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第十章 浮力
跨学科实践
制作微型密度计
第4节
01
能灵活应用浮沉条件比较浮力大小
02
能利用漂浮条件的等量关系，制作微型密度计
03
能利用漂浮条件设计实验测量液体的密度
观察与思考
如何判断下面三瓶消毒酒精的密度是否合格？
常用密度计体积太大！
我们来制作一个微型密度计吧！
一、项目准备
1.测量原理
(1)漂浮在液面上的物体， F浮____G船，ρ物______ρ液，V排______V物，
且
(2)密度计是利用物体______时浮力等于重力的原理来测量液体的密度的。
=
<
<
漂浮
V排V物＝ρ物ρ液
?
2.项目设计
阅读教材第77~78页，并小组讨论制作微型密度计的方法和注意事项，完成下面的填空。
(1)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______，另一个是标度杆的______。
(2)估算密度计的质量：
我们设计的微型计的质量应为____g左右。
质量
直径
1
(3)估算标度杆的直径：
①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，可设定A、B间的长度不少于____ mm。
②通过估算，可以知道标度杆的横截面积约为_____ cm2，直径约为____ mm。
0.07
3
4
(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_______ (如绕一些铜丝)。增加了配重的标度杆放在酒精中会下沉，则要在标度杆上固定一个_______来增大浮力。
微型密度计由________、______和______三部分组成，______位于最下方，______位于上方。
配重
浮子
标度杆
配重
浮子
配重
浮子
二、制作
1.选择材料
(1)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。
(2)标度杆：用直径约为3 mm的细塑料管、做棉签的实心塑料杆或细的圆珠笔芯等来做标度杆。
(3)配重：在空心的细塑料管下端插入一段粗铁丝或粗铜丝作为配重，改变铁丝或铜丝的长度就可以调节配重。
2.制作成品
阅读教材第79页，小组协作，选择合适的标度杆、浮子和配重，完成微型密度计的制作。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}酒精编号
A
B
C
密度ρ（kg/m3）
?
?
?
三、展示交流
各小组展示介绍本小组的作品，并用自制的微型密度计测量桌面上A、B、C 3瓶酒精的密度，记录测量结果。(展示完后老师公布结论， 与老师公布的结论进行比较)
与老师公布的结论进行比较：
若结论不同，误差产生的原因是什么？
若结论相同，你的体会是什么？
【活动】作品评比
根据制作的作品的精密程度、美观程度等，评选出你认为最优的微型密度计是____小组的作品。
根据产生较大误差的原因，对作品进行如何改进？
学以致用
如图所示是小明利用一根吸管制作的一个微型密度计。



