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

Q新学期对照学物理八年级下册 第 节 跨学科实践：制作微型密度计 教材内容对照学 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 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。 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？ 114 第十章浮力 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)估算标度杆的直径十V体=S传载面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0.86×103kg/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。 标度杆 浮子 配重 图10.4-4微型密度计的构造 115 Q新学期对照学物理八年级下册 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城 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3m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，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)作为标度杆，塑料杆中部 实心塑料杆 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（图10.4-5）。 8cm 泡沫塑料球 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。 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 铜丝 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 图10.4-5 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）。 种微型密度计 图10.4-6用微型密度计测量小瓶酒精的密度 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。 116 第十章浮力 课外提升对照练S 跨学科实践：制作微型密度计（→5年36考 1.跨学科实践生物学科在进行生物实验时，因实验目的不同，需配制浓度（密度）不同的泗精，为」 检测配制的浓度为50%的酒精是否合格，小明利用生活中的器材自制了一个密度计。小明将 铜丝缠绕在一根两端封口的塑料管下方，并在塑料管上固定了一个塑料球，如图甲所示。将图 甲的密度计放入浓度为50%的合格酒精中，如图乙所示，并在塑料管上此时液面所在的位置标 记刻度线，记为50%。将该密度计放入配制的浓度为50%的酒精中，如图丙所示。 塑料管 塑料球○ 50%的 合格 配制的 铜丝 酒精 酒精 ⑧ 丙 (1)在塑料管下方缠绕铜丝的目的是使密度计能 漂浮在酒精中。 (2)实验中，该密度计在合格酒精和配制的酒精中受到的浮力 (选填“相同”或“不同”)。 (3)由乙、丙两图可知，配制酒精比合格酒精密度要 (选填“大”或“小”)，因此配制酒 精不合格。 (4)小明还想为该密度计增加一个酒精浓度为95%的刻度线，于是他将该密度计放入浓度为 95%的合格酒精中，发现密度计沉到瓶底，则在密度计质量不变的前提下，要换用体积更 (选填“大”或“小”)的塑料球。 2.小华同学参与了一项制作简易密度计的跨学科实践活动。他用一根长约20©m的圆柱状饮料 吸管、一段细铜丝和石蜡等材料制作了一个简易密度计，称得其总质量为10g。 甲 丙 (1)制作时，先把吸管两端剪平，用石蜡把端口密封，将一些细铜丝密绕在吸管的下端是为了降 低 ,使其能竖直漂浮在液体中，该自制密度计漂浮时受到的浮力为 N。 (g取10N/kg) (2)将自制密度计分别放入水（密度为1.0g/cm3)中和密度为1.1g/cm3、1.2g/cm3的盐水中， 待其稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲)，刻度A处应标示的密度 值为 g/cm。在标记刻度过程中，发现相邻两刻度线之间的距离较小，为提高测量 精度，在保证密度计总质量不变的前提下，他想出了如下改进方案，其中可行的是 (填序号)。 A.换更大的容器盛装液体 117 Q新学期对照学物理八年级下册 B.换横截面更细的吸管制作密度计 C.换横截面相等、长度更长的吸管制作密度计 (3)将制作好的简易密度计置于水中（如图乙），量出水面至封口端的距离为H,此时密度计受 到的浮力为F,再将同一密度计置于盐水中（如图丙），量出盐水液面至封口端的距离为h, 此时密度计受到的浮力为F,。则F, (选填“>”“<”或“=”)F,。