第1章 像工程师那样实践：制作简易温度计-【拓展与培优】2024-2025学年七年级上册科学（浙教版2024）

科学 七年级上册 23 像工程师那样实践:制作简易温度计 1. 科学的核心是发现,技术的核心是发明,工程的核心是建造。技术与工程是人们运用科学原理,使用 各种材料、工具解决实际问题。 2. 工程实践的要素和一般过程 (1)明确问题:确定任务、限制条件与验收标准(设计评价量表)。 (2)设计方案:包括分析问题、材料与工具的选择、同时设计方案并绘制草图。 (3)实施计划:按照设计方案制作演示模型,记录实施过程中遇到的困难以及解决的方法。 (4)检验作品:依照评价量表对模型进行测试并打分,将结果记录在表中。 (5)改进优化:根据测试结果,现在的演示模型还可以如何改进? 与组员讨论,并在原设计草图中标注。 (6)发布成果:通过绘制画报、呈现实物或产品发布会的形式发布三球运动演示模型制作成果。 例 学校开展国庆项目化学习活动———“自制温度计模型”。下面是他们部分学习的过程,请回答下列问题。 1. 明确问题。 任务:设计制作“自制温度计模型”,能够显示日常气温等。 材料准备:带橡胶塞的小药液瓶、液体、红墨水、塑料管(硬、透明)、刻度尺、密封胶泥、硬纸片等。 验收标准:自制温度计模型验收标准 评价维度 ★ ★★ ★★★ 科学原理 位置或比例均不合理 位置或比例基本合理 位置或比例均合理 可靠程度 不可靠 基本可靠 可靠 制作工艺 模型外形较粗糙 模型外形较为美观 模型整体美观、精致 演示效果 温度计无法显示温度 温度计基本能显示温度,但不稳定 温度计能显示温度,稳定 2. 设计方案。 (1)分析问题:自制的温度计利用了液体(气体) 的原理。 (2)设计方案并绘制草图。 设计方案:将液体和少量红墨水制成混合液,在瓶内装入一定量的混合液,把塑料管插入橡胶塞中,并 在硬纸板上标上刻度。将水银温度计和自制温度计同时放入冷水中,待示数稳定后,记录水银温度计的读 数t1,在自制温度计液柱所在的位置标出温度t1,再将水银温度计和自制温度计同时放入温水中,重复上述 操作,标出温度t2,均匀标上刻度。请说出如何均匀标出1℃的刻度: ; 绘制草图: 科学 七年级上册 24 3. 按照设计方案制作温度计。 4. 产品评价:小明准备的材料内有细的塑料管,请说明选择的理由: 。 解析:用刻度尺量出t1 和t2 的距离,根据t1 和t2 的温度差,平均划分刻度,每一刻度就是1℃。 1. 某研究性学习小组通过史实历程进行“自制温度计”的项目化学习。 【史料研究】小组同学通过查阅资料了解了温度计的发明历程。 【原理分析】以上四种温度计均利用了物质的热胀冷缩的性质制成的。 (1)图甲是伽利略发明的温度计,若环境温度升高时,玻璃管内液柱 (填“上升”或“下降”)。 (2)【方法研究】 比较图乙和图丙发现,图丙的温度计比图乙精确度更高,除了用酒精代替水之外,还有 哪些原因? (请写出一个) 。 (3)温标定义:为了给温度计标刻度,他们测量了不同温度时的水柱高度(如下表所示),请判断该温度 计的刻度是否均匀并说明理由: 。 气温(℃) 10 14 18 22 26 30 水柱高度(cm) 13 15 17 19 21 23 (4)【产品制作】有了相应的知识储备,研究学习小组各自完成了简易温度计制作。如图所示,A和B是 不同小组上交的两种不同类型的温度计产品。 【产品评价】 你认为上述A、B两支温度计, 温度计测量结果更准确。 【产品迭代】小组同学继续研究测量更准确、使用更方便的温度计。 2. 联盟校学生进行“自制温度计”的项目化学习,请完成下列问题: 【支架搭建】 (1)实验室里常用的水银温度计是利用了水银 的性质制作的;考虑到环保与安全,同学们决定 把水银改成红墨水或空气。 【产品制作】小联准备的材料如图甲所示:120mL带塞子的玻璃瓶、四种不同颜色及粗细的吸管,以及打 孔器等工具制作了简易液体温度计。 