資源簡介

(共22張PPT)
第4節 跨學科實踐：制作微型密度計
八年級物理下冊 人教版
第十章——浮力
教學目標
一
02
通過設計和制作微型密度計，學會運用物理知識進行分析、推理和估算；能夠對實驗數據和現象進行分析、歸納，得出合理的結論。
科學思維
01
深入理解密度的概念和測量方法，明確密度計測量液體密度的原理是利用物體的漂浮條件，即浮力等于重力。
物理觀念
03
經歷制作微型密度計的全過程，體驗科學探究的一般步驟；學會根據實驗目的和要求，選擇合適的實驗器材和實驗方法，提高實驗操作能力和科學探究能力。
科學探究
04
培養嚴謹認真、實事求是的科學態度，在實驗過程中，認真測量、記錄數據，尊重實驗事實；體會物理知識在實際生活中的應用價值。
科學態度與責任
教學引入
二
測量液體密度的儀器——密度計
【視頻欣賞】
制作微型密度計
三
將雞蛋放入清水中，觀察現象，向水中慢慢加鹽又會發生什么現象？
【視頻欣賞】
清水
淡鹽少
濃鹽少
雞蛋在清水中沉底；加鹽后，雞蛋逐漸懸浮，繼續加入鹽后，雞蛋上浮直至漂浮在水面上。
制作微型密度計
三
清水
淡鹽水
濃鹽水
雞蛋在濃鹽水中漂浮，且鹽水的密度越大雞蛋漂浮時，排開液體的體積越小。
利用物體的漂浮條件測量液體密度的儀器。
對于同一物體來說，它漂浮時排開液體的體積是由液體的密度決定的。
密度計
同學們你們能親手制作一只密度計嗎
要測量測量酒精的密度，就需要設計制作一個微型密度計，便于放入小瓶中，以此快速地判斷酒精是否合格。
制作微型密度計
三
　　消毒酒精的密度約為0.87×103kg/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。
【項目提出】
常用的密度計體積較大，很難放入小瓶酒精中進行測量。
測量酒精的密度
制作微型密度計
三
【項目分析】
1.微型密度計的構造
　　設計微型密度計時，應結合普通密度計構造進行設計和選材。為了滿足能放入小瓶酒精中進行測量，需要選用較小的元件進行設計制作。
2.按照設計要求，完成微型密度計的制作。
微型密度計的標度可根據該數量關系式進行標度。
制作微型密度計
三
3.微型密度計的工作原理
　　設細管的橫截面積為S，測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會因液體密度的改變而改變，但重力仍與浮力大小相等。
G
G
F浮2
F浮1
H
h
根據漂浮條件和阿基米德原理可得:
G＝F浮1＝ρ水SHg
G＝F浮2＝ρ液Shg
ρ水SHg＝ρ液Shg
h＝
ρ水
ρ液
H
物體的漂浮條件
F浮＝G
制作微型密度計
三
【項目實施】
1.設計
①基本思路
選取一根塑料吸管，并在其的下端用蠟封口并纏上銅絲，設法讓它豎直漂浮在水面上，一個簡易密度計便做好了。
②要求
設計的微型密度計需要滿足放入消毒酒精小瓶中，并能較為準確的判斷出酒精(密度約為0.87×103kg/m )是否合格的。
制作微型密度計
三
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。
b.可能吸管因直徑太大，造成液面在吸管上的位置變化很小，影響判斷。
設計符合要求的密度計，應該著重考慮兩個因素：
密度計的質量
標度桿的直徑
按照以上方法制作的密度計，可能會出現以下問題：
a.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
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)
制作微型密度計
三
③估算密度計質量
根據密度公式可知，排開1~2mL酒精的質量為
m排＝ρ酒精V排＝1g
根據漂浮條件和阿基米德原理可知
微型密度計的質量也應為1g左右
F浮＝G排＝m排g
F浮＝G密度計＝m密度計g
m密度計＝m排
　　市面上100mL消毒酒精，其瓶口并未裝滿，利用微型密度計測量其密度時，排開的1~2mL的酒精，一般不會導致酒精的溢出。
制作微型密度計
三
④估算標度桿的直徑
消毒酒精的密度的合格范圍為0.86~0.88×103kg/m3
A
B
a.若密度計漂浮在0.86×103kg/m3
的酒精中，液面位于標度桿的A位置。
b.若密度計漂浮在0.88×103kg/m3
的酒精中，液面位于標度桿的B位置。
