苏科版物理八年级下册 第六章综合实践活动 教案

制作简易的密度计
教学目标：
1．通过两种密度计的设计和制作，让学生应用压强和浮力等知识进行技术设计，学习技术设计的思想和方法；
2．通过简易密度计的设计、制作，培养学生敢于动手、乐于创新、发现问题、解决问题的能力，同时体验创造和成功的快乐；
3．通过交流和展示，提高语言表达和自我评价及相互评价的能力。
教学重点和难点：
1．教学重点：能应用液体压强和浮力等知识设计、制作简易的密度计；
2．教学难点：在制作过程中能主动发现问题并采取有效方法解决问题。
课前准备：
饮料吸管、大头针、橡皮泥、水、橙汁、刻度尺、注射器、胶带等
教学过程：
一、情景引入研究主题
教师：很多同学喜欢喝橙汁，那么，在商店购买的橙汁都是鲜橙压榨的真橙汁吗？老师准备了两瓶橙汁，（注意手势）一瓶是老师亲手压榨的哦！另一瓶是用纯净水掺入色素勾兑的。有什么办法辨别呢？
学生：品尝一下，就知道了！
教师：友情提醒一下，其中一瓶是色素勾兑的，你还愿意品尝吗？
学生纷纷表示不愿意。
教师：有没有别的办法呢？
学生：测密度。
教师：很好，我们今天就通过测量橙汁的密度辨别优劣！不过我们今天不用天平和量筒，我们今天用吸管来测液体密度！
教师：想一想，我们在学习压强和浮力等知识时，哪些物理公式中涉及密度这一物理量呢？
学生思考回答：P=ρhg,F浮=ρ液V排g。并用多媒体出示公式。
教师：能不能分别应用压强和浮力的这两个原理，设计测量液体的密度的工具呢？
大家可以跟小组的同学说说自己的想法，来一个头脑风暴，比一比，谁能先提交一个设计初案！
学生思考讨论，提交研究初案。
二、组织学生研究活动
1. 阅读与方案选择
教师（多媒体展示学生的研究方案）：这是老师收到的实验方案，看一看，哪一个跟你想的一致？
在这些方案中，有两个方案很简便，都用到了喝橙汁时常用的吸管，我们一起阅读一下这两个方案吧！
学生阅读，讨论方案一和方案二的可行性。
方案一：利用液体压强公式制作密度计
制作材料：
饮料吸管、水、橙汁、刻度尺、注射器、胶带等
制作原理：
我们用吸管吸不同的饮料时发现有的吸的很轻松，有的吸的不轻松。如果同时吸两种饮料，如图1所示，想一想，不同饮料的液面上升的高度会不会不同呢？原因是什么呢？
图1
用注射器替代人的口腔与两根相同的吸管连接制作密度计，将两根吸管分别放入水和待测液体中，上方连通两个液柱产生压强是否相等？写出液体密度的表达式：ρ液= 。
制作步骤：
1. 如图2所示，用注射器替代人的口腔与两根相同的吸管连接制作密度计。如图3所示，将两根吸管分别放入水和待测液体中。
图2 图3
2.用手向外拉动注射器活塞，先测量的在水中吸管内外液面的高度差H= cm，
再根据推导的公式，计算出表格中密度所对应的h值到下表中，并在两根吸管上都标出插入液体中的初始位置和对应的刻度线，可以将标好刻度的纸用胶带贴在吸管上。
液体密度ρ/g·cm-3 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
内外液面高度差h/cm
操作与思考：
1.请观察你制作的密度计的刻度线分布是否均匀？刻度线有什么特点？
2.吸管的粗细、是否竖直对实验有影响吗？两个容器中液面的高度是否要一致？
3.如何才能使测量的结果更准确？要使对应两条密度线间距大一些，H应该大一些还是小些？
参考答案：
1.粗细没有影响，但是太粗会造成下方容器中的液面下降太多，太细的不行，不容易读数。
2.是否竖直对高度差本来是没有影响的，为了方便测量，将刻度线贴在习惯上，一定要竖直。
3.要让测量结果更准确，就要减小分度值。增大相邻两条刻度线间的距离。要使对应两条密度线间距大一些，H应该大一些。
方案二：利用浮力知识设计密度计
制作材料：
饮料吸管、大头针、橡皮泥、水、橙汁、刻度尺、胶带等
