10.4跨學(xué)科實(shí)踐：制作微型密度計(jì)八年級(jí)物理下冊(cè)?人教版（2024新版）第十章浮力項(xiàng)目提出用密度計(jì)測(cè)量酒精的密度，是一種初步判斷酒精是否合格的簡(jiǎn)單方法。不過(guò)常用的密度計(jì)體積較大，很難放入小瓶酒精中進(jìn)行測(cè)量(右圖)。如果能設(shè)計(jì)和制作一個(gè)微型密度計(jì)，測(cè)量時(shí)只需把微型密度計(jì)放入小瓶中，就能方便、快速地判斷酒精是否合格。2.按照設(shè)計(jì)要求，完成微型密度計(jì)的制作。項(xiàng)目分析要制作一個(gè)微型密度計(jì)，需要完成以下任務(wù)1.設(shè)計(jì)一個(gè)能放入小瓶中，并能用來(lái)判斷酒精是否合格的微型密度計(jì)。如右圖所示，把塑料管的下端用蠟封口并纏上銅絲，設(shè)法讓它能豎直漂浮在水面上。這就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的密度計(jì)。項(xiàng)目實(shí)施1.設(shè)計(jì)(1)基本思路密度計(jì)所受浮力的大小等于它所受的重力，浮力的大小決定了排開(kāi)酒精的體積。吸管的直徑影響了液面在吸管上位置的變化?？磥?lái)，要設(shè)計(jì)符合要求的密度計(jì)，應(yīng)該著重考慮兩個(gè)因素:一個(gè)是密度計(jì)的質(zhì)量，另一個(gè)是標(biāo)度桿的直徑。自制密度計(jì)放入盛酒精的小瓶，可能會(huì)觸碰瓶底，還可能會(huì)使酒精溢出。另外，它漂浮在不同密度的酒精中時(shí)，作為標(biāo)度桿的吸管因直徑太大，可能會(huì)造成液面在吸管上位置變化很小，使我們難以判斷酒精密度的大小。怎樣解決這兩個(gè)問(wèn)題呢?(2)估算密度計(jì)的質(zhì)量對(duì)于100mL的小瓶酒精來(lái)說(shuō)，若用微型密度計(jì)測(cè)量時(shí)排開(kāi)1~2mL的酒精，一般不會(huì)導(dǎo)致酒精溢出。(3)估算標(biāo)度桿的直徑可以認(rèn)為消毒酒精的密度為0.86x103~0.88x103kg/m3是合格的。如右圖所示，若密度計(jì)漂浮在0.86x103kg/m3的酒精中，液面位于標(biāo)度桿的A位置；若密度計(jì)漂浮在0.88x103kg/m3的酒精中，液面位于標(biāo)度桿的B位置，則測(cè)量時(shí)液面位于A、B之間的酒精都是合格的。A、B間的長(zhǎng)度過(guò)小，不便于觀察者分辨。為此，可設(shè)定A、B間的長(zhǎng)度不少于4mm。這樣，根據(jù)圓柱體體積公式，就可以計(jì)算標(biāo)度桿的橫截面積和直徑了。1~2mL酒精的質(zhì)量為1g左右，因此我們?cè)O(shè)計(jì)的微型密度計(jì)的質(zhì)量也應(yīng)為1g左右。密度計(jì)質(zhì)量與排開(kāi)的酒精質(zhì)量相等，也是1g=0.001kg。密度計(jì)所受重力是0.001kg×10N/kg=0.01N。密度計(jì)所受浮力也是0.01N。F浮A=ρ