測量時液面位于A、B之間的消毒酒精都是合格的。
教制作微型密度計
三
A
B
A、B間的長度不宜過小，否則不便于觀察者分辨；因此A、B間的長度應不少于4mm。
微型密度計的質量約為1g，根據密度和體積公式得
VA-VB＝ V＝S×hAB
m密度計
ρ液A
m密度計
ρ液B
-
＝
1g
0.86g/cm3
-
＝
1g
0.88g/cm3
S×0.4cm
則標度桿的橫截面約為
S＝0.07cm2
S＝πr2
標度桿的直徑約為3mm
4mm
制作微型密度計
三
⑤微型密度計的結構設計
怎樣才能使密度計能豎直漂浮在酒精中
　　往細管里裝入適量的銅絲作配重，調整重心使細管豎直漂浮在酒精中，此時符合漂浮條件F浮＝G。
標度桿——標注對應液體的密度值
浮子——增大浮力，使密度計能漂浮在各種液體中
配重——降低密度計的重心，使密度計豎直漂浮在液體中。
制作微型密度計
三
2.制作
①材料選取
飲料吸管(標度桿)　
細銅絲或螺絲釘(配重)
泡沫塑料球(浮子)　
石蠟和打火機(封口)、記號筆(標識刻度)、刻度尺(測量浸入液體的深度)、水、酒精等。
直徑約為3mm的細塑料管，或細的圓珠筆芯等。
直銅絲或鐵絲，改變銅絲或鐵絲的長度可以改變配重。
制作微型密度計
三
②制作步驟
a. 組裝密度計。
取一根長約20cm、直徑約3mm的圓柱狀飲料吸管，取適量銅絲纏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；將直徑約1.2cm 的泡沫塑料球套在標度桿中部作為浮子（用膠水沾牢），初步做成一個微型密度計。
20cm
塑料球
飲料吸管
銅絲
制作微型密度計
三
b. 調節配重。
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（可通過改變銅絲的長度）。
c. 標度桿標記。
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4mm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。
塑料球
飲料吸管
銅絲
彩色膠布
制作微型密度計
三
【展示交流】
1. 利用自制的微型密度計測量液體的密度，并和液體密度的真實值比較。
用自制微型密度計，對事先準備的若干瓶密度不同的酒精，進行測量，判斷哪瓶酒精的密度符合消毒酒精的要求。
同酒精實際密度進行比較，看看結果是否準確......
2. 如果你的測量結果與實際結論不同，討論產生誤差的原因；
如果相同，則談談自己的體會。
隨堂練習
四
1. 小明在飲料吸管中塞入一些細鐵絲作為配重,并將一端封閉,制作了一支簡易密度計。將其先后放入甲、乙兩杯液體中,密度計靜止時,如圖所示,下列說法正確的是（　　）
A.密度計在甲杯液體中受到的浮力更大
B.密度計的刻度線不均勻,上疏下密
C.用更細的吸管制作的密度計一定能使測量結果更精確
D.用密度計測可樂密度時,由于有氣泡附著在上方測量值偏小
B
2. 小明在制作簡易密度計時取一根長度為20cm 的飲料吸管，將一些銅絲塞入吸管的下端作為配重，并用石蠟將吸管的下端封起來。其中配重的作用__________________________________________ 。如圖所示吸管漂浮在水中時，露出水面的長度為12cm，漂浮在另一液體中時，露出液面的長度為10cm，則該液體的密度為_______________。（ρ水＝0.8×103kg/m3）
降低吸管的重心，使它能夠豎直漂浮在液體中
0.8×103kg/m3
隨堂練習
四
3. 小明準備利用圓珠筆芯自制微型密度計,他將筆芯下端繞上銅絲,
目的__________________________ ;放入酒精中,發現筆芯沉入瓶底,你的改是進方案是 _________________________________。通過實驗和測算他得到了一組刻度線和數據(如圖所示)并貼到密度計上,他應該選擇印標簽,但此標簽的不妥之處為_______________。
使筆芯能豎直漂浮在液體中
在筆芯的中下部裝個浮子(合理即可)
刻度線是均勻的
隨堂練習
四
課堂小結
五
制作微型密度計
項目提出
項目分析
項目實施
展示交流

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