科学 七年级上册 25 (2)自制温度计时,需要在吸管上标上刻度;请利用20℃的恒温冷水和60℃的恒温温水,以及记号笔、刻 度尺,要求最小刻度为1℃, 写出具体操作步骤: 。 【产品改进】 (3)小联选择E吸管和其他材料制作如图乙所示的温度计,发现吸管上的刻度太过密集,观察困难;请 你选择现有的材料进行改进并说明理由: 。 乙 丙 【产品交流和评价】 (4)萌萌制作的另一款温度计,如图丙所示;请对比乙、丙两款产品,选择一款评价其优缺点: 。 资料卡:在一定的范围内,水和空气的体积随着温度升高而升高。升高相同的温度时,水需要的时间比 空气更长;当水的温度升高1℃时,其体积大约会增加约0.00367倍。 6.2cm-2cm=4.2cm,则A 处的温度,即最大 刻度值为35℃+4.2×53 ℃=42℃。人体的 正常体温为37℃,再以B 处的35℃为起点,求 出37℃处 距 离 顶 端 的 距 离 为6.2cm- 37℃-35℃ 5 3 ℃/cm =5cm。 B组 7. (1)B (2)20 49 8. -20℃~140℃ 解析:因为1标准大 气压下沸水温度为100℃,冰水混合物温度为 0℃,则 该 温 度 计 每 一 格 表 示 的 温 度 为: 100℃-0℃ 61-11 =2℃ ;由于该温度计第11根刻 线下面有10根刻线,故则该温度计最下面的 刻度对应的温度是:-(2℃×10)=-20℃; 同理,第61根刻线上面还有20根线,即最上 面的刻度对应的温度是:100℃+2℃×20= 140℃。 像工程师那样实践: 制作简易温度计 例 2. (1) 热胀冷缩 (2) 用刻度尺量出t1 和t2的距离,根据t1 和t2 的温度差,平均划 分刻度,每一刻度就是1℃。 (3)液体在相 同温度下膨胀情况相同,所以玻璃管越细时, 液柱升高的距离越大,精确度就越高。 巩固练习 1. (1)下降 (2)丙玻璃管更细长,在体 积变化相同时,液柱变化更明显均匀,可以做 得精确度更高。 (3)由表格数据可知气温 升高4℃,水柱高度升高2厘米,故该温度计 刻度均匀 (4) A 2. (1)热胀冷缩 (2)先将自制温度计放 入20℃的恒温冷水中,待示数稳定后,在自制 温度计液柱所在的位置标出温度20℃;再将 自制温度计放入60℃的恒温温水中,重复上 述操作,标出温度60℃,再用刻度尺量出 20℃和60℃的距离,平均分成40份,按照每 等份1℃,均匀标上刻度。(3)根据液体的热 胀冷缩原理可知,温度变化会引起液体体积 变化,而管径小的温度计液柱高度变化明显, 管径大的温度计液柱高度变化不明显,实验 中发现吸管上的刻度太过密集,说明吸管的 管径大,由此可选择管径较小的吸管进行改 进,由于白色吸管不易于观察液面的变化,所 以选择D吸管进行改进。 (4) 丙的精确度高, 不易操作。丙温度计玻璃瓶中是空气,空气 受热膨胀的能力大于水,同等的温度变化下, 玻璃瓶内的总体积变化大于乙温度计,吸管 中的液面高度差更加明显,利于提高测量的 精度。又因为丙温度计的吸管更细,同等膨 胀体积下,吸管中的液面高度差更加明显,也 利于提高测量精度。所以丙温度计的优点是 精度高,缺点是相对于乙温度计,结构较复 杂,不易于操作,而乙温度计易于操作。 第2节 科学测量(4) ———走进科学实验室 例 D 变式练习:B 巩固练习 A组 1. D 2. B 3. C 4. D 5. A 6. C 7. B 8. D 9. A 10. B 11. A 12. (1)量筒 (2)集气瓶 (3)烧杯 (4)酒精灯 (5)试管 (6)试管夹 13. A. 用手拿着试管加热 B. 胶头滴 管伸入试管内了 C. 用嘴吹灭酒精灯 14. ABDEG B组 15. D 16. A 17. D 18. (1)C (2)D 19. bc C组 20. (1)焰心、外焰、内焰 (2)内焰 (3)酒精燃烧不充分 (4)①2/3 ④灯帽 (5)②③⑤ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 ·5·