输液那些事儿

105班荀子欢

方案背景

　　

输液，是我们日常生活中常说的 “打点滴”或者“挂盐水”。我们生病的时候，经常要去医院挂盐水。特别到了冬天，爸爸医院里的输液室，每天从早到晚都挤满了排队输液的病人。每次轮到我要打针的时候，除了要忍受针头扎进皮肤时那股钻心的刺痛，还要忍受漫长的输液过程。手机上的动画片看完一集又一集，可挂在架子上的盐水却依旧不紧不慢，按照它的节奏缓缓向下滴落。每到这时，我总会长叹一口气，转头问问身边的爸爸妈妈：“怎么还没挂完啊？时间怎么过得那么慢啊？”或是 “妈妈，好无聊啊，还要挂多久才能回家去玩啊？”之类的话。爸爸曾经告诉我说，等有一天，你学会看时间了，就可以自己计算出一瓶盐水需要挂多久了。

那么今天，我就来自己测算一下，挂一瓶盐水到底需要几分钟！

所需材料

100ml盐水一袋，500ml盐水一袋，输液器一套，橡皮管一条，计时器（或手表）一只，计算器（或手机）一台

方案目标

一、了解输液相关的物理学基本原理。

二、了解影响输液速度快慢的常见因素。

三、测算出挂完100ml的盐水需要几分钟，并推算出一滴盐水实际的体积。

四、比较一下，用数学方法推算出的输完500ml盐水的时间和实际测算出的500ml的盐水的时间差异。

五、学会思考问题，并总结学习的心得体会。

实践操作步骤

一、输液的物理学基本原理

　　为了弄清输液的工作原理，爸爸给我讲了个故事——三百多年前，英国有位伟大的物理学家名叫牛顿。一个炎热的午后，他在苹果树下乘凉。忽然，一个苹果从树上掉下来，正好掉在他的头上。他摸着头，觉得很奇怪，心想：“苹果为什么会掉下来呢？”“一定是因为它熟透了，”他自言自语道：“可是，为什么苹果是落向地面，而不是向天上飞去呢？”为等他长大成为一名物理学家时，终于发现了苹果落地的秘密，原来，一切都是因为地心引力的关系（又称重力）——这也正是地球上的人类能站立在地面上，而不是飞向太空的原因。

　　“笑笑，你知道爸爸为什么要跟你讲这个故事吗？”爸爸好奇地盯着我问。

我看着输液器里一滴滴向下滴落的水珠，突然恍然大悟：“哦，我知道了，盐水能滴下来，而不是往天上飞，也一定是重力（地心引力）的关系吧！”

爸爸满意地摸了摸我的头，笑着说：“笑笑，你说的没错！当然，也不完全是这样。这个世界除了地心引力，还有许多这样看不见摸不着的‘力’存在，物理学就是研究这些‘力’的基本原理而存在的，可以说是自然科学中最重要的一门学科。我给你画个图，你就能明白了！”

我托着下巴，饶有兴致地盯着爸爸手中的草稿纸。

　　爸爸很快就画完了一个简易的示意图。然后他说道：“你看，所以除了刚才我们谈到的液体本身向下的重力（②）以外，还有一个轻微的把液体往下推的力，就是留在袋子里的气体压力（①）。而当水滴在流出针尖的那一刻，需要克服一个把水滴往回顶的血液的压力（③）。那么你想想，只有当液体的重力+袋中气体压力比往回顶的血液压力大还是小时，盐水才能滴出来呢？”

“当然是比往回顶的压力大才行，不然水滴就被顶回去了！”我不假思索地说道。

爸爸欣慰地笑了，然后他说：“你说的对！只有当①+②＞③ 时，液体才能向下滴! ”

“我们人体有两种血管，一种是静脉，一种是动脉。一般静脉的压力，都会比①+②的压力小，所有能顺利地向下滴；但如果是针头插进的是动脉，那动脉的压力会比①+②的压力大得多，这时不仅盐水滴不下去，反而血液还会从针头倒流回盐水袋里呢！”

