10.4跨学科实践—制作微型密度计（课件）-【上好课】2024-2025学年八年级物理下册同步精品课堂（人教版2024）

第4节 跨学科实践：制作微型密度计 八年级物理上册 •人教版 第十章——浮力 教学目标 一 02 通过设计和制作微型密度计，学会运用物理知识进行分析、推理和估算；能够对实验数据和现象进行分析、归纳，得出合理的结论。 科学思维 01 深入理解密度的概念和测量方法，明确密度计测量液体密度的原理是利用物体的漂浮条件，即浮力等于重力。 物理观念 03 经历制作微型密度计的全过程，体验科学探究的一般步骤；学会根据实验目的和要求，选择合适的实验器材和实验方法，提高实验操作能力和科学探究能力。 科学探究 04 培养严谨认真、实事求是的科学态度，在实验过程中，认真测量、记录数据，尊重实验事实；体会物理知识在实际生活中的应用价值。 科学态度与责任 教学引入 二 测量液体密度的仪器——密度计 【视频欣赏】 制作微型密度计 三 将鸡蛋放入清水中，观察现象，向水中慢慢加盐又会发生什么现象？ 【视频欣赏】 清水 淡盐少 浓盐少 鸡蛋在清水中沉底；加盐后，鸡蛋逐渐悬浮，继续加入盐后，鸡蛋上浮直至漂浮在水面上。 制作微型密度计 三 清水 淡盐水 浓盐水 鸡蛋在浓盐水中漂浮，且盐水的密度越大鸡蛋漂浮时，排开液体的体积越小。 利用物体的漂浮条件测量液体密度的仪器。 对于同一物体来说，它漂浮时排开液体的体积是由液体的密度决定的。 密度计 同学们你们能亲手制作一只密度计吗? 要测量测量酒精的密度，就需要设计制作一个微型密度计，便于放入小瓶中，以此快速地判断酒精是否合格。 制作微型密度计 三 　　消毒酒精的密度约为0.87×103kg/m3，用密度计测量酒精的密度，是一种初步判断其是否合格的简单方法。 【项目提出】 常用的密度计体积较大，很难放入小瓶酒精中进行测量。 测量酒精的密度 制作微型密度计 三 【项目分析】 1.微型密度计的构造 　　设计微型密度计时，应结合普通密度计构造进行设计和选材。为了满足能放入小瓶酒精中进行测量，需要选用较小的元件进行设计制作。 2.按照设计要求，完成微型密度计的制作。 微型密度计的标度可根据该数量关系式进行标度。 制作微型密度计 三 3.微型密度计的工作原理 　　设细管的横截面积为S，测出吸管浸入水中的深度H；若漂浮在其他液体中，则浸入的深度h会因液体密度的改变而改变，但重力仍与浮力大小相等。 G G F浮2 F浮1 H h 根据漂浮条件和阿基米德原理可得: G＝F浮1＝ρ水SHg G＝F浮2＝ρ液Shg ρ水SHg＝ρ液Shg h＝ ρ水 ρ液 H 物体的漂浮条件 F浮＝G 制作微型密度计 三 【项目实施】 1.设计 ①基本思路 选取一根塑料吸管，并在其的下端用蜡封口并缠上铜丝，设法让它竖直漂浮在水面上，一个简易密度计便做好了。 ②要求 设计的微型密度计需要满足放入消毒酒精小瓶中，并能较为准确的判断出酒精(密度约为0.87×103kg/m³)是否合格的。 制作微型密度计 三 ②吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化，所以应减小吸管直径。 b.可能吸管因直径太大，造成液面在吸管上的位置变化很小，影响判断。 设计符合要求的密度计，应该着重考虑两个因素： 密度计的质量 标度杆的直径 按照以上方法制作的密度计，可能会出现以下问题： a.自制密度计放入小瓶后，可能会触碰瓶底，还可能会使酒精溢出? 密度计所受的浮力等于它所受的重力，浮力的大小决定了排开酒精的体积。所以应减小密度计的重力(质量) 制作微型密度计 三 ③估算密度计质量 根据密度公式可知，排开1~2mL酒精的质量为 m排＝ρ酒精V排＝1g 根据漂浮条件和阿基米德原理可知 微型密度计的质量也应为1g左右 F浮＝G排＝m排g F浮＝G密度计＝m密度计g m密度计＝m排 　　市面上100mL消毒酒精，其瓶口并未装满，利用微型密度计测量其密度时，排开的1~2mL的酒精，一般不会导致酒精的溢出。 制作微型密度计 三 ④估算标度杆的直径 消毒酒精的密度的合格范围为0.86~0.88×103kg/m3 A B a.若密度计漂浮在0.86×103kg/m3 的酒精中，液面位于标度杆的A位置。 b.若密度计漂浮在0.88×103kg/m3 的酒精中，液面位于标度杆的B位置。 