物理跨學(xué)科實踐-制作微型密度計（教學(xué)設(shè)計）-2024-2025學(xué)年八年級物理下學(xué)期（人教版2024）

.4跨學(xué)科實踐—制作微型密度計教學(xué)設(shè)計一、教材分析本節(jié)內(nèi)容選自八年級物理下冊第十章《浮力》第四節(jié)《跨學(xué)科實踐：制作微型密度計》。密度計是一種利用浮力原理測量液體密度的儀器，制作微型密度計的實踐活動，不僅鞏固了學(xué)生對浮力和密度概念的理解，還培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和科學(xué)探究能力。通過制作微型密度計，學(xué)生可以將物理知識與實際生活相結(jié)合，深刻理解物體的漂浮條件和阿基米德原理，體驗科學(xué)實驗的全過程。這一實踐活動具有較強的趣味性和實踐性，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的主動性。二、教學(xué)目標物理觀念深入理解密度的概念和測量方法，明確密度計測量液體密度的原理是利用物體的漂浮條件，即浮力等于重力，即F浮理解物體在不同液體中漂浮時，排開液體的體積與液體密度之間的關(guān)系?？茖W(xué)思維學(xué)會運用物理知識進行分析、推理和估算，理解制作微型密度計過程中涉及的物理量和參數(shù)之間的關(guān)系。能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)和現(xiàn)象進行分析、歸納，得出合理的結(jié)論?？茖W(xué)探究經(jīng)歷制作微型密度計的全過程，體驗科學(xué)探究的基本步驟，包括提出問題、設(shè)計方案、實驗驗證和得出結(jié)論。學(xué)會根據(jù)實驗?zāi)康暮鸵螅x擇合適的實驗器材和實驗方法，提高實驗操作能力。科學(xué)態(tài)度與責任培養(yǎng)嚴謹認真、實事求是的科學(xué)態(tài)度，在實驗過程中，認真測量、準確記錄數(shù)據(jù)，尊重實驗事實。體會物理知識在實際生活中的應(yīng)用價值，增強學(xué)習(xí)物理的興趣和責任感。三、教學(xué)重難點教學(xué)重點理解密度計測量液體密度的原理，掌握制作微型密度計的基本方法。教學(xué)難點在制作微型密度計過程中，對配重和標度桿直徑的設(shè)計與調(diào)整。正確進行物理量的測量和數(shù)據(jù)分析，確保測量結(jié)果的準確性。四、教學(xué)過程設(shè)計（一）導(dǎo)入新課活動一：視頻欣賞——測量液體密度的儀器——密度計教師播放關(guān)于密度計的短視頻，展示密度計的結(jié)構(gòu)和使用方法，引出本節(jié)課主題。提問：大家知道密度計是如何利用浮力原理測量液體密度的嗎？學(xué)生思考并回答：密度計是基于物體的漂浮條件，利用浮力等于重力來測量液體密度的。（二）探究活動：制作微型密度計活動二：觀察實驗現(xiàn)象實驗演示：將雞蛋放入清水中，觀察雞蛋沉底的現(xiàn)象；然后逐漸向水中加入食鹽，觀察雞蛋的變化。提問：為什么雞蛋在清水中會沉底？加鹽后，雞蛋為什么會逐漸上浮？學(xué)生討論并回答：因為雞蛋的密度比清水的密度大，所以會沉底。加鹽后，水的密度增大，當水的密度大于雞蛋的密度時，雞蛋會上浮?？偨Y(jié)：通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)液體的密度越大，物體漂浮時排開液體的體積越小。這體現(xiàn)了物體的漂浮條件和阿基米德原理?；顒尤喉椖刻岢銮榫骋耄合揪凭拿芏燃s為0.87×教師提問：常用的密度計體積較大，無法放入小瓶中。我們能否自己動手制作一只微型密度計，用于測量酒精的密度？學(xué)生思考并回答：可以嘗試制作微型密度計，利用物理知識和手頭的材料?；顒铀模喉椖糠治鑫⑿兔芏扔嫷臉?gòu)造與普通密度計類似，需要有標度桿、浮子和配重部分。選用較小的材料，如細吸管、銅絲、泡沫塑料球等。工作原理利用物體的漂浮條件：F浮根據(jù)阿基米德原理：F浮當密度計漂浮在不同液體中時，浸入液體的深度不同，排開液體的體積不同。設(shè)計要求尺寸要求：能放入小瓶酒精中，標度桿直徑需足夠小。質(zhì)量要求：密度計的重量應(yīng)使其能夠漂浮，且排開液體的體積適中?