制作原理：
选择一根饮料吸管，在其下端加适当的配重，并将这一端封闭起来，使其能竖直漂浮在液体中，如图4所示。设吸管的横截面积为S，测出吸管浸入水中的深度H，因漂浮时它受的重力与浮力大小相等，所以G=ρ水gSH。若漂浮在其他液体中，则浸入的深度h会因为液体密度的改变而改变，但重力仍与浮力大小相等，即G=p液gSh。由以上两式可得：h= 。
图4
制作步骤：
1.取一根饮料吸管，将几枚大头针从吸管的下端塞入作为配重，并用橡皮泥将吸管的下端封起来。
2.先测量的在水中吸管内外液面的高度差H= cm，再根据推导的公式计算出表格中密度所对应的h值到下表中，并在吸管上刻度线，可以将标好刻度的纸用胶带贴在吸管上。
液体密度ρ/g·cm-3 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
内外液面高度差h/cm
操作与思考：
1.请观察你制作的密度计的刻度线分布是否均匀？刻度线有什么特点？
2.吸管的粗细、是否竖直对实验有影响吗？
3.如何才能使测量的结果更准确？要使对应两条密度线间距大一些，H应该大一些还是小些？
答： H应该大一些，所以配重就要更重一些，而深入液体下的深度过大。要求容器很深，会带来不便．改进的方法是加大密度计潜入液体下部的横截面积，使其体积变大，制成下面粗，上面细的形状。
三、任意选择一个方案制作
教师：你对哪一个方案感兴趣呢？可以任意选择这两个方案中的一个制作，制作好来参加测量橙汁密度大赛哦！
教师：制作好以后要先检验刻度误差哦！
1. 想一想，用什么方法检验自制密度计的误差大小呢？
学生：用天平和量筒测出饱和食盐水的密度。再用制作的简易密度计测量饱和食盐水的密度，并与天平量筒所测得的密度值进行对比，看看误差有多大？如何修正标度？
2. 想一想，怎样让密度计上两条刻度线之间的距离大一些，以使测量结果更精确？
四、展示交流
教师：请小组推选人员用自制的密度计实际测量一下橙汁的密度, 鉴别不同橙汁的优劣。比赛一下哪个小组制作的密度计误差最小、更精巧美观。再说一说这两种方法制作的密度计有什么共同的特点，它们各有什么优劣之处呢？
学生：主要制作材料都使用吸管，刻度都不均匀，都是上疏下密。
教师：谈谈自己在制作中遇到的困难以及解决困难的方法。
有学生发现：在方案一中，利用液体压强公式制作密度计时，液柱会自行下降。
教师：分析一下，液柱会自行下降原因是什么，怎么处理？
学生：会出现漏气现象，可以用湿润的橡皮泥密封。
学生：使用液压密度计时，用手拉注射器的活塞使液柱到达一定高度后，松开拉活塞的手，液柱下降，不松手不下降，与注射器的活塞有关。
教师：看来液柱下降的原因找到了，那么如何改进，可以不用手拉吗？甚至可以粗略测量出液柱上气压大小？
2. 方案一中，利用液体压强公式制作的密度计盛放液体的容器中的液面会有稍稍下降，解决办法是用口径要远大于吸管口径的容器。
3. 方案二中，利用浮力知识设计密度计吸管放入水中不能竖直漂浮、在密度小的液体巾出现了“沉底”的现象。
五、课堂练习
1.为了检验自制的密度计的误差大小，一位同学取来酒精，用天平和量筒先将酒精的密度测量出来，再使用自制的密度计测量，可是操作中发生了图5(c)所示的现象，想一想这是什么原因？如何改进？
图5
2.根据下面表格里的数据，画出内外液面高度差随液体密度变化的图像。并解释你制作的密度计的刻度线分布不均匀的原因。
液体密度ρ/g·cm-3 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
内外液面高度差h/cm
六、课堂小结
1．密度计的原理；
2．简易密度计制作的注意事项；
3．如何提高密度计的准确程度。
七、布置作业
课后，你可以继续选择不同材料改进这两种密度计，设计其它原理的密度计。