物理教学课件：非牛顿流体相关性质探究实验报告.pptx

物理实验课题报告之非牛顿流体的相关性质探究牛顿：此次又是何人扰吾之清梦？我：雨女无瓜。实验组成员： 王路瑶 杜普源 王俊涵 沈可铭 PPT Made by Lucky①实验灵感来源 曾看到过一个物理趣味实验 说口香糖可以“开”椰子 。解释原理时，主持人提到“非牛顿流体”这一物理概念 大致是说咀嚼过的口香糖可以被视为“非牛顿流体”的一种。 这种物质的特殊性在于“你弱他则弱，你强他则强”——即坚硬的椰子迅速往下砸时，平时看似软弱的口香糖可以反作用于椰子壳以一个较大的力，做到瞬间破开坚硬的椰子壳。 受此启发本小组此次 对非牛顿流体相关性质做了简单的探究。物理学概念简介——非牛顿流体 非牛顿流体，是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。绝大多数生物流体都属于所定义的非牛顿流体。人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液，以及像细胞质那样的“半流体”都属于非牛顿流体。目录 ContentsChapter1.实验灵感来源（已过） Chapter2.实验探究的对象、思路与假设Chapter3.实验器材与具体实验步骤 Chapter4.实验结果简析 &实验原理探寻与拓展 Chapter6.实验总体评析Chapter7.实验延伸与实际意义实验研究的对象、思路与假设。←返回 淘 汰1、研究对象： 1）自制的高浓度玉米淀粉“溶液”（水+大半袋玉米淀粉，姑且算玉米淀粉的水溶液）充当非牛顿流体。 2）首要研究“口香糖破开椰子”背后非牛顿流体强度的特殊性。经过相关资料搜索，同时打算研究非牛顿流体对运动的阻碍作用以及爬杆效应等。2、实验思路 1) 测加速度的斜面-小车模型+导轨上用非牛顿流体改装。由于操作性和实验原则受限， 2）落球法：让弹珠/钢球等较重物体下落到非牛顿流体上，利用频闪摄影技术观察其运动情况并与普通介质（如空气中自由落体与水中下落）比较。缺点是没有较为清晰的观测条件。 3）滑轮转化法：利用定滑轮，重物以及小球探究其拉力大小与小球在非牛顿流体中的运动规律（利用频闪摄影）；经实践后发现可行。 实验假设 Assumptions←返回 在非牛顿流体中小球会是一种特殊的运动形式，不同于常规介质中的运动。 一般介质中，恒定拉力大小在适宜条件下改变，小球理论上会以不同的加速度向上运动，但运动性质基本为匀加速运动。 猜测非牛顿流体中小球运动加速度不一定满足上述情况。试验器材（主要）←返回1、非牛顿流体（玉米淀粉糊）2、铁架台3、重物（重锤，100g砝码）4、对象物块（弹珠、钢球、50g砝码）6、定滑轮（含细线）7、刻度尺8、大量筒（用于做“非牛顿流体”轨道，但后来淘汰）9、······实验一非牛顿流体实验报告\砸水.mp4砸水非牛顿流体实验报告\咋面粉.mp4砸淀粉分别用手轻戳/用力捶打 非牛顿流体/水，得到不同结果如下：实验一结论总结与普通流体不同，非牛顿流体可以做到“你强它则强，你弱它则弱”。组员初步猜测，在非牛顿流体的表面，其力的传播与冲击速度大小及强度有关。冲击力度越强，其力的传播越慢，可近似为固体，故感到较为坚固，易反弹。查阅资料（其实没看懂），非牛顿流体的剪切应力（？）与冲击速度的关系：实验二 1、用不同的拉力（由不同的重物提供，每种近似相等）拉处于相同环境中的物块。 2、用相同的拉力拉处于不同环境中的物块。利用慢动作摄影捕捉运动规律，得到V-T规律非牛顿流体中物体受不同拉力下速度-时间图像 不同介质中物体受相同拉力下速度-时间图像实验二结论总结分析图像可初步发现：1、在非牛顿流体中，即使提供较大拉力，物体仍以较小的速度匀速缓慢上升。2、冲出非牛顿流体表面的一瞬间，有速度的突变。3、与常规环境不同，非牛顿流体内不能像水、空气这类物质在物体运动过程中提供较为恒定的阻力。换言之，其阻力大小可能与作用力的冲量有关（大小与时间的函数），但其本质不能通过本实验深入挖掘。实验三及其小结用棍棒（如筷子）快速搅动水，会形成向下凹的“水漩涡”。而同样用棍棒快速搅动淀粉浆，会发现有一部分淀粉浆会“顺着”棍棒往上爬。（不是非常明显但是足以目测）这种现象被称为非牛顿流体的爬杆效应实验三结论引申←返回 对于牛顿流体，由于离心力的作用，液面将呈凹形；而对于黏弹性流体，却向杯中心流动，并沿杆向上爬，液面变成凸形，甚至在实验杆旋转速度很低时，也可以观察到这一现象。在设计混合器时，必须考虑爬杆效应的影响。同样，在设计非牛顿流体的输运泵时，也应考虑和利用这一效应。实验自我评价←返回1、新颖性 本实验的对象为非牛顿流体的相关性质探究，是高中课本中没有出现过的物理学实验与研究对象。具有较高创新性。2、实践性强 从制作非牛顿流体到不断尝试实验方案的改进，全程动手操作要求较高，也具备一定的操作难