资源简介

(共40张PPT)
物理八年级下册 人教版
第十章 　浮力
第4节　制作微型密度计
致：老师同学
1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，约48.7MB
ppt共有40张、1段视频，可根据需要选择点播
……………………………………………………………………………
2. 视频资源：
视频讲解—《课堂引入》
……………………………………………………………………………
3. 免责追责：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。
ppt版权归本工作室，如涉及侵权问题，将追究责任。
新课导入
生活中的密度计
酿酒师傅的好帮手：酒精度计
酿酒过程中，师傅们用它来精准测量酒的度数，确保酒品质量。
汽车维修的检测仪：电瓶液比重计
维修人员通过它检测电瓶液状态，判断蓄电池的健康程度。
学习目标
物理观念
通过实验体验标准密度计测量的局限性，提出制作能测量小瓶酒精密度的微型密度计的任务，提高观察能力和提出问题的能力，培养应用物理观念解决问题的意识。
科学思维
应用阿基米德原理及二力平衡的条件分析密度计的工作原理，设计微型密度计的结构和有关参数，培养项目设计能力，
发展演绎推理、科学论证及创造性的科学思维。
实验探究
通过微型密度计的制作和漂浮状态的调试，培养实践操作能力；通过改进设计来优化密度计，提高对科学知识的求知欲和乐于探索、勇于探究、敢于创新的实践精神。
科学态度与责任
在微型密度计的制作过程中，通过小组分工与合作，激发合作意识，提升沟通能力；体会学以致用的科学乐趣，关注物理与生活，发展跨学科运用知识的能力。
重点难点
教学重点
科学难点
基于浮力知识和对密度计的认识，设计能测量100mL 小瓶酒精密度的微型密度计。
基于浮力知识和对密度计的认识，
设计符合要求的微型密度计质量参数、标度杆直径参数及其结构。
学习内容
01
项目提出
02
项目分析
03
项目分析
04
展示交流
一、项目提出
第4节 制作微型密度计
一、项目提出
　　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。
测量酒精的密度
现实困境：尺寸限制
实验室标准密度计体积过大，无法放入小瓶装消毒酒精中进行测量，导致常规检测手段失效。
核心任务：微型密度计设计
设计并制作一款微型密度计，使其能够放入小瓶中，快速、准确地判断酒精是否合格。
二、项目分析
第4节 制作微型密度计
二、项目分析
1.微型密度计的原理探究
（1）核心物理原理：物体的漂浮条件
当物体漂浮时，其处于平衡状态：
F浮 = G物
其受到的浮力与重力大小相等；
F浮
G物
二、项目分析
（2）原理推导：
微型密度计的标度可根据该数量关系式进行标度。
　　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＝F浮2＝ρ液Shg
ρ水SHg＝ρ液Shg
h＝
ρ水
ρ液
H
一、项目分析
2.设计和制作
（1）设计：①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。②设计的密度计能鉴别所测酒精的密度是否合格。
（2）制作：
按照设计要求，合理选择器材进行制作和调试，完成作品。
三、项目实施
第4节 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。
简易密度计
三、项目实施
（2）核心设计要求：
①竖直漂浮
保持垂直状态，确保读数准确无误。
②酒精不溢出
控制浸入体积，防止液体洒出影响实验。
③刻度变化明显
优化结构设计，放大液面微小变化。
酒精会溢出，说明密度计浸入液体的体积大了，而浸入液体的体积等于排开液体的体积，所以需要
减小密度计排开液体体积。
三、项目实施
（3）可能出现的问题
①自制密度计放入小瓶酒精测量时，可能会触碰瓶底，还可能会使酒精溢出。要使酒精不溢出，需设计密度计的哪个物理量参数
V排减小 → F浮减小 → G减小 → m减小
F浮＝ρ液V排g
F浮＝G＝mg
减小密度计质量即可减小排开液体体积，
从而防止液体的溢出。
所以测量时使酒精不溢出需设计密度计的质量参数。
