10.4 跨学科实践：制作微型密度计 课件-2025-2026学年人教版物理八年级下册

该初中物理课件围绕“制作微型密度计”跨学科实践，从生活中消毒酒精密度检测的实际问题导入，连接密度、浮力知识，通过观察体验、模拟制作、问题分析、方案设计、成品制作的学习支架，引导学生掌握密度计原理及工程实践方法。 其亮点在于以真实情境驱动科学探究，通过观察记录密度计结构（科学探究）、定量估算质量与直径（科学思维：科学推理与模型建构）、小组协作制作与误差分析（科学态度与责任），培养跨学科应用能力。学生提升实践创新素养，教师获得结构化方案，助力核心素养有效落实。

10.4　跨学科实践：制作微型密度计 2022课程标准 学习目标 属于“跨学科实 践”中的“物理 学与工程实践” 中的内容。 通过制作微型密度计，探索简单的工 程与技术问题，提高学生在真实情境 中，跨学科（数学、工程等）运用知 识、分析、解决问题的能力和动手操 作的实践能力，体会物理学对工程实 践的影响，培养学生积极认真的学习 态度和乐于实践、敢于创新的精神。 【建议形式】：活动采用小组形式（2～3人一组） 项目提出 生活中消毒酒精的应用非常广泛，消毒酒精的密度 应该在0.86×103 kg/m3～0.88×103 kg/m3之间。若要判 断家中买回的某品牌喷雾酒精（100 mL，小瓶装）是否 真的是合格的消毒酒精，可以用密度计进行初步检测。 不过常用的密度计体积较大，很难放入小酒精瓶中进 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、快速地判断其是否 合格。 项目分析 　　要制作一个微型密度计，需要完成以下任务： 1. 观察实验室密度计的结构，体验密度计的使用和各组 成部分的功能。 2. 设计一个能放入100 mL小瓶中，并判断酒精是否合格 的微型密度计。 3. 按照设计的方案，利用生活中的材料完成微型密度计 的制作。 项目准备 项目1：仔细观察，实际体验 1. 在实验室中取一支密度计，观察其主要的结构组成， 记录在表格中。 2. 使用密度计测一杯水的密度，观察其在使用时各部 分结构的作用、密度计浮沉情况和刻度特点，记录在 表格中。 观察记录表 主要结构 结构作用 浮沉情况 刻度特点 1.细长玻璃管 （标度杆） 2.刻度（上部分） 3.大玻璃泡（中 下部） 4.配重（底部） 1.易于浮出水面， 显示示数 2.便于读数 3.浮子使密度计 漂浮在液体中 4.使密度计稳 定，不晃动 漂浮 上小 下大 项目2：简单模拟，提出问题 1. 利用身边材料，简化密度计结构，模拟制作一个只由 标度杆和配重两个关键结构组成的简易密度计，请讨论 模拟需要准备的材料和制作方法，写在下面的表格中。 准备材料 制作方法 塑料吸管、铜丝、两瓶密度分别为 0.86×103 kg/m3和0.88×103 kg/m3 的100 mL酒精、记号笔 把塑料吸管下端用 蜡封口，并在其底 部缠绕上铜丝 塑料吸管、铜丝、两瓶密度分别为 0.86×103 kg/m3和0.88×103 kg/m3 的100 mL酒精、记号笔 把塑料吸管下端用 蜡封口，并在其底 部缠绕上铜丝 2. 如图所示，分别拿来密度分别为0.86×103 kg/m3和 0.88×103 kg/m3的100 mL酒精，将简易密度计前后放进 小瓶中，不断调整密度计的配重，直到使其能够稳定竖 直漂浮在酒精中，再用记号笔分别作上对应的刻度标 记，请将此过程中发现的问题记录在下面的表格中，并 分析问题产生的原因。 序号 问题 原因 1 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 密度计太 重 2 漂浮在不同密度的酒精中时，液面吸 管上的位置变化很小 吸管直径 太大 3 … … 1 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 密度计太 重 2 漂浮在不同密度的酒精中时，液面在吸 管上的位置变化很小 吸管直径 太大 3 … … 3. 总的来说，要设计符合要求的密度计，应该着重考虑 以下两个问题： （1）密度计的质量大概是多少比较合适？ （2）标度杆的直径大概是多少比较合适？ 项目3：设计方案，准备材料 1. 估算密度计的质量 （1）对于100 mL的小瓶酒精来说，若微型密度计测量 时排开1～2 mL的酒精，一般不会导致酒精的溢出，根 据 ，可估算出溢出的酒精质量约为 ⁠ g，可以取一个中间的整数约为1 g； （2）根据密度计漂浮在酒精中，可得到F浮＝ ⁠； （3）根据阿基米德原理，可得到F浮＝ ⁠； m＝ρV　 0.87～ 1.74　 G计＝m计g G排＝m排g　 （4）根据以上分析过程，可以得到 ⁠； （5）因此，我们设计的微型密度计的质量应该在 ⁠g 左右。 m计＝m排＝1 g　 1　 2. 估算标度杆的直径 （1）如图所示，若密度计漂浮在0.86×103 kg/m3的酒精 中，液面位于标度杆的A位置；漂浮在0.88×103 kg/m3 的酒精中，液面位于标度杆的B位置，则测量时液面位于 A、B之间的酒精是 的； 合格　 （2）为了便于观察和区分，A、B间的长度（用h表示） 不能过小，可设定不少于 mm； （3）根据质量与密度公式V＝，可得到A点以下的体积 VA＝ cm3，B点以下的体积VB＝ cm3； （4）因此，AB之间的体积ΔV＝ cm3； （5）根据圆柱体的体积公式S＝，可以估算出S约 为 cm2； 4　 1.16　 1.14　 0.02　 0.05　 （6）根据圆的面积计算公式S＝πr2，可以估算出标度杆 的半径约为 cm，直径约为 cm； （7）因此，我们设计的标度杆的直径，可取整数约 为 mm。 0.13　 0.26　 3　 3. 设计微型密度计的构造 （注意浮子、配重、刻度区域的位置，并在图上标出各 结构设计的尺寸大小） 共1 g 4. 准备材料 （1）标度杆：选取直径为3 mm左右的细塑料管， 如 ⁠； （2）配重：选取密度大的金属丝缠绕在标度杆上， 如 ⁠； （3）浮子：选取密度小，直径比标度杆大、比小瓶口小 的物体，如 ⁠； （4）辅助材料及工具： ⁠。 做棉签的塑料杆、圆珠笔芯等　 铜丝、铁丝等　 泡沫塑料球、更粗的封口塑料管等　 记号笔或彩色胶布、电子秤等 项目实施 项目4：制作成品，试用调整 　　同学们可以团队协作，发挥各自的聪明才智，选择 合适的标度杆、浮子和配重，完成微型密度计的制作。 下面的制作方案供同学们参考。 制作方案示例 1.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，初步做成一个密度 计。 2.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。 3.把调好配重的微型密度计分别放入0.86×103 kg/m3和 0.88×103 kg/m3的100 mL酒精的酒精瓶中。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。 4.一个满足要求的微型密度计就制作完成了。 展示交流 项目5：应用展示，讨论交流 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，哪瓶密度大，哪瓶密度小。你的测量结果与 真实情况相同吗？ 2. 如果你的测量结果与真实情况不同，请分析产生误差 或错误的原因。 3. 如果你的测量结果与真实情况相同，说说你的体会。 $