流体行为，帮助工程师设计更有效的流体系统； 3. 医学研究：旋转液体的研究也可以应用于医学领域，帮助研究人员更好地了解血液在旋转时的行为，为血液循环系统的疾病诊断和治疗提供参考。 结论： 通过本次实验，我们深入了解了旋转液体的行为和原理，并探讨了其在不同领域的应用潜力。旋转液体的研究不仅仅是一种有趣的科学实验，更是为我们揭示了液体的复杂性和多样性。我们相信，在未来的科学研究中，旋转液体的研究将发挥越来越重要的作用，为我们解开更多自然界的奥秘提供新的视角和方法。

旋转液体实验仪测定重力加速度的研究

旋转液体实验仪测定重力加速度的研究 魏奶萍 【摘要】介绍了旋转液体特性法测定重力加速度实验原理,用计算机origin软件对实验数据进行曲线拟合,得到了西安市区的重力加速度,并与当地公认数值做一比较,发现误差较小. 【期刊名称】《大学物理实验》 【年(卷),期】2017(030)003 【总页数】3页(P102-104) 【关键词】旋转液体;重力加速度;曲线拟合;数据处理 【作者】魏奶萍 【作者单位】西安文理学院,陕西西安 710065 【正文语种】中文 【中图分类】O434 重力加速度是一个重要的地球物理常量，准确地测定它的量值在科学研究和工程技术方面都有重要的意义。传统的测量方法有单摆法、自由落体法、滴水法等[1-3]，这些方法在测量重力加速度实验时都属于验证性实验。为了培养学生综合实践能力和创新思维能力，大学物理实验还增添了综合性设计实验，其中利用旋转液体特性研究法测定重力加速度已成为一些大学物理实验中典型的综合实验项目之一[4-9]。本文就是在介绍旋转液体特性法测定重力加速度实验原理基础之上，对实验测量的原始数据，利用计算机软件进行曲线拟合，得到了当地的重力加速度，并做一比较，

发现误差较小。 1.1 旋转液体面为抛物面的推导 如图1，选取旋转液体上的任一微块液体P，以旋转圆柱形容器为参考系，这是一非惯性的转动参考系。液体P相对于参考系是静止的，ω为旋转角速度，受力如图1所示，其中Fi为沿径向向外的惯性离心力，mg为重力，N为液体P受到周围液体对它的合力，且垂直于液体表面。在x-y坐标系下P(x,y)有： Ncosθ-mg=0，N·sinθ-Fi=0，tanθ==，有y=·x2+y0 1.2 利用旋转液体测量重力加速度 一个盛有液体半径为R的圆柱形容器绕其对称轴以角速度ω匀速稳定转动时，液体的表面形成抛物面，如图2所示。 设液体未旋转时液面高度为h，液体的体积为：V=πR2·h，液体旋转前后体积应保持不变，旋转时液体体积可表示为： V=y(2πx)dx=2π(+y0)xdx 可得： y0=h- 联立(1)、(3)得，当x=x0=R/时，y(x0)=h，即液面在x0处的高度是定值。 根据上述推导，测量重力加速度有三种方法。 方法一：用旋转液体最高液面与最低液面的高度差测量重力加速度g。 如图2所示，设旋转液面最高与最低处的高度差为Δh，点(R,y0+Δh)在(1)式的抛物线上，则有： y0+Δh=+y0，得： g= 方法二：用斜率法测重力加速度 如图2，激光束平行转轴入射，经过BC透明水平屏幕，打在 x0=R/ 的液面A点上，反射光点为C，A处切线与x方向的夹角为θ，测出透明屏幕至圆桶底部的距离H、液面静止时高度h，以及两光点BC间距离d，则tan2θ=，求出θ值。因

