Studien av ämnens densitet börjar under gymnasiets fysik. Detta koncept anses vara grundläggande i den vidare presentationen av grunderna för molekylär kinetisk teori i kurserna i fysik och kemi. Syftet med att studera materiens struktur, forskningsmetoder kan antas vara bildandet av vetenskapliga idéer om världen.
Initiala idéer om en enda bild av världen ges av fysiken. Årskurs 7 studerar materiens densitet utifrån de enklaste idéerna om forskningsmetoder, praktisk tillämpning av fysiska begrepp och formler.
Metoder för fysisk forskning
Som ni vet skiljer sig observation och experiment bland metoderna för att studera naturfenomen. Observationer av naturfenomen lärs ut i grundskolan: enkla mätningar görs, ofta håller de en "naturkalender". Dessa former av lärande kan leda barnet till behovet av att utforska världen, jämföra observerade fenomen, identifiera orsak-och-verkan-samband.
Men bara ett fullständigt genomfört experiment kommer att ge den unga forskaren verktygen att avslöja naturens hemligheter. Utvecklingen av experimentella forskningsfärdigheter genomförs i praktiska klasser och under laborationer.
Ett experiment under fysikens gång börjar med definitioner av sådana fysiska storheter som längd, area, volym. Samtidigt etableras ett samband mellan matematisk (ganska abstrakt för ett barn) och fysisk kunskap. Att vädja till barnets erfarenhet, övervägande av fakta som han har känt till under lång tid ur vetenskaplig synvinkel bidrar till bildandet av den nödvändiga kompetensen hos honom. Syftet med lärande i det här fallet är önskan att självständigt förstå det nya.
Studietäthet
I enlighet med den problematiska undervisningsmetoden kan du i början av lektionen fråga en välkänd gåta: "Vad är tyngre: ett kilo ludd eller ett kilo gjutjärn?" Naturligtvis kan 11-12-åringar enkelt svara på en fråga de känner till. Men att ta upp frågans kärna, förmågan att avslöja dess egenhet, leder till begreppet täthet.
Tätheten hos ett ämne är massan av en enhet av dess volym. Densitetstabellen för ämnen, vanligen ges i läroböcker eller referensböcker, låter dig utvärdera skillnaderna mellan ämnen, såväl som de aggregerade tillstånden för ett ämne. En indikation på skillnaden i de fysikaliska egenskaperna hos fasta ämnen, vätskor och gaser, som diskuterats tidigare, en förklaring av denna skillnad inte bara i strukturen och inbördes arrangemang av partiklar, utan också i det matematiska uttrycket av egenskaperna hos ett ämne, tar studier av fysik till en annan nivå.
Tabellen låter dig konsolidera kunskap om den fysiska innebörden av begreppet som studerassubstansdensitet. Barnet, som ger ett svar på frågan: "Vad betyder värdet av densiteten för ett visst ämne?", Förstår att detta är en massa på 1 cm3 (eller 1 m) 3) substances.
Frågan om densitetsenheter kan tas upp redan i detta skede. Det är nödvändigt att överväga sätt att omvandla måttenheter i olika referenssystem. Detta gör det möjligt att bli av med statiskt tänkande, att acceptera andra kalkylsystem även i andra frågor.
Bestämning av densitet
Fysikstudier kan naturligtvis inte vara komplett utan att lösa problem. I detta skede skrivs beräkningsformler in. Densitetsformeln i fysik årskurs 7 är förmodligen det första fysiska förhållandet mellan kvantiteter för barn. Den ägnas särskild uppmärksamhet inte bara på grund av studiet av begreppen täthet, utan också för det faktum att undervisningsmetoder för att lösa problem.
Det är i detta skede som algoritmen för att lösa ett fysiskt beräkningsproblem läggs, ideologin att tillämpa de grundläggande formlerna, definitionerna, mönstren. Läraren försöker lära ut analysen av problemet, sättet att söka efter det okända, särdragen med att använda måttenheter genom att använda ett sådant förhållande som densitetsformeln i fysiken.
Exempel på problemlösning
Exempel 1
Bestämma vilken substans en kub med massan 540 g och volymen 0,2 dm är gjord av3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analys
Baserat på frågan om problemet förstår vi att det kommer att hjälpa oss att avgöra vilket material som kuben är gjord avdensitetstabell för fasta ämnen.
Låt oss därför bestämma materiens densitet. I tabellerna anges detta värde i g/cm3, så volymen från dm3 översatt till cm3.
Beslut
Per definition: ρ=m: V.
Vi får: volym, massa. Materiens densitet kan beräknas:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, vilket motsvarar aluminium.
Svar: kuben är gjord av aluminium.