gV排=0.86×103kg/m3×10N/kg×ShA=0.01NF浮B=ρ

gV排=0.88×103kg/m3×10N/kg×ShB=0.01NhA=hB+hAB=hB+0.004mhB=0.172mhA=0.176m橫截面積S≈6.6×10-6m2=0.066cm2≈0.07cm2半徑r≈0.145cm直徑d≈0.29cm≈0.29cm≈0.3cm=3mm(4)設(shè)計(jì)微型密度計(jì)的結(jié)構(gòu)為了使微型密度計(jì)能在酒精中豎直漂浮，需要在標(biāo)度桿下部增加配重(如纏上一些銅絲)銅絲但增加了配重的標(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，如下圖，配重位于最下方。2.制作(1)選擇材料可以用小泡沫塑料球作為浮子。浮子標(biāo)度桿直徑約為3mm的細(xì)塑料管、細(xì)的圓珠筆芯等。配重在塑料桿下端纏上若干圈銅絲，或者在塑料管下端插入一段粗鐵絲作為配重。改變銅絲或鐵絲的長(zhǎng)度就可以調(diào)節(jié)配重。(2)制成作品把這個(gè)密度計(jì)漂浮在水中調(diào)節(jié)配重。改變銅絲的長(zhǎng)度，使密度計(jì)在水中漂浮時(shí)浮子浸沒(méi)在水中，水面上方露出一段標(biāo)度桿。把調(diào)好配重的微型密度計(jì)放入標(biāo)準(zhǔn)消毒酒精中。待微型密度計(jì)靜止時(shí)，依據(jù)液面的位置在標(biāo)度桿上做一個(gè)記號(hào)。最后，用4mm寬的彩色膠布中心對(duì)著記號(hào)貼在塑料桿上，微型密度計(jì)就做好了。用微型密度計(jì)測(cè)量小瓶酒精的密度展示1、密度計(jì)的刻度值為什么是上面小，下面大？重難點(diǎn)分析2、為什么刻度計(jì)的刻度是上面稀下面密？（1）密度計(jì)漂浮在液體中→F浮=G物→在不同液體中受到的浮力不變。設(shè)細(xì)管的橫截面積為S，測(cè)出吸管浸入水中的深度H；若漂浮在其他液體中，則浸入的深度h會(huì)因液體密度的改變而改變，但重力仍與浮力大小相等。GGF浮2F浮1Hh根據(jù)漂浮和阿基米德原理可得:F浮1＝ρ水gSHF浮2＝ρ液gShh＝ρ水ρ液H課堂習(xí)題1.如圖所示為一種自制簡(jiǎn)易密度計(jì)，它是在木棒的一端纏繞一些銅絲做成的，用它來(lái)測(cè)量液體密度時(shí)，該密度計(jì)會(huì)

（選填“懸浮”、“漂浮”或“下沉”）在被測(cè)液體中．將其分別放入裝有液體密度為ρ1和ρ2的兩個(gè)燒杯中，此時(shí)液面高度相同，可以判斷：ρ1

ρ2．若該密度計(jì)兩次測(cè)量中排開(kāi)液體的質(zhì)量分別為m1、m2，則m1

m2．若液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)分別為P1、P2，則P1

P2。（后三空選“＜”、“=”或“＞”）漂浮<=<2.在學(xué)習(xí)了如圖甲所示的密度計(jì)后，小杰在木棒的一端纏繞一些銅絲，自制了一個(gè)簡(jiǎn)易密度計(jì)。他將密度計(jì)分別放入盛有不同液體的乙、丙兩個(gè)燒杯中，密度計(jì)均能豎立在液體中，其中浸入液體的深度比為5:2。下列說(shuō)法正確的是()。A.密度計(jì)在液體中處于懸浮狀態(tài)B.若乙中液體為水，則丙中液體密度為2.5g/cm3C.乙和丙中液體密度之比為5:2D.密度計(jì)底端在乙和丙中所受液體壓強(qiáng)之比為5:2B3.在吸管一端塞入銅絲作為配重制作密度計(jì),兩端用蠟密封好,放水中后如圖甲,此時(shí)應(yīng)適當(dāng)

(選填“增加”或“減少”)銅絲的量。調(diào)整并標(biāo)好刻度后如圖乙,A處示數(shù)為1g/cm,B處為1.8g/cm。把它放入某液體中,液面恰好處在AB的中點(diǎn)C處,則所測(cè)液體的密度

(選填“大于”等于”小于”)1.4g/cm。如果再增加一些配重,則C處對(duì)應(yīng)的液體密度值應(yīng)

(選填“調(diào)大”不調(diào)”調(diào)小”)。增加小于調(diào)大4.圖甲為盛水的燒杯，上方有彈