Studiul densității substanțelor începe în cursul fizicii de liceu. Acest concept este considerat fundamental în prezentarea ulterioară a fundamentelor teoriei cinetice moleculare în cursurile de fizică și chimie. Scopul studierii structurii materiei, metodele de cercetare pot fi presupuse a fi formarea de idei științifice despre lume.
Ideile inițiale despre o singură imagine a lumii sunt date de fizică. Clasa a 7-a studiază densitatea materiei pe baza celor mai simple idei despre metodele de cercetare, aplicarea practică a conceptelor și formulelor fizice.
Metode de cercetare fizică
După cum știți, observația și experimentul se disting printre metodele de studiu a fenomenelor naturale. Observațiile fenomenelor naturale sunt predate în școala elementară: se fac măsurători simple, adesea păstrează un „Calendar al naturii”. Aceste forme de învățare îl pot determina pe copil să exploreze lumea, să compare fenomenele observate, să identifice relații cauză-efect.
Cu toate acestea, doar un experiment realizat pe deplin îi va oferi tânărului cercetător instrumentele pentru a descoperi secretele naturii. Dezvoltarea abilităților experimentale, de cercetare se realizează în cadrul orelor practice și în cursul lucrărilor de laborator.
Un experiment în cursul fizicii începe cu definițiile unor astfel de mărimi fizice precum lungimea, aria, volumul. În același timp, se stabilește o legătură între cunoștințele matematice (destul de abstracte pentru un copil) și cele fizice. Apelul la experiența copilului, luarea în considerare a faptelor cunoscute de el de mult timp din punct de vedere științific contribuie la formarea competenței necesare în el. Scopul învățării în acest caz este dorința de a înțelege în mod independent noul.
Densitatea de studiu
În conformitate cu metoda de predare problematică, la începutul lecției, puteți întreba o ghicitoare binecunoscută: „Care este mai greu: un kilogram de puf sau un kilogram de fontă?” Desigur, copiii de 11-12 ani pot răspunde cu ușurință la o întrebare pe care o cunosc. Dar abordarea esenței problemei, capacitatea de a-și dezvălui particularitatea, duce la conceptul de densitate.
Densitatea unei substanțe este masa unei unități de volum. Tabelul de densitate al substanțelor, dat de obicei în manuale sau cărți de referință, vă permite să evaluați diferențele dintre substanțe, precum și stările agregate ale unei substanțe. O indicație a diferenței în proprietățile fizice ale solidelor, lichidelor și gazelor, discutată mai devreme, o explicație a acestei diferențe nu numai în structura și aranjarea reciprocă a particulelor, ci și în exprimarea matematică a caracteristicilor unei substanțe, ia studiul fizicii la un alt nivel.
Tabelul vă permite să consolidați cunoștințele despre semnificația fizică a conceptului studiatdensitatea substanței. Copilul, dând un răspuns la întrebarea: „Ce înseamnă valoarea densității unei anumite substanțe?”, înțelege că aceasta este o masă de 1 cm3 (sau 1 m 3) substanțe.
Problema unităților de densitate poate fi pusă deja în această etapă. Este necesar să se ia în considerare modalități de conversie a unităților de măsură în diferite sisteme de referință. Acest lucru face posibilă scăparea de gândirea statică, acceptarea altor sisteme de calcul și în alte chestiuni.
Determinarea densității
Desigur, studiul fizicii nu poate fi complet fără rezolvarea problemelor. În această etapă, sunt introduse formule de calcul. Formula densității la fizica de clasa a 7-a este probabil primul raport fizic al cantităților pentru copii. I se acordă o atenție deosebită nu numai datorită studiului conceptelor de densitate, ci și faptului de predare a metodelor de rezolvare a problemelor.
În această etapă este pusă algoritmul de rezolvare a unei probleme fizice de calcul, ideologia aplicării formulelor de bază, definițiilor, tiparelor. Profesorul încearcă să învețe analiza problemei, modul de căutare a necunoscutului, particularitățile utilizării unităților de măsură folosind un astfel de raport precum formula densității în fizică.
Exemplu de rezolvare a problemelor
Exemplu 1
Stabiliți din ce substanță este format un cub cu o masă de 540 g și un volum de 0,2 dm3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analiză
Pe baza întrebării problemei, înțelegem că ne va ajuta să stabilim materialul din care este făcut cubultabel de densitate pentru solide.
În consecință, să determinăm densitatea materiei. În tabele, această valoare este dată în g/cm3, deci volumul de la dm3 tradus în cm3.
Decizie
După definiție: ρ=m: V.
Ni se dă: volum, masă. Densitatea materiei poate fi calculată:
ρ=540 g: 200 cm3=2,7 g/cm3, care corespunde aluminiului.
Răspuns: cubul este din aluminiu.
