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

.4跨學(xué)科實(shí)踐—制作微型密度計(jì)教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析本節(jié)內(nèi)容選自八年級(jí)物理下冊(cè)第十章《浮力》第四節(jié)《跨學(xué)科實(shí)踐：制作微型密度計(jì)》。密度計(jì)是一種利用浮力原理測(cè)量液體密度的儀器，制作微型密度計(jì)的實(shí)踐活動(dòng)，不僅鞏固了學(xué)生對(duì)浮力和密度概念的理解，還培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力和科學(xué)探究能力。通過制作微型密度計(jì)，學(xué)生可以將物理知識(shí)與實(shí)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(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的全過程。這一實(shí)踐活動(dòng)具有較強(qiáng)的趣味性和實(shí)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(dòng)性。二、教學(xué)目標(biāo)物理觀念深入理解密度的概念和測(cè)量方法，明確密度計(jì)測(cè)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(shí)，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(huì)運(yùn)用物理知識(shí)進(jìn)行分析、推理和估算，理解制作微型密度計(jì)過程中涉及的物理量和參數(shù)之間的關(guān)系。能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行分析、歸納，得出合理的結(jié)論。科學(xué)探究經(jīng)歷制作微型密度計(jì)的全過程，體驗(yàn)科學(xué)探究的基本步驟，包括提出問題、設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和得出結(jié)論。學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)方法，提高實(shí)驗(yàn)操作能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，在實(shí)驗(yàn)過程中，認(rèn)真測(cè)量、準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)。體會(huì)物理知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理的興趣和責(zé)任感。三、教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)理解密度計(jì)測(cè)量液體密度的原理，掌握制作微型密度計(jì)的基本方法。教學(xué)難點(diǎn)在制作微型密度計(jì)過程中，對(duì)配重和標(biāo)度桿直徑的設(shè)計(jì)與調(diào)整。正確進(jìn)行物理量的測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。四、教學(xué)過程設(shè)計(jì)（一）導(dǎo)入新課活動(dòng)一：視頻欣賞——測(cè)量液體密度的儀器——密度計(jì)教師播放關(guān)于密度計(jì)的短視頻，展示密度計(jì)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(jì)是如何利用浮力原理測(cè)量液體密度的嗎？學(xué)生思考并回答：密度計(jì)是基于物體的漂浮條件，利用浮力等于重力來測(cè)量液體密度的。（二）探究活動(dòng)：制作微型密度計(jì)活動(dòng)二：觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)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(huì)沉底？加鹽后，雞蛋為什么會(huì)逐漸上?。繉W(xué)生討論并回答：因?yàn)殡u蛋的密度比清水的密度大，所以會(huì)沉底。加鹽后，水的密度增大，當(dāng)水的密度大于雞蛋的密度時(shí)，雞蛋會(huì)上浮。總結(jié)：通過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)液體的密度越大，物體漂浮時(shí)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?dòng)三：項(xiàng)目提出情境引入：消毒酒精的密度約為0.87×教師提問：常用的密度計(jì)體積較大，無法放入小瓶中。我們能否自己動(dòng)手制作一只微型密度計(jì)，用于測(cè)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(jì)，利用物理知識(shí)和手頭的材料。活動(dòng)四：項(xiàng)目分析微型密度計(jì)的構(gòu)造與普通密度計(jì)類似，需要有標(biāo)度桿、浮子和配重部分。選用較小的材料，如細(xì)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(dāng)密度計(jì)漂浮在不同液體中時(shí)，浸入液體的深度不同，排開液體的體積不同。設(shè)計(jì)要求尺寸要求：能放入小瓶酒精中，標(biāo)度桿直徑需足夠小。質(zhì)量要求：密度計(jì)的重量應(yīng)使其能夠漂浮，且排開液體的體積適中?；顒?dòng)五：項(xiàng)目實(shí)施設(shè)計(jì)計(jì)算估算密度計(jì)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(jì)的質(zhì)量應(yīng)約為0.87?g估算標(biāo)度桿直徑設(shè)標(biāo)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(jì)算得S≈0.07?cm2材料準(zhǔn)備細(xì)塑料吸管（直徑約3?mm泡沫塑料球（直徑約1.2?cm細(xì)銅絲或鐵絲（配重）石蠟和打火機(jī)（封口）記號(hào)筆、彩色膠帶（標(biāo)記刻度）刻度尺、量筒、水、酒精等制作步驟組裝密度計(jì)取一根長度約20?cm將適量的銅絲纏繞成小團(tuán)，從吸管下端塞入作為配重。用石蠟將吸管下端密封。在標(biāo)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(jì)放入水中，調(diào)整配重，使密度計(jì)能夠豎直漂浮，浮子剛好浸沒在水中，標(biāo)度桿露出部分約8?cm標(biāo)記刻度將調(diào)節(jié)好的密度計(jì)放入標(biāo)準(zhǔn)消毒酒精中，待密度計(jì)靜止后，在液面對(duì)應(yīng)的標(biāo)度桿位置做記號(hào)。用寬度約4?mm（三）展示交流活動(dòng)六：測(cè)量與驗(yàn)證測(cè)量未知酒精學(xué)生利用自制的微型密度計(jì)測(cè)量未知密度的酒精，觀察液面位置與標(biāo)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(cè)量結(jié)果與實(shí)際不符，討論可能的誤差來源，如配重不當(dāng)、標(biāo)度桿直徑不合適、讀數(shù)誤差等。（四）鞏固練習(xí)活動(dòng)七：隨堂練習(xí)選擇題小明在飲料吸管中塞入一些細(xì)鐵絲作為配重，并將一端封閉，制作了一支簡(jiǎn)易密度計(jì)。將其先后放入甲、乙兩杯液體中，密度計(jì)靜止時(shí)，如圖所示。下列說法正確的是（B）A.密度計(jì)在甲杯液體中受到的浮力更大B.密度計(jì)的刻度線不均勻，上疏下密C.用更細(xì)的吸管制作的密度計(jì)一定能使測(cè)量結(jié)果更精確D.用密度計(jì)測(cè)可樂密度時(shí)，由于有氣泡附著在上方測(cè)量值偏小填空題小明在制作簡(jiǎn)易密度計(jì)時(shí)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(shí)，露出水面的長度為12?cm，漂浮在另一液體中時(shí)，露出液面的長度為10?cm，則該液體的密度為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題小明準(zhǔn)備利用圓珠筆芯自制微型密度計(jì)，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(jìn)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(shí)驗(yàn)和測(cè)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(jì)上，他應(yīng)該選擇印標(biāo)簽，但此標(biāo)簽的不妥之處為刻度線間距均勻，而實(shí)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(shí)踐，鞏固了對(duì)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(jì)方案、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄和結(jié)果分析的完整過程。實(shí)踐應(yīng)用：體會(huì)了物理知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)物理的興趣。五、板書設(shè)計(jì)10.4跨學(xué)科實(shí)踐—制作微型密度計(jì)一、項(xiàng)目提出測(cè)量消毒酒精密度，制作微型密度計(jì)二、項(xiàng)目分析構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)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(biāo)度桿直徑d三、項(xiàng)目實(shí)施材料準(zhǔn)備細(xì)塑料吸管、銅絲、泡沫塑料球等制作步驟組裝密度計(jì)調(diào)節(jié)配重標(biāo)記刻度四、展示交流測(cè)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(shí)踐中加深了對(duì)密度計(jì)工作原理的理解，培養(yǎng)了動(dòng)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(jìn)的地方：時(shí)間分配：制作密度