；顒游澹喉椖繉嵤┰O(shè)計計算估算密度計質(zhì)量設(shè)排開的酒精體積為V排，酒精密度為ρ則m排為避免酒精溢出，V排應(yīng)盡量小，可取V排≈1?因此，密度計的質(zhì)量應(yīng)約為0.87?g估算標度桿直徑設(shè)標度桿的橫截面積為S，在不同密度的酒精中，浸入深度差為Δh。根據(jù)ΔV=SΔh，且取ρ酒精A=0.86×103?kg/m計算得S≈0.07?cm2材料準備細塑料吸管（直徑約3?mm泡沫塑料球（直徑約1.2?cm細銅絲或鐵絲（配重）石蠟和打火機（封口）記號筆、彩色膠帶（標記刻度）刻度尺、量筒、水、酒精等制作步驟組裝密度計取一根長度約20?cm將適量的銅絲纏繞成小團，從吸管下端塞入作為配重。用石蠟將吸管下端密封。在標度桿中部固定泡沫塑料球作為浮子（用膠水粘牢）。調(diào)節(jié)配重將密度計放入水中，調(diào)整配重，使密度計能夠豎直漂浮，浮子剛好浸沒在水中，標度桿露出部分約8?cm標記刻度將調(diào)節(jié)好的密度計放入標準消毒酒精中，待密度計靜止后，在液面對應(yīng)的標度桿位置做記號。用寬度約4?mm（三）展示交流活動六：測量與驗證測量未知酒精學(xué)生利用自制的微型密度計測量未知密度的酒精，觀察液面位置與標記的關(guān)系，判斷酒精是否合格。結(jié)果分析若液面位于彩色膠帶位置或其間，則酒精密度在0.86×103?kg/m3討論交流如果測量結(jié)果與實際不符，討論可能的誤差來源，如配重不當、標度桿直徑不合適、讀數(shù)誤差等。（四）鞏固練習(xí)活動七：隨堂練習(xí)選擇題小明在飲料吸管中塞入一些細鐵絲作為配重，并將一端封閉，制作了一支簡易密度計。將其先后放入甲、乙兩杯液體中，密度計靜止時，如圖所示。下列說法正確的是（B）A.密度計在甲杯液體中受到的浮力更大B.密度計的刻度線不均勻，上疏下密C.用更細的吸管制作的密度計一定能使測量結(jié)果更精確D.用密度計測可樂密度時，由于有氣泡附著在上方測量值偏小填空題小明在制作簡易密度計時取一根長度為20?cm的飲料吸管，將一些銅絲塞入吸管的下端作為配重，并用石蠟將吸管的下端封起來。其中配重的作用是降低吸管的重心，使其能夠豎直漂浮在液體中。如圖所示，吸管漂浮在水中時，露出水面的長度為12?cm，漂浮在另一液體中時，露出液面的長度為10?cm，則該液體的密度為實驗設(shè)計題小明準備利用圓珠筆芯自制微型密度計，他將筆芯下端繞上銅絲，目的是使筆芯能豎直漂浮在液體中。放入酒精中，發(fā)現(xiàn)筆芯沉入瓶底，你的改進方案是在筆芯中下部裝上浮子，如泡沫塑料球，以增加浮力。通過實驗和測算他得到了一組刻度線和數(shù)據(jù)（如圖所示）并貼到密度計上，他應(yīng)該選擇印標簽，但此標簽的不妥之處為刻度線間距均勻，而實際應(yīng)上疏下密。（五）課堂小結(jié)教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：物理原理：通過本次實踐，鞏固了對密度、浮力、阿基米德原理和物體漂浮條件的理解?？茖W(xué)探究：經(jīng)歷了提出問題、設(shè)計方案、實驗操作、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果分析的完整過程。實踐應(yīng)用：體會了物理知識在實際生活中的應(yīng)用，增強了學(xué)習(xí)物理的興趣。五、板書設(shè)計10.4跨學(xué)科實踐—制作微型密度計一、項目提出測量消毒酒精密度，制作微型密度計二、項目分析構(gòu)造設(shè)計標度桿、浮子、配重原理分析漂浮條件：F浮力：F參數(shù)估算質(zhì)量m標度桿直徑d三、項目實施材料準備細塑料吸管、銅絲、泡沫塑料球等制作步驟組裝密度計調(diào)節(jié)配重標記刻度四、展示交流測量未知酒精密度結(jié)果分析與討論六、教學(xué)反思通過本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生在實踐中加深了對密度計工作原理的理解，培養(yǎng)了動手能力和科學(xué)探究精神。但在教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進的地方：時間分配：制作密度