7.
一个小球在液体里运动,会受到一种类似于摩擦的液体阻力的作用,叫做粘滞力.如果液体无限深广,计算粘滞力的关系式为F=3πDηv,其中D为小球直径,v为小球在液体中的运动速度,η称作粘滞系数.
实验创新小组的同学们通过下面实验测量了某液体的粘滞系数.
(1)取一个装满液体的大玻璃缸,放在水平桌面上,将质量为1kg的小钢球沉入液体底部,可以忽略除粘滞力以外的所有摩擦阻力的作用.将一根细线拴在小钢球上,细线另一端跨过定滑轮连接砝码盘.在玻璃缸内靠左端固定两个光电门A、B,光电门的感光点与小钢球的球心在同一条水平线上.
(2)测出小钢球直径为5.00cm,将钢球由玻璃缸底部右侧释放,调整砝码数量以及释放小钢球的初始位置,确保小钢球通过两个光电门的时间相同.若某次测出小钢球通过两个光电门的时间均为0.025s,则可得小钢球此时运动的速度大小为
m/s.
(3)记录此时砝码盘以及砝码的总质量m=60g,由计算粘滞力的关系式可得液体的粘滞系数为η=
N•s/m
2.
(4)改变砝码数量,重复第(2)、(3)步骤的实验,测出不同质量的砝码作用下,小钢球匀速运动速度.由表中数据,描点连线,作出粘滞力随速度变化的图象(如图2).
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
砝码盘以及砝码的总质量m/g | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
粘滞力F/N | 0.30 | 0.40 | 0.50 | 0.60 | 0.70 | 0.80 | 0.90 | 1.0 |
小钢球匀速运动速度v/m•s-1 | 1.3 | 1.8 | 2.2 | 2.0 | 3.1 | 3.5 | 4.0 | 4.4 |
根据计算粘滞力的关系式和图象,可得该液体的粘滞系数为η=
N•s/m
2.(所有结果均保留两位有效数字)