(1)将其放入水中时，密度计不能直立，应_______吸管中铁丝的质量；?
增大
解析　为了让吸管能竖直漂浮在液体中，吸管下端塞入一些铁丝作为配重，若将它放入液体中后不能竖直漂浮，说明重心偏高，需要增大配重，降低重心，即应增大吸管中铁丝的质量。
(2)这根吸管竖直漂浮在不同液体中时，液体的密度越大，它浸入液体的长度h越_______，受到的浮力大小_______(选填“变大”“变小”或“不变”)；?
短
不变
解析　密度计漂浮在液体中，浮力等于重力而不变，液体的密度越大，则密度计浸入液体中的体积越小，即露出液面部分的长度越长，浸入液体的长度h越短。
(3)通过正确计算，在吸管上标出对应的刻度线，便制成了一个简易的吸管密度计，图中刻度的标示合理的是_______；?
B
解析　因为密度计是漂浮在液体中，所受浮力等于重力，则F浮水＝F浮液＝G；
即ρ水gSH＝ρ液gSh＝G；
故h＝ρ水ρ液H，h和ρ液成反比，所以刻度分布不均匀，密度计的刻度由上至下数值逐渐增大且相邻刻度线间的距离越来越小，故B符合题意，A、C不符合题意。
?
(4)小明发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时误差较大，为此同学们提出了如下改进方案，其中可行的是______；?
A.换稍大点的容器做实验 B.换稍粗的吸管制作密度计
C.换更长的吸管制作密度计 D.换稍细的吸管制作密度计
D
解析　因为ρ液gSh＝G；要使得h变大，可使G变大或使S变小，具体做法是适当增加密度计的配重，或用更细的吸管，故D符合题意，A、B、C不符合题意。
(5)若测量液体密度时，密度计接触到容器的底部，测得的密度值______ (选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。?
大于
解析　密度计接触到容器的底部，密度计没入液体中的体积偏小，密度计越往下刻度值越大，测得的密度值偏大，即测得的密度值大于实际值。
1.(2024·重庆垫江县期末)物理课上，小邬用一根木棒和适量铜丝，自制了一支简易密度计。将简易密度计分别放入盛有甲、乙液体的烧杯中，此时液面高度相同，如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.密度计在两液体中所受的浮力相等
C.密度计漂浮时，两烧杯对桌面的压强相等
D.木棒的一端缠绕铜丝是为了让密度计在液体中竖直漂浮
C
解析　同一密度计在两种液体中处于漂浮状态，根据浮沉条件，浮力等于重力，重力不变，浮力不变，图甲中排开液体的体积大于图乙中排开液体的体积，由F浮＝ρ液V排g可知甲液体的密度比乙液体的密度小，故A、B正确；液面高度相同，甲液体的密度较小，由m＝ρV可知甲液体的质量较小，由G＝mg可知甲液体的重力较小，烧杯对桌面的压力等于烧杯、密度计和液体的总重力，烧杯和密度计的重力相同，
所以甲烧杯对桌面的压力较小，底面积相同，由
p＝????????＝????????可知甲烧杯对桌面的压强较小，故C错误；
木棒的一端缠绕铜丝可以降低重心，让密度计在液体中竖直漂浮，故D正确。
?
2.(2024·重庆大渡口区期末)利用塑料笔芯自制密度计：将用了一
半油墨的旧笔芯放入水中，它能竖直漂浮。在笔芯上标出水面的
位置A；将笔芯放入酒精中，仍可漂浮，标出液面的位置B，如图
所示。该笔芯漂浮在水中和酒精中时受到的浮力大小关系是_____。
已知水的密度ρ1＝1 g/cm3，酒精的密度ρ2＝0.8 g/cm3，若笔芯漂浮在密度为ρ3＝0.9 g/cm3的液体中，则液面对应的位置可能是___ (选填“C”或“D”)。?
相等
D
解析　笔芯在水中和酒精中处于漂浮状态，受到的浮力等于自身的重力，所以浮力相同；
笔芯漂浮时，设笔芯的底面积为S，则V排水＝SH，V排液＝Sh，
根据阿基米德原理可知，ρ水gSH＝ρ液gSh，所以h＝ρ水ρ液H，h和
ρ液是反比例函数，所以密度计刻度分布不是均匀的，液体的
密度值越大，相邻刻度线之间的距离越小，所以笔芯漂浮在
密度为ρ3＝0.9 g/cm3的液体中，液面对应的位置可能是D点。
?
3.(2024·成都锦江区期末)某校开展“跨学科实践”活动，让同学们利用所学知识进行“小制作”，小明同学找来器材准备自制一支密度计。
(1)他先取一根粗细均匀的塑料吸管，在其下端紧密
缠绕铜丝(铜丝作为配重)，并用蜡封住吸管下端使
底部平整，这样就做成了一支简易密度计。他将自
制的密度计放入水中，发现密度计不能直立漂浮，
其原因可能是________________________。?
配重太小，重心位置过高
解析　自制的密度计放入水中，发现密度计不能直立漂浮，其原因可能是重心位置过高，必须增大配重；





(2)小明解决问题后，将该密度计放入水中(如图甲)，密度计处于直立漂浮状态，用记号笔在密度计上液面位置处画一个刻度(标记为A)；再将该密度计放入酒精中，密度计仍处于直立漂浮状态，用记号笔在密度计上液面位置处画一刻度(标记为B)，则刻度B应位于刻度A________(选填“上方”或“下方”)。?
上方
解析　因为密度计不管是在水中还是在酒精中，
都是漂浮状态，所以F浮水＝F浮酒＝G，
由F浮＝ρ液gV排＝ρ液gSh浸可知，
密度越小浸入的深度越大，
酒精密度比水小，故刻度B应位于刻度A的上方；
(3)小明测出了该密度计的总质量为m、横截面积为S、总长度为h，然后将该密度计放入一未知液体中，测出密度计露出液面的高度为h1，如图乙所示。请你
写出待测液体密度的表达式：ρ液＝____________(用
上述物理量字母表示)。?
????????(???1)
?
解析　密度计漂浮，
F浮液＝G，ρ液gS(h－h1)＝mg；
所以液体的密度：
ρ液＝????????(???1)；
?
(4)小明发现自制密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时误差较大，要提高此密度计的精度，你的方案是：_______________。
(写出一条即可)?
用更细的吸管
解析　密度计漂浮时(设密度计质量为m)，
ρ液gSh＝mg，h＝????ρ液????；为了使测量结果更准确，
使密度计上相邻两刻度线之间的距离大一些，
即要求密度计放入某液体时，密度计竖直放入
液体的深度变大，根据h＝????ρ液????知，可以适当增大配重或用更细的吸管。

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