Undersøgelsen af stoffers tæthed begynder i løbet af gymnasiefysik. Dette koncept anses for grundlæggende i den videre præsentation af grundlaget for molekylær kinetisk teori i kurserne i fysik og kemi. Formålet med at studere stofstrukturen, forskningsmetoder kan antages at være dannelsen af videnskabelige ideer om verden.
Oprindelige ideer om et enkelt billede af verden er givet af fysikken. 7. klasse studerer stoffets tæthed på grundlag af de enkleste ideer om forskningsmetoder, den praktiske anvendelse af fysiske begreber og formler.
Metoder til fysisk forskning
Som du ved, skelnes observation og eksperimenter blandt metoderne til at studere naturfænomener. Observationer af naturfænomener undervises i folkeskolen: der tages simple målinger, ofte fører de en "naturkalender". Disse former for læring kan føre barnet til behovet for at udforske verden, sammenligne observerede fænomener, identificere årsag-og-virkning-forhold.
Men kun et fuldt gennemført eksperiment vil give den unge forsker værktøjerne til at afsløre naturens hemmeligheder. Udviklingen af eksperimentelle forskningsfærdigheder udføres i praktiske timer og i løbet af laboratoriearbejde.
Et eksperiment i løbet af fysikken begynder med definitioner af sådanne fysiske størrelser som længde, areal, volumen. Samtidig etableres en sammenhæng mellem matematisk (ret abstrakt for et barn) og fysisk viden. Appel til barnets oplevelse, overvejelse af fakta, der er kendt for ham i lang tid fra et videnskabeligt synspunkt, bidrager til dannelsen af den nødvendige kompetence i ham. Formålet med at lære i dette tilfælde er ønsket om selvstændigt at forstå det nye.
Studietæthed
I overensstemmelse med den problematiske undervisningsmetode kan du i begyndelsen af lektionen stille en velkendt gåde: "Hvad er tungere: et kilo fnug eller et kilo støbejern?" 11-12-årige kan selvfølgelig sagtens svare på et spørgsmål, de kender. Men at tage fat på essensen af problemet, evnen til at afsløre dets særegenhed, fører til begrebet tæthed.
Tætheden af et stof er massen af en enhed af dets volumen. Densitetstabellen over stoffer, som norm alt er angivet i lærebøger eller opslagsbøger, giver dig mulighed for at vurdere forskellene mellem stoffer såvel som et stofs aggregerede tilstande. En indikation af forskellen i de fysiske egenskaber af faste stoffer, væsker og gasser, diskuteret tidligere, en forklaring på denne forskel ikke kun i strukturen og indbyrdes arrangement af partikler, men også i det matematiske udtryk for et stofs egenskaber, tager studie af fysik til et andet niveau.
Tabellen giver dig mulighed for at konsolidere viden om den fysiske betydning af det begreb, der studeresstoftæthed. Barnet, der giver et svar på spørgsmålet: "Hvad betyder værdien af densiteten af et bestemt stof?", Forstår, at dette er en masse på 1 cm3 (eller 1 m 3) substances.
Spørgsmålet om tæthedsenheder kan rejses allerede på dette stadium. Det er nødvendigt at overveje måder at konvertere måleenheder i forskellige referencesystemer. Dette gør det muligt at slippe af med statisk tænkning, at acceptere andre beregningssystemer også i andre spørgsmål.
Beregning af tæthed
Naturligvis kan studiet af fysik ikke være komplet uden at løse problemer. På dette trin indtastes beregningsformler. Tæthedsformlen i fysik i klasse 7 er sandsynligvis det første fysiske forhold mellem mængder for børn. Det gives særlig opmærksomhed, ikke kun på grund af studiet af begreberne tæthed, men også på grund af undervisningsmetoder til løsning af problemer.
Det er på dette stadium, at algoritmen til løsning af et fysisk beregningsproblem er lagt, ideologien om at anvende de grundlæggende formler, definitioner, mønstre. Læreren forsøger at undervise i analysen af problemet, måden at søge efter det ukendte på, det særlige ved at bruge måleenheder ved at bruge et sådant forhold som tæthedsformlen i fysik.
Eksempel på problemløsning
Eksempel 1
Bestem, hvilket stof en terning med masse på 540 g og rumfang på 0,2 dm er lavet af3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analyse
Baseret på spørgsmålet om problemet forstår vi, at det vil hjælpe os med at bestemme det materiale, som kuben er lavet afdensitetstabel for faste stoffer.
Lad os derfor bestemme tætheden af stof. I tabellerne er denne værdi angivet i g/cm3, så volumen fra dm3 oversat til cm3.
Beslutning
Per definition: ρ=m: V.
Vi får: volumen, masse. Stoffets tæthed kan beregnes:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, hvilket svarer til aluminium.
Svar: terningen er lavet af aluminium.
