10.4 跨学科实践：制作微型密度计-【随堂笔记】2025-2026学年八年级下册物理（人教版·新教材）

第4节 跨学科实践：制作微型密度 【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（图10.4-1）。 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.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？ 密度计所受的浮力等于它所受的重力，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。1~2mL酒精的 计 图10.4-1 测量酒精的密度 图10.4-2 简易密度计 第十章浮力 125 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 可以认为消毒酒精的密度为0.86×103~0.88×103kg/m 是合格的。如图10.4-3所示，若密度计漂浮在0.86× 103kg/m3的酒精中，液面位于标度杆的A位置；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0.07cm2,直径约为3mm。 (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（如绕一些铜丝），但绕铜丝后的标度杆放在 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，浮子位于上方。 2.制作 (1)选择材料 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。 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。 126随堂笔记人教版8年级物理下册 A B 图10.4-3 估算标度杆的直径 标度杆 浮子（⊙ 配重 图10.4-4 微型温度计的构造 (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 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。 实心塑料杆 用制作棉签的实心塑料杆（直径约为3mm)作为标度 塑料球 8 cm 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，初步做成一个密度计（图 铜丝 10.4-5)。 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， 一种微型密度计 使密度计在水中漂浮时浮子浸没在水中，水面上方露出一截 塑料杆。 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塑料杆上，微 型密度计就做好了（图10.4-6）。 图10.4-6 【展示交流】 用微型密度计测量 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 小瓶酒精的密度 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。 第十章浮力 127