落球法粘滯系數測定儀的改進

杜 寧 張 璇

(唐山學院基礎教學部 河北 唐山 063000)

本實用新型教學工具，能夠更精確地調節落球法粘滯系數測定儀，學生通過操作可直接分析掌握實驗過程，進而提高實驗教學效率.

1 粘滯系數測定儀改進的背景

液體粘滯性的測量是非常重要的，對液體粘滯性的研究在醫療、航空、水利、機械潤滑和液壓傳動等領域有廣泛的應用，落球法是測量液體粘滯系數的一種常用方法[1].通常的物理實驗教學，測量時先依據測定儀上附有的刻度尺，設定上、下兩個激光發射器的高度差，若在操作過程中固定兩個激光發射器螺絲的俯仰角度稍有變動，就會使高度差產生變化，從而產生實驗誤差，直接影響計算結果.

2 粘滯系數測定儀改進的技術方案

為了解決現有操作中存在的諸多缺陷，我們改進了落球法粘滯系數測定儀裝置，使它更易于調節和使用，從而減小實驗誤差，提高實驗效率.

為了實現上述目的我們采用了以下技術方案：

教學用粘滯系數測定儀，如圖1所示.包括框架和底盤，底盤的中央位置放一量筒，量筒頂部框架上設置導管，量筒兩側的框架上安裝有激光光電計時儀，該激光光電計時儀包括激光發射器、激光接收器、光電傳感器和光電計時器[2].其中：激光發射器和激光接收器相互對應的安裝在支架兩側，上下兩組并列設置，光電傳感器安裝在激光發射器的發射端口上，這樣能準確測量上、下兩個激光發射器的高度差；激光發射器、激光接收器、光電傳感器分別通過導線與光電計時器中的激光信號控制器連接，從而直接實現速度轉換，省略計算過程，減小實驗誤差，提高實驗效率.學生通過操作可直接分析實驗過程，從而提高實驗教學效率.

圖1 教學用粘滯系數測定儀裝置結構示意圖

3 改進分光計的調節過程

下面結合結構示意圖對教學用粘滯系數測定儀裝置作進一步描述.

實驗過程中，需驗證小球的下落過程是否為勻速.所以在粘滯系數測定儀的調節過程中，需要調節激光計時光路，先設定上、下兩個激光發射器的高度差為全程距離，用支架上附有的刻度尺來粗調兩個激光發射器的位置，放置量筒于底盤上，開啟電源開關，可看見兩個激光發射器發出紅光.調節上、下兩個激光發射器，使其紅色激光束透過量筒能夠被激光接收器的小孔恰好接收，此時光電計時器上的激光信號指示燈亮.按復位鍵清零，將小球放入導管中，當小球落下，阻擋上面的紅色激光束時，光線受阻，此時自動計時開始，到小球下落到阻擋下面的紅色激光束時，計時停止.光電計時器通過光電傳感器測得的小球下落距離和激光器測得的時間，直接輸出小球全程的下落速度.再設定上、下兩個激光發射器的高度差為半程距離，同上方法測出小球半程的下落速度.比較判斷小球下落是否為勻速.

4 結束語

改進的粘滯系數測定儀裝置，用光電傳感器能夠準確記錄小球整個勻速下落過程中的距離和時間，通過光電計時器直接轉換為速度，學生通過操作可直接分析實驗誤差.

其顯著效果在于：測量調節更精準，計算更精確、便捷，從而提高實驗教學效率.