10.4跨学科实践—制作微型密度计 课件(共22张PPT)

(共22张PPT)
第4节 跨学科实践：制作微型密度计
八年级物理下册 人教版
第十章——浮力
教学目标
一
02
通过设计和制作微型密度计，学会运用物理知识进行分析、推理和估算；能够对实验数据和现象进行分析、归纳，得出合理的结论。
科学思维
01
深入理解密度的概念和测量方法，明确密度计测量液体密度的原理是利用物体的漂浮条件，即浮力等于重力。
物理观念
03
经历制作微型密度计的全过程，体验科学探究的一般步骤；学会根据实验目的和要求，选择合适的实验器材和实验方法，提高实验操作能力和科学探究能力。
科学探究
04
培养严谨认真、实事求是的科学态度，在实验过程中，认真测量、记录数据，尊重实验事实；体会物理知识在实际生活中的应用价值。
科学态度与责任
教学引入
二
测量液体密度的仪器——密度计
【视频欣赏】
制作微型密度计
三
将鸡蛋放入清水中，观察现象，向水中慢慢加盐又会发生什么现象？
【视频欣赏】
清水
淡盐少
浓盐少
鸡蛋在清水中沉底；加盐后，鸡蛋逐渐悬浮，继续加入盐后，鸡蛋上浮直至漂浮在水面上。
制作微型密度计
三
清水
淡盐水
浓盐水
鸡蛋在浓盐水中漂浮，且盐水的密度越大鸡蛋漂浮时，排开液体的体积越小。
利用物体的漂浮条件测量液体密度的仪器。
对于同一物体来说，它漂浮时排开液体的体积是由液体的密度决定的。
密度计
同学们你们能亲手制作一只密度计吗
要测量测量酒精的密度，就需要设计制作一个微型密度计，便于放入小瓶中，以此快速地判断酒精是否合格。
制作微型密度计
三
　　消毒酒精的密度约为0.87×103kg/m3，用密度计测量酒精的密度，是一种初步判断其是否合格的简单方法。
【项目提出】
常用的密度计体积较大，很难放入小瓶酒精中进行测量。
测量酒精的密度
制作微型密度计
三
【项目分析】
1.微型密度计的构造
　　设计微型密度计时，应结合普通密度计构造进行设计和选材。为了满足能放入小瓶酒精中进行测量，需要选用较小的元件进行设计制作。
2.按照设计要求，完成微型密度计的制作。
微型密度计的标度可根据该数量关系式进行标度。
制作微型密度计
三
3.微型密度计的工作原理
　　设细管的横截面积为S，测出吸管浸入水中的深度H；若漂浮在其他液体中，则浸入的深度h会因液体密度的改变而改变，但重力仍与浮力大小相等。
G
G
F浮2
F浮1
H
h
根据漂浮条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
物体的漂浮条件
F浮＝G
制作微型密度计
三
【项目实施】
1.设计
①基本思路
选取一根塑料吸管，并在其的下端用蜡封口并缠上铜丝，设法让它竖直漂浮在水面上，一个简易密度计便做好了。
②要求
设计的微型密度计需要满足放入消毒酒精小瓶中，并能较为准确的判断出酒精(密度约为0.87×103kg/m )是否合格的。
制作微型密度计
三
②吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化，所以应减小吸管直径。
b.可能吸管因直径太大，造成液面在吸管上的位置变化很小，影响判断。
设计符合要求的密度计，应该着重考虑两个因素：
密度计的质量
标度杆的直径
按照以上方法制作的密度计，可能会出现以下问题：
a.自制密度计放入小瓶后，可能会触碰瓶底，还可能会使酒精溢出
密度计所受的浮力等于它所受的重力，浮力的大小决定了排开酒精的体积。所以应减小密度计的重力(质量)
制作微型密度计
三
③估算密度计质量
根据密度公式可知，排开1~2mL酒精的质量为
m排＝ρ酒精V排＝1g
根据漂浮条件和阿基米德原理可知
微型密度计的质量也应为1g左右
F浮＝G排＝m排g
F浮＝G密度计＝m密度计g
m密度计＝m排
　　市面上100mL消毒酒精，其瓶口并未装满，利用微型密度计测量其密度时，排开的1~2mL的酒精，一般不会导致酒精的溢出。
制作微型密度计
三
④估算标度杆的直径
消毒酒精的密度的合格范围为0.86~0.88×103kg/m3
A
B
a.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。
b.若密度计漂浮在0.88×103kg/m3
