【核心素养目标】10.4 跨学科实践：制作微型密度计（教案）2024-2025学年度-人教版物理八年级下册

第4节　跨学科实践：制作微型密度计 1．物理观念：通过制作微型密度计，让学生深入理解密度的概念和测量方法，以及浮力的原理。 2．科学思维：在制作和使用过程中，学生需要进行观察、分析、推理和创新，培养科学思维能力。 3．科学探究：学生通过动手实践，体验科学探究的过程，掌握实验设计和操作的方法。 4．科学态度与责任：培养学生严谨认真的科学态度和团队合作精神，以及运用物理知识解决实际问题的责任感。 教学重点：制作微型密度计的方法和步骤；使用微型密度计测量液体密度。 教学难点：理解密度计刻度的原理；提高微型密度计的测量精度。 细铜丝、小泡沫塑料球、圆珠笔芯、不同密度(浓度)的酒精、红色胶布、刻度尺、多媒体课件等。 情境展示 通过播放一段关于工业生产中测量液体密度的视频，引出密度计这一测量工具。然后提问学生：“你们想不想自己动手制作一个微型的密度计呢？”从而激发学生的学习兴趣和探究欲望。 一、明确任务 提问 如何制作微型密度计呢？ 讲解 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。 二、任务分解 提问 设计的微型密度计应满足哪些要求呢？ 学生讨论、交流。 教师讲解：密度计要能够竖直的漂浮在酒精中，能通过刻度(或标记)直接读出酒精的密度是否合格。做好的密度计放入小瓶后，不能触碰到瓶底，也不能使小瓶中的酒精溢出。另外，为了能判断酒精密度的变化，即密度计放入酒精中后有较为明显的位置变化。因此，要设计符合要求的密度计，应该着重考虑两个因素：一个是密度计的质量，另一个是标度杆的直径。 提问 密度计的质量大约为多大？ 学生讨论、交流。 教师讲解：对于100 mL的小瓶酒精来说，若微型密度计测量时排开1～2 mL的酒精，一般不会导致酒精的溢出。1～2 mL酒精的质量为1 g左右，因此我们设计的微型密度计的质量也应为1 g左右。 提问 密度计的标度杆的直径如何确定？ 学生讨论、交流。 教师讲解：消毒酒精的密度为0.86×103～0.88×103 kg/m3是合格的。若密度计漂浮在密度为0.86×103～0.88×103 kg/m3的酒精中，则标度杆上的标记应该是一个范围，在范围内的酒精都是合格的，如图中A、B所示。若A、B间的长度过小，不便于观察者分辨。为此，可设定A、B间的长度不少于4 mm。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。通过估算，可以知道标度杆的横截面积约为0.07 cm2，直径约为3 mm。 提问 密度计包含哪些必要的部件？ 学生讨论、交流。 教师讲解：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配重(如绕一些铜丝)，但绕铜丝后的标度杆放在酒精中会下沉，因此还要在标度杆上固定一个浮子来增大浮力。这样，微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成，配重位于最下方，浮子位于上方，如图所示。 三、制作微型密度计 出示材料：小泡沫塑料球、圆珠笔芯、细铜丝、红色胶布、刻度尺等。 引导小组分工、明确个人任务。 制作过程参考： 用圆珠笔芯(直径约为3 mm)作为标度杆，笔芯中部套一个直径约1.2 cm的泡沫塑料球作为浮子，下端绕有细铜丝作为配重，初步做成一个密度计，如图。 把这个密度计漂浮在水中调节配重。改变细铜丝的长度，使密度计在水中漂浮时浮子浸没在水中，水面上方露出一截笔芯。 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4 mm宽的红色胶布中心对着记号贴在笔芯上，微型密度计就做好了。 四、展示交流 展示各小组制作的微型密度计，分享各自的体验和收获。 教师展示准备的若干瓶密度不同的酒精，让学生用自制的微型密度计测量这些酒精，判断哪瓶 ... ...