三、项目实施
②因吸管直径太大，造成液面在吸管上的位置变化很小，影响测量。要较为准确地鉴别酒精密度，需设计密度计的哪个物理量参数
由圆柱体体积公式 V= Sh 可知
要使测量结果更精准，需保证密度计浸入液体深度 h 尽量大， 故密度计排开液体的体积 V 一定时，因尽量减小管直径 S。
为保证测量准确度，应着重考虑标度杆的直径。
三、项目实施
（4）估算密度计质量：　
　　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。消毒酒精的密度约为0.87×103kg/m3，则微型密度计的质量设计为多大合适
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
F浮＝G排＝m排g
F浮＝G密度计＝m密度计g
m密度计＝m排
微型密度计的质量也应为1g左右
三、项目实施
（5）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
①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。
②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。
A
B
由m计＝ρ液V排可得，同一密度计在密度小的酒精中排开液体的体积大，浸入的深度深：
三、项目实施
①如设计的微型密度计的质量约为1g，合格的消毒酒精的密度在0.86×103kg/m3和0.88×103kg/m3之间，你能计算出A、B刻度所对应的排开液体体积差值吗
A
B
应用质量设计中的演绎结论m计＝ρ液V排得
V排＝V排A－V排B＝mA/ρA－mB/ρB
1g
0.86g/cm3
-
1g
0.88g/cm3
＝
＝0.026mL
则A、B刻度所对应排开液体体积差值约为0.026mL。
三、项目实施
②A、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。知道了A、B刻度所对应的排开液体体积的差值，则标度杆的直径约为多少
A
B
应用体积变形公式
S＝
VAB
h
＝
VAB
h
＝
标度杆可选用直径约为3mm塑料吸管。
0.026mL
0.4cm
≈ 0.07cm2
由S＝πr2可得，标度杆的直径约为3mm。
三、项目实施
（5）设计微型密度计的结构：　
配重
标度杆下端缠绕细铜丝，
降低重心，确保竖直漂浮。
使用小泡沫塑料球，提供主要浮力，使密度计漂浮。
浮子
由细吸管或棉签杆制成，
直径约3mm，用于标记刻度。
标度杆
三、项目实施
2.制作
（1）材料准备
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。
三、项目实施
（2）制作步骤
①制作主体
a. 截取吸管：取一根细吸管，用剪刀截取大约8厘米的长度作为标度杆。
b. 封口处理：若为空心吸管，可用打火机轻烤一端或热熔胶封口，防止进水。
c. 固定浮子：在吸管中部位置，用胶水或胶带固定一个泡沫塑料球作为浮子。
三、项目实施
②调节配重
a. 在标度杆的下端（封口的一端）开始缠绕细铜丝。边缠绕，边将整个装置放入清水中进行测试。
b. 不断调整铜丝的圈数，直到密度计能够竖直地漂浮在水中，并且泡沫浮子大部分浸入水中，标度杆露出合适的长度。
三、项目实施
③标记刻度
a. 将调试好的密度计，小心地放入装有
标准消毒酒精的烧杯中。
b. 待密度计完全静止后，在标度杆上，
用记号笔准确标记出酒精液面的位置。
c. 用彩色胶带以标记点为中心贴在标度杆上，使其更醒目持久，作为判断酒精是否合格的标准线。
三、项目实施
（3）注意事项
配重牢固
缠绕铜丝时要紧密，确保在使用中不会松动，这是保证密度计稳定的基础。
耐心调试
调节配重是个精细活儿，不要急于求成，确保密度计能稳定竖直漂浮在液体中。
读数准确
标记刻度和测量时，视线要与液面保持水平，避免视差，以获得精确的数据。
注意安全
使用打火机、剪刀等工具时务必小心。酒精是易燃品，操作时请远离火源。
四、展示交流
第4节 制作微型密度计
四、展示交流
1. 利用自制的微型密度计测量未知酒精样品，
并和液体密度的真实值比较，看看结果是否准确......