我听了，惊讶地吐了吐舌头！

二、输液速度的影响因素

　　“但是今天的实验，我们只是是模拟输液的原理，并不会把针扎进我们的血管里，而是直接把盐水滴到地上，那样一来，针头的小水滴所需要克服的往回顶的阻力，只有的房间里微弱的大气压力了，那可比静脉血管的压力小得多了！”

1.高度

爸爸接着说：“你看到输液壶里，那一滴滴下滴的小水滴吗？接下来， 我做以下几个动作，你仔细观察一下，水滴下落的速度有没有什么变化。”我点点头，眼睛一眨不眨地盯着输液壶。

爸爸把输液袋提得老高，都快碰到天花板了，这时我发现输液壶里的水滴越低越快了。然后他有把输液袋放到了我眼睛的高度，我低头看着输液壶，发现水滴越滴越慢了。

“哦，我明白了，原来挂得越高，盐水滴得越快啊！那下次如果去挂盐水，我一定要把袋子挂得高一点，这样就可以早点回家看动画片啦！”

　　爸爸解释道：“这个就涉及另一个物理原理了，叫做势能。任何一样东西，离开地面的高度越高，那么势能就越大，如果势能越大，那么下落的速度也就越大。就跟你经常去的游乐场，越高的滑滑梯，滑下来的速度就越快是同一个道理。”

　　“好像是这样！”我似懂非懂地点点头。

2.输液流速调节器

　　在输液皮管上，还有一个一头宽一头窄的蓝色盒子，装在里面的是一个白色旋钮。当爸爸把旋钮转到宽的那头时，输液壶里的水珠飞快地落了下来。

　　然后，当他又慢慢地把旋钮转到窄的那头时，水珠下落的速度越变越慢，最后就停滞在输液壶里一动不动了。

好神奇，就像在看春晚的刘谦变魔术一样！我忙问爸爸这又是为什么。

爸爸又拿出了纸笔，在草稿纸上，给我讲解了起来。

　　不仅从外观上看，这个调节是一头宽一头窄，就连里面也有一头宽一头窄的卡槽。这个调节器就好比是一个“水龙头”。当我们把旋钮转到宽的那头时，从中间穿过的输液皮管几乎不会受到任何压迫，所以液体可以自由地通过皮管向下滴。当我们把旋钮转到窄的那头时，由于卡槽变窄，旋钮就对输液管造成了极大的压迫，这样管路就被完全压扁了，液体的重力+袋中气体压力完全无法克服压扁的管路带来的压力，水滴自然也就无法下落了。

3.血管粗细（口径大小）

“那么除了刚才两种方法，还有其他方法可以影响输液速度吗？”我问道。

“当然，除了之前说的血管本身压力对输液的影响外，其实血管粗细（口径大小）也可以影响输液速度。我们再可以做个实验模拟一下！”

爸爸拿出一根灌满水的橡皮管，把针头插了进去。

　　“我们可以把这根橡皮管看成一根血管，如果我们把橡皮管捏扁，这样，能流过橡皮管的水就减少了很多，就相当于把针头插进了一根细的血管，你看看接下来会有什么变化。”

　　我再次凝视着输液壶里的水滴速度。当我把橡皮管慢慢捏扁（相当于血管变细了），输液速度就渐渐减慢下来；当我又把橡皮管慢慢松开时（相当于血管变粗了），输液壶里的小水滴又恢复到原先的滴速，欢快地滴落下来。

　　“哦，也就是说，血管越细，滴速越慢；相反，血管越粗，滴速越快！”我抢答。

“一点儿没错，所以医生很多时候在抢救病人时，会优先选择最粗的几根血管来打针，这样就有可能更快地挽救病人的生命。”

三、一滴盐水到底有多大？挂完一瓶100ml的盐水需要几分钟？

桌子上放着输液器的拆开的外包装，中间有一行字引起了我的注意。

“15滴=1ml”—— 这是什么意思，就是告诉我15滴小水珠能汇成1ml的盐水吗？

我看看爸爸，他点点头。我突然想起我前些日子计算一颗米粒的重量时的方法，用类似的方法，我就能算出一滴水究竟是多少ml了，列式为1÷15嘛！于是，我按动了手机上计算器的按钮，输入了上面的算式，结果显示为0.066666ml——啊哈，这就是一滴水的大小啊！

