資源簡介

第十章 浮力
跨學(xué)科實(shí)踐
制作微型密度計
第4節(jié)
01
能靈活應(yīng)用浮沉條件比較浮力大小
02
能利用漂浮條件的等量關(guān)系，制作微型密度計
03
能利用漂浮條件設(shè)計實(shí)驗(yàn)測量液體的密度
觀察與思考
如何判斷下面三瓶消毒酒精的密度是否合格？
常用密度計體積太大！
我們來制作一個微型密度計吧！
一、項(xiàng)目準(zhǔn)備
1.測量原理
(1)漂浮在液面上的物體， F浮____G船，ρ物______ρ液，V排______V物，
且
(2)密度計是利用物體______時浮力等于重力的原理來測量液體的密度的。
=
<
<
漂浮
V排V物＝ρ物ρ液
?
2.項(xiàng)目設(shè)計
閱讀教材第77~78頁，并小組討論制作微型密度計的方法和注意事項(xiàng)，完成下面的填空。
(1)設(shè)計符合要求的密度計，應(yīng)該著重考慮兩個因素：一個是密度計的______，另一個是標(biāo)度桿的______。
(2)估算密度計的質(zhì)量：
我們設(shè)計的微型計的質(zhì)量應(yīng)為____g左右。
質(zhì)量
直徑
1
(3)估算標(biāo)度桿的直徑：
①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，可設(shè)定A、B間的長度不少于____ mm。
②通過估算，可以知道標(biāo)度桿的橫截面積約為_____ cm2，直徑約為____ mm。
0.07
3
4
(4)設(shè)計微型密度計的結(jié)構(gòu)：
為了使微型密度計能在酒精中豎直漂浮，需要在標(biāo)度桿下部增加_______ (如繞一些銅絲)。增加了配重的標(biāo)度桿放在酒精中會下沉，則要在標(biāo)度桿上固定一個_______來增大浮力。
微型密度計由________、______和______三部分組成，______位于最下方，______位于上方。
配重
浮子
標(biāo)度桿
配重
浮子
配重
浮子
二、制作
1.選擇材料
(1)浮子：可以用小泡沫塑料球作為浮子，也可以截一段稍粗點(diǎn)的塑料管，將其兩頭封口作為浮子。
(2)標(biāo)度桿：用直徑約為3 mm的細(xì)塑料管、做棉簽的實(shí)心塑料桿或細(xì)的圓珠筆芯等來做標(biāo)度桿。
(3)配重：在空心的細(xì)塑料管下端插入一段粗鐵絲或粗銅絲作為配重，改變鐵絲或銅絲的長度就可以調(diào)節(jié)配重。
2.制作成品
閱讀教材第79頁，小組協(xié)作，選擇合適的標(biāo)度桿、浮子和配重，完成微型密度計的制作。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}酒精編號
A
B
C
密度ρ（kg/m3）
?
?
?
三、展示交流
各小組展示介紹本小組的作品，并用自制的微型密度計測量桌面上A、B、C 3瓶酒精的密度，記錄測量結(jié)果。(展示完后老師公布結(jié)論， 與老師公布的結(jié)論進(jìn)行比較)
與老師公布的結(jié)論進(jìn)行比較：
若結(jié)論不同，誤差產(chǎn)生的原因是什么？
若結(jié)論相同，你的體會是什么？
【活動】作品評比
根據(jù)制作的作品的精密程度、美觀程度等，評選出你認(rèn)為最優(yōu)的微型密度計是____小組的作品。
根據(jù)產(chǎn)生較大誤差的原因，對作品進(jìn)行如何改進(jìn)？
學(xué)以致用
如圖所示是小明利用一根吸管制作的一個微型密度計。



(1)將其放入水中時，密度計不能直立，應(yīng)_______吸管中鐵絲的質(zhì)量；?
