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第十章 浮力
课时10.4 跨学科实践：制作微型密度计
2025年课程标准 物理素养
1、知道密度计的原理。 物理观念：知道密度计是利用浮力的原理 。
2、掌握制作微型密度计的 科学思维：了解密度计的基本结构 。
方法。 科学探究：通过实验来验证微型密度计的准确性，包括测量不同密度的液
3、通过制作微型密度计的 体，并记录浮子的浸没深度 。
实践活动，加深对浮力和 科学态度与责任：通过跨学科实践，培养自己的创新思维和解决实际问题
密度等物理概念的理解。 的能力 。
知识点一、制作微型密度计
1.微型密度计的工作原理：微型密度计的制作基于阿基米德原理，即任何浸入液体中的物
体都会受到一个向上的浮力，该浮力等于它所排开的液体所受的重力。
2.设计基本思路：如图所示，把塑料吸管的下端用蜡封口并缠上铜丝，设法让它能竖直漂
浮在水面上。这就是一个最简单的密度计。
3.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。
(1)估算密度计的质量：对于100 mL的小瓶酒精来说，若微型密度计测 量时排开 1~2 mL
的酒精，一般不会导致酒精的溢出。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。
(2)估算标度杆的直径：可以认为消毒酒精的密度为0.86×10³~0.88×10 kg/m³ 是合格
的。如图所示，若密度计漂浮在0.86×10³kg/m³ 的酒精中，液面位于标度杆的A位置；
漂浮在 0.88×10³kg/m³的酒精中，液面位于标度杆的B位置，则测量时液面位于A、B之间的酒精都是合格的。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4mm。
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3mm。
(3)设计微型密度计的结构：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(图10.4-
4),配重位于最下方，浮子 位于上方。
4.制作
(1)选择材料浮子：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。
①标度杆：直径约为3mm 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。
②配 重：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。
（2）制成作品：①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，初步做成一个密度计。
实心塑
料杆
8c
塑料球
②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 露出一截塑料杆。
③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4 mm 宽的彩色胶布中心对着记号贴在 塑料杆上，微型
密度计就做好了如图所示。小强同学取来一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封
口，确保制成一个能始终竖直 在液体中的简易密度计，用这个简易密度计
来测量某液体的密度，实验步骤如下：
（1）用刻度尺测出密度计的长度是10cm；
（2）将密度计放入盛有水的烧杯中，静止后测出密度计露出水面的长度是4cm；
（3）将密度计取出并擦干，然后放入盛有被测液体的烧杯中，静止时所受的浮力
在水中所受的浮力（选填“大于”、“小于”或“等于”），并测出密度计露出液面
的长度是2cm；
（4）被测液体的密度是 g/cm3。
【答案】 漂浮 等于 0.75
【详解】[1]密度计在水中和在液体中都漂浮，根据物体的漂浮条件，受到的浮力大小
都等于重力大小，所以在饮料吸管下端塞入适量金属丝并用石蜡封口，确保制成一个
能始终竖直漂浮在液体中的简易密度计。
（3）[2]自制密度计始终漂浮在液体上，所以密度计在水和待测液体中，其浮力大小
均和重力大小相等，故密度计在水和待测液体中所受的浮力大小是相等的。
（4）[3]假设密度计的横截面积为S，密度计在水和待测液体中所受的浮力大小是相等
的，所以根据阿基米德原理可得
即
所以被测液体的密度是
问题一：制作微型密度计
