第10章 第4节 跨学科实践：制作微型密度计-【新课程能力培养】2024-2025学年新教材八年级下册物理同步练习(人教版2024）

第十章 浮 力 第 4 节 跨学科实践 ： 制作微型密度计 1. 了解密度计的结构及工作原理 。 2. 设计微型密度计的制作方案 。 3. 能选择合适材料制作微型密度计 。 4. 会分析使用微型密度计测量所产生误差的原因 。 项目素养 学科拓展 某班同学进行了跨学科实践活动 —— 研究制作密度计 。 项目一 ： 了解密度计 同学们在物理实验室观察并了解各种常见的密度计 。 他们发现密度计是一根密封的玻璃 管 ， 最下端是装有铁砂的配重腔 ， 空腔部分较粗 ， 上端有刻度的部分相对较细 ， 不同的密度 计量程不同 ， 刻度也不均匀 ， 如图甲所示 。 （ 1 ） （ 多选 ） 关于图甲中的三支密度计 ， 下列说法正确的是 （ ） A． 刻度上小下大且上疏下密 B． 上端刻度处较细是为了增大量程 C． 配重腔装铁砂可以降低重心 ， 使它们竖直漂浮在液体中 D． 若它们质量相等 ， 最左侧空腔较大 ， 适合测量密度较小的液体 项目二 ： 自制密度计 同学们用粗细均匀长约 30 cm 的塑料吸管 、 橡皮泥 、 细钢珠自制了几支密度计 ， 他们在 吸管下端装入适量细钢珠后 ， 用橡皮泥封住管口并使底部平整 ， 用电子天平测出各个自制密 度计的质量 。 如图乙所示 ， 将各密度计放入水中 ， 当竖直漂浮时 ， 在吸管上标出水面的位 置 ， 并测出该位置到吸管下端的距离 ， 即浸入深度 H 。 将测得的数据和实验现象记录在下表中 。 第 1 题图 甲 乙 丙 H 1.0 1.1 1.2 1.3 配重腔 刻度 空腔 079 八年级 人教版下册 （ 2 ） 分析表中信息可知 ， 1 号密度计沉底是因为所受的重力 浮力 。 将该密度计 的质量调整为 18 g ， 放入水中后漂浮 ， 此时所受浮力为 N ， 浸入水中的深度 H= cm 。 （ g=10 N/kg ） 同一密度计漂浮在不同液体中浸入的深度不同 ， 根据密度计漂浮在不同液体中浸入深度 与液体密度的关系 ， 在自制密度计的表面标注好刻度 。 （ 3 ） 给 3 号密度计标注刻度时 ， “ 1.2 ” 刻度线在 “ 1.0 ” 刻度线的 （ 选填 “ 上 ” 或 “ 下 ”） 方 ， “ 0.8 ” 这个刻度线与底端的距离为 cm 。 项目三 ： 利用自制密度计测量密度 配制适当浓度的食盐水 ， 用天平 、 量筒和烧杯测出盐水的密度 ， 然后再用自制的密度计 测量 ， 检查刻度标注是否准确 。 再利用自制密度计测量食用油 、 果汁 、 酱油等常见液体的 密度 。 （ 4 ） 用自制密度计测量盐水密度时 ， 号密度计测量最精确 ， 若液面在图丙所示 的位置 ， 则该盐水的密度为 kg/m 3 。 项目四 ： 交流与评价 同学们共同讨论如何提高密度计的精确程度 ， 能否利用自制密度计 、 烧杯 、 水 、 量筒 、 搅拌棒等器材测量出鸡蛋的密度等问题 。 （ 5 ） 请你简要说说如何利用自制密度计等器材测量鸡蛋的密度 。 应用实践 某同学用粗细均匀的木棒和铁丝制成一个简易密度计 ， 将其分别放入水平桌面上盛有不 同液体的两个相同的圆柱形容器中 ， 密度计在液体中静止时两杯中液面相平 ， 如图所示 ， 下 列说法正确的是 （ ） A． 密度计在甲液体中所受浮力大于在乙液体中所受浮力 B． 甲液体的密度小于乙液体的密度 C． 甲 、 乙两容器中液体对容器底的压力相等 D． 