10.4跨学科实践：制作微型密度计-2024-2025学年人教版八年级物理下册

初中物理鹿老师 第4节 跨学科实践： 制作微型密度计 第十章 压强 初中物理鹿老师 学习目标 1.通过实验体验常用密度计测量的局限性，提出制作测量小瓶酒精密度的微型密度计的任务； 2.应用阿基米德原理及二力平衡的条件分析密度计的工作原理，设计微型密度计的结构和有关参数； 3.通过微型密度计的制作和漂浮状态的调试，培养实践操作能力。 10.4 初中物理鹿老师 跨学科实践：制作微型密度计 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。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。 如果能设计和制作一个微型密度计，测量时只要把微型密度计放入小瓶中，就能方便、快速地判断是否合格。 项目提出 初中物理鹿老师 要制作一个微型密度计，你需要完成以下任务。 1.设计一个能放入小瓶中，并判断酒精是否合格的微型密度计。 2.按照设计要求，完成微型密度计的制作。 项目分析 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 初中物理鹿老师 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。 任务一：设计 自制密度计放入酒精中后触底了。 自制密度计放入酒精中后酒精溢出了。 吸管直径太大，导致液面在吸管上的位置变化太小，难以判断。 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 初中物理鹿老师 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。 由于密度计漂浮在水中，由阿基米德原理和二力平衡条件可知： 因此： 则： 所以密度计的质量决定了排开酒精的体积。 吸管（标度杆）的直径影响了液面在吸管上位置的变化。 任务一：设计 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 要设计符合要求的密度计，应该着重考虑两个因素：一个是密度计的质量，另一个是标度杆的直径。 初中物理鹿老师 1.估算密度计的质量 对于100ml的小瓶酒精来说，若微型密度计测量时排开1~2ml的酒精，一般不会导致酒精的溢出。 计算1ml酒精的质量： 因此，我们设计的微型密度计的质量也应为1g左右。 任务一：设计 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 初中物理鹿老师 任务一：设计 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 2.估算标度杆的直径 设标度杆的横截面积为S。 ①如图甲所示，当酒精的液面位于标度杆的A处时， 则， 故 ②同理，如图乙所示，当酒精的液面位于标度杆的B处时， 故 因此 初中物理鹿老师 任务一：设计 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 2.估算标度杆的直径 密度计AB间的体积（红色部分） 根据， 则。 根据圆的面积公式，即 得 即标度杆的直径约为3mm。 初中物理鹿老师 任务一：设计 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 3.设计微型密度计的结构 为了使微型密度计能在酒精中竖直漂浮，需要在标度杆下部增加配重（如缠上一些铜丝），但增加配重以后的标度杆放在酒精中会下沉，因此，还需要在标度杆上固定一个浮子来增大浮力。 这样，微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成，配重位于最下方，浮子位于上方。 初中物理鹿老师 任务一：设计 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 4.浮子的体积多大合适？ 计算密度计排开酒精的体积，酒精的密度可取 标度杆的体积 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 若浮子为球形，根据，则直径大约为1.2cm。 浮子的形状不一定为球形，使用其他形状的浮子也可以。 初中物理鹿老师 1.选择材料 ①浮子 可以用小泡沫塑料球作为浮子，也可以截一段稍粗一点的塑料管，将其两头封口作为浮子。 ②标度杆 直径约为3mm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 可以在实心塑料杆下端缠上若干圈铜丝，或者在实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。 任务二：制作 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 初中物理鹿老师 任务二：制作 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 2.制成作品 大家可以团队协作，发挥各自的聪明才智，选择合适的浮子、标度杆和配重，完成微型密度计的制作。 下面的制作方案供同学们参考。 初中物理鹿老师 任务二：制作 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 2.制成作品 ①组装器材 用制作棉签的实心塑料杆（直径约为3mm）作为标度杆，塑料杆中部套一个直径约为1.2cm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。 初中物理鹿老师 任务二：制作 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 2.制成作品 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。 初中物理鹿老师 任务二：制作 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 2.制成作品 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。 初中物理鹿老师 任务三：展示交流 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 1.老师准备了若干瓶密度不同的酒精，请用自制的微型密度计测量这些酒精，判断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。你的测量结果与老师公布的结论相同吗？ 2.如果你的测量结果与老师公布的结论不同，请分析产生误差的原因。 3.如果你的测量结果与老师公布的结论相同，说说你的体会。 课堂小结 初中物理鹿老师 10.4 跨学科实践：制作微型密度计 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 初中物理鹿老师 谢 谢 $$