忽略细铜丝的体 积，盐水密度P盐水= (用p水、H、h表示)。 3.跨学科实践活动中同学们制作简易密度计：取来一根粗细均匀的吸管，在吸管下端缠上一些铜 丝作为配重，并用石蜡将吸管下端封起来，使其能竖直漂浮在液体中，如图所示。 (1)使吸管竖直漂浮在密度为1.0×103kg/m3的水中，在吸管上标出水面的位置，测出吸管浸入 水中的深度为8cm。若吸管竖直漂浮在某种液体中，吸管浸入液体中的深度为10cm,则此 种液体的密度为 kg/m3。若吸管竖直漂浮在密度为1.2×103kg/m3的盐水中，则吸 管浸入盐水中的深度为 cm(保留小数点后2位)。 (2)根据以上数据，将吸管上端刻度与下端刻度进行比较，得到刻度线的两个特点：上端刻度对 应的密度值小，下端刻度对应的密度值大；上端刻度 ,下端刻度 。(均选 填“疏”或“密”) (3)要使简易密度计上相邻两条刻度线之间的距离大一些，使测量结果更精确，可适当 (选填“增大”或“减小”)配重。 4.小明在学完“跨学科实践：制作微型密度计”这节课后，决定自制一个密度计。他找来一个厚 底、薄壁的平底试管。在管中加入深度为10cm的水，然后放入盛有水的大容器中漂浮，测量出 管底的深度为12cm,如图甲所示。在试管中换另外一种深度也为10cm的液体，再次放入盛有 水的大容器中漂浮，测量出管底的深度为15cm,如图乙所示。按照此方法，管中换密度不同但 深度相同的液体，都让试管漂浮在水中，测量管底的深度。水的密度已知，从而求出管中不同液 体的密度，标记在试管外对应的水面位置处，做成了一个简易的密度计。(p水=1.0g/cm3) 水 12 cm 水 甲 丙 根据题中条件，请回答下列问题。 (1)该密度计用厚底试管制作的目的是降低重心，让其能够 漂浮在水面。 (2)图丙中A、B两点所对应的管内液体密度PA (选填“>”“<”或“=”)PBo 118 第十章浮力 (3)图乙中液体的密度为 g/cm3。 (4)若大容器内的水足够深，该密度计的最大测量值为1.8g/cm3,则其对应的试管最大高度为 多少厘米？（写出必要的文字叙述及解题过程） 5.阅读短文，回答问题。 综合实践活动—制作密度计 【实践制作】小明用粗细均匀、长约30cm的塑料吸管、蜡和细钢珠等自制了几支密度计，他在 吸管下端装入适量细钢珠后，用蜡封住管口并使底部平整，他用电子天平测出自制密度计的质 量，并将它们放入水中，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,如图乙所示。将测得的数据和实验现象记录在下表中。 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 1.0 刻度 -1.1 空腔 1.2 入配重腔 1.3 印 丙 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。 【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。 【交流评价】 (1)使用文中密度计不能测量 的密度。 A.酒精 B.矿石 C.牛奶 (2)关于图甲中的三支市售密度计，下列说法不正确的是 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测量范围 C.往配重腔装铁砂可以降低重心，使它们竖直漂浮在液体中 (3)用自制密度计测量盐水密度时，若液面在图丙所示的位置，则该盐水的密度为 (4)分析上表可知，①号密度计沉底是因为所受的重力 (选填“大于”“小于”或“等 于”)浮力。将该密度计的质量调整为18g,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取10N/kg) (5)质量一定时，减小吸管的横截面积对增大刻度线间距离、便于读数 (选填“有”或 “无”)帮助；对增大密度计测量范围 (选填“有”或“无”)帮助。 119F浮=P水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1× 10-4m3=1N (2)由于P#<印水，松手后小球将会上浮，最终 漂浮在水面上，此时小球受到的浮力等于小 球的重力，即 F浮=G=mg=p球gV球=0.8×103kg/m3× 10N/kg×1×104m3=0.8N 小球浸在水中的体积 F浮 V=V排= 0.8N =8X 水g1.0x103kg/m3×10N/kg 105m3 第4节跨学科实践：制作微型密度计 1.(1)竖直(2)相同(3)大(4)大 (1)在塑料管下方缠绕铜丝，使其重心在下 端，可使密度计竖直漂浮在酒精中。(2)密 度计漂浮在不同的酒精中，受到的浮力均等 于密度计的重力，因此密度计在合格酒精中 和配制的酒精中受到的浮力相同。(3)密度 计受到的浮力相等，根据阿基米德原理可知 液体的密度越大，排开液体的体积越小。由 题中乙、丙两图可知，密度计在配制的酒精中 排开液体的体积小，故配制的酒精比合格酒 精密度要大。(4)密度计沉到瓶底，说明密 度计的平均密度大于液体的密度，要使密度 计上升，可增大体积，减小密度计的平均密 度，因此要换用体积更大的塑料球。 