知識點一、制作微型密度計
1.微型密度計的工作原理：微型密度計的制作基于阿基米德原理，即任何浸入液體中的物體都會受到一個向上的浮力，該浮力等于它所排開的液體所受的重力。
2.設(shè)計基本思路：如圖所示，把塑料吸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。這就是一個最簡單的密度計。
3.設(shè)計符合要求的密度計，應(yīng)該著重考慮兩個因素：一個是密度計的質(zhì)量，另一個是標度桿的直徑。
(1)估算密度計的質(zhì)量：對于100 mL的小瓶酒精來說，若微型密度計測 量時排開1~2 mL的酒精，一般不會導(dǎo)致酒精的溢出。1~2 mL酒精的質(zhì)量為1g 左右，因此我們設(shè)計的微型密 度計的質(zhì)量也應(yīng)為1g左右。
(2)估算標度桿的直徑：可以認為消毒酒精的密度為0.86×103~0.88×10 kg/m3 是合格的。如圖所示，若密度計漂浮在0.86×103kg/m3 的酒精中，液面位于標度桿的A位置；漂浮在 0.88×103kg/m3的酒精中，液面位于標度桿的B位置，則測量時液面位于A、B之間的酒精都是合格的。A、B間的長度過小，不便于觀察者分辨。為此，可設(shè)定A、B 間的長度不少于4mm。
這樣，根據(jù)圓柱體的體積公式，就可以計算標度 桿的橫截面積和直徑了。通過估算，可以知道標度桿 的橫截面積約為0.07 cm2, 直徑約為3mm。
(3)設(shè)計微型密度計的結(jié)構(gòu)：為了使微型密度計能在酒精中豎直漂浮，需要在標 度桿下部增加配重(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(圖10.4-4),配重位于最下方，浮子 位于上方。
4.制作
(1)選擇材料浮子：可以用小泡沫塑料球作為浮子，也可以截一段稍粗點的塑料管，將其兩頭封口作為浮子。
①標度桿：直徑約為3mm 的細塑料管、做棉簽的實心塑料桿 以及細的圓珠筆芯等，都可以用來做標度桿。
②配 重：可以在實心塑料桿下端纏上若干圈銅絲，或者在空 心的細塑料管下端插入一段粗鐵絲作為配重。改變銅絲 或鐵絲的長度就可以調(diào)節(jié)配重。
（2）制成作品：①用制作棉簽的實心塑料桿(直徑約為3mm)作為 標度桿，塑料桿中部套一個直徑約1.2cm的泡沫塑料球作為浮子，下端繞有銅絲作為配重，初步做成一個密度計。
實心塑料桿
塑料球
銅絲-
8cm
②把這個密度計漂浮在水中調(diào)節(jié)配重。改變銅絲的長 度，使密度計在水中漂浮時浮子浸沒在水中，水面上方 露出一截塑料桿。
③把調(diào)好配重的微型密度計放入標準消毒酒精中。待 微型密度計靜止時，依據(jù)液面的位置在標度桿上做一個記號。最后，用4 mm 寬的彩色膠布中心對著記號貼在 塑料桿上，微型密度計就做好了如圖所示。
小強同學(xué)取來一根粗細均勻的飲料吸管，在其下端塞入適量金屬絲并用石蠟封口，確保制成一個能始終豎直 在液體中的簡易密度計，用這個簡易密度計來測量某液體的密度，實驗步驟如下：
（1）用刻度尺測出密度計的長度是10cm；
（2）將密度計放入盛有水的燒杯中，靜止后測出密度計露出水面的長度是4cm；
（3）將密度計取出并擦干，然后放入盛有被測液體的燒杯中，靜止時所受的浮力 在水中所受的浮力（選填“大于”、“小于”或“等于”），并測出密度計露出液面的長度是2cm；
（4）被測液體的密度是 g/cm3。
問題一：制作微型密度計
【角度1】制作微型密度計
【典例1】綜合實踐活動課上，小明用一根長約20cm的圓柱狀飲料吸管、一段細鐵絲、石蠟和水等制作了一個簡易密度計。如圖甲，先將吸管兩端剪平，鐵絲密繞成小團后塞入吸管一端，再用石蠟將該端口堵住密封；接著，將吸管置于水中使其處于豎直漂浮狀態(tài)，用筆在吸管上標記水面位置為O點；取出吸管，量出O點至封口端的距離H。通過分析與計算，除O點外，還在吸管上相應(yīng)位置分別標上、、、密度值。使用時，將密度計靜置于待測液體中，讀出吸管壁上液面處的數(shù)值即為液體密度。
（1）O位置處的刻度值為 ；
（2）如圖乙，吸管漂浮在其他液體中時，吸管底部距離液面的深度 （用、、H表示）；
（3）觀察簡易密度計，管壁上標注的刻度線分布是 （選填“均勻”或“不均勻”）的；
（4）如圖丙，若小明將密度計內(nèi)鐵絲從吸管上端倒出，纏繞到底部外側(cè)，用重新“改裝”后的密度計測同一液體密度，測量結(jié)果會 （選填“偏大”“偏小”或“不變”）。

1、密度計的原理是利用物體的浮沉條件和阿基米德原理，通過測量物體在液體中所受的浮力來推斷液體的密度。
【變式1-1】小明用吸管、鐵絲制作了一只簡易密度計，將其放入水中時，密度計不能直立，應(yīng) （選填“增加”或“減少”）吸管中鐵絲質(zhì)量；改進后，分別用它測量甲、乙兩種液體的密度，如圖所示，則甲、乙兩種液體的密度關(guān)系是 （選填“>”、“ρ乙 F1> F2 B．ρ甲>ρ乙 F1= F2
C．ρ甲

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第4節(jié) 跨學(xué)科實踐：制作微型密度計

版本： 人教版（2024）

年級： 八年級下冊（2024）

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