《跨学科实践：制作微型密度计》课件

第4节

跨学科实践：制作微型密度计第十章浮力R·八年级下册课前自学准备课标要求学习目标01了解密度计的工作原理及其结构。02学会制作微型密度计。03能用自制的密度计判断酒精是否合格。课堂教学展示进行新课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，可以初步判断酒精是否合格。常用的密度计体积较大，很难放入小瓶酒精中进行测量。设计制作一个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）基本思路简易密度计：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。想一想，自制的密度计放入盛酒精的小瓶后就能准确测出酒精的的密度吗？可能会出现哪些问题？可能会触碰瓶底；可能会使酒精溢出；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。①密度计的质量密度计所受的浮力等于它所受的重力，根据公式G=mg可知，密度计的质量决定密度计所受的浮力，浮力的大小决定排开酒精的体积。设计符合要求的密度计应该考虑哪些因素？②标度杆的直径吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化。（2）估算密度计的质量对于100mL的小瓶酒精来说，若用微型密度计测量时排开的1~2mL的酒精，一般不会导致酒精的溢出。酒精的密度ρ=0.87×103kg/m31~2mL酒精的质量为1g左右，即微型密度计的质量也应为1g左右。（3）估算标度杆的直径合格酒精的密度范围：0.86~0.88×103kg/m3AB若密度计漂浮在密度为0.86×103kg/m3的酒精中，液面位于标杆的A位置；若密度计漂浮在密度为0.88×103kg/m3的酒精中，液面位于标杆的B位置；液面位于A、B之间的酒精都是合格的为了便于观察，A、B间的长度不少于4mm。AB圆柱的体积V=πr2h标度杆的横截面积约为0.07cm2标度杆的直径约为3mmS=πr2（4）设计微型密度计的结构标度杆——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2.制作（1）选择材料浮子密度小的泡沫塑料球；或截一段稍粗点的塑料管，将其两头封口作为浮子。标度杆直径约为3mm的细塑料管，或做棉签的实心塑料杆，或细的圆珠笔芯等。配重铜丝或铁丝，改变铜丝或铁丝的长度可以改变配重。（2）制成作品取长约8cm、直径约3mm的实心塑料杆作为标度杆，将直径约1.2cm的泡沫塑料球套在标度杆中部作为浮子，下端绕有铜丝作为配重。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。将调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中，依据液面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。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。2.讨论自制的微型密度计测量误差产生的原因。课后反馈总结习题解答1.小华利用吸管、金属丝、石蜡等材料自制简易密度计。他在密度计上标出了相应的刻度线，如图所示，其中正确的是（）C2.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。其中配重的作用是____________________________________________。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=1.0×103kg/m3)降低吸

0.8×103kg/m3管的重心，使它能够竖直漂浮在液体中在“探究影响浮力大小的因素”实验中,小组同学根据生活常识,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:(1)上述猜想中符合常识2的是猜想

(填序号)。

常识猜想常识1:大小相同的木块跟铁块,木块漂在水面,铁块沉在水底常识2:鸡蛋在水中下沉,在盐水中可以浮起来常识3:人在水中越往深处走,觉得身体越来越轻猜想1:浮力的大小与液体的密度有关猜想2:浮力的大小与物体排开液体的体积有关猜想3:浮力的大小与物体的质量有关1(2)实验小组首先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,实验步骤如图所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来。考查点1:测量原理(F浮=G-F示)(3)分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是

N,金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是

N。

22.5考查点2:控制变量法(4)分析步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度

(选填“有关”或“无关”);分析三个实验步骤

(填字母)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力

。

无关a、b、c越大(5)第(4)问猜想还可以通过理论推导来找依据。请利用“浮力产生的原因”的知识,以圆柱体浸没前的过程为例,通过理论公式推导,说明上一问的猜想因素才是决定浮力大小变化的根本原因:

。

(6)分析步骤a、d、e可知,物体排开液体的体积一定时,

。

液体的密度越大，物体受到的浮力越大考查点3:F-h图象(7)【绘制图象】请在下图中绘制出金属块从刚接触水面到浸没在水中至图d过程中所受浮力F与浸入水中深度h关系的图象,并标出金属块浸没时的点A。A(8)【分析图象】如图所示的是其中一位同学绘制的当金属块浸入水中时弹簧测力计的示数随金属块下表面到水面的距离h变化的关系图象,其中正确的是

(填选项字母)。

B(9)【拓展计算】此实验不仅可以探究影响浮力大小的因素,从实验数据还可求出金属块的体积为

m3,盐水的密度为_______kg/m3(已知ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)

2×10-41.2×103(10)【操作评估】另一组的小丽在探究猜想2时,进行操作b→c的过程中,发现烧杯内的水太多,于是她在图b的操作结束后先倒掉了一部分水再将物块浸没在水中进行图c的操作,这样做

(选填“会”或“不会”)影响探究结果,你的理由是

。

不会没有影响物体排开液体体积的大小，因此不影响探究结果(11)【方案改进】另一组的小华在探究浮力与液体密度的关系时发现液体的密度改变,而受到的浮力变化却不明显。下列三种改进方案,其中不可行的是

(填选项字母)。

A.换用体积更大的同种物块B.换用密度比水小得多的液体C.利用现有器材进行多次实验C(12)【装置改进】实验中由于拉着弹簧测力计的手臂易晃动,导致弹簧测力计的示数不稳定,读数困难。请你写出一种改进措施:

。

使定滑轮拉动弹簧测力计(13)【结论评估】实验小组还想探究物体受到的浮力与其形状是否有关,找来薄铜片、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:步骤一:将铜片放入盛水的烧杯中,铜片下沉至杯底。步骤二:将铜片弯成“碗状”再放入烧杯中,它漂浮在水面上。①通过分析可知,第一次铜片受到的浮力

(选填“大于”“小于”或“等于”)第二次铜片受到的浮力。

②【控制变量法的应用】同学们得出了“物体受到的浮力与其形状有关”的结论,你认为这个结论是

(选填“正确”或“错误”)的,请说明理由:

。

小于错误没有控制排开液体体积相等考查点4:创新实验装置(14)【创新装置】用如图所示的装置探究物体所受浮力的大小与浸入水中的体积和深度的关系,将装满水的溢水杯放在台秤上,溢水口下方放置一空量筒。首先用细线系着金属块并挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的示数为G,然后将金属块缓慢浸入水中(始终不与杯底接触),台秤的示数变化情况是

,该装置的优点是

。

一直