物理－跨學(xué)科實踐：制作微型密度計 2024-2025學(xué)年人教版物理八年級下學(xué)期

第十章浮力第4節(jié)

跨學(xué)科實踐：制作微型密度計3、液體的密度越大，排開液體的體積越小，密度計浸入液體中越淺，密度計的位置越高。1、刻度的特點：刻度是上小下大，上疏下密。2、工作條件：漂?。篎?。紾物項目提出消毒酒精的密度約為0.87×103kg/m3用密度計測量酒精的密度，使一種初步判斷其是否合格的簡單方法。不過常用的密度計體積較大，很難放入小瓶酒精中進(jìn)行測量。

如果能設(shè)計和制作一個微型密度計，測量時只要把微型密度計放入小瓶中，就能方便、快速地判斷其是否合格。項目分析要制作一個微型密度計，你需要完成以下任務(wù)：1.設(shè)計一個密度計能放入100ml小瓶酒精中進(jìn)行測量；并能鑒別所測酒精的密度是否合格。2.合理選擇器材進(jìn)行制作和調(diào)試，完成作品。項目實施為了完成微型密度計的設(shè)計，我們將大問題拆分成小問題進(jìn)行研究。問題如下：1、要能放進(jìn)100ml小瓶酒精中進(jìn)行測量？減小密度計的體積項目實施2、放入盛滿酒精的小瓶后可能會使酒精溢出？酒精會溢出，說明密度計浸入液體的體積大了，而浸入液體的體積等于排開液體的體積，所以需要減小密度計排開液體的體積。項目實施2、放入盛滿酒精的小瓶后可能會使酒精溢出？減小密度計排開酒精的體積阿基米德原理可得F?。溅岩篤排g密度計漂浮F?。紾物G物＝m物

g液體密度一定時減小密度計質(zhì)量項目實施例：一個小瓶子的容積有100ml，微型密度計測量時排開酒精的體積約為1～2mL，消毒酒精的密度約為0.87×103kg/m3，微型密度計的質(zhì)量設(shè)計為多大合適？因為漂浮，所以F浮=G物，即G排酒精=G密度計即m密度計=m排酒精=ρ酒精V=0.87×103kg/m3×2×10-6

m3=1.74×10-3kg=1.74g。我們設(shè)計的微型密度計的質(zhì)量應(yīng)該為1-2g左右。項目實施3、要較為準(zhǔn)確地鑒別酒精密度，需設(shè)計密度計的哪個物理量參數(shù)？如何設(shè)計？（1）可以認(rèn)為消毒酒精的密度為0.86×103kg/m3~0.88×103kg/m3是合格的，如圖是同一支密度計漂浮在0.86×103kg/m3、0.88×103kg/m3兩種酒精液體中有何差異？排開酒精的體積不同，浸入酒精的深度不同。項目實施3、要較為準(zhǔn)確地鑒別酒精密度，需設(shè)計密度計的哪個物理量參數(shù)？如何設(shè)計？（2）如圖兩個杯中分別為甲、乙兩種酒精，其中一種密度為為0.86×103kg/m3，另一種密度為0.88×103kg/m3，將密度計置于甲酒精中，液面與A位置的刻度線平齊；將同一密度計置于乙酒精中，液面與B位置的刻度平齊。請判斷甲酒精的密度是0.86×103kg/m3還是0.88×103kg/m3？為什么？F?。紾物密度計漂浮阿基米德原理可得F?。溅岩?/p>

V排

g密度計在密度小的酒精中排開液體的體積最大，浸入的更深。項目實施3、要較為準(zhǔn)確地鑒別酒精密度，需設(shè)計密度計的哪個物理量參數(shù)？如何設(shè)計？（2）如圖兩個杯中分別為甲、乙兩種酒精，其中一種密度為為0.86×103kg/m3，另一種密度為0.88×103kg/m3，將密度計置于甲酒精中，液面與A位置的刻度線平齊；將同一密度計置于乙酒精中，液面與B位置的刻度平齊。請判斷甲酒精的密度是0.86×103kg/m3還是0.88×103kg/m3？為什么？m＝ρ液V排

密度計在密度小的酒精中排開液體的體積最大，浸入的更深。項目實施3、要較為準(zhǔn)確地鑒別酒精密度，需設(shè)計密度計的哪個物理量參數(shù)？如何設(shè)計？（3）若要用該密度計測量時，合格酒精的頁面會在什么區(qū)域？A、B之間項目實施3、要較為準(zhǔn)確地鑒別酒精密度，需設(shè)計密度計的哪個物理量參數(shù)？如何設(shè)計？（4）為了便于觀察分辨，A、B的長度不能太小。A、B的長度跟什么因素有關(guān)？由圓柱體體積公式V＝Sh得：A、B間的長度Δh跟密度計在兩種酒精中排開酒精體積的差值ΔV排和標(biāo)度桿的橫截面積S有關(guān)。項目實施3、要較為準(zhǔn)確地鑒別酒精密度，需設(shè)計密度計的哪個物理量參數(shù)？如何設(shè)計？（5）設(shè)計的微型密度計的質(zhì)量約為1g，合格的消毒酒精的密度在0.86×103kg/m3和0.88×103kg/m3

