10.4跨學(xué)科實(shí)踐：制作微型密度計(jì)2022課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)屬于“跨學(xué)科實(shí)

踐”中的“物理

學(xué)與工程實(shí)踐”

中的內(nèi)容。通過制作微型密度計(jì)，探索簡(jiǎn)單的工

程與技術(shù)問題，提高學(xué)生在真實(shí)情境

中，跨學(xué)科（數(shù)學(xué)、工程等）運(yùn)用知

識(shí)、分析、解決問題的能力和動(dòng)手操

作的實(shí)踐能力，體會(huì)物理學(xué)對(duì)工程實(shí)

踐的影響，培養(yǎng)學(xué)生積極認(rèn)真的學(xué)習(xí)

態(tài)度和樂于實(shí)踐、敢于創(chuàng)新的精神?！窘ㄗh形式】：活動(dòng)采用小組形式（2～3人一組）項(xiàng)目提出生活中消毒酒精的應(yīng)用非常廣泛，消毒酒精的密度

應(yīng)該在0.86×103

kg/m3～0.88×103

kg/m3之間。若要判

斷家中買回的某品牌噴霧酒精（100

mL，小瓶裝）是否

真的是合格的消毒酒精，可以用密度計(jì)進(jìn)行初步檢測(cè)。

不過常用的密度計(jì)體積較大，很難放入小酒精瓶中進(jìn)行測(cè)量。如果能設(shè)計(jì)和制作一個(gè)微型密度計(jì)，測(cè)量時(shí)只要把

微型密度計(jì)放入小瓶中，就能方便、快速地判斷其是否

合格。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.

觀察實(shí)驗(yàn)室密度計(jì)的結(jié)構(gòu)，體驗(yàn)密度計(jì)的使用和各組

成部分的功能。2.

設(shè)計(jì)一個(gè)能放入100

mL小瓶中，并判斷酒精是否合格

的微型密度計(jì)。3.

按照設(shè)計(jì)的方案，利用生活中的材料完成微型密度計(jì)

的制作。項(xiàng)目準(zhǔn)備項(xiàng)目1：仔細(xì)觀察，實(shí)際體驗(yàn)1.

在實(shí)驗(yàn)室中取一支密度計(jì)，觀察其主要的結(jié)構(gòu)組成，

記錄在表格中。2.

使用密度計(jì)測(cè)一杯水的密度，觀察其在使用時(shí)各部

分結(jié)構(gòu)的作用、密度計(jì)浮沉情況和刻度特點(diǎn)，記錄在

表格中。觀察記錄表主要結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)作用浮沉情況刻度特點(diǎn)1.細(xì)長(zhǎng)玻璃管（標(biāo)度桿）2.刻度（上部分）3.大玻璃泡（中

下部）4.配重（底部）1.易于浮出水面，

顯示示數(shù)2.便于讀數(shù)3.浮子使密度計(jì)

漂浮在液體中4.使密度計(jì)穩(wěn)

定，不晃動(dòng)漂浮上小

下大項(xiàng)目2：簡(jiǎn)單模擬，提出問題1.

利用身邊材料，簡(jiǎn)化密度計(jì)結(jié)構(gòu)，模擬制作一個(gè)只由

標(biāo)度桿和配重兩個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)組成的簡(jiǎn)易密度計(jì)，請(qǐng)討論

模擬需要準(zhǔn)備的材料和制作方法，寫在下面的表格中。準(zhǔn)備材料制作方法塑料吸管、銅絲、兩瓶密度分別為

0.86×103

kg/m3和0.88×103

kg/m3

的100

mL酒精、記號(hào)筆把塑料吸管下端用

蠟封口，并在其底

部纏繞上銅絲塑料吸管、銅絲、兩瓶密度分別為

0.86×103

kg/m3和0.88×103

kg/m3

的100

mL酒精、記號(hào)筆把塑料吸管下端用

蠟封口，并在其底

部纏繞上銅絲2.

