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课件网) 第十章 浮力 第4节 跨学科实践：制作微型密度计 密度计及测量液体的密度 3.通过跨学科融合，激发对科学探索的兴趣，体验知识的综合运用和培养创新思维和环保意识 1.知道漂浮条件在密度计制作中的应用 2.通过制作微型密度计培养设计方案、具体动手操作及发现问题并解决问题的能力 消毒酒精的密度约为0.87×103 kg/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。不过常用的密度计体积较大，很难放入小瓶酒精中进行测量。 如果能设计和制作一个微 型密度计，测量时只要把微型 密度计放入小瓶中，就能方便、 快速地判断其是否合格。 项目提出 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。 项目分析 测量原理 物体的漂浮条件： F浮=G物 分析： 密度计在三种液体中都漂浮，所以，F浮1=G密度计，F浮2=G密度计，F浮3=G密度计 甲 乙 丙 可以得到：F浮1=F浮2=F浮3 即：ρ1gV排1=ρ2gV排2=ρ3gV排3 由图知V排1＞V排2＞V排3，故 ρ1＜ρ2＜ρ3 同一支密度计 正确判断 该项目中我们只需检查酒精的密度是否在一个合理的范围内，所以只需在密度计的标度杆上标出一个范围，测量酒精的液面是否在这个范围之内，就可以判定该酒精是否合格。 ρ1 ＜ ρ2 ＜ ρ3 ρ3=0.88×103kg/m3 ρ1=0.86×103kg/m3 ρ2=0.87×103kg/m3 1. 设计 (1)要求：设计一个能放入小瓶中，并判断消毒酒精(密度约为0.8 7×103 kg/m3)是否合格的微型密度计。 (2)基本思路：如图4 所示，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液面上。 这就是一个最简单的密度计。 项目实施 深度思考 我们在自制密度计时可能会出现下面两种现象，你是怎样解决这两个问题呢 ①自制密度计放入小瓶后，可能会触碰瓶底，还可能会使酒精溢出。 ②自制密度计漂浮在不同密度的酒精中时，作为标度杆的吸管因直径太大，可能会造成液面在吸管上的位置变化很小，使我们难以判断酒精密度的大小。 深度理解 ①密度计所受的浮力等于它所受的重力，浮力的大小决定了排开酒精的体积。所以应减小密度计的重力(质量)； ②吸管的直径影响了液面在吸管上位置的变化，所以应减小吸管直径。 总结同学们要设计符合要求的密度计，应该着重考虑两个因素：一是密度计的质量；二是标度杆的直径。 (3)估算密度计的质量 我们设计的微型密度计的质量约为多少g ？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，因此微型密度计的质量也应为1 g 左右。 (4)估算标度杆的直径 请你估算标度杆的直径约为多少毫米？ 如图5 所示，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, 则测量时液面位于A、B 之间的消毒酒精都是合格的。 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。现微型密度计的质量约为1 g，根据圆柱体的体积公式得VA-VB=ΔV=S×hAB，即-=S×0 .4 cm，解得标度杆的横截面积约为0 .0 7 cm 2，直径约为3 mm 。 (5)设计微型密度计的结构 深度思考 如何使吸管竖直漂浮在酒精中？怎么解决？ 深度理解 往吸管里装入适量的铜丝作配重，调整重心使吸管竖直漂浮在酒精中，此时符合漂浮条件F浮=G物。 2. 制作 (1) 选材料：饮料吸管(标度杆)、石蜡和打火机(封口)、细铜丝或螺丝钉(配重)、泡沫塑料球(浮子)、记号笔(标识刻度)、刻度尺(测量浸入液体的深度)、水、酒精等。 (2) 制作步骤 ①取一根长约20 cm 的圆柱状饮料吸管， ... ...
