第十章 第4节 跨学科实践：制作微型密度计-【教材笔记】2025-2026学年八年级下册物理（人教版·新教材）

第4节跨学科实跬：制作微型密度计 新知解读 知识点1》项目提出 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（图10.4-1）。 如果能设计和制作一个微型密度计，测量时只需把微型密度计放入小瓶中， 就能方便、快速地判断酒精是否合格。 图10.4-1测量酒精的密度 知识点2》项目分析 要制作一个微型密度计，需要完成以下任务。 1.设计一个能放人小瓶中，并能用来判断酒精是否合格的微型密度计。 即需要其足够小，并能够较为精准地测量酒精的密度 2.按照设计要求，完成微型密度计的制作。 知识点3》项目实施 1.设计 (1)基本思路 如图10.4-2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 第十章浮力 77 漂浮在水面上。这就是一个最简单的密度计。 自制密度计放入盛酒精的小瓶后，可能会触碰瓶底，还可能会使酒精溢出。 另外，它漂浮在不同密度的酒精中时，作为标度杆的吸管因直径太大，可能会造 成液面在吸管上的位置变化很小，使我们难以判断酒精密度的大小。怎样解决这 两个问题呢？ 图10.4-2简易密度计 密度计所受浮力的大小等于它所受的重力，浮力的大小决定了排开酒精的体 积。吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化。看来，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。 (2)估算密度计的质量 对于100mL的小瓶酒精来说，若用微型密度计测量时排开1~2mL的酒精， 一般不会导致酒精溢出。1~2mL酒精的质量为1g左右，因此我们设计的微型密 度计的质量也应为1g左右。 (3)估算标度杆的直径，V华=S核表面表h 图10.4-3估算标度杆的直径 可以认为消毒酒精的密度为0.86×103~0.88×103kg/m3是合格的。如图10.4 3所示，若密度计漂浮在0.86×10kg/m3的酒精中，液面位于标度杆的A位置； 78教材笔记物理八年级下册 漂浮在0.88×103kg/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之间的酒精都是合格的。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4mm。 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0.07cm,直径约为3mm。 标度杆 浮子 配重 图10.4-4微型密度计的构造 (4)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)，但增加了配重的标度杆放在酒精中会下沉，因此还要在标度杆上固 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 (图10.4-4)，配重位于最下方。 2.制作 (1)选择材料 浮子 ,浮子在日常生活中被广泛应用于多个领域 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。 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。 配重 可以在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。 (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， 第十章浮力 79 完成微型密度计的制作。 下面的制作方案供同学们参考。 用制作棉签的实心塑料杆（直径约为3mm)作为标度 实心塑料杆 杆，塑料杆中部套一个直径约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 8 cm 泡沫塑料球 (图10.4-5)。 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 铜丝 段标度杆。 图10.4-5一 把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微 种微型密度计 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塑料杆上，微型密度计就做好了（图10.4-6)。 图10.4-6用微型密度计测量小瓶酒精的密度 知识点4》展示交流 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。 80教材笔记物理八年级下册 复习与提高 ①在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，物体所受的重力为4.8N, 当把物体逐渐浸在水中和盐水中时弹簧测力计的示数如图10-1所示。 1.(1)0.8N、 1.4N;略。 (2)略。 4.0N 3.4N 3.4N 3.2N (3)略。 盐水 甲 丙 图10-1 (1)物体在图甲、乙中所受浮力的大小分别是多少？可以初步得出的结论 是什么？ (2)对比图乙、丙可以初步得出的结论是什么？对比图丙、丁可以初步得 出的结论是什么？ (3)由图中信息还可以计算出哪些物理量？ ②某同学在厨房劳动时发现，小小的蜜橘会漂在水面，而较大的土豆却会沉 在水底。蜜橘和土豆哪个受到的浮力大？说说你判断的方法。 八+2.略。 ③我国完全自主设计建造的福建舰的排水量可达8万吨，它满载时受到的浮力 是多少？当舰载机升空后，福建舰排开水的体积将怎样变化？g取10N/kg。 3.8×10N;减小。 ④相传三国时期，诸葛亮用很轻的竹篾扎成框架，把周围 用纸糊起来，并在下端开口处放置一个小碟，点燃小碟 内的松脂，就做成了“会飞的灯笼”，后人称其为“孔明 灯”（图10-2)。“孔明灯”为什么能升空？·4略。 ⑤一个气球的体积跟你们班的教室的体积差不多，这个气 球受到的浮力约为多少？空气的密度取1.29kgm3,g取 图10-2 10 N/kge 5.设教室体积V=150m3,则这个 气球受到的浮力约为1935N。 第十章浮力 81 ⑥人们常用“冰山一角”来形容看到的水面上的冰山远远小于水下部分。已 知冰的密度P*为0.9×103kg/m3,请计算冰山露出水面的体积与水下体积 之比。 6.取海水的密度P=1.0×103kg/m,则冰山露出水面的体积与水 下体积之比 V:_1 ⑦图10-3是某同学用烧瓶、橡皮管、玻璃管、橡皮塞制 作的潜水艇模型。通过橡皮管吸气或吹气，就可以使 烧瓶下沉或上浮。请你也制作一个潜水艇模型，说说 你是怎样使“潜水艇”实现下沉或上浮的。7略。 ⑧青少年在游泳和水上活动时应特别注意安全问题。有 一种防溺水救生手环，具有一定的安全防护作用。紧 图10-3 急情况下，只要启动手环上的开关，手环内的气囊就 会立刻充满气体，承载人体使头部露出水面。某同学的质量为52.5kg,密 度为1.05×103kg/m3,若要使约占人体总体积，的头部露出水面，充气后 10 气囊的体积至少应为多少？手环所受的重力忽略不计，g取10N/kg。 八，8某同学和气囊在水中受到的总浮力 F净老=G=52.5kg×10N/kg=525N 根据F学=P水gV可得，排开水的总体积 下将 525N V韩志 =0.0525m3 Pxg 1.0x103 kg/m3x10 N/kg 假设某同学的体积为0.05m3,则某同学浸入水中的体积 =(1而V.=0.9x0.05m=0.045m 所以，充气后气囊的体积至少应为 V气=V#意-V=0.0525m3-0.045m3=0.0075m 82 教材笔记物理八年级下册