跨学科实践10 ：制作微型密度计-2024-2025学年八年级物理下学期项目化课程案例

跨学科实践：制作微型密度计 实验室用密度计的结构 增大密度计受到的浮力，使密度计漂浮在液体中 增加配重，使密度计的重心较低，从而竖直漂浮在液体中 直径的大小，决定了密度计的精确程度 工作原理： （1）密度计漂浮在液体中→F浮=G物→在不同液体中受到的浮力不变。 （2）根据ρ液= 可知，密度计浸入液体的体积越大，液体的密度越小；密度计浸入液体的体积越小，液体的密度越大。 跨学科实践：制作微型密度计 同一支密度计漂浮在甲、乙两种液体中。根据二力平衡条件可知，在甲、乙两种液体中浮力都等于密度计的______，即浮力相等； 根据阿基米德原理可知 F甲浮=ρ甲gV排甲，F乙浮=ρ乙gV排乙 得出 ρ甲V排甲=ρ乙V排乙 排开液体的体积与液体的密度成____比。 因为V乙排＞V甲排，所以密度ρ甲_______ ρ乙。 重力 反 ＞ 消毒酒精的密度约为0.87×103kg/m3。用密度计测量酒精的密度，是一种初步判断酒精是否合格的简单方法。不过常用的密度计体积较大，很难放入小瓶酒精中进行测量（如图所示）。 测量酒精的密度 提出问题—明确任务 制作一个微型密度计，需要完成以下任务。 1. 能放入100mL的小瓶中测量； 2. 能检测酒精的密度是否合格。 合格范围：0.86×103~0.88×103kg/m3 3. 按照设计要求，完成微型密度计的制作。 1. 了解实验室用密度计的结构和工作原理。 3. 选择材料，完成制作。 2. 设计一个微型密度计。 基础知识储备 密度计的基本构造 要制作一个符合要求的微型密度计，首先要设计出密度计的结构， 而要设计好密度计，首先要知道密度计的基本构造。    问题：观察密度计，密度计的基本构造是什么？ 总结：密度计的基本构造是配重、浮子、带有刻度的标度杆。 6 阅读课本，微型密度计的结构，微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成。 标度杆： 浮子： 配重： 探究新知 标记刻度。 增大浮力。 降低重心，使密度计不致于倾斜 设计微型密度计的结构 1.密度计体积不能太大，要能放入这个小瓶中。 2.密度计的测量要尽可能准确，至少能测量出密度略大于 或略小于 水的液体的密度，例如盐水密度或者是酒精密度。 我们今天要制作的这个密度计其基本要求是： 设计思路 如图所示，把塑料吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝，设法让它能竖直漂浮在水面上。这就是一个最简单的密度计。 基础知识储备 8 密度计上的膨胀球的作用是什么？ 增大排开液体的体积，从而增大浮力，不致于使密度计沉入液体中。 为什么制作密度计时要将塑料吸管下端封口并缠上铜丝？为什么加重物就能竖直漂浮？ 为了降低重心，使密度计不致于倾斜。 加铜丝这一过程，我们称为配重。 膨胀球 项目设计 请同学们为自己的密度计配重并使得它能够竖直漂浮在这些液体中。你在操作过程中有什么发现？ 配重不能太多，会使吸管下沉到杯底。 配重不能太少，会使吸管倾斜，不能竖直漂浮在水中。 阅读课本，制作符合要求的密度计，应该着重考虑的两个问题是什么？ 密度计的质量和标度杆的直径 项目设计 密度计的标度杆的直径如何确定？ 消毒酒精的密度为0.86×103~0.88×103 kg/m3是合格的。若密度计漂浮在密度为0.86×103~0.88×103 kg/m3的酒精中，则标度杆上的液面应该是一个范围，在范围内的酒精都是合格的，如图所示。若A、B间的长度过小，不便于观察者分辨。为此，可设定A、B间的长度不少于4 mm。这样，根据圆柱体的体积公式，就可以计算标度杆的横截面积和直径了。通过估算，可以知道标度杆的横截面积约为0.07 cm2，直径约为3 mm。 基础知识储备 浮子的体积多大合适? 计算密度计排开酒精的体积，酒精的密度取0.86g/cm3 标度杆的体积 8cm=0.56 假设测量时标度杆一半左右露出液面（忽略重叠部分体积） 浮子的体积=0.88 若浮子为球形，根据V=（4/3）πr，则直径大约1.2cm。 注意浮子的形状不一定为球形，使用其他形状的浮子也可以。 基础知识储备 设计思路总结 （1）测量时要使酒精不溢出需设计哪个量?（质量） （2）密度计质量设计多少合适?（1g左右） （3）要精确地测量密度需设计哪个量?（标度杆直径） （4）标度杆直径多少比较合适?（直径约0.3cm） （5）标度杆质量不到1g怎么办?（加配重至1g） （6）配重的标度杆怎样才能漂浮?（加1个浮子） （7）浮子的体积多大合适?（约0.88cm3） 制作选材环节 （1）选择材料 ①浮子 可以用小泡沫塑料球作为浮子，也可以截一段稍粗点的塑料管，将其两头封口作为浮子。 ②标度杆 直径约为3 mm的细塑料管、做棉签的实心塑料杆以及细的圆珠笔芯等，都可以用来做标度杆。 ③配重 可以在实心塑料杆或棉签的实心塑料杆下端缠上若干圈铜丝，或者在空心的细塑料管下端插入一段粗铁丝作为配重。改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重。 铜丝 制作选材环节 ①组装器材 用制作棉签的实心塑料杆（直径约为3 mm）作为标度杆，塑料杆中部套一个直径约1.2 cm的泡沫塑料球作为浮子，下端绕有铜丝作为配重，初步做成一个微型密度计。 组装过程 ③标记刻度 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4 mm宽的彩色胶布中心对着记号贴在塑料杆上，微型密度计就做好了。 组装过程 ②调节配重 把这个密度计漂浮在水中调节配重。改变铜丝的长度，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。 阿基米德原理 F浮=ρ酒精gV排 二力的平衡条件 F浮=G密度计 =m密度计 g ①密度计的质量约1g。 ②标度杆的直径3mm。 ③组成：标度杆、浮子和配重。 ④浮子的体积约0.88cm3。 ①选择材料：浮子、标度杆、配重。 ②制作：组装器材、调节配重、标记刻度。 ③展示交流。 制作微型密度计 原理 制作 设计 1.针对他的实验步骤，下列说法正确的是（　B　） A． 小明制作的密度计，刻度0.9 g/cm3应该在B点附近 B． 若所测的盐水的实际密度为1.1 g/cm3，则实际液面处在此密度计B点附近 C． 若所测的酒精的实际密度为0.8 g/cm3，则实际液面处在此密度计0.8 g/cm3刻度线的下方 D． 在实验步骤③中，小明这样均匀标示刻度是正确的 B 随堂练习 2. 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 随堂练习 3. 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 $$