苏科版（2024）物理八年级下册 第九章 压强和浮力 跨学科实践 设计制作简易密度计 （课件）

压强和浮力跨学科实践 设计制作简易密度计意想不到的作用1.查阅资料，了解密度计的工作原理。2.通过查阅资料，结合所学浮力和密度的知识，利用身边随手可得的材料设计并制作密度计。3.能够从方案设计、制作工艺和检验结果是否符合预期要求等方面进行评估。任务与要求 根据上述发现，利用身边随手可得的材料制作用于测量液体密度的简易密度计。设计与实施1. 从实践中获得灵感。想一想：如果将鸡蛋换成柱状的物体，那么食盐水的密度可以用什么物理量来表示? 图 9-44 中的哪一种柱状物体能较好地反映不同液体密度之间的差异? 请结合几何知识简要说明理由。2. 设计思路。要完成设计和制作液体密度计这项任务，你需要像工程师那样将任务分解为一个个小问题，综合考虑并逐个解决。( 1 )选择怎样的柱状物体更合适? 除此之外，还需要哪些器材?( 2 )柱状物体能竖直漂浮在液体中吗? 如何解决?( 3 )如何标注刻度? 能否借助数学方法解决这一问题?( 4 )如何进行检验和校准?制作简易密度计的原理 简易密度计是根据物体漂浮时所受浮力等于重力的原理制作的。根据阿基米德原理F浮ρ液V排g，在密度计重力不变的情况下，液体密度ρ液不同，密度计排开液体的体积V就不同。液体密度越大，排开液体的体积越小，密度计浸入液体中的深度就越浅；反之，液体密度越小，排开液体的体积越大，密度计浸入液体中的深度就越深。这样就可以通过密度计浸入液体的深度来反映液体的密度大小。3. 实践制作。 取一根塑料吸管，下端塞入配重，如铁丝、铁屑等，并密封。想一想：这样做有什么好处? 调整配重，使其竖直漂浮在水中，在吸管上标出水面的位置，并测出该位置到吸管下端的距离 H。根据“方法技巧”中的提示推导出公式，计算吸管浸入不同液体的深度 h，并填入下表。根据表中的数据在吸管上标出相应刻度。 看一看：刻度线分布有什么特点? 你能用所学的数学知识解释这一现象吗? 4. 检验刻度的准确性。 先用天平和量筒测出饱和食盐水的密度，再用自制的密度计进行测量并比较。你还可以用它测量其他已知密度的液体，看看测量值与实际值之间差异有多大。尝试用自制的密度计测量食用油、酱油、牛奶、果汁饮料等液体的密度，你发现了什么问题?5. 改进提升。 想一想：如何使自制密度计上刻度线之间的距离大一些，以提高测量精度?如何改进才能使自制的密度计具有实用价值? 图 9-46 所示是实验室常用的玻璃密度计，请观察它的结构、测量范围、 测量精度以及刻度间距。它的结构与自制的密度计有何不同? 这对你改进设计有哪些启发?(1)要使自制密度计上刻度线之间的距离大一些，以提高测量精度，可以采取以下几种方法：①减小吸管的直径：根据阿基米德原理，当密度计的横截面积减小时，为了保持浮力等于重力，密度计浸入液体的深度会增加，从而使得刻度线之间的距离变大。②增加密度计的配重：通过增加密度计的配重，可以增加密度计排开液体的体积，从而使得刻度线之间的距离增加。(2)为了使自制的密度计具有实用价值，可以考虑以下改进措施：①特殊构造：常见的密度计具有特殊的构造，比如下方装有铅丸或水银以增加排开液体的体积，这样的设计可以使密度计竖直漂浮在待测液体中，并且能够更精确地测量不同密度的液体。②校准密度计：定期校准密度计，以确保其测量结果的准确性。③增加刻度线部分的长度：通过增加有刻度线的部分长度，可以使得密度计的测量范围 (量程) 更大，从而提高其实用性。(3)玻璃密度计①结构：实验室常用的玻璃密度计一般由玻璃制成，上方是规则圆柱形的刻度部分，下方是不规则圆柱形，内有空腔，下端配重腔装有铅颗粒，能使密度计竖直漂浮在待测液体中。②测量范围：实验室常用的玻璃密度计有多种量程，测量范围一般有 1.0~2.0 g/cm3、1.1~1.2 g/cm3、1.0~1.35 g/cm3等规格。③测量精度：实验室常用的玻璃密度计的测量精度一般为 0.001 g/cm3 。④刻度间距：密度计的刻度是不均匀的，上疏下密。这是因为密度计的刻度值与液体密度的关系是非线性的，相同的密度差对应的高度差不等。(4)对比自制的密度计，实验室常用的玻璃密度计与自制密度计的主要区别在于：①结构上的差异：实验室用的玻璃密度计结构更为复杂，有不规则圆柱形的下部和铅颗粒，而自制的密度计可能是规则的圆柱体。②刻度线的分布：实验室用的玻璃密度计刻度线较精确，而自制的简易密度计刻度线可能较为粗略。(5)这些差异对我们改进设计有以下启发：①重心与稳定性：实验室用的玻璃密度计通过铅颗粒降低重心，提高稳定性。在自制密度计设计时，也应考虑如何通过配重来降低重心，使密度计更稳定地漂浮。②测量范围与精度：实验室用的玻璃密度计具有较宽的测量范围和高精度，自制密度计设计时也应尽可能扩大测量范围并提高精度。③材料与结构优化：实验室用的玻璃密度计使用特殊设计的玻璃和铅颗粒，自制密度计可以考虑使用不同的材料和结构来优化性能。交流与评价1. 你在完成设计和制作任务的过程中，遇到了哪些困难? 你是如何解决的?2. 你认为数学与工程设计的思维和能力，对你完成设计制作液体密度计这项任务有什么帮助?3. 从方案设计、制作工艺和检验结果是否符合预期要求等方面进行评价。谢谢观看