資源簡介

(共27張PPT)
第十章 浮力
第4節 跨學科實踐：制作微型密度計
密度計及測量液體的密度
3.通過跨學科融合，激發對科學探索的興趣，體驗知識的綜合運用和培養創新思維和環保意識
1.知道漂浮條件在密度計制作中的應用
2.通過制作微型密度計培養設計方案、具體動手操作及發現問題并解決問題的能力
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行測量。
如果能設計和制作一個微
型密度計，測量時只要把微型
密度計放入小瓶中，就能方便、
快速地判斷其是否合格。
項目提出
要制作一個微型密度計，需要完成以下任務。
1.設計一個能放入小瓶中，并判斷酒精是否合格的微型密度計。
2.按照設計要求，完成微型密度計的制作。
項目分析
測量原理
物體的漂浮條件：
F浮=G物
分析：
密度計在三種液體中都漂浮，所以，F浮1=G密度計，F浮2=G密度計，F浮3=G密度計
甲 乙 丙
可以得到：F浮1=F浮2=F浮3
即：ρ1gV排1=ρ2gV排2=ρ3gV排3
由圖知V排1＞V排2＞V排3，故 ρ1＜ρ2＜ρ3
同一支密度計
正確判斷
該項目中我們只需檢查酒精的密度是否在一個合理的范圍內，所以只需在密度計的標度桿上標出一個范圍，測量酒精的液面是否在這個范圍之內，就可以判定該酒精是否合格。
ρ1 ＜ ρ2 ＜ ρ3
ρ3=0.88×103kg/m3
ρ1=0.86×103kg/m3
ρ2=0.87×103kg/m3
1. 設計
(1)要求：設計一個能放入小瓶中，并判斷消毒酒精(密度約為0.8 7×103 kg/m3)是否合格的微型密度計。
(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，設法讓它能豎直漂浮在液面上。
這就是一個最簡單的密度計。
項目實施
深度思考 我們在自制密度計時可能會出現下面兩種現象，你是怎樣解決這兩個問題呢
①自制密度計放入小瓶后，可能會觸碰瓶底，還可能會使酒精溢出。
②自制密度計漂浮在不同密度的酒精中時，作為標度桿的吸管因直徑太大，可能會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。
深度理解
①密度計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。所以應減小密度計的重力(質量)；
②吸管的直徑影響了液面在吸管上位置的變化，所以應減小吸管直徑。
總結同學們要設計符合要求的密度計，應該著重考慮兩個因素：一是密度計的質量；二是標度桿的直徑。
(3)估算密度計的質量
我們設計的微型密度計的質量約為多少g ？對于100 mL的小瓶酒精來說，若微型密度計測量時排開1～2 mL 的酒精，一般不會導致酒精的溢出。1～2 mL 酒精的質量為1 g 左右，因此微型密度計的質量也應為1 g 左右。
(4)估算標度桿的直徑
請你估算標度桿的直徑約為多少毫米？
如圖5 所示，若密度計漂浮在0.86×103 kg/m3 的酒精中，液面位于標度桿的A 位置；漂浮在0.88×103 kg/m3 的酒精中，液面位于標度桿的B位置, 則測量時液面位于A、B 之間的消毒酒精都是合格的。
A、B 間的長度過小，不便于觀察者分辨。為此，可設定A、B 間的長度不少于4 mm。現微型密度計的質量約為1 g，根據圓柱體的體積公式得VA-VB=ΔV=S×hAB，即-=S×0 .4 cm，解得標度桿的橫截面積約為0 .0 7 cm 2，直徑約為3 mm 。
(5)設計微型密度計的結構
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，調整重心使吸管豎直漂浮在酒精中，此時符合漂浮條件F浮=G物。
2. 制作
(1) 選材料：飲料吸管(標度桿)、石蠟和打火機(封口)、細銅絲或螺絲釘(配重)、泡沫塑料球(浮子)、記號筆(標識刻度)、刻度尺(測量浸入液體的深度)、水、酒精等。
(2) 制作步驟
①取一根長約20 cm 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，在吸管中部套一個泡沫塑料球作為浮子，初步做成一個微型密度計。
②把這個密度計漂浮在水中調節配重。改變銅絲的長度，使密度計在水中漂浮時浮子浸沒在水中，水面上方露出一段標度桿。