实验二 用斯托克斯公式测定液体的粘滞系数

116 实验二 用斯托克斯公式测定液体的粘滞系数 一、实验目的 1． 会一种测定液体粘滞系数的方法 2． 会测距显微镜的使用 二、实验仪器及用具 盛有甘油的玻璃圆筒、小球、停表、读数显微镜、镊子、温度计 三、实验原理 当液体在流动时，可看做各液层以不同的速度作相对运动，快的一层给慢的一层拉力，慢的一层给快的一层阻力，这 一对切向力称为内摩擦力。由实验知：内摩擦力f 与它分布的 面积s 和该处的速度梯度∆v ／∆z (表沿垂直于速度方向每单位长度的速度变化)成正比。即： z s f ∆∆∆=v η (2-1) 式中∆v ＝ v 1-v 2，表示相差∆z 的两液层的速度差，如图6-1所示。比例系数随液体的性质和温度而定，叫做内摩擦系数(或粘滞系数)。在C.G.S 制中，η的单位叫做泊。 落到粘滞液体中的固体小球受到三个力的作用：重力、浮 力和内摩擦力。如果小球甚小，它下落的速度也很小，而且液体在各方面都是无限广阔的，斯托克斯指出：内摩擦阻力为 v r f πη6= (2-2) 此处η是液体的粘滞系数，v 是小球的下落速度，r 是小球的半径。 当小球在液体中下落时，所受的三个力都在铅直方向，重力向下，浮力和阻力向上，且阻力随小球运动速度的增加而增加，小球达到某一定速度时，这三力之和等于零。这时小球因惯性而以不变的速度v 0作匀速运动，在此情况下： 063 4 34303=--0v g g r r r πηρπρπ (2-3) 此处ρ0是小球的密度。ρ是待测液体的密度，g 是重力加速度，由(6-3)式可 得： 20 092r g v ρρη-= (2-4) 因为液体总是装在容器里的，所以要小球在无限广阔的液体中下落，实际上不可能实现。如果小球沿着半径为R 园筒形容器的轴下落，那么考虑到 器壁的存在，(6-4)式就应为① 200) 4.21(9 2 r R r g v +-=ρρη (2-5) 在这个公式里，仍未计入容器的底部及液体上表面的影响，因为我们研究的是小球在容器中部下落的情形，故这两个液体边界对小球速度的影响可以忽略。另外，必须使小球的速度很小，并且又是匀速的，η才能满足公式(6-4)或(6-5)。非常小的小球，对准确测量它的半径又比较困难，要解决此矛盾，只有选择大小适当的小球，另一方面，在实验过程中，又必须想法来验证小球下降的速度是否为匀速。为此，我们在容器上标有相等的两个间隔，见图6-2。ab ＝ bc ＝ l （2-6） 若小球通过ab 和bc 的时间相等，则小球下降是匀速的。 ①参阅林抒、龚镇雄编《普通物理实验》(人民教育出版社)P 180— 181 图6-1 图6-2

2020年中考必考实验专项突破 实验11 探究液体压强大小的影响因素实验(解析版)

实验十一、探究液体压强大小的影响因素实验 【实验目的】： 探究液体内部压强的影响因素有哪些。 【实验器材】： 压强计；相同的大烧杯2个；食盐；水；刻度尺。 【实验设计】： 提出问题: 液体内部压强的大小可能与哪些因素有关？ 猜想或假设：可能与液体深度，液体的密度，液体重力，方向等有关。 【实验方法】： 控制变量法 【实验步骤】： ①将水倒入烧杯，如图a，控制探头在水下深度不变，调节旋钮改变探头的朝向，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表。 ②如图b，控制橡皮膜的朝向不变，改变探头浸入水中的深度，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表。 ③如图c，控制探头在水和盐水下的深度相同，观察并测出U形管中液面的高度差，将数据填入下表。【实验记录】： 实验内容液体物质探头浸入水下深 度 橡皮膜朝向U形管两端液面高度差(cm) a 水 相同(5cm) 向下 相同(5cm) 向前 相同(5cm) 向上 不同(3cm) 向下

b 水不同(5cm) 不同(7cm) 向下 向下 c 水相同(5cm) 向下盐水相同(5cm) 向下 【实验结论】： 液体内部向各个方向都有压强，压强随液体深度的增加而增加；同种液体在同深度的各处，各个方向的压强大小相等；不同的液体，在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关，密度越大，液体的压强越大。【考点方向】 1、由图1、图2可以知道液体压强产生的原因是：液体受到重力作用；液体有流动性。(因此在太空失重情况下液体不会产生压强) 2、探究液体压强与哪些因素有关实验中，采用了哪些方法？答：控制变量法、转换法。 3、通过观察什么开知道液体压强大小的？答“U型管内页面的高度差，高度差越大说明液体产生的压强越大”。 4、实验前的两个操作：(1)先检查U型管左右两边的液面是否相平。 (2)检查装置的气密性：(用手压金属盒上的橡皮膜，观察U型管中液面是否发生变化，若变化明显，则气密性良好)。 5、实验时发现U型管内高度差没变化原因是什么？怎么解决？ 答：气密性不好，拆下来重新安装。 6、使用的U型管是不是连通器？答：不是。 7、此实验U型管内液体为什么要染成红色？答：使实验效果明显，便于观察。 8、比较甲乙实验结论是：液体密度一定时，深度越深，液体产生的压强越大。 9、比较乙丙实验结论是：当液体深度相同时，液体密度越大，液体产生的压强越大。