Question

醫(yī)院里的護(hù)士使用如圖所示的裝置給患者輸液．小雨發(fā)現(xiàn)照這樣做法，護(hù)士為患者多次更換藥瓶比較麻煩，于是就設(shè)計(jì)了如圖所示的三瓶串接的方案．請(qǐng)分析回答：

（1）圖甲中藥液為何會(huì)勻速滴下？
（2）圖乙中哪個(gè)藥瓶中的藥液先流完？
（3）根據(jù)病房的現(xiàn)有條件，如果要估測(cè)出輸液過(guò)程中的一滴藥液的質(zhì)量，需要收集哪些數(shù)據(jù)，請(qǐng)寫(xiě)出表達(dá)式，并簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中作了哪些近似處理．

Answer 1

分析：（1）瓶?jī)?nèi)的液體壓強(qiáng)和瓶?jī)?nèi)的氣體壓強(qiáng)之和等于大氣壓．加上輸液管中的液體壓強(qiáng)，針頭處的壓強(qiáng)大于血管中的血液壓強(qiáng)，藥液就會(huì)流入靜脈．隨著藥液逐漸的流入血管，藥瓶中的藥液逐漸減少，液體壓強(qiáng)也逐漸減小．藥瓶左端的進(jìn)氣管就起到了作用，在大氣壓的作用下，空氣進(jìn)入瓶?jī)?nèi)，補(bǔ)充了液體壓強(qiáng)的減少，使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)始終等于大氣壓．
（2）三個(gè)藥瓶連在一起，丙瓶向下滴藥液，當(dāng)丙瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減少時(shí)，在大氣壓的作用下將甲乙瓶中的藥液壓入丙瓶，隨著丙瓶?jī)?nèi)藥液的減少，甲乙兩瓶的藥液流向丙瓶，當(dāng)然是甲瓶的藥液最先流完．
（3）要測(cè)出一滴藥液的質(zhì)量，首先根據(jù)藥瓶上的體積示數(shù)求出藥液的質(zhì)量，再看這瓶藥液一共滴了多少滴，然后求出每一滴藥液的質(zhì)量．

解答：解：（1）開(kāi)始時(shí)瓶中氣體的壓強(qiáng)大約為一個(gè)大氣壓．藥瓶吊在高處，從瓶中液面到插在病人血管中的針頭處有相當(dāng)大的高度差，這段液柱使針頭處藥液的壓強(qiáng)較大，大于血管總的壓強(qiáng)，藥液自動(dòng)流入血管．
藥液流出使瓶中的氣體體積變大，壓強(qiáng)降低，瓶中氣體壓強(qiáng)小于大氣壓，大氣壓強(qiáng)將空氣從進(jìn)氣管壓入瓶中，使瓶?jī)?nèi)空氣的壓強(qiáng)基本上保持在一個(gè)大氣壓，使藥液均勻的流下．
（2）甲瓶的藥液先流完．
因?yàn)榧滓冶�三瓶采用串�?lián)的方式，其工作情況是這樣的：
藥液從丙瓶中流下，丙瓶中空氣體積增大，壓強(qiáng)下降，乙瓶中空氣將乙瓶中藥液壓入丙瓶補(bǔ)充，使丙瓶液面保持不變．
藥液從乙瓶中流至丙瓶后，乙瓶中體積增大，壓強(qiáng)下降，甲瓶中空氣將甲瓶中藥液壓入乙瓶補(bǔ)充，使乙瓶液面保持不變．
藥液從甲瓶中流至乙瓶后，甲瓶中體積增大，壓強(qiáng)下降，大氣壓將外界空氣壓入甲瓶，甲瓶中液面下降．
液體如此流動(dòng)，直到甲瓶中的藥液全部流完，這時(shí)甲瓶中空氣與外界直接連通，連接甲乙兩瓶的管子相當(dāng)于甲瓶當(dāng)初的進(jìn)氣管．
以后的過(guò)程是藥液從丙瓶中流入血管，乙瓶中藥液流入丙瓶補(bǔ)充，空氣流入乙瓶，直至乙瓶中藥液流完，乙瓶與大氣相通．然后才是空氣直接進(jìn)入丙瓶，直至丙瓶中藥液逐漸流完．
（3）收集數(shù)據(jù)和計(jì)算過(guò)步驟如下：
①?gòu)乃幤可系目潭茸x出藥液的體積V；
②當(dāng)某一滴藥液剛好落下時(shí)數(shù)“0”開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)數(shù)到第“n”個(gè)液滴滴下時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下所用時(shí)間t₀；
③算出一個(gè)液滴下落的時(shí)間間隔為：T=

t0

n

④記下完成一瓶滴注的時(shí)間t；
⑤算出一瓶的總滴數(shù)N=

nt

t0

；
⑥算出每滴藥液的體積為：V0=

V

N

=

Vt0

nt

；
⑦則每滴藥液的質(zhì)量m=ρ水V0=ρ水

Vt0

nt

上述估算中兩處做了近似處理：
①把藥液的密度看作水的密度．②忽略了輸液結(jié)束時(shí)瓶中殘留的藥液．

點(diǎn)評(píng)：本題考查的是大氣壓的應(yīng)用．我們要學(xué)會(huì)分析，學(xué)會(huì)用我所學(xué)過(guò)物理知識(shí)分析我們生活中的物理現(xiàn)象．此題較難，我們要認(rèn)真分析，用心思考．