第4节 跨学科实践：制作微型密度计 1.物理观念：通过实验体验常用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。 2.科学思维：能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。 3.科学探究：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。 4.科学态度与责任： （1）在微型密度计的制作过程中，经历挫折与不断创新改进，培养谦虚谨慎、锲而不舍的科学品质。 （2）通过小组分工与合作，激发合作意识，提升沟通能力。 1.教学重点：根据密度计的原理，设计和制作能测量小瓶酒精密度的微型密度计。 2.教学难点：分析和改进微型密度计的测量精度。 展示常用密度计测量大瓶酒精密度的过程与小瓶（100mL）的消毒酒精图片，指出常用的密度计体积较大，很难放入小瓶中进行测量，因此需要同学们设计和制作一个微型密度计，用来测量酒精的密度。 任务一 设计微型密度计 教师活动 学生活动 ［项目分析］要设计和制作一个能够测量小瓶酒精的微型密度计，它既要符合密度计的所有特点，还要能够放入小瓶中，回答设计微型密度计的基本思路。 ［提问］（1）将密度计放入小瓶酒精测量时，酒精可能溢出来，要使酒精不会溢出，需设计密度计的哪个物理量呢？原理是什么？ （2）密度计漂浮在不同密度的酒精中时，需要保证密度计上刻度的位置变化较为明显，以方便我们判断酒精密度的大小，通过设计密度计的何种物理量来满足这个要求呢？ ［总结］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］微型密度计测量时排开酒精的体积约为1~2mL，消毒酒精的密度约为0.87×103kg/m3，微型密度计的质量设计为多大合适？ ［讲解］合格的消毒酒精密度在0.86×103~0.88×103kg/m3之间，可设计合格酒精的液面落在密度计A、B之间。如图，为便于观察分辨，合格酒精的液面对应的A、B间的长度就不能太小，可设定A、B间的长度不少于4mm。 ［提问］1.如何确定标度杆的直径大小呢？2.将塑料吸管放入酒精中，发现不能竖直漂浮，为实现竖直漂浮该如何设计呢？3.增加配重后密度计触底了，无法漂浮，怎么实现漂浮？ ［总结］微型密度计（如图）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。 ［回答］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水面上。这就是一个最简单的密度计。 ［回答］（1）需设计密度计的质量，原理是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。（2）标度杆的直径影响了液面在吸管上位置的变化。 ［交流讨论］1~2mL酒精的质量为1g左右，因此我们设计的微型密度计的质量也应为1g左右。 ［回答］1.推理标度杆的横截面积S==，代入数据计算得出横截面积约为0.07cm2，再根据圆的面积公式计算得出对应的直径约为3mm。 2.可以在标度杆下部增加配重（如绕一些铜丝）。 3.可以增加一个浮子。 任务二 制作微型密度计 教师活动 学生活动 ［项目实施］准备材料：选用直径约为3mm的塑料吸管（长约8.5cm，下端用蜡封口）或者3mm的实心塑料杆（长约8cm）作标度杆、选用泡沫浮球（球体直径约为1.2cm）作浮子，选用焊锡丝或者直径为0.2mm的铜丝作配重材料，提前调制好的密度为0.86×103kg/m3和密度为0.88×103kg/m3的酒精，盛于量筒中便于学生标记刻度。 ［分组指导］对密度计的制作进行适当的指导。 ［分组合作］（1）制作时截取约8.5cm长的塑料吸管，下端用蜡封口，先把浮子安装在杆的正中间，边缠绕焊锡丝增加配重边调试，快接近竖直漂浮时，微调浮子的位置来实 ... ...
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