【角度1】制作微型密度计【典例1】综合实践活动课上，小明用一根长约20cm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。如图甲，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，用笔在吸管上标记水面位置为O点；取出吸管，量出O点至封口端的距离H。
通过分析与计算，除O点外，还在吸管上相应位置分别标上 、 、
、 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 ；
（2）如图乙，吸管漂浮在其他液体中时，吸管底部距离液面的深度
（用 、 、H表示）；
（3）观察简易密度计，管壁上标注的刻度线分布是 （选填“均匀”或
“不均匀”）的；
（4）如图丙，若小明将密度计内铁丝从吸管上端倒出，缠绕到底部外侧，用重新“改
装”后的密度计测同一液体密度，测量结果会 （选填“偏大”“偏小”或
“不变”）。
【答案】 1 不均匀 偏大
【详解】（1）[1]密度计竖直漂浮在水中时，水面位于图中O处，说明此时密度计在
O处显示的密度值应该为水的密度，所以则O处应标为1.0g/cm3。
（2）[2]图甲中，密度计漂浮，受到的浮力等于自身重力，若密度计的底面积即为S，
则密度计排开水的体积 ，密度计受到的浮力
图乙中，密度计在液体中漂浮，受到的浮力仍等于自身重力，即
故吸管底部距离液面的深度（3）[3]由 可知，h和 是反比例函数，因此管壁上标注刻度线分布不均匀。
（4）[4]小明把吸管中的细铁丝拿出来，缠绕在吸管的下端，再用这支密度计去测量
液体的密度，此时排开液体的体积不变，因吸管排开液体的体积等于排开液体的总体
积减去铜丝的体积，所以，吸管排开液体的体积减小，会上浮一些，测得的密度值偏
大，即测出的同一液体密度值偏大。
1、密度计的原理是利用物体的浮沉条件和阿基米德原理，通过测量物体在液体中所受的浮
力来推断液体的密度。
【变式1-1】小明用吸管、铁丝制作了一只简易密度计，将其放入水中时，密度计不能直
立，应 （选填“增加”或“减少”）吸管中铁丝质量；改进后，分别用它测量甲、
乙两种液体的密度，如图所示，则甲、乙两种液体的密度关系是 （选填
“>”、“<”或“=”）。
【答案】 增加 <
【详解】[1]小明将自制的密度计放入水中，密度计不能直立漂浮，应降低其重心，故
需要增加吸管中铁丝质量。
[2]因为密度计在甲、乙两种液体中时，都是漂浮状态，所以
F =F =G
甲 乙
设密度计的底面积为S，则根据
G=F =ρ gV
浮液 液 浸得
即有
ρ gSH=ρ gSh
甲 乙
已知H>h，所以 。
【变式1-2】如图是利用一根吸管制作一个简易密度计。（1）在吸管中装入一些铜丝作为配重，并用蜡封住吸管的下端使底部平整，然后让它
竖直漂浮在水中，若将它放入液体中后不能竖直漂浮，请提出改进做法： ；
（2）O位置处的刻度值为 ；测量某液体时，液面下的深度 ，则
位置处的刻度值比O位置处的刻度值 ；
（3）小明发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小，导致用此密度计测量液体密度时
误差较大，为此同学们提出了如下改进方案，其中可行的是 ；
A．换稍大点的容器做实验
B．换稍粗的吸管制作密度计（质量不变）
C．将吸管适当剪短
D．适当增加密度计的配重
（4）若测量液体密度时，密度计接触到容器的底部，测得的密度值 （选填“大
于”“小于”和“等于”）实际值。
【答案】 在吸管下端再放入一些铜丝 1 小 D 大于
【详解】（1）[1]为了让吸管能竖直的漂浮在液体中，吸管下端装入一些铜丝作为配
重，这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中，若将它放入液体中后不能竖直漂浮，
则可以在吸管下端再放入一些铜丝。
（2）[2]由图a可知，吸管置于水中丙处于竖直漂浮状态，吸管与水面相交位置O处
的刻度为水的密度值1.0g/cm3。
[3]密度计是漂浮在液体中，所受浮力等于本身的重力，则
F =F =G
浮水 浮液
即
ρ gSh =ρ gSh =G
水 1 液 2
由于h>h，所以ρ <ρ ，即O′位置处的刻度值比O位置处的刻度值小。
2 1 液 水
（3）[4]因为F =G，即ρ gSh=G，要使得h变大，可使G变大或使S变小，具体
浮液 液
做法是适当增加密度计的配重，或用更细的细管，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
（4）[5]密度计接触到容器的底部，密度计不能继续向下运动，没入液体中的体积偏
小，因为密度计越往下越大，测量的密度值偏大。【基础强化】
1．如图，将一简易密度计先后放入甲、乙两种不同液体里。两种液体密度分别为ρ 、ρ ，
甲 乙
