初中人教版（2024）跨学科实践：制作微型密度计评课ppt课件

这是一份初中人教版（2024）跨学科实践：制作微型密度计评课ppt课件，共30页。PPT课件主要包含了任务分解，课堂练习，F浮1G物-F拉1，F浮2G物-F拉2，F拉1，F拉2，F拉3，ρ盐水，F浮1，F浮2等内容，欢迎下载使用。
1.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.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.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.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。通过小组分工与合作，激发合作意识，提升沟通能力。
如何制作微型密度计呢？
要制作一个微型密度计，你需要完成以下任务：1.设计一个能放入小瓶中，并判断酒精是否合格的微型密度计。2.按照设计要求，完成微型密度计的制作。
设计的微型密度计应满足哪些要求呢？
密度计要能够竖直的漂浮在液体中，能通过刻度（或标记）直接读出液体的密度是否合格。做好的密度计放入小瓶后，不能触碰到瓶底，也不能使小瓶中的液体溢出。 另外，为了能判断酒精密度的变化，即密度计放入液体中后有较为明显的位置变化。因此，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。
密度计的质量大约为多大？
对于100mL的小瓶酒精来说，若微型密度计测量时排开1~2mL的酒精，一般不会导致酒精溢出。1~2 mL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。
密度计的标度杆的直径如何确定？
消毒酒精的密度为0.86×103~0.88×103 kg/m3是合格的。若密度计漂浮在密度为0.86×103~0.88×103 kg/m3的酒精中，则标度杆上的液面应该是一个范围，在范围内的酒精都是合格的，如图所示。若A、B间的长度过小，不便于观察者分辨。为此，可设定A、B间的长度不少于4 mm。这样，根据圆柱体的体积公式，就可以计算标度杆的横截面积和直径了。通过估算，可以知道标度杆的横截面积约为0.07 cm2，直径约为3 mm。
密度计包含哪些必要的部件？
为了使微型密度计能在酒精中竖直漂浮，需要在标度杆下部增加配重(如绕一些铜丝)，但绕铜丝后的标度杆放在酒精中会下沉，因此还要在标度杆上固定一个浮子来增大浮力。这样，微型密度计由标度杆、浮子和配重三部分组成，配重位于最下方，浮子位于上方，如图所示。
可以用小泡沫塑料球作为浮子，也可以截一段稍粗点的塑料管，将其两头封口作为浮子。
直径约为3 mm的细塑料管、做棉签的实心塑料杆以及细的圆珠笔芯等，都可以用来做标度杆。
可以在实心塑料杆下端缠上若干圈铜丝，或者在空心的细塑料管下端插入一段粗铁丝作为配重。改变铜丝或铁丝的长度就可以调节配重。
大家可以团队协作，发挥各自的聪明才智，选择合适的浮子、标度杆和配重，完成微型密度计的制作。
下面的制作方案供同学们参考
用制作棉签的实心塑料杆(直径约为3mm)作为标度杆，塑料杆中部套一个直径约1.2cm的泡沫塑料球作为浮子，下端绕有铜丝作为配重，初步做成一个微型密度计(右图)。
把这个密度计漂浮在水中调节配重。改变铜丝的长度，使密度计在水中漂浮时浮子浸没在水中，水面上方露出一段标度杆。
把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微型密度计静止时，依据液面的位置在标度杆上做一个记号。最后，用4mm宽的彩色胶布中心对着记号贴在塑料杆上，微型密度计就做好了。
3.如果你的测量结果与老师公布的结论相同，说说你的体会。
用微型密度计测量小瓶酒精的密度
1、老师准备了若干瓶密度不同的酒精，请用自制的微型密度计测量这些酒精，判断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。你的测量结果与老师公布的结论相同吗?