木棒底面所受液体的压强大小相等 编号 1 2 3 4 5 密度计的质量 m/g 25 20 15 12 8 浸入深度 H/cm 沉底 26.7 20.0 16 倾倒 甲 乙 080 参 考 答 案 V 排 =Sh= （ 20 cm ） 2 ×10 cm=4000 cm 3 =4×10 -3 m 3 ， 正方体受到的浮力 ： F 浮 =籽 水 gV 排 =1×10 3 kg/m 3 ×10 N/kg×4×10 -3 m 3 =40 N 。 （ 2 ） 正方体漂浮在水面上 ， 浮力等于重力 ， 所以重力为 G=F 浮 =40 N 。 正方体的质量 ： m= G g = 40 N 10 N/kg =4 kg ， 正方体的体积 ： V= （ 20 cm ） 3 =8000 cm 3 =8×10 -3 m 3 ， 正方体的密度 ： 籽= m V = 4 kg 8×10 -3 m 3 =0.5×10 3 kg/m 3 。 答 ： 略 。 11. 解 ： （ 1 ） 由题意可知 ， 金属零件的重力 G=2.7 N ， 把零件完全浸没在水中时测力计的示数 F′=1.7 N ， 则该零件浸没在水中时受到的浮力 ： F 浮 =G-F′=2.7 N- 1.7 N=1 N 。 （ 2 ） 因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等 ， 所以由 F 浮 =G 排 ， G=mg ， 籽= m V 可得 F 浮 =籽 液 gV 排 ， 该金属零 件的体积 ： V=V 排 = F 浮 籽 水 g = 1 N 1.0×10 3 kg/m 3 ×10 N/kg =1×10 -4 m 3 。 （ 3 ） 该零件完全浸没在某种液体中时 ， 弹簧测力计的 示数 F″=1.9 N ， 此时零件受到的浮力 ： F 浮 ′=G-F″=2.7 N-1.9 N=0.8 N ， 则该液体的密度 ： 籽 液 = F 浮 ′ gV = 0.8 N 10 N/kg×1×10 -4 m 3 =0.8× 10 3 kg/m 3 。 答 ： 略 。 【 素养探究 综合实践 】 解 ： 由 籽= m V 可得 V= m 籽 压载铁 = 2×10 3 kg 8×10 3 kg/m 3 =0.25 m 3 ； 由 F 浮 =G 排 ， G=mg ， 籽= m V 可得 F 浮 = 籽 海 水 gV 排 =1× 10 3 kg/m 3 ×10 N/kg×0.25 m 3 ， 压载铁的总重 ： G=mg=2×10 3 kg×10 N/kg=2×10 4 N ， 压载铁受到竖直向上的浮力和拉力 、 竖直向下的重力 ， 且处于平衡状态 ， 据此得出压载铁水下浸没时受到 “ 奋斗 者 ” 号的拉力 ： F 拉 =G-F 浮 =2×10 4 N-2500 N=1.75×10 4 N ； 故 4 块压载铁水下浸没时对 “ 奋斗者 ” 号的作用力 ： F 拉 ′=F 拉 =1.75×10 4 N 。 第 3 节 物体的浮沉条件及应用 【 基础巩固 达标闯关 】 1. 20 上浮 10 2. 12 不变 3. 大于 等于 等于 4. C 5. C 6. 增大排开液体的体积 改变自身的重力 7. 小 大于 8. 密度 相等 小 高 大 【 能力提升 综合拓展 】 1. D 2. D 3. A 4. C 5. B 6. A 7. A 8. D 9. B 10. B 11. 3 ∶ 4 9 ∶ 4 12. ＞ ＞ 13. 解 ： （ 1 ） 由 F 浮 =G 排 ， G=mg ， 籽= m V 可得冲锋舟满 载时受到的浮力 ： F 浮 =籽 水 gV 排 =1.0×10 3 kg/m 3 ×10 N/kg× 1.5 m 3 =15000 N 。 （ 2 ） 设人和物资的总重为 G 最大 ， 则有 G 舟 +G 最大 =F 浮 ； G 舟 =m 舟 g=530 kg×10 N/kg＝5300 N ， G 最大 ＝F 浮 -G 舟 ＝15000 N－5300 N＝9700 N ， m 最大 = G 最大 10 N/kg ＝970 kg ， m′=970 kg－70 kg＝900 kg 。 答 ： 略 【 素养探究 综合实践 】 1. = 上浮 不变 2. 增大 大于 不同 第 4 节 跨学科实践： 制作微型密度计 【 学科拓展 】 （ 1 ） ACD （ 2 ） 大于 0.18 24 （ 3 ） 下 25.0 （ 4 ） 1 1.1×10 3 （ 5 ） 将鸡蛋放入水中 ， 添加食盐并搅拌 ， 使得鸡蛋悬浮 ， 用自制密度计测出盐水的密度 ， 即为鸡蛋 的密度 。 【 应用实践 】 D 第十章测试题 一 、 选择题 1. C 2. B 3. B 4. C 5. A 6. B 7. ACD 8. ACD 9. AD 二 、 填空题 10. 0.8 竖直向上 11. 变小 4 12. 3 不变 13. 重 力 变大 14. 0.5 不变 15. 2 3 1 ∶ 3 三 、 实验题 16. （ 1 ） 物块能够浸没在液体中 ， 且物块没接触到烧杯 底部 （ 2 ） 0.5 （ 3 ） 浮力的大小与物体浸入液体中的深 度无关 （ 4 ） 物体排开液体体积一定时 ， 密度越大 ， 浮力 越大 （ 5 ） ① 小于 ② 物体排开液体的体积 17. （ 1 ） 重力 读出此时弹簧测力计的示数 （ 2 ） 没 有用弹簧测力计测出小空桶的重力 （ 3 ） B 步骤中溢水杯 没有装满水 ＞ （ 4 ） 没有 （ 5 ） C 18. （ 1 ） 大一些好 （ 2 ） 物体的体积 物体排开液体 的体积 液体的密度 （ 3 ） ① 没有控制物体排开液体的体 积相同 ② 将三个铝块放在水平桌面上 ， 用记号笔作出等 高标记 ； 当弹簧测力计先后悬挂三个铝块浸入水中时 ， 注 意每次都使标记与水面相平 ， 再读出弹簧测力计示数 （ 其 他方法合理即可 ， 例 ： 在烧杯上做标记等 ） 四 、 综合题 19. 解 ： （ 1 ） 由阿基米德原理可得 ， 物体在纯水中所 受的浮力 ： F 浮 =G 排 =0.6 N 。 （ 2 ） 因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等 ， 所以 ， 由 F 浮 =G 排 ， G=mg ， 籽= m V 可得 F 浮 =籽 水 gV 排 ， 所 以物体的体积 ： V=V 排 = F 浮 籽 水 g = 0.6 N 1.0×10 3 kg/m 3 ×10 N/kg =6×10 -5 m 3 =60 cm 3 。 （ 3 ） 物体的密度 ： 籽= m V = 66 g 60 cm 3 =1.1 g/cm 3 ； 籽 液 =籽=1.1 g/cm 3 。 答 ： 略 20. 解 ： （ 1 ） 航空母舰标准排水量 6 万吨 ， 处于漂浮 状态 ， 受到的浮力 ： F 浮 =G 排 =m 排 g=6×10 4 ×10 3 kg×10 N/kg= 6×10 8 N 。 （ 2 ） 航空母舰满载受到的浮力 ， 因为漂浮 ， F 浮 ′=G 排 ′=m 排 ′g= （ m 排 +m ） g= （ 6×10 4 ×10 3 kg+1.8×10 4 × 10 3 kg ） ×10 N/kg=7.8×10 8 N ； 由 F 浮 =G 排 ， G=mg ， 籽= m V 可得 F 浮 =籽 液 gV 排 ， 满载后排 开水的体积 ： 165