人教 八年級(jí) 下冊(cè) 物理 第10章《跨學(xué)科實(shí)踐 制作微型密度計(jì)》課件

第4節(jié)跨學(xué)科實(shí)踐：制作微型密度計(jì)第十章浮力感悟新知一、項(xiàng)目提出把雞蛋放入清水中，觀察現(xiàn)象。往清水中不斷加鹽，觀察雞蛋漂浮時(shí)鹽少、鹽多的情況，你有什么發(fā)現(xiàn)？感悟新知深度思考雞蛋漂浮時(shí)排開液體的體積與鹽水的密度有關(guān)嗎？深度理解有關(guān)；漂浮時(shí)ρ鹽水越大，雞蛋排開液體的體積V排越小。感悟新知對(duì)于同一物體來說，它漂浮時(shí)V排是由ρ液決定的，即液體的密度不同，物體排開液體的體積也就不同。反過來，如果同一物體在不同液體中排開液體的體積不同，那么液體的密度一定不同。根據(jù)這個(gè)道理，我們可以制成測(cè)密度的裝置——密度計(jì)。感悟新知消毒酒精的密度約為0.87×103kg/m3，用密度計(jì)測(cè)量酒精的密度，是一種初步判斷其是否合格的簡(jiǎn)單方法。一般常用的密度計(jì)體積較大，很難放入小瓶酒精中進(jìn)行測(cè)量，所以需要設(shè)計(jì)和制作一個(gè)微型密度計(jì)。感悟新知二、項(xiàng)目分析1.觀察微型密度計(jì)的構(gòu)造(如圖2)。特別提醒相對(duì)于普通密度計(jì)，微型密度計(jì)要滿足能放入小瓶酒精中進(jìn)行測(cè)量，因此需要選用較小的元件進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。感悟新知2.探討密度計(jì)的工作原理：如圖3所示，設(shè)吸管的橫截面積為S，測(cè)出吸管浸入水中的深度H；若漂浮在其他液體中,則浸入的深度h

會(huì)因液體密度的改變而改變,但重力仍與浮力大小相等。感悟新知

密度計(jì)的原理漂浮條件F浮=G物。感悟新知拓展思考我們自制的微型密度計(jì)是根據(jù)什么數(shù)量關(guān)系式進(jìn)行標(biāo)度的？

感悟新知三、項(xiàng)目實(shí)施1.設(shè)計(jì)(1)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)能放入小瓶中，并判斷消毒酒精(密度約為0.87×103kg/m3)是否合格的微型密度計(jì)。(2)基本思路：如圖4所示，把塑料吸管的下端用蠟封口并纏上銅絲，設(shè)法讓它能豎直漂浮在液面上。這就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的密度計(jì)。感悟新知深度思考我們?cè)谧灾泼芏扔?jì)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)下面兩種現(xiàn)象，你是怎樣解決這兩個(gè)問題呢?①自制密度計(jì)放入小瓶后，可能會(huì)觸碰瓶底，還可能會(huì)使酒精溢出。②自制密度計(jì)漂浮在不同密度的酒精中時(shí)，作為標(biāo)度桿的吸管因直徑太大，可能會(huì)造成液面在吸管上的位置變化很小，使我們難以判斷酒精密度的大小。感悟新知深度理解①密度計(jì)所受的浮力等于它所受的重力，浮力的大小決定了排開酒精的體積。所以應(yīng)減小密度計(jì)的重力(質(zhì)量)；②吸管的直徑影響了液面在吸管上位置的變化，所以應(yīng)減小吸管直徑。感悟新知總結(jié)同學(xué)們要設(shè)計(jì)符合要求的密度計(jì)，應(yīng)該著重考慮兩個(gè)因素：一是密度計(jì)的質(zhì)量；二是標(biāo)度桿的直徑。感悟新知(3)估算密度計(jì)的質(zhì)量我們?cè)O(shè)計(jì)的微型密度計(jì)的質(zhì)量約為多少g？對(duì)于100mL的小瓶酒精來說，若微型密度計(jì)測(cè)量時(shí)排開1～2mL的酒精，一般不會(huì)導(dǎo)致酒精的溢出。1～2mL酒精的質(zhì)量為1g左右，因此微型密度計(jì)的質(zhì)量也應(yīng)為1g左右。感悟新知(4)估算標(biāo)度桿的直徑請(qǐng)你估算標(biāo)度桿的直徑約為多少毫米？如圖5所示，若密度計(jì)漂浮在0.86×103kg/m3