2.如果你的测量结果与老师公布的结论不同，请分析产生误差的原因。
1.小东在一根均匀木杆的一端缠上少许铜丝，使得木杆放在液体中能竖直漂浮，从而制成一支简易密度计。小东将它分别放入甲、乙两种不同液体中，静止后如图所示。若两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙，静止时密度计所受的浮力分别为F甲、F乙，则下列说法正确的是（　　） A.F甲＞F乙 B.F甲＜F乙 C.ρ甲＞ρ乙 D.ρ甲＜ρ乙
2.如图所示，把一个自制的密度计分别放入甲、乙两种不同液体中，下列判断正确的是（　　）A.甲液体的密度比乙液体的密度大B.在标记刻度时B的示数应比A小C.这个密度计在两液体中受到的浮力相等D.自制密度计的刻度是均匀的
3.如图甲是小明用粗细均匀吸管制成的简易密度计。（1）竖直漂浮在水中时，水面位于图中A处，图中AB间距离为10 cm，则A处应标为_____g/cm3，将该密度计漂浮在酒精中，所受的浮力_______于在水中所受的浮力，它浸入酒精中的深度为_______cm。（酒精密度为0.8 g/cm3）（2）小华用另一根长度相同且较细的吸管制作了等质量的密度计，如图乙，直接将小明的刻度线和相应密度值标在自己制作的密度计上，若用小华的密度计来测量液体密度，测量值比真实值偏_______。
4.在制作简易密度计的综合实践活动中，实验小组将吸管的一端塞入一些铜丝作为配重，并用石蜡将吸管的两端封闭，放入水中后，如图甲所示，想让该吸管竖直漂浮在水中，接下来合理的措施是______________。如图乙所示是设计好的密度计，其量程（A至B）是1 g/cm3～1.6 g/cm3。把该密度计放入某种液体中，液面位置恰好在AB的中点C处，则所测液体的密度_______1.3 g/cm3。实验结束后小华决定再增加一些配重，则该密度计C处对应的刻度值将_______。若小华在水中实验时将配重增加到了最大，则用该密度_______（选填“能”或“不能”）测量酒精的密度（ρ酒精＝0.8 g/cm3）。
5.综合实践活动课上，小明用一根长约20 cm的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。制作时，小明先将吸管两端剪平，铁丝密绕成小团后塞入吸管一端，再用石蜡将该端口堵住密封；接着，将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态（图甲），用笔在吸管上标记此时水面位置O；取出吸管，量出O点至封口端的距离H，通过分析与计算，在吸管上分别确定密度值0.8 g/cm3、0.9 g/cm3、1.0 g/cm3、1.1 g/cm3的位置并标上密度值。使用时，将密度计静置于待测液体中，读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。
（1）O位置处的刻度值为_________g/cm3。（2）吸管漂浮在其他液体中时（图乙），液面下方的深度h＝_________ （用ρ水、ρ液、H表示）。（3）管壁上标注的4个刻度值，相邻两刻度值之间的距离_______（选填“相等”或 “不相等”）。（4）小明突发奇想，将制作好的密度计内铁丝从吸管上端倒出，缠绕到底部外侧， 其他没有变化（图丙），他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度，测量 结果_________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。（5）若增加塞入吸管中铁丝的质量，则制作的密度计精确程度将_______。
1.在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中，物体所受的重力为4.8N，当把物体逐渐浸在水中和盐水中时弹簧测力计的示数如图10-1所示。
(1)物体在图甲、乙中所受浮力的大小分别是多少?可以初步得出的结论是什么?
物体在液体中所受浮力的大小与它排开液体的体积有关。
(2)对比图乙、丙可以初步得出的结论是什么?对比图丙、丁可以初步得出的结论是什么?
对比图丙、丁可以初步得出的结论是:浮力的大小与液体的密度有关。
对比图乙、丙可以初步得出的结论是:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
由图中信息还可以计算出物体的质量、体积、密度，盐水的密度，图甲中排开水的体积。
(3)由图中信息还可以计算出哪些物理量?
