第十章第4節(jié)跨學(xué)科實踐制作微型密度計-人教版物理八年級下學(xué)期

微型密度計八年級下第4節(jié)跨學(xué)科實踐目錄01項目提出04展示交流02項目分析05隨堂練習(xí)03項目實施

消毒酒精的密度約為0.87×103

kg/m3.用密度計測量酒精的密度，是一種初步判斷其是否合格的簡單方法.不過常用的密度計體積較大，很難放入小瓶酒精中進(jìn)行測量.

項目提出

如果能設(shè)計和制作一個微型密度計，測量時只要把微型密度計放入小瓶中，就能方便、快速地判斷酒精是否合格.

項目分析要制作一個微型密度計，需要完成以下任務(wù).1.

設(shè)計一個能放入小瓶中，并能用來判斷酒精是否合格的微型密度計.2.

按照設(shè)計要求，完成微型密度計的制作.

項目實施(1)基本思路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水面上即可.1.設(shè)計可能出現(xiàn)的問題：a.自制密度計放入盛酒精的小瓶后觸碰瓶底，會使酒精溢出；b.吸管直徑太大，造成液面在吸管上的位置變化很小，難以判斷酒精

密度的大小.密度計所受浮力的大小等于自身重力，浮力的大小決定了排開酒精的體積.——密度計的質(zhì)量吸管的直徑影響了液面在吸管上位置的變化.——標(biāo)度桿的直徑思考因素：(2)估算密度計的質(zhì)量

對于100mL的小瓶酒精來說，若微型密度計測量時排開1~2mL的酒精，一般不會導(dǎo)致酒精的溢出.1~2mL酒精的質(zhì)量為1g左右，因此我們設(shè)計的微型密度計的質(zhì)量也應(yīng)為1g左右.m≈1g(3)估算標(biāo)度桿的直徑

可以認(rèn)為消毒酒精的密度為0.86×103~0.88×103kg/m3是合格的.如圖所示，若密度計漂浮在0.86×103

kg/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，則測量時液面位于A、B之間的酒精都是合格的.A、B間的長度過小，不便于觀察者分辨.為此，可設(shè)定A、B間的長度不少于4

mm.AB密度計所受重力G物=mg=1×10-3kg×10N/kg=0.01N由物體漂浮可知，F(xiàn)浮=G物，又由阿基米德原理可知，F(xiàn)浮=ρ液gV排故G物=F浮=ρ液gV排即F浮=ρ酒精1gV酒精排1，F(xiàn)浮=ρ酒精2gV酒精排2代入數(shù)值：0.01N=0.86×103×10N/kg×Sh10.01N=0.88×103×10N/kg×Sh2Δh=h1-h2=4×10-3m聯(lián)立解得：S≈7×10-6m2=0.07cm2

結(jié)合S=πr2可知，標(biāo)度桿橫截面的半徑r≈1.5mm，即直徑約為3mm.(4)設(shè)計微型密度計的結(jié)構(gòu)標(biāo)度桿浮子配重微型密度計的構(gòu)造標(biāo)度桿：體現(xiàn)密度刻度值——判斷密度大小；配重：在標(biāo)度桿下部增加配重(位于最下方)——為了

使微型密度計在酒精中豎直漂??；浮子：在標(biāo)度桿上固定一個浮子(位于上方)——增大

浮力，避免標(biāo)度桿在酒精中會下沉.微型密度計由標(biāo)度桿、浮子和配重三部分組成.(1)選擇材料2.制作可以用小泡沫塑料球作為浮子，也可以截一段稍粗點的塑料管，將其兩頭封口作為浮子.

直徑約為3mm的細(xì)塑料管、做棉簽的實心塑料桿以及細(xì)的圓珠筆芯等，都可以用來做標(biāo)度桿.標(biāo)度桿：浮子：配重：

可以在實心塑料桿下端纏上若干圈銅絲，或者在空心的細(xì)塑料管下端插入一段粗鐵絲作為配量.改變銅絲或鐵絲的長度就可以調(diào)節(jié)配重.

