第十章第4节跨学科实践制作微型密度计-人教版物理八年级下学期

微型密度计八年级下第4节跨学科实践目录01项目提出04展示交流02项目分析05随堂练习03项目实施

消毒酒精的密度约为0.87×103

kg/m3.用密度计测量酒精的密度，是一种初步判断其是否合格的简单方法.不过常用的密度计体积较大，很难放入小瓶酒精中进行测量.

项目提出

如果能设计和制作一个微型密度计，测量时只要把微型密度计放入小瓶中，就能方便、快速地判断酒精是否合格.

项目分析要制作一个微型密度计，需要完成以下任务.1.

设计一个能放入小瓶中，并能用来判断酒精是否合格的微型密度计.2.

按照设计要求，完成微型密度计的制作.

项目实施(1)基本思路把塑料吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝，设法让它能竖直漂浮在水面上即可.1.设计可能出现的问题：a.自制密度计放入盛酒精的小瓶后触碰瓶底，会使酒精溢出；b.吸管直径太大，造成液面在吸管上的位置变化很小，难以判断酒精

密度的大小.密度计所受浮力的大小等于自身重力，浮力的大小决定了排开酒精的体积.——密度计的质量吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化.——标度杆的直径思考因素：(2)估算密度计的质量

对于100mL的小瓶酒精来说，若微型密度计测量时排开1~2mL的酒精，一般不会导致酒精的溢出.1~2mL酒精的质量为1g左右，因此我们设计的微型密度计的质量也应为1g左右.m≈1g(3)估算标度杆的直径

可以认为消毒酒精的密度为0.86×103~0.88×103kg/m3是合格的.如图所示，若密度计漂浮在0.86×103

kg/m3的酒精中，液面位于标度杆的A位置；漂浮在0.88×103

kg/m3的酒精中，液面位于标度杆的B位置，则测量时液面位于A、B之间的酒精都是合格的.A、B间的长度过小，不便于观察者分辨.为此，可设定A、B间的长度不少于4

mm.AB密度计所受重力G物=mg=1×10-3kg×10N/kg=0.01N由物体漂浮可知，F浮=G物，又由阿基米德原理可知，F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浮=ρ酒精2gV酒精排2代入数值：0.01N=0.86×103×10N/kg×Sh10.01N=0.88×103×10N/kg×Sh2Δh=h1-h2=4×10-3m联立解得：S≈7×10-6m2=0.07cm2

结合S=πr2可知，标度杆横截面的半径r≈1.5mm，即直径约为3mm.(4)设计微型密度计的结构标度杆浮子配重微型密度计的构造标度杆：体现密度刻度值——判断密度大小；配重：在标度杆下部增加配重(位于最下方)——为了

使微型密度计在酒精中竖直漂浮；浮子：在标度杆上固定一个浮子(位于上方)——增大

浮力，避免标度杆在酒精中会下沉.微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成.(1)选择材料2.制作可以用小泡沫塑料球作为浮子，也可以截一段稍粗点的塑料管，将其两头封口作为浮子.

直径约为3mm的细塑料管、做棉签的实心塑料杆以及细的圆珠笔芯等，都可以用来做标度杆.标度杆：浮子：配重：

可以在实心塑料杆下端缠上若干圈铜丝，或者在空心的细塑料管下端插入一段粗铁丝作为配量.改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重.

用制作棉签的实心塑料杆(直径约为3

mm)作为标度杆，塑料杆中部套一个直径约1.2

cm的泡沫塑料球作为浮子，下端绕有铜丝作为配重，初步做成一个微型密度计(如图所示).实心塑料杆塑料球钢丝8cm(2)制成作品

大家可以团队协作，发挥各自的聪明才智，选择合适的标度杆、浮子和配重，完成微型密度计的制作.下面的制作方案供同学们参考.一种微型密度计

把这个密度计漂浮在水中调节配重.改变铜丝的长度，使密度计在水中漂浮时浮子浸没在水中，水面上方露出一截塑料杆.

把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中.待微型密度计静止时，依据液面的位置在标度杆上做一个记号.用微型密度计测量小瓶酒精的密度

最后，用4

mm宽的彩色胶布中心对着记号贴在塑料杆上，微型密度计就做好了.点击播放视频密度计漂浮时，浮力等于重力重力不变浮力不变：F浮=ρ液gV排V排与ρ液成反比刻度线不均匀密度计的刻度为什么是不均匀的？思考

展示交流1.老师准备了若干瓶密度不同的酒精，请用自制的微型密度计测量这些酒精，判断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.你的测量结果与老师公布的结论相同吗2.如果你的测量结果与老师公布的结论不同，请分析产生误差的原因.3.如果你的测量结果与老师公布的结论相同，说说你的体会.1.两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙，制成了A、B两支密度计，放入同一个盛有水的烧杯中静止后如图所示.下列说法正确的是()A.密度计A所受浮力较大B.密度计B所受重力较小C.两密度计底部所受水的压强相等D.两密度计在水面处的刻度值相同AB随堂练习V排A＜V排BF浮=ρ液gV排，F浮A＜F浮B×两密度计均漂浮，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×√两密度计在水面处的刻度值均为水的密度，所以刻度值相同D2.(2024眉山)物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计，分别放入盛有不同液体的两个烧杯中，静止时液面相平如图所示，密度计在液体中受到浮力F甲___F乙，液体对杯底的压强

p甲___p乙.(选填“<”“=”或“=”)=＜密度计在两液体中均处于漂浮状态漂浮时F浮=G，密度计重力相同，所以在两种液体中所受的浮力相等V排甲＞V排乙，F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“综合实践活动”的要求制作简易密度计.(1)取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量小钢珠并用石蜡封口.塞入小钢珠的主要目的是增加配重，使吸管能_________在液面上.(2)将吸管放到水中的情景如图甲所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情景如图乙，浸入的长度为h，用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度，则ρ液____ρ水(选填“>”“<”或“=”)；竖直漂浮甲乙Hh>吸管在两液体中均处于漂浮状态，F浮=GV排a＞V排bF浮=ρ液gV排，ρ水＜ρ液(3)小明根据图甲在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3，下同)，再通过计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出)，结果发现：1.1刻线是在1.2刻线的_____(选填“上”或“下”)方，相邻刻线的间距__________(选填“上下均匀”“上疏下密”或“下疏上密”).(4)小军也用吸管制作了密度计