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第4节 跨学科实践：制作微型密度计教学设计
课题 第4节 跨学科实践：制作微型密度计 授课人
素养目标 1物理观念.理解密度计的工作原理，即浮力与物体排开液体体积的关系。 2科学探究.通过动手制作，掌握基本的物理测量和实验操作技能。 3.科学态度培养学生的跨学科思维，结合数学等学科知识，提升综合应用能力。 4科学责任.激发学生对物理现象的好奇心和探索欲，培养科学精神和创新意识。
教学重点 理解密度计的工作原理，完成微型密度计的制作。
教学难点 在理解密度计工作原理的基础上对其加以应用。
教具准备 泡沫塑料球、塑料吸管、铜丝、酒精、小瓶、蜡等
教学过程
教学步骤 师生活动 设计意图
新课导入 【教师现场展示实物】 （准备一个装有足量酒精的塑料瓶） 这个瓶子里装的是酒精，在物态变化中我们学过，酒精容易蒸发。如果酒精蒸发过多，则无法起到消毒杀菌的作用。 通过实际情景激发学生学习兴趣。
新课教学 教师板书课题并展示教学目标 一、项目提出 【教师引导】消毒酒精的密度约为0.87×107kg/m3，如果酒精密度与该值相差过多，则无法起到消毒作用。用密度计测量酒精的密度，是一种初步判断其是否合格的方式，常规密度计体积较大，因此需要我们制作一个微型密度计快速方便低测量液体的密度。 二、项目分析 1.设计一个能放入瓶中，且能判断酒精能否合格的微型密度计。 2.按照要求，完成微型密度计的制作。 三、项目实施 1.设计思路 （1）基本思路 【教师引导学生回答】 教师：上节课我们学过，密度计测量液体密度时，密度计在液体中的状态应该是什么？ 学生：漂浮。 教师：没错，所以首先我们需要选择一个物体，能在酒精中漂浮。利用现有材料，密度计的大致组装方式是什么呢？ 学生：把塑料吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝。 教师：当密度计放入小瓶后，可能会触碰瓶底，也可能使酒精溢出，这是取决于？ 学生：密度计所受的浮力。 教师：是的。漂浮状态下物体所受浮力等于它所受的重力，重力大小与质量有关。因此，大家在设计时要考虑密度计的质量。同时要考虑密度计的直径，直径太大可能使液面在吸管上的位置变化很小。 （2）估算质量和直径 【教师引导】教师：对于老师是手里这个100mL的小瓶酒精来说，若微型密度计测量时排开1~2ml的酒精，一般不会导致酒精的溢出，1~2ml的酒精的质量也为1g左右，因此，我们设计的微型密度计的质量应该为多少？ 【学生回答】学生：1g左右。 【教师引导】教师：正确，我们可以用同样的思想去估算标度杆的直径 我们通常认为消毒酒精的密度为0.86×103kg/m3~0.88×103kg/m3是合格的，大家看这张图，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之间的酒精都是否合格？ 【学生回答】学生：是合格的。 【教师提问】教师：很好。若A、B之间的长度过小，则不便于观察者分辨。为此可以设定A、B间的长度不少于4mm。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。大家估算一下，告诉我结果。 【学生回答】学生：横截面积约为0.07cm2，直径约为3mm。 （3）设计结构 【教师引导】教师：很不错。在制作密度计之前老师最后提醒大家一点，为了使微型密度计在酒精中竖直漂浮，需要在标度杆下部增加配重，但是只加配重会让密度杆下沉，所以还需要加一个浮子来增大浮力。 制作 （1）选择材料 浮子 可以用小泡沫塑料球作为浮子，也可以截一段稍粗的塑料管，将两头封口作为浮子。 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。 配重 可以在实心塑料杆下端缠上若干圈铜丝，或在空心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。 （2）制作成品 【学生进行制作】大家根据微型密度计各个部分的特点，自行选择材料。之后请大家分组制作，发挥各自的聪明才智，完成微型密度计的制作。 （可提供课本案例自制微型密度计供学生参考） 展示交流 【学生活动】学生完成微型密度计的制作后，教师可安排以下活动： 1.教师可准备若干密度不同的酒精，让学生分组使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密度要求。分析测量结果与真实值产生误差的原因。 2.每个小组为其他小组的设计、选材提出优化方案，尝试制作一个更好的微型密度计。 结合物理、数学知识，深刻理解材料选择时的注意点。
课后作业 回家自制一个密度计
教学反思

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