第十章浮力第4节 跨学科实践：制作微型密度计 课件 (共20张PPT) 2024-2025学年人教版 八年级下册

(课件网) 第十章　浮力 第 4 节　跨学科实践：制作微型密度计 项目提出 　　设计：微型密度计能放进 100 mL 小瓶酒精中进行测量； 　　　　　能鉴别所测酒精的密度是否合格。 　　制作：合理选择器材进行制作和调试，完成作品。 项目分析 　　为了完成微型密度计的设计，我们将大问题拆分成小问题进行研究。 小问题如下： 　　1. 使酒精不溢出来，需完成密度计的哪个参数设计？ 　　2. 较准确地鉴别酒精的密度，需完成密度计的哪个参数设计？ 　　3. 除了标度杆以外，还需要完成密度计的哪些构造设计？ 设计微型密度计 项目实施 项目实施 　　1. 将密度计放入小瓶酒精测量时，酒精可能溢出来，要使酒精不溢 出，需设计密度计的哪个物理量参数？如何设计？ 　　（1）测量时使酒精不溢出来，我们可以怎么办？ 　　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的体积。 项目实施 　　（2）密度计排开液体的体积减小，密度计的哪个物理量会随之变化呢？ 　　由阿基米德原理可得 F浮＝ρ液V排g，液体密度一定，排开液体的体积 减小时，密度计所受的浮力就会随之减小。 　　密度计漂浮，受重力和浮力，由二力平衡可得 F浮＝m计g。密度计所 受的重力也要随之减小。 　　可见液体密度一定，减小密度计的质量就可以减小排开液体的体积， 从而来防止液体的溢出。 所以测量时使酒精不溢出需设计密度计的质量 参数。 项目实施 　　（3）微型密度计测量时排开酒精的体积约为 1～2 mL，消毒酒精的 密度约为 0.87×103 kg/m3，微型密度计的质量设计为多大合适？ 　　应用 F浮＝ρ液V排g 和 F浮＝m计g 可推理演绎得出密度计的质量与排开 液体体积的定量关系为 m计＝ρ液V排，代入数据计算得出微型密度计的质 量应为 1 g 左右。 项目实施 　　2. 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？ 如何设计？ 　　（1）如图是同一支密度计漂浮在甲、乙两种酒精液体中的情境， 其中一种酒精的密度是 0.86×103 kg/m3，另一种是一种酒精的密度是0.88×103 kg/m3。请你判断甲酒精的密度是多大？为什么？ 　　由 m＝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，故甲酒精的密度为 0.86×103 kg/m3。 项目实施 　　（2）合格的消毒酒精密度在 0.86×103 kg/m3 和 0.88×103 kg/m3 之 间，密度计测量时，合格的酒精液面就会落在标度杆 A、B 之间，为便 于观察分辨，A、B 间的长度就不能太小。接下来我们研究一下 A、B 间 的长度跟什么因素有关？找到影响其大小的因素，我们就可以很好地控 制 A、B 间的长度 Δh。 　　由圆柱体体积公式 V＝Sh 得： 　　A、B 间的长度 Δh 跟密度计在两种酒精中排开酒精 体积的差值 ΔV 排和标度杆的横截面积 S 有关。 项目实施 　　（3）设计的微型密度计的质量约为 1 g，合格的消毒酒精的密度在 0.86×103 kg/m3 和 0.88×103 kg/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？ 　　应用质量设计中的演绎结论 m计＝ρ液V排 得 　　　　　 ΔV排＝V排A－V排B＝ － 　　代入数据计算得到 A、B 刻度所对应的排开液体 体积差值约为 0.026 mL。 m计 ρA m计 ρB 项目实施 　　（4）知道了 A、B 刻度所对应的排开液体体积的差值，设定 A、B 间的长度为 4 mm，则标度杆的直径应等于多少？ 　　应用体积变形公式 　　　　　　　　　S＝ － 　　计算得到标度杆的横截面积不得大于 0.07 cm2， 对应的直径约为 3 mm。所以判断 100 mL 酒精是否 合格的微型密度计标度杆可以选用直径约为 3 mm 塑料吸管。 VAB Δh ΔV排 Δh 项目实施 　　3. 除了 ... ...