密度计所受的浮力分别为F 、F 。下列说法正确的是（ ）
1 2
A．ρ >ρ F > F
甲 乙 1 2
B．ρ >ρ F = F
甲 乙 1 2
C．ρ <ρ F < F
甲 乙 1 2
D．ρ <ρ F = F
甲 乙 1 2
【答案】B
【详解】AC．密度计漂浮，则F =G，所以，密度计在两种液体中受到的浮力相等，
浮
都等于密度计受到的重力G，故AC错误；
BD．因为
F =ρ gV =G
浮 液 排
由图知，密度计排开液体的体积：V ρ ，故B正确，
甲排 乙排 甲 乙
D错误。
故选B。
2．小明制作了一个简易密度计，取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并
用石蜡封口（如图所示）。他将密度计放入水中，竖立静止后，在密度计上与水面相平
处标上 ；将密度计分别放入密度为 ， 的两种液体中，竖立静止后，在密
度计与液面相平处标上A、B。下列说法中正确的是（ ）
A．
B．
C．密度计在液体A、B及水中受到的浮力大小相等D．密度计在液体A中受到的浮力大于在液体B中受到的浮力
【答案】C
【详解】A．密度计在不同液体中均漂浮，根据浮沉条件可知受到的浮力不变，由
可知， 越大 越小，由图可知，A在上方，此时对应的 更大，所以
，故A错误；
B．由图可知， ，由 可得， ，故B错误；
CD．密度计在不同液体中均漂浮，根据浮沉条件可知 ，受到的浮力不变，故C
正确，D错误。
故选C。
3．实践小组在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙，制成了a、b两支密度计，
把它们放入装有水的烧杯中，静止后如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．密度计a底部所受水的压强较小
B．密度计b所受浮力等于它的重力
C．两密度计所受重力相等
D．两密度计在水面处的刻度值不相同
【答案】B
【详解】A．由图示知，a密度计浸入水中的深度比b的深，据 知，a底部所
受水的压强较大，故A错误；
BC．密度计漂浮在水中，所受的浮力等于自身重力，所以两支密度计所受的浮力都等
于自身的重力。而a密度计排开水的体积比b的大，据 知，a密度计所受的浮
力比b的大，则a的重力比b的大，故B正确，C错误；
D．两支密度计都是浸在水中，测量的都是水的密度，则两支密度计在水面处的刻度值
相同，故D错误。
故选B。
4．如图所示是关于浮力知识的应用实例，其中说法正确的是（ ）A．图（甲）中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B．图（乙）中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C．图（丙）中液体的密度越大，密度计漂浮时受到的浮力就越大
D．图（丁）中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
【答案】B
【详解】A．浸没在水中的潜水艇在下潜过程中，水密度和排开水的体积不变，由
知道，所受的浮力不变，故A错误；
B．巨轮之所以能够浮在水面上，是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力，
故B正确；
C．密度计测液体密度时，都是漂浮的，所以浮力都等于重力，在不同液体中，密度计
所受浮力不变，故C错误；
D．气球是利用在空气中的浮力来工作的，当气体的密度小于空气的密度时，才可以升
空，故D错误。
故选B。
5．亮亮用粗细不同的吸管制作了A、B两支质量相同的密度计，通过实验刻出（ 、
1.0g/cm3、1.2g/cm3三条刻度线，发现一支刻度线疏、一支刻度线密，亮亮测出刻度线
到配重端的吸管长度h，作出h与对应液体密度的倒数的关系图像如图所示，则下列说
法中正确的是（ ）
A．密度计A刻度线疏，吸管粗
B．密度计A刻度线密，吸管粗
C．密度计B刻度线疏，吸管粗
D．密度计B刻度线密，吸管粗
【答案】D
【详解】因为密度计在液体中处于漂浮状态，所以F ＝G，即
浮可得
当液体密度相同时，h与横截面积成反比，即密度计刻度线疏的横截面积小，结合图像
可知，当液体密度相同时，h ＞h ，即密度计A刻度线疏，因此密度计A刻度线疏，
A B
吸管细；密度计B刻度线密，吸管粗，故ABC错误，D正确。
故选D。
6．将适量的橡皮泥粘在铅笔的一端，使铅笔能竖立浮在液体中，这就制成了一个简易密度
计，将它分别放在盛有不同液体的烧杯中，静止时液面相平如图所示，下列说法不正确
的是（ ）
A．液体对杯底的压强p ＞p ＞p
乙 甲 丙
B．简易密度计受到的浮力F ＝F ＝F
浮甲 浮乙 浮丙
