用微电脑输液泵测量重力加速度的方法探究

李汉全

(云南师范大学物理与电子信息学院 云南 昆明 650092)

姜英虹

(昆明学院医学院 云南 昆明 650214)

罗东保 吴惠

(云南师范大学物理与电子信息学院 云南 昆明 650092)

重力加速度是物理学中一个重要的参量．地球上各个地区的重力加速度的数值，随着该地区的地理经、纬度和海拔的不同而稍有差异．一般地说，在赤道附近重力加速度数值最小，越靠近南北两极，重力加速度的数值越大，最大值与最小值之差约为0.003．精确地测量重力加速度的分布情况，在物理学中具有极其重要意义，常见的测量重力加速度的方法有：单摆法[1]、自由落体法[2]、微幅摆法[3]等， 其中自由落体法是最准确、最直接的测量方法．滴水法[4]是自由落体法中最常用的一种方法，其实验原理简单、可操作性强，用高精度的测量工具测出下落的时间和高度，即可得出重力加速度．在采用滴水法测量重力加速度时，使前一滴水滴到烧杯底部且发出声音的时刻，后一滴水恰好滴出(该操作需人为调节，存在较大误差)，本文通过借助于医用微电脑输液泵直接测量滴速计算水滴下落的时间t，并用钢尺测量下落的高度h，从而计算重力加速度g．

微电脑遥控便携式输液装置系统为一种支撑平台，其平台表现为微电脑便携式输液泵，通过无线网络技术和输液管理相关软件等对患者的输液过程予以控制，从而对输液的速度以及流量实施控制[5]．泵装置是整个系统的“心脏”，是输送液体的动力源医用输液泵一般采用的是指状蠕动泵作为动力源．直接使用会带来脉冲，不利于实验操作．本实验仅利用微电脑输液泵作为滴速测量装置，准确测量液体的滴速，从而计算水滴下落的时间t．

1 实验原理

2 实验仪器

微电脑输液泵一台，一次性输液器一套，支架，烧杯，搪瓷片，钢尺．

3 实验步骤

(1)将微电脑输液泵连好一次性输液器并固定在支架上，去掉输液器针头，使滴口朝下．在瓶口正下方的地面上放置内有搪瓷片的烧杯，如图1所示．

图1 微电脑输液泵测量重力加速度的实验原理图

(2)调节好恰当的高度，打开输液器，调节输液器中水的滴速，一边听水滴落在烧杯底部搪瓷片产生的响声，一边注视管口的水滴，反复调节使水滴与管口分离的时刻恰好为前一水滴撞击搪瓷片发出响声的时刻．连续观察20～30滴均维持同步，即达到调节要求．

(3)读出微电脑输液泵的每分钟的滴速n，用钢尺测量下落的高度h．

(4)根据自由落体运动的规律可得：重力加速度g，即

4 实验结果及分析

实验数据及计算结果如表1所示，结果分布图如图2所示.

表1 微电脑输液泵测量重力加速度测量的数据及计算结果

图2 微电脑输液泵测量重力加速度测量的数据分布图

由图2 (微电脑输液泵测量重力加速度测量的数据分布图)得知：重力加速度分布的渐进方程为

y=0.007 3 x+9.730 1 (R2=0.380 9)

9.762 95m/s2．

5 结论

本文利用微电脑输液泵测量重力加速度，设计原理简单，通过实验可测得昆明地区的重力加速度为9.76m/s2，该测量结果与真实值9.78m/s2相差较小，误差为0.02，其误差较小、精确度较高、可靠度较好．本实验采用生活中的医用输液泵测量重力加速度，充分体现了物理学科“从生活中走进物理，从物理中走向社会”的课程理念，既能激发学生的学习兴趣，又能引导学生积极思考，对中学物理重力加速度相关内容教学有一定的借鉴作用．