Determinarea altor cantități
Folosirea formulei de calcul a densității vă permite să determinați alte mărimi fizice. Masa, volumul, dimensiunile liniare ale corpurilor asociate cu volumul sunt ușor de calculat în sarcini. Cunoașterea formulelor matematice pentru determinarea ariei și volumului formelor geometrice este folosită în sarcini, ceea ce face posibilă explicarea necesității studierii matematicii.
Exemplu 2
Determinați grosimea stratului de cupru care acoperă o parte cu o suprafață de 500 cm2 dacă se știe că s-au folosit 5 g de cupru pentru acoperire.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8,92g/cm3.
Analiză
Tabelul de densitate al substanțelor vă permite să determinați densitatea cuprului.
Să folosim formula de calcul a densității. În această formulă, există un volum al unei substanțe, pe baza căruia se pot determina dimensiunile liniare.
Decizie
După definiție: ρ=m: V, dar nu există o valoare dorită în această formulă, așa că folosim:
V=S x h.
Înlocuind în formula principală, obținem: ρ=m: Sh, de unde:
h=m: S xρ.
Calculați: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 microni.
Răspuns: grosimea stratului de cupru este de 11 microni.
Determinarea experimentală a densității
Natura experimentală a științei fizice este demonstrată în cursul experimentelor de laborator. În această etapă, sunt dobândite abilitățile de a efectua un experiment, de a explica rezultatele acestuia.
Sarcina practică de determinare a densității materiei include:
- Determinarea densității unui lichid. În această etapă, cei care au folosit deja un cilindru gradat pot determina cu ușurință densitatea unui lichid folosind formula.
- Determinarea densității unui corp solid de formă regulată. Această sarcină este, de asemenea, fără îndoială, deoarece probleme de calcul similare au fost deja luate în considerare și s-a acumulat experiență în măsurarea volumelor prin dimensiunile liniare ale corpurilor.
- Determinarea densității unui corp solid de formă neregulată. Când îndeplinim această sarcină, folosim metoda de determinare a volumului unui corp de formă neregulată folosind un pahar. Este util să ne amintim încă o dată caracteristicile acestei metode: capacitatea unui corp solid de a deplasa un lichid al cărui volum este egal cu volumul corpului. În plus, sarcina este rezolvată în mod standard.
Întrebări de complexitate crescută
Puteți complica sarcina invitând băieții să determine substanța din care este făcut corpul. Tabelul de densitate al substanțelor utilizate în acest caz vă permite să acordați atenție necesității de a putea lucra cuinformații de fundal.
La rezolvarea problemelor experimentale, elevii trebuie să aibă cunoștințele necesare în domeniul utilizării instrumentelor fizice și conversiei unităților de măsură. Adesea, aceasta este ceea ce cauzează cel mai mare număr de erori și deficiențe. Poate că această etapă a studiului fizicii ar trebui să i se acorde mai mult timp, vă permite să comparați cunoștințele și experiența cercetării.
Densitate în vrac
Studiul unei substanțe pure este, desigur, interesant, dar cât de des se găsesc substanțe pure? În viața de zi cu zi, întâlnim amestecuri și aliaje. Cum să fii în acest caz? Conceptul de densitate în vrac va împiedica elevii să facă greșeala tipică de a folosi valorile medii ale densității substanțelor.
Este extrem de necesar să clarificăm această problemă, să oferim o oportunitate de a vedea, de a simți diferența dintre densitatea unei substanțe și densitatea în vrac este într-un stadiu incipient. Înțelegerea acestei diferențe este necesară în continuarea studiului fizicii.
Această diferență este extrem de interesantă în cazul materialelor în vrac. Este posibil să se permită copilului să studieze densitatea în vrac în funcție de compactarea materialului, de dimensiunea particulelor individuale (pietriș, nisip, etc.) în timpul activității inițiale de cercetare.
Densitatea relativă a substanțelor
Compararea proprietăților diferitelor substanțe este destul de interesantă pe baza valorilor relative. Densitatea relativă a materiei este una dintre aceste cantități.
De obicei, densitatea relativă a unei substanțe este determinată despre apa distilată. Ca raport dintre densitatea unei substanțe date și densitatea unui standard, această valoare este determinată cu ajutorul unui picnometru. Dar aceste informații nu sunt folosite în cursul școlar de științe naturale, sunt interesante pentru studiu profund (cel mai adesea opțional).
Nivelul olimpiadei de studiere a fizicii și chimiei poate fi, de asemenea, afectat de conceptul de „densitate relativă a unei substanțe în raport cu hidrogenul”. De obicei se aplică gazelor. Pentru a determina densitatea relativă a unui gaz, se găsește raportul dintre masa molară a gazului studiat și masa molară a hidrogenului. Utilizarea greutății moleculare relative nu este exclusă.