③把調好配重的微型密度計放入標準消毒酒精中。待微型密度計靜止時，依據液面的位置在標度桿上做一個記號。最后，用4 mm 寬的彩色膠布中心對著記號貼在標度桿上，微型密度計就做好了。
⒈用制作棉簽的實心塑料桿（直徑約為3mm）作為標度桿，塑料桿中部套一個直徑約1.2cm的泡沫塑料球作為浮子，下端繞有銅絲作為配重，初步做成一個密度計（如圖）。
實心
塑料桿
塑料球
銅絲
下面的制作方案供同學們參考。
⒉把這個密度計漂浮在水中調節配重。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。
⒊把調好配重的微型密度計放入標準消毒酒精中。待微型密度計靜止時，依據液面的位置在標度桿上做一個記號。
⒋最后，用4mm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（如圖）。
制作的密度計放入酒精中不能豎直時，可按如下方法調整：
①調整底部金屬絲，使其盡可能分布均勻，盡可能靠近下端；
②減少吸管露出水面部分的長度，降低吸管的重心，也有利于其保持豎直；
③在浮子的一側粘上一個配重。
將吸管穿過塑料小球并固定小球。
用打火機加熱塑料吸管的底端，捏合封閉底端并纏繞金屬絲。
調整纏繞的金屬絲的長度，使密度計浸入標準酒精中的深度合適，并能豎立。
展示交流
1.老師準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。你的測量結果與老師公布的結論相同嗎
消毒酒精編號 1 2 3
實際密度（g/cm3）
測量的結果 （符合/偏大/偏小）
0.83 0.87 0.90
展示交流
2.如果你的測量結果與老師公布的結論不同，請分析產生誤差的原因。
3.如果你的測量結果與老師公布的結論相同，說說你的體會。
密度計的上下限標記和塑料桿的直徑有關，當測量該數據不準確時，會造成標記的錯誤，如果測量的直徑偏大，則算出來的刻度范圍偏小；反之則偏大。
自制密度計判斷清水和鹽水
視頻
制作微型密度計
項目提出
設計和制作一個微型密度計
展示交流
1.設計一個能放入小瓶中，并判斷酒精是否合格的微型密度計。
2.按照設計要求，完成微型密度計的制作。
1.檢驗幾瓶密度不同的酒精消毒液；
2.進行誤差分析；
3.交流談談自己的體會。
項目分析
項目實施
1.設計一個微型密度計
2.制作一個微型密度計
　　1． 在“自制密度計”的綜合實踐活動中，小明按照教材的要求
制作了簡易密度計，取一根粗細均勻的飲料吸管，在其下端塞入適量
金屬絲并用石蠟封口(如圖所示)．為了給密度計標上刻度，他進行了
如下操作：
　　①將密度計放入水中，待其豎立靜止后，在密度計上
與水面相平處標上1.0 g/cm3；
　　②將其放入密度為0.9 g/cm3的植物油中，用同樣的方
法在密度計上標上0.9 g/cm3；
　　③接著他以兩刻度線間的長度表示0.1 g/cm3，將整個
飲料吸管均勻標上刻度．
針對他的實驗步驟，下列說法正確的是（　B　）
A． 小明制作的密度計，刻度0.9 g/cm3應該在B點附近
B． 若所測的鹽水的實際密度為1.1 g/cm3，則實際液面處在此密度計B點附近
C． 若所測的酒精的實際密度為0.8 g/cm3，則實際液面處在此密度計0.8 g/cm3刻度線的下方
D． 在實驗步驟③中，小明這樣均勻標示刻度是正確的
B
2． 如圖所示，將一支簡易密度計分別放入盛有不同液體的甲、乙兩
個相同的燒杯中，靜止時兩液面相平，以下判斷正確的是（　A　）
A． 密度計在甲、乙兩個燒杯中所受浮力相等
B． 密度計在乙燒杯中排開液體的質量較大
C． 甲燒杯中液體的密度小于乙燒杯中液體的密度
D． 甲燒杯底部受到的液體壓力等于乙燒杯底部受到的液體壓力
A
3． 利用塑料筆芯自制密度計，同款的新筆芯和用了一半油墨的舊筆芯應該選用 (選填“新”或“舊”)筆芯．將所選筆芯放入水中，它能豎直漂浮在水中，在筆芯上標出水面的位置A；將筆
芯放入酒精中，仍可漂浮，標出液面的位置B，如圖所
示，該筆芯漂浮在水中受到的浮力大小 (選填
“＞”“＝”或“＜”)在酒精中時受到的浮力大小．已知水的
密度ρ1＝1.0 g/cm3，酒精的密度ρ2＝0.8 g/cm3，若筆芯漂
浮在密度為ρ3＝0.9 g/cm3的液體中，則液面對應的位置可
能是 (選填“C”或“D”)．
舊
＝
D

展開更多......

收起↑