C．向甲杯中慢慢加入乙杯内的液体，铅笔浸没部分将变少
D．用简易密度计可直接测出液体密度的大小
【答案】D
【详解】
AB．物体在液体中漂浮，浮力等于重力，即在三个容器中受到的浮力大小相等，根据
浸入液体体积的不同，可知 ；静止时液面相平，由 知：液体对杯底
的压强 ，故AB正确，不符合题意；
C．已知 ，向甲杯中慢慢加入乙杯内的液体，使得混合液体密度增大，故铅笔
要上浮一些，浸没部分将变少，故C正确，不符合题意；
D．从图中可以看出仪器在三种液体中排开液体的体积大小，根据公式 可以
比较三种液体密度的大小，由于简易密度计上无刻度值，无法直接读出液体密度的大小，
故D错误，符合题意。
故选D。
7．在制作简易密度计的综合实践活动中，选择一根饮料吸管，在其下端加适当的配重，并
将这一端封闭起来，使其 漂浮在液体中。分别用它来测量水和盐水的密度时，
液面处在吸管A、B两处，则液面在A处时测量的是 的密度。（ρ ＜ρ ）
水 盐水【答案】 竖直 水
【详解】[1]选择粗细均匀的饮料吸管，在其下端加适当的配重，并将这一端封闭起来，
是为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中。
[2]密度计是漂浮在液体中，所受浮力等于本身的重力，保持不变，如果液体的密度越
大，则密度计浸入液体中的体积越小，即越往上浮，则露出液面部分的长度越长，则液
面在A处时测量的是盐水。
8．学完浮力之后，小明在实践活动中利用吸管和细铁丝做了一个简易密度计。小明将自制
的密度计分别放入装有浓盐水和清水的杯子中，如图所示，这是密度计静止后所处的状
态。由此可以判断， （选填“甲”或“乙”）杯中的是清水；该密度计在清水中
所受的浮力 （选填“大于”“等于”或“小于”）在浓盐水中所受的浮力。（
）
【答案】 甲 等于
【详解】[1][2]由于都漂浮在液体中，浮力等于重力，同一个密度计，重力相同，浮力
相同，根据 可知，甲的排开液体的体积大一些，故密度小一些，为清水。
9．利用笔芯自制密度计，同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯应该选用 将所选笔芯
放入水中，它能竖直的漂浮在水中，在笔芯上标出水面的位置A，将笔芯放入酒精中，
仍可漂浮，标出液面的位置B，如图所示，该笔芯漂浮在水中和酒精中时受到的浮力
大小关系为 （填“相等”或“不等”）。
【答案】 用了一半油墨的旧笔芯 相等【详解】[1]应该选用将所选用了一半油墨的旧笔芯放入水中，这样的旧笔芯重心低，
稳度大，它能竖直漂浮在水中。
[2]笔芯漂浮在水中和酒精中时都漂浮，受到的浮力都等于笔芯自身的重力，故该笔芯
漂浮在水中和酒精中时受到的浮力大小相等。
【能力培优】
10．小张在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度。实验器材有：刻度尺、
圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水。
实验步骤如下：
①用刻度尺测出竹筷的长度L
②竹筷的下端缠上适量的细铅丝
③把自制的密度计放入盛水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h（如
1
图所示）
④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中，静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h
2
根据上面的步骤回答下列问题：
(1)竹筷下端缠上适量的细铅丝，主要目的是 （选填“降低重心”或“增
大支撑面”）使竹筷能竖直漂浮在液面；
(2)密度计是利用浮力等于重力的条件工作的，竹筷下表面受到水的压强
竹筷下表面受到盐水的压强；（均选填“大于”、“等于”、或“小于”）
(3)被测液体的密度越大，密度计排开液体的体积 ；（选填“越小”或
“越大”）
(4)被测盐水的密度表达式：ρ ＝ 。（不计铅丝体积，水的密度为ρ ）
盐水 水
【答案】(1)降低重心
(2)等于
(3)越小
(4)
【详解】（1）重心越低，稳度越大，故竹筷下端缠上适量的细铅丝，主要目的是降低
重心使竹筷能竖直漂浮在液面。
（2）密度计不管放入哪种液体中，都是漂浮，所以浮力等于自身的重力，故重力相同，
浮力相同，所以将该自制的密度计放入水或盐水中时，都是漂浮，浮力相等，据浮力
的产生原因：“浮力的大小等于浸入液体中的物体上下表面的压力差”可知
F =F ﹣F =F ﹣0=p S﹣0=p S
浮 下 上 下 下 下由于浮力相等，所以p 相等，故竹筷下表面受到水的压强等于竹筷下表面受到盐水的
下