的酒精中，液面位于標(biāo)度桿的A

位置；漂浮在0.88×103

kg/m3

的酒精中，液面位于標(biāo)度桿的B位置,則測(cè)量時(shí)液面位于A、B

之間的消毒酒精都是合格的。感悟新知

感悟新知(5)設(shè)計(jì)微型密度計(jì)的結(jié)構(gòu)深度思考如何使吸管豎直漂浮在酒精中？怎么解決？深度理解往吸管里裝入適量的銅絲作配重，調(diào)整重心使吸管豎直漂浮在酒精中，此時(shí)符合漂浮條件F浮=G物。感悟新知2.制作(1)

選材料：飲料吸管(標(biāo)度桿)、石蠟和打火機(jī)(封口)、細(xì)銅絲或螺絲釘(配重)、泡沫塑料球(浮子)、記號(hào)筆(標(biāo)識(shí)刻度)、刻度尺(測(cè)量浸入液體的深度)、水、酒精等。感悟新知(2)

制作步驟①取一根長(zhǎng)約20cm的圓柱狀飲料吸管，先將吸管兩端剪平，取適量銅絲密繞成小團(tuán)后從吸管下端塞入作為配重，并用石蠟將吸管的下端口堵住密封，在吸管中部套一個(gè)泡沫塑料球作為浮子，初步做成一個(gè)微型密度計(jì)。感悟新知②把這個(gè)密度計(jì)漂浮在水中調(diào)節(jié)配重。改變銅絲的長(zhǎng)度，使密度計(jì)在水中漂浮時(shí)浮子浸沒在水中，水面上方露出一段標(biāo)度桿。③把調(diào)好配重的微型密度計(jì)放入標(biāo)準(zhǔn)消毒酒精中。待微型密度計(jì)靜止時(shí)，依據(jù)液面的位置在標(biāo)度桿上做一個(gè)記號(hào)。最后，用4mm寬的彩色膠布中心對(duì)著記號(hào)貼在標(biāo)度桿上，微型密度計(jì)就做好了。感悟新知[中考·眉山]物理興趣小組的同學(xué)制作了一個(gè)簡(jiǎn)易密度計(jì)，分別放入盛有不同液體的兩個(gè)燒杯中，靜止時(shí)液面相平如圖6所示，密度計(jì)在液體中受到的浮力F甲______F乙，液體對(duì)杯底的壓強(qiáng)p甲______p乙。(均填“＜”“=”或“＞”)例1=＜感悟新知解題秘方：根據(jù)物體漂浮的條件，浮力等于重力，比較浮力大小；由圖可知，密度計(jì)排開液體體積之間的關(guān)系，根據(jù)阿基米德原理判斷液體的密度關(guān)系；再根據(jù)液體壓強(qiáng)公式判斷兩個(gè)燒杯底部受液體壓強(qiáng)的關(guān)系。感悟新知解析：由圖可知，密度計(jì)在兩種液體中均處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)密度計(jì)原理可知，F(xiàn)浮=G密，密度計(jì)不變，則重力不變，所以密度計(jì)在兩種液體中所受的浮力相等，即F甲=F乙；由圖知，圖甲中密度計(jì)排開液體的體積大于圖乙中排開液體的體積，根據(jù)F浮=ρgV

排可知，圖甲液體的密度小于圖乙液體的密度，即ρ甲＜ρ乙；液面高度相同，根據(jù)p=ρgh

可知，兩個(gè)燒杯底部所受液體的壓強(qiáng)p甲＜p乙。感悟新知1.小榮制作了一個(gè)簡(jiǎn)易密度計(jì)，取一根粗細(xì)均勻的飲料吸管，在其下端塞入適量金屬絲并用石蠟封口(如圖所示)。他將密度計(jì)放入水中，豎立靜止后，在密度計(jì)上與水面相平處標(biāo)上1.0g/cm3；將密度計(jì)分別放入密度為ρA、ρB

的兩種液體中，豎立靜止后，在密度計(jì)與液面相平處標(biāo)上A、B。感悟新知下列說法中正確的是()A.ρA>1.0g/cm3B.ρB<ρAC.密度計(jì)在液體A、B及水中受到的浮力大小相等D.密度計(jì)在液體A