Bestämning av andra kvantiteter
Med hjälp av densitetsberäkningsformeln kan du bestämma andra fysiska storheter. Massa, volym, linjära dimensioner av kroppar associerade med volym beräknas lätt i uppgifter. Kunskaper om matematiska formler för att bestämma arean och volymen av geometriska former används i uppgifter, vilket gör det möjligt att förklara behovet av att studera matematik.
Exempel 2
Bestämma tjockleken på kopparskiktet som täcker en del med en yta på 500 cm2 om det är känt att 5 g koppar användes för beläggningen.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8,92g/cm3.
Analys
Täthetstabellen för ämnen låter dig bestämma kopparns densitet.
Låt oss använda densitetsberäkningsformeln. I denna formel finns en volym av ett ämne, baserat på vilken linjära dimensioner kan bestämmas.
Beslut
Per definition: ρ=m: V, men det finns inget önskat värde i denna formel, så vi använder:
V=S x h.
Om vi ersätter huvudformeln får vi: ρ=m: Sh, varifrån:
h=m: S xρ.
Beräkna: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 mikron.
Svar: Tjockleken på kopparskiktet är 11 mikron.
Experimentell bestämning av densitet
Den fysiska vetenskapens experimentella karaktär demonstreras under laboratorieexperiment. I detta skede förvärvas färdigheterna att genomföra ett experiment och förklara dess resultat.
Praktisk uppgift att bestämma materiens densitet inkluderar:
- Bestämma en vätskas densitet. I detta skede kan killarna som redan har använt en graderad cylinder enkelt bestämma densiteten hos en vätska med hjälp av formeln.
- Bestämma densiteten för en solid kropp med regelbunden form. Denna uppgift är också utom tvivel, eftersom liknande beräkningsproblem redan har övervägts och erfarenhet har vunnits i att mäta volymer med kroppars linjära dimensioner.
- Bestämma densiteten för en oregelbundet formad solid kropp. När vi utför denna uppgift använder vi metoden för att bestämma volymen av en oregelbundet formad kropp med hjälp av en bägare. Det är användbart att återigen komma ihåg egenskaperna hos denna metod: förmågan hos en fast kropp att förskjuta en vätska vars volym är lika med kroppens volym. Dessutom löses uppgiften på vanligt sätt.
Frågor med ökad komplexitet
Du kan komplicera uppgiften genom att bjuda in killarna att bestämma ämnet som kroppen är gjord av. Densitetstabellen över ämnen som används i det här fallet låter dig vara uppmärksam på behovet av att kunna arbeta medbakgrundsinformation.
När man löser experimentella problem måste eleverna ha den nödvändiga kunskapen inom området för användning av fysiska instrument och omvandling av måttenheter. Ofta är det det som orsakar flest fel och brister. Kanske bör detta skede av fysikstudier ges mer tid, det låter dig jämföra forskningens kunskap och erfarenhet.
bulkdensitet
Studien av ett rent ämne är förstås intressant, men hur ofta hittas rena ämnen? I vardagen möter vi blandningar och legeringar. Hur ska man vara i det här fallet? Begreppet bulkdensitet kommer att förhindra elever från att göra det typiska misstaget att använda medeldensitetsvärden för ämnen.
Det är oerhört nödvändigt att klargöra denna fråga, för att ge en möjlighet att se, att känna skillnaden mellan ett ämnes densitet och bulkdensiteten är i ett tidigt skede. Att förstå denna skillnad är nödvändigt för att studera vidare fysik.
Denna skillnad är extremt intressant när det gäller bulkmaterial. Det är möjligt att låta barnet studera bulkdensitet beroende på materialets komprimering, storleken på enskilda partiklar (grus, sand, etc.) under den inledande forskningsaktiviteten.
Relativ densitet av ämnen
Jämförelse av egenskaper hos olika ämnen är ganska intressant utifrån relativa värden. Materiens relativa densitet är en av dessa storheter.
Vanligtvis bestäms den relativa densiteten för ett ämne avmot destillerat vatten. Som förhållandet mellan densiteten för ett givet ämne och densiteten för en standard, bestäms detta värde med hjälp av en pyknometer. Men denna information används inte i skolans naturvetenskapliga kurs, den är intressant för djupgående studier (oftast valfritt).
Olympiadens nivå för att studera fysik och kemi kan också påverkas av konceptet "relativ densitet av ett ämne med avseende på väte". Det appliceras vanligtvis på gaser. För att bestämma den relativa densiteten för en gas, hittas förhållandet mellan molmassan av gasen som studeras och molmassan av väte. Användningen av relativ molekylvikt är inte utesluten.