测量时液面位于A、B之间的消毒酒精都是合格的。 教制作微型密度计 三 A B A、B间的长度不宜过小，否则不便于观察者分辨；因此A、B间的长度应不少于4mm。 微型密度计的质量约为1g，根据密度和体积公式得 VA-VB＝∆V＝S×hAB m密度计 ρ液A m密度计 ρ液B - ＝ 1g 0.86g/cm3 - ＝ 1g 0.88g/cm3 S×0.4cm 则标度杆的横截面约为 S＝0.07cm2 S＝πr2 标度杆的直径约为3mm 4mm 制作微型密度计 三 ⑤微型密度计的结构设计 怎样才能使密度计能竖直漂浮在酒精中? 　　往细管里装入适量的铜丝作配重，调整重心使细管竖直漂浮在酒精中，此时符合漂浮条件F浮＝G。 标度杆——标注对应液体的密度值 浮子——增大浮力，使密度计能漂浮在各种液体中 配重——降低密度计的重心，使密度计竖直漂浮在液体中。 制作微型密度计 三 2.制作 ①材料选取 饮料吸管(标度杆)　 细铜丝或螺丝钉(配重) 泡沫塑料球(浮子)　 石蜡和打火机(封口)、记号笔(标识刻度)、刻度尺(测量浸入液体的深度)、水、酒精等。 直径约为3mm的细塑料管，或细的圆珠笔芯等。 直铜丝或铁丝，改变铜丝或铁丝的长度可以改变配重。 制作微型密度计 三 ②制作步骤 a. 组装密度计。 取一根长约20cm、直径约3mm的圆柱状饮料吸管，取适量铜丝缠绕成小团后从吸管下端塞入作为配重；并用石蜡将吸管的下端口堵住密封；将直径约1.2cm 的泡沫塑料球套在标度杆中部作为浮子（用胶水沾牢），初步做成一个微型密度计。 20cm 塑料球 饮料吸管 铜丝 制作微型密度计 三 b. 调节配重。 使密度计在水中漂浮时浮子浸没在水中，水面上方露出一段标度杆（可通过改变铜丝的长度）。 c. 标度杆标记。 把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。 待微型密度计静止时，依据液面的位置在标度杆 上做一个记号。最后，用4mm宽的彩色胶布中心 对着记号贴在标度杆上，微型密度计就做好了。 塑料球 饮料吸管 铜丝 彩色胶布 制作微型密度计 三 【展示交流】 1. 利用自制的微型密度计测量液体的密度，并和液体密度的真实值比较。 用自制微型密度计，对事先准备的若干瓶密度不同的酒精，进行测量，判断哪瓶酒精的密度符合消毒酒精的要求。 同酒精实际密度进行比较，看看结果是否准确...... 2. 如果你的测量结果与实际结论不同，讨论产生误差的原因； 如果相同，则谈谈自己的体会。 随堂练习 四 1. 小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重,并将一端封闭,制作了一支简易密度计。将其先后放入甲、乙两杯液体中,密度计静止时,如图所示,下列说法正确的是（　　） A.密度计在甲杯液体中受到的浮力更大 B.密度计的刻度线不均匀,上疏下密 C.用更细的吸管制作的密度计一定能使测量结果更精确 D.用密度计测可乐密度时,由于有气泡附着在上方测量值偏小 B 2. 小明在制作简易密度计时取一根长度为20cm 的饮料吸管，将一些铜丝塞入吸管的下端作为配重，并用石蜡将吸管的下端封起来。其中配重的作用__________________________________________ 。如图所示吸管漂浮在水中时，露出水面的长度为12cm，漂浮在另一液体中时，露出液面的长度为10cm，则该液体的密度为_______________。（ρ水＝0.8×103kg/m3） 降低吸管的重心，使它能够竖直漂浮在液体中 0.8×103kg/m3 随堂练习 四 3. 小明准备利用圆珠笔芯自制微型密度计,他将笔芯下端绕上铜丝, 目的__________________________ ;放入酒精中,发现笔芯沉入瓶底,你的改是进方案是 _________________________________。通过实验和测算他得到了一组刻度线和数据(如图所示)并贴到密度计上,他应该选择印标签,但此标签的不妥之处为_______________。 使笔芯能竖直漂浮在液体中 在笔芯的中下部装个浮子(合理即可) 刻度线是均匀的 随堂练习 四 课堂小结 五 制作微型密度计 项目提出 项目分析 项目实施 展示交流 $$