的酒精中，液面位于标度杆的B位置。
测量时液面位于A、B之间的消毒酒精都是合格的。
教制作微型密度计
三
A
B
A、B间的长度不宜过小，否则不便于观察者分辨；因此A、B间的长度应不少于4mm。
微型密度计的质量约为1g，根据密度和体积公式得
VA-VB＝ V＝S×hAB
m密度计
ρ液A
m密度计
ρ液B
-
＝
1g
0.86g/cm3
-
＝
1g
0.88g/cm3
S×0.4cm
则标度杆的横截面约为
S＝0.07cm2
S＝πr2
标度杆的直径约为3mm
4mm
制作微型密度计
三
⑤微型密度计的结构设计
怎样才能使密度计能竖直漂浮在酒精中
　　往细管里装入适量的铜丝作配重，调整重心使细管竖直漂浮在酒精中，此时符合漂浮条件F浮＝G。
标度杆——标注对应液体的密度值
浮子——增大浮力，使密度计能漂浮在各种液体中
配重——降低密度计的重心，使密度计竖直漂浮在液体中。
制作微型密度计
三
2.制作
①材料选取
饮料吸管(标度杆)　
细铜丝或螺丝钉(配重)
泡沫塑料球(浮子)　
石蜡和打火机(封口)、记号笔(标识刻度)、刻度尺(测量浸入液体的深度)、水、酒精等。
直径约为3mm的细塑料管，或细的圆珠笔芯等。
直铜丝或铁丝，改变铜丝或铁丝的长度可以改变配重。
制作微型密度计
三
②制作步骤
a. 组装密度计。
取一根长约20cm、直径约3mm的圆柱状饮料吸管，取适量铜丝缠绕成小团后从吸管下端塞入作为配重；并用石蜡将吸管的下端口堵住密封；将直径约1.2cm 的泡沫塑料球套在标度杆中部作为浮子（用胶水沾牢），初步做成一个微型密度计。
20cm
塑料球
饮料吸管
铜丝
制作微型密度计
三
b. 调节配重。
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（可通过改变铜丝的长度）。
c. 标度杆标记。
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
对着记号贴在标度杆上，微型密度计就做好了。
塑料球
饮料吸管
铜丝
彩色胶布
制作微型密度计
三
【展示交流】
1. 利用自制的微型密度计测量液体的密度，并和液体密度的真实值比较。
用自制微型密度计，对事先准备的若干瓶密度不同的酒精，进行测量，判断哪瓶酒精的密度符合消毒酒精的要求。
同酒精实际密度进行比较，看看结果是否准确......
2. 如果你的测量结果与实际结论不同，讨论产生误差的原因；
如果相同，则谈谈自己的体会。
随堂练习
四
1. 小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重,并将一端封闭,制作了一支简易密度计。将其先后放入甲、乙两杯液体中,密度计静止时,如图所示,下列说法正确的是（　　）
A.密度计在甲杯液体中受到的浮力更大
B.密度计的刻度线不均匀,上疏下密
C.用更细的吸管制作的密度计一定能使测量结果更精确
D.用密度计测可乐密度时,由于有气泡附着在上方测量值偏小
B
2. 小明在制作简易密度计时取一根长度为20cm 的饮料吸管，将一些铜丝塞入吸管的下端作为配重，并用石蜡将吸管的下端封起来。其中配重的作用__________________________________________ 。如图所示吸管漂浮在水中时，露出水面的长度为12cm，漂浮在另一液体中时，露出液面的长度为10cm，则该液体的密度为_______________。（ρ水＝0.8×103kg/m3）
降低吸管的重心，使它能够竖直漂浮在液体中
0.8×103kg/m3
随堂练习
四
3. 小明准备利用圆珠笔芯自制微型密度计,他将笔芯下端绕上铜丝,
目的__________________________ ;放入酒精中,发现笔芯沉入瓶底,你的改是进方案是 _________________________________。通过实验和测算他得到了一组刻度线和数据(如图所示)并贴到密度计上,他应该选择印标签,但此标签的不妥之处为_______________。
使笔芯能竖直漂浮在液体中
在笔芯的中下部装个浮子(合理即可)
刻度线是均匀的
随堂练习
四
课堂小结
五
制作微型密度计
项目提出
项目分析
项目实施
展示交流