压强。
（3）根据 可知，同一密度计，在不同液体中的浮力相同，液体密度越大，
排开液体的体积就越小。
（4）在水中时
在盐水中时
因为浮力相等，所以
因此
11．在一次物理综合实践活动中，小明同学用吸管制作了一个简易的密度计。
（1）小明把制作好的密度计先后放入三种不同的液体中，静止时如图甲中a、b、c所
示。则三种液体密度的大小关系正确的是 ；
A． B． C． D．
（2）小明用刻度尺测出密度计的长度为h，然后将密度计放入水中，测出密度计露出
水面的高度为 ，再将该密度计放入待测液体中，密度计露出液体表面的高度为 ，
如图乙所示，已知水的密度为 ，请写出待测液体密度的表达式： （用
上述物理量字母表示）；
（3）小明做了4次实验，获得的数据如下表所示，小明通过分析计算出了表格中空白
的数据，液体密度 所对应吸管底部所受到液体的压强应为 Pa；
液体密度 0.8 1.0 1.6 2.0
露出高度h/cm 7.50 10.00 13.75
（4）小明用粗细不同的吸管制作了A、B两支质量相同的密度计，通过实验刻出了密度分别为 、 和 的三条刻度线，他发现一支刻度线疏、一支刻
度线密，小明测出刻度线到配重端的吸管长度H，作出H与对应液体密度的倒数 的
关系图像如图丙所示，则 （填字母）。
A．密度计A刻度线疏，吸管粗 B．密度计A刻度线密，吸管粗
C．密度计B刻度线疏，吸管粗 D．密度计B刻度线密，吸管粗
【答案】 B 1000 D
【详解】（1）[1]密度计在abc三种液体中均为漂浮状态，受到的浮力相等，密度计在
c中排开液体体积最大，在b中排开液体体积最小，由 得
故ACD错误，B正确。
故选B。
（2）[2]由浮沉条件得，两密度计受到的浮力相等，由阿基米德原理得
则
（3）[3]由表格中数据得
解得
由
得
液体密度 所对应吸管露出的长度为
底部在液体中的深度为
（4）[4]密度计始终漂浮在液体表面，受到的浮力等于重力，两密度计的质量相同，重力相同，受到的浮力相同，由阿基米德原理得，密度计排开液体体积相同，吸管粗
的密度计，浸入液体中的长度较小，则吸管粗的刻度线密；由图像得，液体密度相同
时，A吸管的H较大，说明A吸管的较细，刻度较稀疏；B吸管的较粗，刻度较密集，
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
12．小宇按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
（1）取一根粗细均匀的饮料吸管，在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属
丝的目的是使吸管能 在液体中。
（2）将吸管放到水中的情景如图甲所示，测得浸入的长度为H；放到另一液体中的情
景如图乙所示，用ρ 、ρ 分别表示液体和水的密度，则ρ ρ （选填
液 水 液 水
“=”、“>”或“＜”），h的表达式是h= （用ρ 、ρ ，及H表示）。
水 液
（3）小宇根据图甲在吸管上标出1.0刻度线（单位g/cm3，下同），再利用上述关系
式进行计算，标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线（图中未画出），结果发现，1.1刻
线在1.0刻线的 （选填“上”或“下”）方，且越往下刻度值越
，相邻刻线的间距 （选填“均匀”或“不均匀”）。
（4）为检验刻度误差，小宇取来食油，先用天平和量筒测量其密度，然后用这个密度
计测量。操作时发现出现了图丙的情形，这让他很扫兴。难道实验就此终止了吗？根
据经验或思考，在不更换食油的情况下，你认为可以进行怎样的尝试： ？
【答案】 竖直漂浮 > 下 大 不均匀 见解
析
【详解】（1）[1]为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中，需要在吸管下端塞入一些
金属丝作为配重。
（2）[2]由于吸管在甲、乙图中均漂浮，所以F =G，由于重力不变，则在水和另一
浮
种液体中受到的浮力相等，根据 ，由图甲、乙可知V >V ，所以ρ ＜
排甲 排乙 水
ρ 。
液
[3]设吸管的底面积为S，根据物体浮沉条件可知，F =F ，即ρ gSH=ρ gSh，解
浮水 浮夜 水 液
得
（3）[4][5][6]根据（2）可知，将上端刻度与下端刻度进行比较，得到刻度线的两个特点是：上端刻度线小、下端刻度大和上端刻度疏、下端刻度密；即1.1刻线是在1.0刻
线的下方，越往下刻度越大，且相邻刻线的间距是不均匀的。
（4）[7]由图丙所示的情形，说明密度计的重力过大，应该使密度计漂浮在液体中，
不能沉底，在不更换食用油的情况下，可以向容器中加油或者将容器换成直径细些的，
以提高油的深度。
