第十章

浮力第4節(jié)

跨學(xué)科實(shí)踐制作微型密度計(jì)物理觀(guān)念通過(guò)簡(jiǎn)易密度計(jì)的設(shè)計(jì)和制作，讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用二力平衡和浮力等知識(shí)進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)的思想和方法?？茖W(xué)思維1.通過(guò)簡(jiǎn)易密度計(jì)的設(shè)計(jì)、制作，培養(yǎng)學(xué)生敢于動(dòng)手、樂(lè)于創(chuàng)新、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。2.通過(guò)實(shí)踐促進(jìn)學(xué)生的思考和探索，培養(yǎng)他們的批判性思維和創(chuàng)新能力。將物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中，解決實(shí)際問(wèn)題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過(guò)交流和展示，提高語(yǔ)言表達(dá)和自我評(píng)價(jià)及相互評(píng)價(jià)的能力。重點(diǎn)難點(diǎn)觀(guān)察兩個(gè)相同的、裝有適量細(xì)沙的易拉罐在水中和鹽水中漂浮的現(xiàn)象，思考現(xiàn)象形成的原因。

我們發(fā)現(xiàn)雞蛋在濃鹽水中能漂浮，而且鹽水的密度越大雞蛋漂浮時(shí)排開(kāi)液體的體積越小。由此我們可以推測(cè)，對(duì)于同一物體來(lái)說(shuō)，它漂浮時(shí)排開(kāi)液體的體積是由液體的密度決定的。因此，人們制成了利用物體的漂浮條件來(lái)測(cè)量液體密度的儀器——密度計(jì)。觀(guān)看輪船的吃水線(xiàn)圖片，請(qǐng)學(xué)生思考為什么同一艘輪船在不同的海域，吃水線(xiàn)的位置不同?任務(wù)一、了解密度計(jì)的工作原理選擇一根塑料吸管，在其下端加適當(dāng)?shù)呐渲兀⒂孟瀸⑦@一端封閉起來(lái)，使其能豎直漂浮在液體中。設(shè)吸管的橫截面積是S，測(cè)出吸管浸入水中的深度為H，根據(jù)漂浮條件有G=F浮，而阿基米德原理：F浮=ρgV=ρgSH，所以有G=ρgSH，同理吸管在其他液體中也有G=ρ液gSh，由以上兩式得h=ρH。根據(jù)這個(gè)式子的數(shù)量關(guān)系可對(duì)簡(jiǎn)易密度計(jì)進(jìn)行標(biāo)度。任務(wù)二、設(shè)計(jì)微型密度計(jì)的結(jié)構(gòu)1.設(shè)計(jì)微型密度計(jì)的基本結(jié)構(gòu)如：繞一些銅絲，但繞銅絲后的標(biāo)度桿放在酒精中會(huì)下沉，因此還要在標(biāo)度桿上固定一個(gè)浮子來(lái)增大浮力。這樣，微型密度計(jì)由標(biāo)度桿、浮子和配重三部分組成，配重位于最下方，浮子位于上方。任務(wù)二、設(shè)計(jì)微型密度計(jì)的結(jié)構(gòu)2.思考微型密度計(jì)的設(shè)計(jì)要求(1)將密度計(jì)放入小瓶中，酒精不溢出。對(duì)于一瓶?jī)艉繛?00mL的小瓶酒精，用微型密度計(jì)測(cè)量時(shí)，排開(kāi)1～2mL(質(zhì)量約為1g)的酒精時(shí)不會(huì)導(dǎo)致酒精溢出，即微型密度計(jì)的質(zhì)量大概約為1g。任務(wù)二、設(shè)計(jì)微型密度計(jì)的結(jié)構(gòu)2.思考微型密度計(jì)的設(shè)計(jì)要求(2)密度計(jì)的標(biāo)桿上的刻度線(xiàn)要便于觀(guān)察。合格酒精的密度范圍為0.86～0.88kg/m3，密度計(jì)上0.86和0.88兩刻度線(xiàn)之間的長(zhǎng)度要夠長(zhǎng)，便于觀(guān)察?？稍O(shè)定兩刻度線(xiàn)之間的長(zhǎng)度不少于4mm。任務(wù)二、設(shè)計(jì)微型密度計(jì)的結(jié)構(gòu)2.思考微型密度計(jì)的設(shè)計(jì)要求(2)密度計(jì)的標(biāo)桿上的刻度線(xiàn)要便于觀(guān)察。按照要求，對(duì)自制密度計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，如圖所示。通過(guò)計(jì)算可得標(biāo)度桿的橫截面積約為0.07cm2，直徑約為3mm。依據(jù)教材所提供的方法和步驟，動(dòng)手制作微型密度計(jì)。任務(wù)三、制作微型密度計(jì)1.選擇材料（1）浮子可以用小泡沫塑料球作為浮子，也可以截一段稍粗點(diǎn)兒的塑料管，將其兩頭封口作為浮子。依據(jù)教材所提供的方法和步驟，動(dòng)手制作微型密度計(jì)。任務(wù)三、制作微型密度計(jì)1.選擇材料（2）標(biāo)度桿直徑約為3mm的輕質(zhì)細(xì)管都可以用來(lái)做標(biāo)度桿。（3）配重在標(biāo)度桿的下端纏上若干圈銅絲作為配重，改變銅絲的長(zhǎng)度和圈數(shù)就可以調(diào)節(jié)配重。依據(jù)教材所提供的方法和步驟，動(dòng)手制作微型密度計(jì)。任務(wù)三、制作微型密度計(jì)2.制作(1)按要求選擇材料，并制作微型密度計(jì)。(2)把密度計(jì)漂浮在水中，調(diào)節(jié)配重。(3)將密度計(jì)放入標(biāo)準(zhǔn)消毒酒精中并做好記號(hào)。依據(jù)教材所提供的方法和步驟，動(dòng)手制作微型密度計(jì)。任務(wù)三、制作微型密度計(jì)3.交流展示(1)老師準(zhǔn)備了若干瓶密度不同的酒精，請(qǐng)用自制的微型密度計(jì)測(cè)量這些酒精，判斷哪瓶酒精的密度符合消毒酒精的要求，哪瓶密度偏大，哪瓶密度偏小。你的測(cè)量結(jié)果與老師公布的結(jié)果相同嗎?依據(jù)教材所提供的方法和步驟，動(dòng)手制作微型密度計(jì)。