跨学科实践：制作微型密度计 2024-2025学年人教版物理八年级下学期.pptxVIP

10.4跨学科实践：制作微型密度计

项目提出消毒酒精的密度约为0.87×103kg/m3。用密度计测量酒精的密度，是一种初步判断酒精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(图10.4-1)。图10.4-1测量酒精的密度

如果能设计和制作一个微型密度计，测量时只需把微型密度计放人小瓶中，就能方便、快速地判断酒精是否合格。图10.4-1测量酒精的密度

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.设计(1)基本思路如图10.4-2所示，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。这就是一个最简单的密度计。图10.4-2简易密度计

自制密度计放入盛酒精的小瓶后，可能会触碰瓶底，还可能会使酒精溢出。另外，它漂浮在不同密度的酒精中时，作为标度杆的吸管因直径太大，可能会造成液面在吸管上的位置变化很小，使我们难以判断酒精密度的大小。怎样解决这两个问题呢?图10.4-2简易密度计

密度计所受浮力的大小等于它所受的重力，浮力的大小决定了排开酒精的体积。吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化。看来，要设计符合要求的密度计应该着重考虑两个因素：一个是密度计的质量，另一个是标度杆的直径。

(2)估算密度计的质量对于100m的小瓶酒精来说，若用微型密度计测量时排开1~2m的酒精，一般不会导致酒精溢出。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。

(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10.4-3所示，若密度计漂浮在0.86×103kg/m3的酒精中，液面位于标度杆的A位置；漂浮在0.88×103kg/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。图10.4-3估算标度杆的直径

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4mm。图10.4-3估算标度杆的直径这样，根据圆柱体的体积公式，就可以计算标度杆的横截面积和直径了。通过估算，可以知道标度杆的横截面积约为0.07cm2，直径约为3mm。

(4)设计微型密度计的结构为了使微型密度计能在酒精中竖直漂浮，需要在标度杆下部增加配重(如缠上一些铜丝)，但增加了配重的标度杆放在酒精中会下沉，因此还要在标度杆上固定一个浮子来增大浮力。这样，微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成(图10.4-4)，配重位于最下方。图10.4-4微型密度计的构造

2.制作(1)选择材料浮子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。图10.4-4微型密度计的构造

标度杆直径约为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。图10.4-4微型密度计的构造

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重。改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重。图10.4-4微型密度计的构造

(2)制成作品大家可以团队协作，发挥各自的聪明才智，选择合适的浮子、标度杆和配重，完成微型密度计的制作。图10.4-4微型密度计的构造

下面的制作方案供同学们参考。用制作棉签的实心塑料杆(直径约为3mm)作为标度杆，塑料杆中部套一个直径约1.2cm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(图10.4-5)。图10.4-5一种微型密度计

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，水面上方露出一段标度杆。图10.4-5一种微型密度计

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。最后，用4mm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(图10.4-6)。图10.4-6用微型密度计测量小瓶酒精的密度

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。

?在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，物体所受的重力为4.8N，当把物体逐渐浸在水中和盐水中时弹簧测力计的示数如图10-1所示。图10-1

(1)物体在图甲、乙中所受浮力的