第4节 跨学科实践:制作微型密度计 【项目分析】 问题一:自制密度计放入液体后可能出现的情形 观点:①可能会触碰小容器底部,表明密度计质量偏 大 ; ②可能会使液体溢出,表明密度计体积偏 大 。 问题二:制作密度计时,吸管直径应如何选择 观点:①如果直径太大,可能会造成液面在吸管上的位置变化很 小 ;②如果直径太小,则会不容易观察;③一般以 3 mm左右为宜。 问题三:标度杆的选择 观点:①吸管;②细塑料管;③细的圆珠笔芯;④做棉签的塑料杆。 问题四:配重的选择 观点:①小钢珠;②塑料杆下端缠铜丝;③插入一段粗铁丝。 【项目实施】 (1)取一根长度为20.00 cm的吸管并用石蜡将底端密封,将一定数量的小钢珠放入吸管内作为配重,使其能够竖直漂浮在水中,如图甲所示。在吸管上标出水面的位置,测出该位置到吸管底端的距离为H=10.00 cm; (2)吸管横截面积为S,在水中漂浮时所受重力与浮力相等,所以G=ρ水gSH;若漂浮在其他液体中,则浸入的深度为h,此时 G=ρ液gSh,由以上两式可得:h=H; (3)根据已知的数量关系,补全表格中的数据;(结果保留两位小数,ρ水=1.0 g/cm3) 液体密度 ρ液/(g·cm-3) 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 浸入深度 h/cm 12.50 11.11 10.00 9.09 8.33 【实践应用】 【典题】(2025·泸州中考)实践出真知。“九章”社团的同学们利用所学知识进行跨学科实践———自制密度计。 (1)他们用铁钉插入粗细均匀、横截面积为0.2 cm2 的吸管底部并密封,制作了第一代密度计。使用铁钉的目的是使密度计重心降低、在液体中竖直 漂浮 。测试时将其放入密度为1.0 g/cm3的清水中,测得它的吃水深度为10.5 cm;取出再放入盐水中,测得它的吃水深度为10.0 cm,则盐水的密度为 1.05 g/cm3。发现两次吃水深度相差很小,同学们猜想可能是吸管横截面积太小的缘故。 (2)于是,他们用横截面积较大、粗细均匀的柱形瓶做了第二代密度计。测试时发现它在清水和上述盐水中的吃水深度差与第一代密度计几乎一样。老师提出:根据密度计在两种液体中受到液体对它的 浮 力相等,可推出这种粗细均匀的密度计在清水和盐水中的吃水深度的比值关系是= (用ρ水、ρ盐水表示)。 (3)同学们围绕怎样增大吃水深度差这一问题,结合前两次的制作经验,将设计思路和数据输入某AI软件,设计了如图所示的第三代密度计。若第三代密度计在清水中的吃水深度仍为10.5 cm,则它在上述盐水中吃水深度为 5.48 cm。若它在某种液体中的吃水深度为15.0 cm,则这种液体的密度为 0.96 g/cm3。(以上结果保留两位小数) 第4节 跨学科实践:制作微型密度计 1.(2025·苏州质检)某校项目式探究小组,为制作简易密度计设计了如下探究方案:选取一根粗细均匀,长约20 cm的圆柱状饮料吸管、适量细铜丝、石蜡等材料,制作成了如图甲的简易密度计,称得其总质量为10 g。(g取10 N/kg) (1)制作时,先将吸管两端剪平,在其下端塞入适量细铜丝并用石蜡把端口密封,目的是降低 重心 ,使其能竖直漂浮在液体中,该密度计稳定漂浮在液体中时受到的浮力为 0.1 N。 (2)将该密度计放到水中,如图乙(a),测得浸入水的长度为H;放到另一液体中,如图乙(b),测得浸入液体的长度为h,用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则h与ρ液、ρ水和H的关系式是h= 。 (3)小樊同学制作了A、B两个简易密度计,逐一放入同一杯水中,如图丙。待两密度计漂浮稳定后,观察到水面恰好与A密度计最上面刻度线齐平,与B密度计最下面刻度线齐平。若要用它们测量密度稍大于水的某种液体的密度,则应选用 A (选填“A”或“B”)密度计。 2.同学们按照综合项目化学习的要求自制了简易密度计。 【项目准备】 一根粗细均匀的饮料吸管、适量金属丝、石蜡。 【项目制作】 (1)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝,并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是 ... ...
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