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《普通物理学实验》 实验指导书 机械建筑学院 2011年10月 实验一 落球法测定液体粘滞系数 一、实验目的 1、观察液体的内摩擦现象，学会用落球法测量液体的粘滞系数。 2、掌握基本测量仪器（如游标卡尺、螺旋测微计、秒表）的用法。 二、实验内容 1、将玻璃圆筒装入液体，调节圆筒，使其中心轴处于铅直位置。用游标卡尺测量圆筒的内直径D。用米尺量出圆筒上标号线A、B之间的距离S。 2、用螺旋测微计测小钢球的直径d、在三个不同的方向上测量，取其平均值。共测试5个小球，记录测量结果，编号待用。 3、用吸棒吸起小钢球，为使其表面完全被所测的油浸润，先将小球在油中浸一下，然后放入玻璃管中。用秒表测出小球匀速下降通过路AB所需的时间t，则v=s/t（5个小球分别测量）。 4、小球的密度由实验室给出，液体的密度可测定或给出。记下油的温度。 5、根据每个小球的数据，按照公式?计算η，然后求η平均值及其 误差。 注意:实验中常用的液体为蓖麻油或甘油。为了减少实验误差，采用小直径的钢球（钢球直径1mm）。 三、 实验设备、仪器 1、粘滞系数实验仪、甘油。 2、游标卡尺、螺旋测微计、秒表、钢球。 四、实验原理 小球在液体中运动时，将受到与运动方向相反的摩擦阻力的作用。这种阻力即为粘滞力，是由于粘附在小球表面的液层与邻近液层的摩擦而产生的，它不是小球和液体之间摩擦阻力。则根据斯托克斯定律，小球受到的粘滞力为： f=6πηrv ? 其中，η是液体的粘滞系数，r是小球的半径，v是小球的运动速度。 在装有液体的圆筒形玻璃管的导管D处让小球自由下落。小球落入液体后，受到三个力的作用，即重力ρVg，浮力ρ0Vg和粘滞力f的作用，其中V是小球的体积，ρ和ρ分别为小球和液体的密度。在小球刚落入液体时，垂直向下的重力大于垂直身上的浮力和粘滞力之和，于是小球作加速运动。随着小球运动速度的增加，粘滞力也增加，当速度增加到一值v0时，小球所受的合力为零。此后小球就以该速度匀速下落。 前面说过，式?只适用于小球在无限广延的液体内运动的情形。而在本实验中，小球是在半径为R的装有液体的圆形管内运动。如果只考虑管壁对小球运动的影响，则式?应修改为： f=6πηrv0（1+kr/R） ? 式中v0是小球在圆筒内的收尾速度，即达到匀速运动的那个速度；k是一个常数，其值由实验室给定。由于小球以v匀速下降，根据力的平衡方程得： 6πηrv0（1+kr/R）=ρVg－ρ0Vg ? 故液体的粘滞系数为： η＝2g (ρ－ρ0)/9v0（1+kr/R）=g (ρ－ρ0)/18v0（1+kr/D）? 在小球的密度ρ、液体的密度ρ0和重力加速度g已知的情况下，只要测出小于的直径d，圆筒的直径D和小球的速度v0就可以算出液体的粘滞系数η。式中各量的单位：g用 N/kg,d、D用 kg/,v0用m/s,则η的单位为N.s/即Pa.s。 数据与处理： g=____N.k ρ=_____kg. ρ0=____kg. K=____N/m S测=____ⅹm 表1 测D值（m） 次数D△D123表2 测D及td（m）、t(s) 编号△dd△tη12345 ==________(Pa.s) 实验二 三线摆测定刚体转动惯量 一、实验目的 1、学习用三线摆法测量物体的转动惯量，测量相同质量的圆盘和圆环，绕同一转轴扭转时，其转动惯量不相同说明转动惯量与质量分布有关。 2、验证转动惯量的平行轴定理。 3、学习用激光光电传感器精确测量三线摆扭转运动的周期。 二、实验内容 1、测定下圆盘对于 轴的转动惯量J0和理论值进行比较。理论值公式为： 圆盘： （D为直径） 圆环： 2、测圆环或圆盘对于 的转动惯量J，和理论值比较。 3、验证平行轴定理。将两个直径为D的圆柱体，使它们的间距为2d。D为圆柱中心轴线与转轴间距离，两圆柱中心连线通过转轴，测得J和J，按公式?计算值，并与理论值进行比较。 三、 实验设备、仪器 1、新型转动测定仪平台、米尺、游卡尺、计时计数仪、水平仪，试件为圆盘、圆环及圆柱体3种 四、实验原理 三线摆是将一个匀质圆盘，心等