Bestemmelse af andre mængder
Ved at bruge formlen til densitetsberegning kan du bestemme andre fysiske størrelser. Masse, volumen, lineære dimensioner af kroppe forbundet med volumen beregnes let i opgaver. Kendskab til matematiske formler til bestemmelse af areal og rumfang af geometriske former bruges i opgaver, hvilket gør det muligt at forklare behovet for at studere matematik.
Eksempel 2
Bestem tykkelsen af kobberlaget, der dækker en del med et overfladeareal på 500 cm2, hvis det er kendt, at der er brugt 5 g kobber til belægningen.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8,92g/cm3.
Analyse
Densitetstabellen over stoffer giver dig mulighed for at bestemme massefylden af kobber.
Lad os bruge formlen til densitetsberegning. I denne formel er der et volumen af et stof, ud fra hvilket lineære dimensioner kan bestemmes.
Beslutning
Per definition: ρ=m: V, men der er ingen ønsket værdi i denne formel, så vi bruger:
V=S x h.
Substituerer vi i hovedformlen, får vi: ρ=m: Sh, hvorfra:
h=m: S xρ.
Beregn: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 mikron.
Svar: Tykkelsen af kobberlaget er 11 mikron.
Eksperimentel bestemmelse af tæthed
Eksperimentel natur af fysisk videnskab demonstreres i løbet af laboratorieforsøg. På dette stadium opnås færdighederne til at udføre et eksperiment og forklare dets resultater.
Praktisk opgave til at bestemme massefylden af stof omfatter:
- Bestemmelse af densiteten af en væske. På dette stadium kan de fyre, der allerede har brugt en gradueret cylinder, nemt bestemme tætheden af en væske ved hjælp af formlen.
- Bestemmelse af tætheden af en fast krop med regelmæssig form. Denne opgave er også hævet over enhver tvivl, eftersom lignende beregningsproblemer allerede er blevet overvejet, og der er opnået erfaring med at måle volumener ved legems lineære dimensioner.
- Bestemmelse af tætheden af et uregelmæssigt formet fast legeme. Når vi udfører denne opgave, bruger vi metoden til at bestemme volumenet af en uregelmæssigt formet krop ved hjælp af et bæger. Det er nyttigt at huske endnu en gang funktionerne ved denne metode: et fast legemes evne til at fortrænge en væske, hvis volumen er lig med kroppens volumen. Yderligere løses opgaven på standardmåden.
Spørgsmål af øget kompleksitet
Du kan komplicere opgaven ved at invitere fyrene til at bestemme det stof, som kroppen er lavet af. Densitetstabellen over stoffer, der bruges i dette tilfælde, giver dig mulighed for at være opmærksom på behovet for at kunne arbejde medbaggrundsoplysninger.
Når de løser eksperimentelle problemer, skal eleverne have den nødvendige mængde viden inden for brug af fysiske instrumenter og omregning af måleenheder. Det er ofte det, der forårsager det største antal fejl og mangler. Måske bør denne fase af fysikstudiet gives mere tid, det giver dig mulighed for at sammenligne viden og erfaring fra forskning.
Bulk Density
Undersøgelsen af et rent stof er selvfølgelig interessant, men hvor ofte findes rene stoffer? I hverdagen møder vi blandinger og legeringer. Hvordan skal man være i dette tilfælde? Konceptet med bulk densitet vil forhindre elever i at begå den typiske fejl ved at bruge gennemsnitlige massefyldeværdier for stoffer.
Det er yderst nødvendigt at afklare dette spørgsmål, for at give mulighed for at se, at mærke forskellen mellem massefylden af et stof og rumvægten er på et tidligt tidspunkt. Det er nødvendigt at forstå denne forskel i det videre studie af fysik.
Denne forskel er yderst interessant i tilfælde af bulkmaterialer. Det er muligt at lade barnet studere rumvægt afhængigt af materialets komprimering, størrelsen af individuelle partikler (grus, sand osv.) under den indledende forskningsaktivitet.
Relativ massefylde af stoffer
Sammenligning af forskellige stoffers egenskaber er ret interessant baseret på relative værdier. Den relative tæthed af stof er en af disse størrelser.
Sædvanligvis bestemmes den relative massefylde af et stof afmod destilleret vand. Som forholdet mellem densiteten af et givet stof og densiteten af en standard, bestemmes denne værdi ved hjælp af et pyknometer. Men disse oplysninger bruges ikke i naturvidenskabelige skoleforløb, det er interessant for dybtgående studier (oftest valgfrit).
Olympiadens niveau for at studere fysik og kemi kan også blive påvirket af begrebet "relativ tæthed af et stof i forhold til brint". Det anvendes norm alt på gasser. For at bestemme den relative massefylde af en gas findes forholdet mellem den molære masse af den gas, der undersøges, og den molære masse af brint. Brugen af relativ molekylvægt er ikke udelukket.