中受到的浮力大于在液體B中受到的浮力C感悟新知四、展示交流在制作的過程中遇到的問題：(1)吸管的選擇有同學(xué)說：起先選用的是塑料吸管，但發(fā)現(xiàn)塑料表面不易用筆書寫，且墨水遇水立即溶解。于是進(jìn)行了改進(jìn)：在紙質(zhì)吸管上用鉛筆標(biāo)注，非常方便，即使在酒精中使用也不會(huì)有問題的。感悟新知(2)配重的確定有同學(xué)說：原先加入的細(xì)銅絲太少，造成刻度線之間的距離較小。于是進(jìn)行了改進(jìn)：先測(cè)出吸管的總長(zhǎng)，預(yù)留一定空間后再通過計(jì)算，反推吸管在水中深度H的合理數(shù)據(jù)，再確定配重質(zhì)量。感悟新知

感悟新知深度思考如圖7甲自制密度計(jì)傾斜，不能豎直漂浮。如圖乙自制密度計(jì)沉到容器底部，不漂浮。接下來應(yīng)該如何操作？感悟新知深度理解圖甲中首先檢查吸管底部是否密封，然后在吸管的下端再放入一些銅絲。圖乙中減小吸管的重力G，直到F浮=G。感悟新知[中考·蘇州]綜合實(shí)踐活動(dòng)課上，小明用一根長(zhǎng)約20cm的圓柱狀飲料吸管、一段細(xì)鐵絲、石蠟和水等制作了一個(gè)簡(jiǎn)易密度計(jì)。制作時(shí)，小明先將吸管兩端剪平，鐵絲密繞成小團(tuán)后塞入吸管一端，再用石蠟將該端口堵住密封；例2感悟新知接著，將吸管置于水中使其處于豎直漂浮狀態(tài)(圖8甲)，用筆在吸管上標(biāo)記此時(shí)水面位置O；取出吸管，量出O點(diǎn)至封口端的距離H，通過分析與計(jì)算，在吸管上分別確定密度值0.8g/cm3、0.9g/cm3、1.0g/cm3、1.1g/cm3

的位置并標(biāo)上密度值。使用時(shí)，將密度計(jì)靜置于待測(cè)液體中，讀出吸管壁上液面處的數(shù)值即為液體密度。感悟新知(1)O位置處的刻度值為______g/cm3

。1.0解析：如圖甲所示，將吸管置于水中使其處于豎直漂浮狀態(tài)，O位置處的刻度值為水的密度值1.0g/cm3。感悟新知(2)吸管漂浮在其他液體中時(shí)(圖乙)，液面下方的深度h=________(

用ρ水、ρ液、H表示)。(3)管壁上標(biāo)注的4個(gè)刻度值，相鄰兩刻度值之間的距離_______(填“相等”或“不相等”)。

不相等感悟新知(4)小明突發(fā)奇想，將制作好的密度計(jì)內(nèi)鐵絲從吸管上端倒出，纏繞到底部外側(cè)，其他沒有變化(圖丙)，他用這樣“改裝”后的密度計(jì)測(cè)同一液體密度，測(cè)量結(jié)果______(填“偏大”“偏小”或“無變化”)。偏大感悟新知解析：將制作好的密度計(jì)內(nèi)鐵絲從吸管上端倒出，纏繞到底部外側(cè)，其他沒有變化，再用這個(gè)密度計(jì)測(cè)量同一液體的密度，此時(shí)排開液體的體積不變，因?yàn)槲芘砰_液體的體積等于排開液體的總體積減去鐵絲的體積，所以，吸管排開液體的體積減小，會(huì)上浮一些(即浸入液體中的深度減小)，測(cè)得的密度值偏大，即測(cè)出的液體密度值大于實(shí)際值。感悟新知(5)若增加塞入吸管中鐵絲的質(zhì)量，則制作的密度計(jì)精確程度將______。提高解析：若增加塞入吸管中鐵絲的質(zhì)量，密度計(jì)放入某液體中時(shí)，密度計(jì)豎直浸入液體的深度變大，O位置會(huì)上升，密度計(jì)上兩條刻度線之間的距離也會(huì)變大，測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確。感悟新知2.在一次綜合實(shí)踐活動(dòng)中，小麗同學(xué)利用一根吸管制作一個(gè)簡(jiǎn)易密度計(jì)。(1)制作密度計(jì)時(shí)，為了讓吸管能豎直地漂浮在液體中，應(yīng)在吸管的______(填“上”或“下”)端塞入一些