爸爸说：“这只是理论上的大小，实际情况可能会有不同哦，等下我们验证一下。”

“一般我们把针打到静脉血管中时，正常的滴速都是每分钟60-80滴，现在就来测算一下，实际挂完这瓶100ml的盐水需要多久”。

　　为了模拟常规的输液速度，爸爸把输液调节器旋钮拨到了合适的地方。我一边看着顺时针转动上的计时器指针，一边数起了输液壶里的小水滴下落的滴数。1、2、3、4……

　　指针绕着钟面走过了一整圈，一分钟过去了，我数了数，一共是70滴，也就在爸爸说的每分钟60-80滴的范围内。

时间一分一秒地过去了，直到针尖里最后一颗小水滴离开了原先的“家园”，时间一共走过了大约20分钟。哦，原来以70滴/分钟的滴速，100ml的盐水仅仅用20分钟就能滴完了啊。

“现在，以你观察到的实际情况，你有办法计算出，水滴实际的大小吗？”

“我刚才不是算过了吗？”我疑惑地看着爸爸。

“别急，你算一下再回答我！”爸爸意味深长地看着我。

　　我硬着头皮算了起来。100ml盐水用大约20分钟滴完，也就是每分钟可以滴100÷20=5ml，也就是说70滴盐水是5ml，那么每滴盐水就是5÷70=0.0714ml。咦？为什么和之前算的不一样。

　　“所以，你看到了吧，很多时候‘理论上’和 ‘实际上’并不一定一样。通常，‘理论上’是在一个极为理想的情况下计算得到的结果。而‘实际上’却是在一个现实的环境中，受到众多因素干扰下而得出的结果。就算是看似简简单单的一个输液，也受着许许多多的干扰因素的影响。所以说，不要轻易迷信‘理论上’的结果，一定要亲自去证实一下‘实际上’的结果，这才是科学的精神”。

我听完，使劲地点了点头！

四、比较一下，用数学方法推算出的输完500ml盐水的时间和实际测算出的500ml的盐水的时间差异。

　　“接下来，我再问问你，你有什么办法，可以告诉我挂完一瓶500ml的盐水，需要多少时间？”爸爸继续提问。

　　我捧着手机，指了指里面的计时器说：“那我可以继续守在旁边，一边看着盐水慢慢滴，一边看着计时器，等它滴完的时候，那就是过了多久。”

“嗯！可以这么做！但这是一个“笨”方法。你别忘了你还有个好帮手哦！”爸爸嘿嘿一笑：“用数学来帮帮你吧！”

数学？哦，对啊！500ml盐水就是100ml盐水的5倍，那挂完500ml盐水的时间，也一定就是100ml盐水的5倍吧！100ml盐水需要20分钟挂完，那500ml就是20×5=100分钟了吧！

　　“笑笑，你真棒！说的很对！”爸爸开心地看着我继续说：“但你别忘了，刚才我们说到的‘理论’和‘实际’经常会不一样哦，眼见为实，你去用第一种‘笨’方法证实一下。接下来，我们还是以70滴/分钟的速度把盐水滴完，你去计算下时间”。

我听了，继续坐在一旁的小板凳上，按动了计时器上的起始按钮，一边盯着慢慢滴落的水珠，一边捧着一本课外书打发时间。

时间一点一滴地流逝了，也不知道过了多久，盐水终于滴完了。我拿起手机的看了下计时器里显示的时间，一共过了1小时42分26秒。1小时42分，不就是60+42=102分钟嘛，跟我之前预计的很相近啊，但终究还是和“理论上”的时间存在一定的误差啊！

方案小结

通过这个实验，我发现我已经能用数学这个“工具”，来解决以前完全没有能力触碰的问题了。但目前物理学对我来说还很陌生，我虽然有了一定的认识，但还有许多不太明白的地方，也让我更加由衷地钦佩研究万物运行规律的物理学家们了。

同时，我也意识到在科学实验中，“理论上”和“实际上”的结果在很多时候并不一定相同，一定要亲身去实践，才能得出真实可靠的结论！

世界那么大，还有太多的未知等着我们去探索。我们现在一定要好好学习各类知识，今后才能利用这些“工具”，去探索大千世界的无穷奥秘！