2.()重心0.1(2)1.0B(3)=月 P水 (1)将一些细铜丝密绕在吸管的下端是为了 降低重心，使其能竖直漂浮在液体中：物体漂 浮时浮力等于重力，该自制密度计的质量 m=10g=0.01kg,则漂浮时受到的浮力F浮= 28 G=mg=0.01kg×10N/kg=0.1N。(2)根据 密度计漂浮时F浮=C,F浮=P液gV排可知，液 体密度越大，排开液体体积越小，密度计浸入 液体深度越小，所以放入水中和密度为 1.1g/cm3、1.2g/cm3的盐水中，浸入深度最 大的是水，刻度A处应标示的密度值为 1.0g/cm3。由F浮=P液gV排=P液gSh(S为吸 管横截面积，h为浸入深度)可知，F浮不变， △V=S△h,要增大相邻刻度线距离△h,可减小 横截面积S,所以应换横截面更细的吸管制 作密度计，故B符合题意。(3)密度计在水 中和盐水中都处于漂浮状态，浮力都等于重 力，所以F1=F2。设吸管横截面积为S,因为 F1=F2,所以P水gSH=P盐水gSh,可得盐水密度 H P盐水=hP水0 3.(1)0.8×1036.67(2)疏密（3)增大 (1)密度计不管是在水中还是在某种液体中， 都是漂浮状态，所以F浮水=F浮液=G,设密度计 的横截面积为S,已知吸管浸入水中的深度 为8cm,浸入某种液体中的深度为10cm,则 P水Sh水浸=P液体gSh液体浸，则此种液体的密度 P液体 P*h*2=1.0x103kg/m×0.08m= h液体没 0.1m 0.8×103kg/m3;若吸管竖直漂浮在密度为 1.2×103kg/m3的盐水中，由F浮=P液V排g 得，P水Sh水浸g=P盐水Sh盐水浸g,则吸管浸入盐 水中的深度h盐水浸= P水h水浸 P盐水 1.0x103kgm3×0.08m≈0.0667m=6.67cmo 1.2x103kg/m3 (2)根据以上数据，液体密度越大，吸管浸入 液体中的深度越小，且液体密度增大相同时， 吸管浸入液体中的深度改变量变小，则将吸 管上端刻度与下端刻度进行比较，得到刻度 线的两个特点：上端刻度对应的密度值小，下 端刻度对应的密度值大；上端刻度疏，下端刻 度密。(3)密度计始终漂浮在液体表面，密 度计受到的浮力始终等于密度计的重力，由 F浮=P液V排g得，P液V排g=G蜜度计，密度计相 邻两条刻度线间的距离△h=h1浸-h2浸= G密度计 G蜜度计，则要使简易密度计 P液1S密度计gP液2S密度计g 上相邻两条刻度线之间的距离大一些，使测 量结果更精确，可适当增大配重。 4.(1)竖直(2)<(3)1.3(4)见解析 (1)该密度计用厚底试管制作的目的是降低 重心，让其能够竖直漂浮在水面。(2)因为 试管的重力一定，所加入液体的体积一定，液 体的密度越大，总重力越大，密度计漂浮在水 面上，受到的浮力等于总重力，B点排开水的 体积大于A点排开水的体积，故在B点受到 的浮力大于在A点受到的浮力，所以B对应 的液体的密度Pg大于A对应的液体密度P4, 即p4<pg。(3)设平底试管密度计的底面积 为S,由题图甲可知，试管的重力G= S(h甲ho)p水g,题图乙中密度计受到的浮力等于 总重力F浮=G总，V排zP水g=G被z+G,ShzP水g= ShP液乙g+S(h甲-ho)p水g,0.15m×1.0× 103kg/m3=0.1m×p液z+(0.12m-0.1m)× 1.0×103kg/m3,解得p液z=1.3×103kg/m3= 1.3g/cm3。(4)解：密度计的最大测量值对 应密度计浸在水中的高度等于试管的高度， 此时受到的浮力等于总重力 F浮=G总 20 即Sh大P水g=ShP液大g+S(h甲-ho)P水g h大×1.0x103kg/m3=0.1m×1.8×103kg/m3+ (0.12m-0.1m)×1.0x103kg/m 解得h大=0.2m=20cm 即其对应的试管最大高度为20cm。 5.(1)B(2)B(3)1.1×103kg/m3(4)大 于0.1824(5)有有 (1)密度计不能测量固体的密度，即不能测量 矿石的密度，故B符合题意。(2)密度计的 刻度特点是上小下大且上疏下密，故A正确， 不符合题意；上端刻度处较细，是为了增大刻 度之间的距离，提高精度，故B错误，符合题 意；配重腔装铁砂可以降低重心，使它们竖直 漂浮在液体中，故C正确，不符合题意。 (3)若液面在题图丙所示的位置，则该盐水的 密度为1.1g/cm3=1.1×103kg/m3。(4)①号 密度计沉底是因为所受的重力大于浮力。将 该密度计的质量调整为18g,放入水中后漂 浮，此时所受浮力F浮=G=mg=0.018kg× 10N/kg=0.18N。根据F浮=G得，P液gV排= P液SH=mg,故H=,ms,即在同种液体中浸 入的深度与密度计质量成正比，而质量为15g 的密度计浸入的深度为20cm,故质量为18g 的密度计浸入的深度满足H:20cm=18g: 15g,解得H=24cm。(5)根据H=m可知， P液S 质量一定时，减小吸管的横截面积，会使密度 计上两条刻度线之间的距离大一些，则便于 读数；根据H=5可得，P=瓜在质量一 m P液S1 定，浸入的深度相同的条件下，减小吸管的横 截面积，所测液体的密度变大，所以可以增大 密度计测量范围。