由图中信息已经计算出物体在甲、乙中受到的浮力，还可以计算出物体的质量、体积、密度，盐水的密度，图甲、乙、丙中排开水的体积，图丁中排开盐水的体积，图甲、乙、丙、丁中所受的浮力。
2.某同学在厨房劳动时发现，小小的蜜橘会漂在水面，而较大的土豆却会沉在水底。蜜橘和土豆哪个受到的浮力大?说说你判断的方法。
土豆的体积大于蜜橘的体积，土豆浸没，蜜橘漂浮，故土豆比蜜橘排开水的体积大，
由阿基米德原理F浮=G排=ρ液V排g可知，在液体密度相同时，排开水的体积大的土豆受到的力大。
3.我国完全自主设计建造的福建舰的排水量可达8万吨，它满载时受到的浮力是多少?当舰载机升空后，福建舰排开水的体积将怎样变化?g取10 N/kg。
由阿基米德原理可知，福建舰所受的浮力
=8x104kgx10 N/kg
因为福建舰漂浮，所以F浮=G总，
当舰载机起飞后，福建舰所受的总重力G总减小，
所以它所受的浮力F浮减小
所以，福建舰排开水的体积减小。
由于ρ液和g保持不变，F浮减小，
4.相传三国时期，诸葛亮用很轻的竹篾扎成框架，把周围用纸糊起来，并在下端开口处放置一个小碟，点燃小碟内的松脂，就做成了“会飞的灯笼”，后人称其为“孔明灯”(右图)。“孔明灯”为什么能升空?
松脂燃烧加热灯内空气，使灯内空气密度变小
根据G气=ρ气V气g，可知灯内热空气所受的重力减小
而“孔明灯”体积不变，所受的浮力不变
当“孔明灯”所受的浮力大于灯和灯内热空气所受的总重力时，“孔明灯”便能升空。
5. 一个气球的体积跟你们班的教室的体积差不多，这个气球受到的浮力约为多少?空气的密度取1.29 kg/m3，g取10 N/kg。
我们班教室长度大约为14块边长60cm的正方形瓷砖的长度，长度约8.4m;
我们班教室宽度大约12块边长60cm的正方形瓷砖的长度，长度约7.2m;
我们班教室的高度大约3m;
我们班教室空气的体积宽度大约为180m3;
气球受到的浮力F浮=G排=m排g=ρ气V气g
气球的体积V=180m3
=1.29 kg/m3×180m3×10 N/kg
6.人们常用“冰山一角”来形容看到的水面上的冰山远远小于水下部分。已知冰的密度ρ冰为0.9x103kg/m3，请计算冰山露出水面的体积与水下体积之比。
因为冰山漂浮，由二力平衡条件可知
F浮=G冰=m冰g=ρ冰V冰g
F浮=G排=m排g=ρ水V排g
ρ冰V冰g=ρ水V排g
0.9x103kg/m3V冰=1x103kg/m3V排
冰山露出水面的体积与水下体积之比为
7.右图是某同学用烧瓶、橡皮管、玻璃管、橡皮塞制作的潜水艇模型。通过橡皮管吸气或吹气，就可以使烧瓶下沉或上浮。请你也制作一个潜水艇模型，说说你是怎样使“潜水艇”实现下沉或上浮的。
烧瓶浸没在水中时，排开液体的体积和液体密度都不变，
所以烧瓶所受的浮力不变。
当通过橡皮管从烧瓶内吸气时，烧瓶内气压减小，周围的水进入烧瓶，“潜水艇”所受的重力增大，当重力大于浮力时,“潜水艇”下沉;
当通过橡皮管向烧瓶内吹气时，烧瓶内气压增大，将烧瓶内的水排出，“潜水艇”所受的重力减小，当重力小于浮力时，“潜水艇”上浮。
8.青少年在游泳和水上活动时应特别注意安全问题。有一种防溺水救生手环，具有一定的安全防护作用。紧急情况下，只要启动手环上的开关，手环内的气囊就会立刻充满气体，承载人体使头部露出水面。某同学的质量为52.5kg，密度为1.05x103kg/m3，若要使约占人体总体积 的头部露出水面，充气后气囊的体积至少应为多少?手环所受的重力忽略不计，g取10 N/kg。
他与手环漂浮时，他排开水的体积
他与手环漂浮时，他排开水的质量m排=
=1x103kg/m3×0.045m3
他与手环漂浮时，他排开的水受到的重力G排=m排g
=45kg×10N/kg
他与手环漂浮时，他受到的总重力G总=m总g
=52.2kg×10N/kg
他与手环漂浮时，他受到的总浮力F总浮=G总=525N
他与手环漂浮时，他与手环排开水的总体积
手环充气后气囊的体积至少应为
=0.0525m3-0.045m3