落球法粘滯系數(shù)測(cè)定儀的改進(jìn)

杜 寧 張 璇

(唐山學(xué)院基礎(chǔ)教學(xué)部 河北 唐山 063000)

本實(shí)用新型教學(xué)工具，能夠更精確地調(diào)節(jié)落球法粘滯系數(shù)測(cè)定儀，學(xué)生通過(guò)操作可直接分析掌握實(shí)驗(yàn)過(guò)程，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率.

1 粘滯系數(shù)測(cè)定儀改進(jìn)的背景

液體粘滯性的測(cè)量是非常重要的，對(duì)液體粘滯性的研究在醫(yī)療、航空、水利、機(jī)械潤(rùn)滑和液壓傳動(dòng)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，落球法是測(cè)量液體粘滯系數(shù)的一種常用方法[1].通常的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，測(cè)量時(shí)先依據(jù)測(cè)定儀上附有的刻度尺，設(shè)定上、下兩個(gè)激光發(fā)射器的高度差，若在操作過(guò)程中固定兩個(gè)激光發(fā)射器螺絲的俯仰角度稍有變動(dòng)，就會(huì)使高度差產(chǎn)生變化，從而產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差，直接影響計(jì)算結(jié)果.

2 粘滯系數(shù)測(cè)定儀改進(jìn)的技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有操作中存在的諸多缺陷，我們改進(jìn)了落球法粘滯系數(shù)測(cè)定儀裝置，使它更易于調(diào)節(jié)和使用，從而減小實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)效率.

為了實(shí)現(xiàn)上述目的我們采用了以下技術(shù)方案：

教學(xué)用粘滯系數(shù)測(cè)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(shè)置導(dǎo)管，量筒兩側(cè)的框架上安裝有激光光電計(jì)時(shí)儀，該激光光電計(jì)時(shí)儀包括激光發(fā)射器、激光接收器、光電傳感器和光電計(jì)時(shí)器[2].其中：激光發(fā)射器和激光接收器相互對(duì)應(yīng)的安裝在支架兩側(cè)，上下兩組并列設(shè)置，光電傳感器安裝在激光發(fā)射器的發(fā)射端口上，這樣能準(zhǔn)確測(cè)量上、下兩個(gè)激光發(fā)射器的高度差；激光發(fā)射器、激光接收器、光電傳感器分別通過(guò)導(dǎo)線與光電計(jì)時(shí)器中的激光信號(hào)控制器連接，從而直接實(shí)現(xiàn)速度轉(zhuǎn)換，省略計(jì)算過(guò)程，減小實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)效率.學(xué)生通過(guò)操作可直接分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率.

圖1 教學(xué)用粘滯系數(shù)測(cè)定儀裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3 改進(jìn)分光計(jì)的調(diào)節(jié)過(guò)程

下面結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)教學(xué)用粘滯系數(shù)測(cè)定儀裝置作進(jìn)一步描述.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需驗(yàn)證小球的下落過(guò)程是否為勻速.所以在粘滯系數(shù)測(cè)定儀的調(diào)節(jié)過(guò)程中，需要調(diào)節(jié)激光計(jì)時(shí)光路，先設(shè)定上、下兩個(gè)激光發(fā)射器的高度差為全程距離，用支架上附有的刻度尺來(lái)粗調(diào)兩個(gè)激光發(fā)射器的位置，放置量筒于底盤上，開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)，可看見(jiàn)兩個(gè)激光發(fā)射器發(fā)出紅光.調(diào)節(jié)上、下兩個(gè)激光發(fā)射器，使其紅色激光束透過(guò)量筒能夠被激光接收器的小孔恰好接收，此時(shí)光電計(jì)時(shí)器上的激光信號(hào)指示燈亮.按復(fù)位鍵清零，將小球放入導(dǎo)管中，當(dāng)小球落下，阻擋上面的紅色激光束時(shí)，光線受阻，此時(shí)自動(dòng)計(jì)時(shí)開(kāi)始，到小球下落到阻擋下面的紅色激光束時(shí)，計(jì)時(shí)停止.光電計(jì)時(shí)器通過(guò)光電傳感器測(cè)得的小球下落距離和激光器測(cè)得的時(shí)間，直接輸出小球全程的下落速度.再設(shè)定上、下兩個(gè)激光發(fā)射器的高度差為半程距離，同上方法測(cè)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(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)的粘滯系數(shù)測(cè)定儀裝置，用光電傳感器能夠準(zhǔn)確記錄小球整個(gè)勻速下落過(guò)程中的距離和時(shí)間，通過(guò)光電計(jì)時(shí)器直接轉(zhuǎn)換為速度，學(xué)生通過(guò)操作可直接分析實(shí)驗(yàn)誤差.

其顯著效果在于：測(cè)量調(diào)節(jié)更精準(zhǔn)，計(jì)算更精確、便捷，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率.