如圖所示，分別拿來密度分別為0.86×103

kg/m3和

0.88×103

kg/m3的100

mL酒精，將簡(jiǎn)易密度計(jì)前后放進(jìn)

小瓶中，不斷調(diào)整密度計(jì)的配重，直到使其能夠穩(wěn)定豎

直漂浮在酒精中，再用記號(hào)筆分別作上對(duì)應(yīng)的刻度標(biāo)

記，請(qǐng)將此過程中發(fā)現(xiàn)的問題記錄在下面的表格中，并

分析問題產(chǎn)生的原因。序號(hào)問題原因1自制密度計(jì)放入小瓶后，可能會(huì)觸碰瓶

底，還可能會(huì)使酒精溢出密度計(jì)太

重2漂浮在不同密度的酒精中時(shí)，液面吸

管上的位置變化很小吸管直徑

太大3……1自制密度計(jì)放入小瓶后，可能會(huì)觸碰瓶

底，還可能會(huì)使酒精溢出密度計(jì)太

重2漂浮在不同密度的酒精中時(shí)，液面在吸

管上的位置變化很小吸管直徑

太大3……3.

總的來說，要設(shè)計(jì)符合要求的密度計(jì)，應(yīng)該著重考慮

以下兩個(gè)問題：（1）密度計(jì)的質(zhì)量大概是多少比較合適？（2）標(biāo)度桿的直徑大概是多少比較合適？項(xiàng)目3：設(shè)計(jì)方案，準(zhǔn)備材料1.

估算密度計(jì)的質(zhì)量（1）對(duì)于100

mL的小瓶酒精來說，若微型密度計(jì)測(cè)量

時(shí)排開1～2

mL的酒精，一般不會(huì)導(dǎo)致酒精的溢出，根

據(jù)

，可估算出溢出的酒精質(zhì)量約為

?

g，可以取一個(gè)中間的整數(shù)約為1

g；（2）根據(jù)密度計(jì)漂浮在酒精中，可得到F浮＝

?；（3）根據(jù)阿基米德原理，可得到F?。?/p>

?；m＝ρV

0.87～

1.74

G計(jì)＝m計(jì)g

G排＝m排g

（4）根據(jù)以上分析過程，可以得到

?；（5）因此，我們?cè)O(shè)計(jì)的微型密度計(jì)的質(zhì)量應(yīng)該在

?g

左右。m計(jì)＝m排＝1

g

1

2.

估算標(biāo)度桿的直徑（1）如圖所示，若密度計(jì)漂浮在0.86×103

kg/m3的酒精

中，液面位于標(biāo)度桿的A位置；漂浮在0.88×103

kg/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之間的酒精是

的；合格

（2）為了便于觀察和區(qū)分，A、B間的長(zhǎng)度（用h表示）

不能過小，可設(shè)定不少于

mm；

（4）因此，AB之間的體積ΔV＝

cm3；

4

1.16

1.14

0.02

0.05

（6）根據(jù)圓的面積計(jì)算公式S＝πr2，可以估算出標(biāo)度桿

的半徑約為

cm，直徑約為

cm；（7）因此，我們?cè)O(shè)計(jì)的標(biāo)度桿的直徑，可取整數(shù)約

為

mm。0.13

0.26

3

3.

設(shè)計(jì)微型密度計(jì)的構(gòu)造（注意浮子、配重、刻度區(qū)域的位置，并在圖上標(biāo)出各

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的尺寸大小）共1

g4.

準(zhǔn)備材料（1）標(biāo)度桿：選取直徑為3

mm左右的細(xì)塑料管，

如

?；（2）配重：選取密度大的金屬絲纏繞在標(biāo)度桿上，

如

?；（3）浮子：選取密度小，直徑比標(biāo)度桿大、比小瓶口小

的物體，如

?；（4）輔助材料及工具：

?。做棉簽的塑料桿、圓珠筆芯等

銅絲、鐵絲等

泡沫塑料球、更粗的封口塑料管等

記號(hào)筆或彩色膠布、電子秤等

項(xiàng)目實(shí)施項(xiàng)目4：制作成品，試用調(diào)整同學(xué)們可以團(tuán)隊(duì)協(xié)作，發(fā)揮各自的聰明才智，選擇

合適的標(biāo)度桿、浮子和配重，完成微型密度計(jì)的制作。

下面的制作方案供同學(xué)們參考。制作方案示例1.用制作棉簽的實(shí)心塑料桿（直徑約為3

mm）作為標(biāo)

度桿，塑料桿中部套一個(gè)直徑約1.2

cm的泡沫塑料球作

為浮子，下端繞有銅絲作為配重，初步做成一個(gè)密度

計(jì)。2.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)浮子浸沒在水中，水面上方

露出一段標(biāo)度桿。3.把調(diào)好配重的微型密度計(jì)分別放入0.86×103

kg/m3和

0.88×103

kg/m3的100

mL酒精的酒精瓶中。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)。4.一個(gè)滿