之間，你能計算出A、B刻度所對應(yīng)的排開液體體積差值嗎？應(yīng)用密度計的原理分析：代入數(shù)據(jù)計算得到A、B刻度所對應(yīng)的排開液體體積差值約為0.026mL。

項目實施3、要較為準(zhǔn)確地鑒別酒精密度，需設(shè)計密度計的哪個物理量參數(shù)？如何設(shè)計？（5）設(shè)計的微型密度計的質(zhì)量約為1g，合格的消毒酒精的密度在0.86×103kg/m3和0.88×103kg/m3

之間，你能計算出A、B刻度所對應(yīng)的排開液體體積差值嗎？應(yīng)用密度計質(zhì)量設(shè)計中的結(jié)論：m計＝ρ液V排得

代入數(shù)據(jù)計算得到A、B刻度所對應(yīng)的排開液體體積差值約為0.026mL。項目實施3、要較為準(zhǔn)確地鑒別酒精密度，需設(shè)計密度計的哪個物理量參數(shù)？如何設(shè)計？（6）

排開酒精體積的差值為0.026mL，設(shè)定A、B間的長度為4mm，標(biāo)度桿的直徑應(yīng)等于多少？

應(yīng)用體積變形公式S＝－計算得到標(biāo)度桿的橫截面積不得大于0.07cm2，對應(yīng)的直徑約為3mm。所以判斷100mL酒精是否合格的微型密度計標(biāo)度桿可以選用直徑約為3mm塑料吸管。VABΔhΔV排Δh項目實施4、觀察微型密度計的結(jié)構(gòu)，除了用塑料吸管作為標(biāo)度桿以外，還需要設(shè)計密度計的哪些構(gòu)造？（1）將塑料吸管放入酒精中，發(fā)現(xiàn)不能豎直漂浮，如何實現(xiàn)豎直漂浮呢？可以增加塑料吸管一端的質(zhì)量，使塑料吸管的這一端下沉，具體做法是在其一端纏繞細(xì)鐵絲，增加這端配重。項目實施4、觀察微型密度計的結(jié)構(gòu)，除了用塑料吸管作為標(biāo)度桿以外，還需要設(shè)計密度計的哪些構(gòu)造？（2）增加配重后密度計觸底了，無法漂浮，怎么實現(xiàn)漂浮？增加一個浮子。微型密度計的構(gòu)造圖項目實施制作微型密度計的材料：(1)浮子：可以用小泡沫塑料球作為浮子，也可以太空泥（注意：不是橡皮泥），或較厚的雙面膠(2)標(biāo)度桿：細(xì)塑料管、做棉簽的實心塑料桿以及細(xì)的圓珠筆芯等，都可以用來做標(biāo)度桿。但要注意其直徑應(yīng)約為3mm。(3)配重：可以在實心塑料桿下端纏上若干圈細(xì)鐵絲。項目實施把密度計漂浮在水中調(diào)節(jié)配重。改變銅絲的長度，使密度計在水中漂浮時浮子浸沒在水中，水面上方露出一截塑料桿。把調(diào)好配重的微型密度計放入標(biāo)準(zhǔn)消毒酒精中，待微型密度計靜止時，依據(jù)液面的位置在標(biāo)度桿上做一個記號。最后，用4mm寬的彩色膠布中心對著記號貼在塑料桿上，微型密度計就做好了。展示交流1.老師準(zhǔn)備若干瓶密度不同的酒精，請用自制的微型密度計測量這些酒精，判斷哪瓶酒精的密度符合消毒酒精的要求，哪瓶密度偏大，哪瓶密度偏小。你的測量結(jié)果與老師公布的結(jié)論相同嗎？2、如果你的測量結(jié)果與老師公布的結(jié)論不同，請分析產(chǎn)生誤差的原因。3、如果你的測量結(jié)果與老師公布的結(jié)論相同，說說你的體會。展示交流要解決的問題解決方法或需要設(shè)計的物理量1要能放進(jìn)100mL小瓶酒精中進(jìn)行測量

2放入盛酒精的小瓶后可能會使酒精溢出

3測量時要能豎直漂浮在水面上

4增加配重后放入酒精中會下沉

5漂浮在密度相差不大的酒精中時，液面在標(biāo)度桿上的位置變化可能很小

回顧設(shè)計過程，我們經(jīng)歷和解決了哪些問題？減小密度計的體積設(shè)計密度計的質(zhì)量1~2g左右增加配重增加浮子設(shè)計標(biāo)度桿的直徑課堂練習(xí)1.物理興趣小組的同學(xué)制作了一個簡易密度計，分別放入盛有不同液體的兩個燒杯中，靜止時液面相平如圖所示，密度計在液體中受到浮力F甲

F乙，液體對杯底的壓強(qiáng)p甲

p乙。（均選填“＜”“=”或“＞”）=＜課堂練習(xí)2.檢驗微型密度計是否合格,是在測量時把微型密度計放入裝有潥的小瓶中,能處于

狀態(tài),則為合格。此時,密度計的重力

浮力。3.制作時把塑料吸管的下端用蠟封口并纏鐵絲,目的.。漂浮等于使吸管能在液體中豎直漂浮課堂練習(xí)4、利用塑料筆芯自制密度計，同款的新筆芯和用了一半油墨的舊筆芯應(yīng)該選用

。將所選筆芯放入水中，它能

漂浮