增大
解析　為了讓吸管能豎直漂浮在液體中，吸管下端塞入一些鐵絲作為配重，若將它放入液體中后不能豎直漂浮，說明重心偏高，需要增大配重，降低重心，即應(yīng)增大吸管中鐵絲的質(zhì)量。
(2)這根吸管豎直漂浮在不同液體中時，液體的密度越大，它浸入液體的長度h越_______，受到的浮力大小_______(選填“變大”“變小”或“不變”)；?
短
不變
解析　密度計漂浮在液體中，浮力等于重力而不變，液體的密度越大，則密度計浸入液體中的體積越小，即露出液面部分的長度越長，浸入液體的長度h越短。
(3)通過正確計算，在吸管上標(biāo)出對應(yīng)的刻度線，便制成了一個簡易的吸管密度計，圖中刻度的標(biāo)示合理的是_______；?
B
解析　因?yàn)槊芏扔嬍瞧≡谝后w中，所受浮力等于重力，則F浮水＝F浮液＝G；
即ρ水gSH＝ρ液gSh＝G；
故h＝ρ水ρ液H，h和ρ液成反比，所以刻度分布不均勻，密度計的刻度由上至下數(shù)值逐漸增大且相鄰刻度線間的距離越來越小，故B符合題意，A、C不符合題意。
?
(4)小明發(fā)現(xiàn)密度計相鄰兩刻度線之間的距離太小，導(dǎo)致用此密度計測量液體密度時誤差較大，為此同學(xué)們提出了如下改進(jìn)方案，其中可行的是______；?
A.換稍大點(diǎn)的容器做實(shí)驗(yàn) B.換稍粗的吸管制作密度計
C.換更長的吸管制作密度計 D.換稍細(xì)的吸管制作密度計
D
解析　因?yàn)棣岩篻Sh＝G；要使得h變大，可使G變大或使S變小，具體做法是適當(dāng)增加密度計的配重，或用更細(xì)的吸管，故D符合題意，A、B、C不符合題意。
(5)若測量液體密度時，密度計接觸到容器的底部，測得的密度值______ (選填“大于”“小于”或“等于”)實(shí)際值。?
大于
解析　密度計接觸到容器的底部，密度計沒入液體中的體積偏小，密度計越往下刻度值越大，測得的密度值偏大，即測得的密度值大于實(shí)際值。
1.(2024·重慶墊江縣期末)物理課上，小鄔用一根木棒和適量銅絲，自制了一支簡易密度計。將簡易密度計分別放入盛有甲、乙液體的燒杯中，此時液面高度相同，如圖所示，下列說法錯誤的是(　　)
A.甲液體的密度比乙液體的密度小
B.密度計在兩液體中所受的浮力相等
C.密度計漂浮時，兩燒杯對桌面的壓強(qiáng)相等
D.木棒的一端纏繞銅絲是為了讓密度計在液體中豎直漂浮
C
解析　同一密度計在兩種液體中處于漂浮狀態(tài)，根據(jù)浮沉條件，浮力等于重力，重力不變，浮力不變，圖甲中排開液體的體積大于圖乙中排開液體的體積，由F浮＝ρ液V排g可知甲液體的密度比乙液體的密度小，故A、B正確；液面高度相同，甲液體的密度較小，由m＝ρV可知甲液體的質(zhì)量較小，由G＝mg可知甲液體的重力較小，燒杯對桌面的壓力等于燒杯、密度計和液體的總重力，燒杯和密度計的重力相同，
所以甲燒杯對桌面的壓力較小，底面積相同，由
p＝????????＝????????可知甲燒杯對桌面的壓強(qiáng)較小，故C錯誤；
木棒的一端纏繞銅絲可以降低重心，讓密度計在液體中豎直漂浮，故D正確。
?