用制作棉簽的實心塑料桿(直徑約為3

mm)作為標(biāo)度桿，塑料桿中部套一個直徑約1.2

cm的泡沫塑料球作為浮子，下端繞有銅絲作為配重，初步做成一個微型密度計(如圖所示).實心塑料桿塑料球鋼絲8cm(2)制成作品

大家可以團(tuán)隊協(xié)作，發(fā)揮各自的聰明才智，選擇合適的標(biāo)度桿、浮子和配重，完成微型密度計的制作.下面的制作方案供同學(xué)們參考.一種微型密度計

把這個密度計漂浮在水中調(diào)節(jié)配重.改變銅絲的長度，使密度計在水中漂浮時浮子浸沒在水中，水面上方露出一截塑料桿.

把調(diào)好配重的微型密度計放入標(biāo)準(zhǔn)消毒酒精中.待微型密度計靜止時，依據(jù)液面的位置在標(biāo)度桿上做一個記號.用微型密度計測量小瓶酒精的密度

最后，用4

mm寬的彩色膠布中心對著記號貼在塑料桿上，微型密度計就做好了.點擊播放視頻密度計漂浮時，浮力等于重力重力不變浮力不變：F浮=ρ液gV排V排與ρ液成反比刻度線不均勻密度計的刻度為什么是不均勻的？思考

展示交流1.老師準(zhǔn)備了若干瓶密度不同的酒精，請用自制的微型密度計測量這些酒精，判斷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.你的測量結(jié)果與老師公布的結(jié)論相同嗎2.如果你的測量結(jié)果與老師公布的結(jié)論不同，請分析產(chǎn)生誤差的原因.3.如果你的測量結(jié)果與老師公布的結(jié)論相同，說說你的體會.1.兩同學(xué)分別在底端封閉的兩支相同吸管中裝入不同質(zhì)量的細(xì)沙，制成了A、B兩支密度計，放入同一個盛有水的燒杯中靜止后如圖所示.下列說法正確的是()A.密度計A所受浮力較大B.密度計B所受重力較小C.兩密度計底部所受水的壓強相等D.兩密度計在水面處的刻度值相同AB隨堂練習(xí)V排A＜V排BF浮=ρ液gV排，F(xiàn)浮A＜F浮B×兩密度計均漂浮，所受浮力等于自身重力.F浮A＜F浮B，所以GA＜GB×p=ρgh→pA<pBhA＜hB×√兩密度計在水面處的刻度值均為水的密度，所以刻度值相同D2.(2024眉山)物理興趣小組的同學(xué)制作了一個簡易密度計，分別放入盛有不同液體的兩個燒杯中，靜止時液面相平如圖所示，密度計在液體中受到浮力F甲___F乙，液體對杯底的壓強

p甲___p乙.(選填“<”“=”或“=”)=＜密度計在兩液體中均處于漂浮狀態(tài)漂浮時F浮=G，密度計重力相同，所以在兩種液體中所受的浮力相等V排甲＞V排乙，F(xiàn)浮甲=F浮乙，由阿基米德原理可知，ρ甲＜ρ乙甲乙液面高度相同，p=ρgh→p甲<p乙.3.小明按照教材中“綜合實踐活動”的要求制作簡易密度計.(1)取一根粗細(xì)均勻的飲料吸管，在其下端塞入適量小鋼珠并用石蠟封口.塞入小鋼珠的主要目的是增加配重，使吸管能_________在液面上.(2)將吸管放到水中的情景如圖甲所示，測得浸入的長度為H；放到另一液體中的情景如圖乙，浸入的長度為h，用ρ液、ρ水分別表示液體和水的密度，則ρ液____ρ水(選填“>”“<”或“=”)；豎直漂浮甲乙Hh>吸管在兩液體中均處于漂浮狀態(tài)，F(xiàn)浮=GV排a＞V排bF浮=ρ液gV排，ρ水＜ρ液(3)小明根據(jù)圖甲在吸管上標(biāo)出1.0刻度線(單位g/cm3，下同)，再通過計算，標(biāo)出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度線(圖中未畫出)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1.1刻線是在1.2刻線的_____(選填“上”或“下”)方，相鄰刻線的間距__________(選填“上下均勻”“上疏下密”或“下疏上密”).(4)小軍也用吸管制作了密度計