2. 回顾设计过程，我们经历和解决了哪些问题
要解决的问题
解决方法或需要设计的物理量
要能放进100mL小瓶酒精中进行测量
放入盛酒精小瓶后可能会使酒精溢出
测量时要能竖直漂浮在酒精中
增加配重后放入酒精中会下沉
漂浮在密度相差不大的酒精中时，
液面在标度杆上的位置变化可能很小。
减小密度计的体积
设计密度计的质量1g左右
增加配重
增加浮子
设计标度杆的直径3mm
四、展示交流
3. 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。
改进建议
选择更均匀的材料，确保吸管粗细一致。
制作时确保配重对称，耐心调试，保证密度计竖直漂浮。
读数时视线保持水平，以液面的凹液面底部为准。
环境误差
温度变化会影响液体密度，从而影响测量结果。
制作误差
配重不对称导致密度计倾斜，影响读数准确性。
材料误差
吸管粗细不均、泡沫球大小不一可能导致测量偏差。
读数误差
液面表面张力影响或读数时视线未保持水平。
五、课堂总结
制作活塞抽水机
物体漂浮时浮力等于重力（F浮=G物）
设计过程
工作原理
根据测量小瓶酒精的需求，分析并确定微型密度计的关键设计参数（质量、直径）。
制作步骤
从材料选择、组装、调试到刻度标定的全过程，提升实践操作技能。
体验科学探究
完整经历“提出问题—设计方案—动手制作—验证改进”的科学探究流程。
1. 物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计，分别放入盛有不同液体的两个烧杯中，静止时液面相平如图所示，密度计在液体中受到浮力F甲___F乙，液体的密度ρ甲___ρ乙。
液体对杯底的压强p甲___p乙。
（选填“＜”、“=”或“＞”）
六、练习与应用
=
＜
＜
六、练习与应用
【解析】解：（1）由图可知：密度计在两个烧杯中都处于漂浮状态，根据物体的浮沉条件可知：密度计受到的浮力大小等于密度计的重力；因在两个烧杯中使用的是同一个密度计，重力相等，则密度计在两液体中受到浮力大小相等，即F甲=F乙；
（2）由图可知：密度计在甲烧杯中排开液体的体积大于在乙烧杯中排开液体的体积；因F甲=F乙，根据阿基米德原理可知：甲液体的密度小于乙液体的密度，即ρ甲＜ρ乙；
（3）静止时液面相平，则甲、乙液体的深度相等；因ρ甲＜ρ乙，由液体压强公式p=ρgh可知：乙液体对杯底的压强大于甲液体对杯底的压强，即p甲＜p乙。
故答案为：=；＜；＜。
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，露出液面的长度为10cm,则该液体的密度为____________ 。
要使密度计的两条刻度线之间距离大一些，可采取的措施是
____________________________ 。
六、练习与应用
降低吸管的重心，从而让它能够竖直的漂浮在液面上
0.8×103kg/m3
适当增大配重或用更细的吸管等
六、练习与应用
【解析】解：（1）将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重是为了降低吸管的重心，从而让它能够竖直的漂浮在液面上。
（2）由于密度计不管是在水中还是在液体中，都是漂浮状态，则F浮水=F浮液=G，
设密度计的底面积为S，已知吸管浸入水中的深度为8cm,浸入液体中的深度为10cm
则ρ水gSh水=ρ液gSh液，即：1.0×103kg/m3×g×S×0.08m=ρ液×g×S×0.1m,
解得：ρ液=0.8×103kg/m3；
（3）由于F浮液=G，即ρ液gSh=G，则：　　　所以，在液体的密度变化相等的条件下，使Δh变大，可增大G或减小S，具体做法是：可适当增大配重或用更细的吸管。
故答案为：降低吸管的重心，从而让它能够竖直的漂浮在液面上；0.8×103；适当增大配重或用更细的吸管等。
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，制作了一只简易密度计。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
七、提升训练
六、练习与应用
【解析】解：A．同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮，则F浮甲=F浮乙=G，即浮力是相同的，故A错误；
B．根据阿基米德原理可知，液体的密度　　　 设密度计的横截面积为S，密度的变化量与密度计浸入液体深度h之间的关系：
由上式可知，Δρ与Δh=h-h'不成正比，因此密度计的刻度线不均匀；当密度计浸入的越深，即h越大时，同样的Δh=h-h'，Δρ会更小，故密度计的刻度上疏下密，故B正确；
C．用更细的吸管制作的密度计时，同样的密度变化量Δρ需要Δh=h-h'的变化量更大，因此能使测量结果更精确，但塑料管太细，在液体深度较浅时，密度计容易触底，使测量结果不准确，故C错误；
D．用密度计测可乐密度时，由于有气泡附着在密度计上方，使得密度计进入饮料的体积偏小，测得饮料的密度值偏大，故D错误。故选：B。
2．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________________________。
（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”）。
七、提升训练
配重太小，重心位置过高
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水=____________
（用上述物理量字母表示）。
（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）
七、提升训练
用更细的吸管
七、提升训练
【解析】解：（1）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）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，密度越大浸入的深度越小，故则刻度B应位于刻度A的上方；
（3）密度计漂浮，F浮液=G，可得，ρ液gS （h-h1）=mg；所以液体的密度
（3）密度计漂浮时（设密度计质量m），F浮液=G，
ρ液gV排=mg，V排=Sh，
ρ液gSh=mg，
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　　　　知ρ液一定时，可以适当增大配重，用更细的吸管。
故答案为：（1）配重太小，重心位置过高；（2）上方；（3） ；（4）用更细的吸管。

展开更多......

收起↑