2.(2024·重慶大渡口區(qū)期末)利用塑料筆芯自制密度計：將用了一
半油墨的舊筆芯放入水中，它能豎直漂浮。在筆芯上標(biāo)出水面的
位置A；將筆芯放入酒精中，仍可漂浮，標(biāo)出液面的位置B，如圖
所示。該筆芯漂浮在水中和酒精中時受到的浮力大小關(guān)系是_____。
已知水的密度ρ1＝1 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(yīng)的位置可能是___ (選填“C”或“D”)。?
相等
D
解析　筆芯在水中和酒精中處于漂浮狀態(tài)，受到的浮力等于自身的重力，所以浮力相同；
筆芯漂浮時，設(shè)筆芯的底面積為S，則V排水＝SH，V排液＝Sh，
根據(jù)阿基米德原理可知，ρ水gSH＝ρ液gSh，所以h＝ρ水ρ液H，h和
ρ液是反比例函數(shù)，所以密度計刻度分布不是均勻的，液體的
密度值越大，相鄰刻度線之間的距離越小，所以筆芯漂浮在
密度為ρ3＝0.9 g/cm3的液體中，液面對應(yīng)的位置可能是D點(diǎn)。
?
3.(2024·成都錦江區(qū)期末)某校開展“跨學(xué)科實(shí)踐”活動，讓同學(xué)們利用所學(xué)知識進(jìn)行“小制作”，小明同學(xué)找來器材準(zhǔn)備自制一支密度計。
(1)他先取一根粗細(xì)均勻的塑料吸管，在其下端緊密
纏繞銅絲(銅絲作為配重)，并用蠟封住吸管下端使
底部平整，這樣就做成了一支簡易密度計。他將自
制的密度計放入水中，發(fā)現(xiàn)密度計不能直立漂浮，
其原因可能是________________________。?
配重太小，重心位置過高
解析　自制的密度計放入水中，發(fā)現(xiàn)密度計不能直立漂浮，其原因可能是重心位置過高，必須增大配重；





(2)小明解決問題后，將該密度計放入水中(如圖甲)，密度計處于直立漂浮狀態(tài)，用記號筆在密度計上液面位置處畫一個刻度(標(biāo)記為A)；再將該密度計放入酒精中，密度計仍處于直立漂浮狀態(tài)，用記號筆在密度計上液面位置處畫一刻度(標(biāo)記為B)，則刻度B應(yīng)位于刻度A________(選填“上方”或“下方”)。?
上方
解析　因?yàn)槊芏扔嫴还苁窃谒羞€是在酒精中，
都是漂浮狀態(tài)，所以F浮水＝F浮酒＝G，
由F浮＝ρ液gV排＝ρ液gSh浸可知，
密度越小浸入的深度越大，
酒精密度比水小，故刻度B應(yīng)位于刻度A的上方；
(3)小明測出了該密度計的總質(zhì)量為m、橫截面積為S、總長度為h，然后將該密度計放入一未知液體中，測出密度計露出液面的高度為h1，如圖乙所示。請你
寫出待測液體密度的表達(dá)式：ρ液＝____________(用
上述物理量字母表示)。?
????????(???1)
?
解析　密度計漂浮，
F浮液＝G，ρ液gS(h－h(huán)1)＝mg；
所以液體的密度：
ρ液＝????????(???1)；
?
(4)小明發(fā)現(xiàn)自制密度計相鄰兩刻度線之間的距離太小，導(dǎo)致用此密度計測量液體密度時誤差較大，要提高此密度計的精度，你的方案是：_______________。
(寫出一條即可)?
用更細(xì)的吸管
解析　密度計漂浮時(設(shè)密度計質(zhì)量為m)，
ρ液gSh＝mg，h＝????ρ液????；為了使測量結(jié)果更準(zhǔn)確，
使密度計上相鄰兩刻度線之間的距離大一些，
即要求密度計放入某液體時，密度計豎直放入
液體的深度變大，根據(jù)h＝????ρ液????知，可以適當(dāng)增大配重或用更細(xì)的吸管。

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