第十章

浮力第4節

跨學科實踐制作微型密度計物理觀念通過簡易密度計的設計和制作，讓學生學會應用二力平衡和浮力等知識進行技術設計的思想和方法。科學思維1.通過簡易密度計的設計、制作，培養學生敢于動手、樂于創新、發現問題和解決問題的能力。2.通過實踐促進學生的思考和探索，培養他們的批判性思維和創新能力。將物理知識應用到實際生活中，解決實際問題。科學態度與責任通過交流和展示，提高語言表達和自我評價及相互評價的能力。重點難點觀察兩個相同的、裝有適量細沙的易拉罐在水中和鹽水中漂浮的現象，思考現象形成的原因。

我們發現雞蛋在濃鹽水中能漂浮，而且鹽水的密度越大雞蛋漂浮時排開液體的體積越小。由此我們可以推測，對于同一物體來說，它漂浮時排開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測量液體密度的儀器——密度計。觀看輪船的吃水線圖片，請學生思考為什么同一艘輪船在不同的海域，吃水線的位置不同?任務一、了解密度計的工作原理選擇一根塑料吸管，在其下端加適當的配重，并用蠟將這一端封閉起來，使其能豎直漂浮在液體中。設吸管的橫截面積是S，測出吸管浸入水中的深度為H，根據漂浮條件有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。根據這個式子的數量關系可對簡易密度計進行標度。任務二、設計微型密度計的結構1.設計微型密度計的基本結構如：繞一些銅絲，但繞銅絲后的標度桿放在酒精中會下沉，因此還要在標度桿上固定一個浮子來增大浮力。這樣，微型密度計由標度桿、浮子和配重三部分組成，配重位于最下方，浮子位于上方。任務二、設計微型密度計的結構2.思考微型密度計的設計要求(1)將密度計放入小瓶中，酒精不溢出。對于一瓶凈含量為100mL的小瓶酒精，用微型密度計測量時，排開1～2mL(質量約為1g)的酒精時不會導致酒精溢出，即微型密度計的質量大概約為1g。任務二、設計微型密度計的結構2.思考微型密度計的設計要求(2)密度計的標桿上的刻度線要便于觀察。合格酒精的密度范圍為0.86～0.88kg/m3，密度計上0.86和0.88兩刻度線之間的長度要夠長，便于觀察。可設定兩刻度線之間的長度不少于4mm。任務二、設計微型密度計的結構2.思考微型密度計的設計要求(2)密度計的標桿上的刻度線要便于觀察。按照要求，對自制密度計進行標定，如圖所示。通過計算可得標度桿的橫截面積約為0.07cm2，直徑約為3mm。依據教材所提供的方法和步驟，動手制作微型密度計。任務三、制作微型密度計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兒的塑料管，將其兩頭封口作為浮子。依據教材所提供的方法和步驟，動手制作微型密度計。任務三、制作微型密度計1.選擇材料（2）標度桿直徑約為3mm的輕質細管都可以用來做標度桿。（3）配重在標度桿的下端纏上若干圈銅絲作為配重，改變銅絲的長度和圈數就可以調節配重。依據教材所提供的方法和步驟，動手制作微型密度計。任務三、制作微型密度計2.制作(1)按要求選擇材料，并制作微型密度計。(2)把密度計漂浮在水中，調節配重。(3)將密度計放入標準消毒酒精中并做好記號。依據教材所提供的方法和步驟，動手制作微型密度計。任務三、制作微型密度計3.交流展示(1)老師準備了若干瓶密度不同的酒精，請用自制的微型密度計測量這些酒精，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。你的測量結果與老師公布的結果相同嗎?依據教材所提供的方法和步驟，動手制作微型密度計。