Η μελέτη της πυκνότητας των ουσιών ξεκινά στο μάθημα της φυσικής γυμνασίου. Η έννοια αυτή θεωρείται θεμελιώδης στην περαιτέρω παρουσίαση των θεμελίων της μοριακής κινητικής θεωρίας στα μαθήματα της φυσικής και της χημείας. Ο σκοπός της μελέτης της δομής της ύλης, οι μέθοδοι έρευνας μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ο σχηματισμός επιστημονικών ιδεών για τον κόσμο.
Οι αρχικές ιδέες για μια μοναδική εικόνα του κόσμου δίνονται από τη φυσική. Η 7η τάξη μελετά την πυκνότητα της ύλης με βάση τις απλούστερες ιδέες για τις μεθόδους έρευνας, την πρακτική εφαρμογή φυσικών εννοιών και τύπων.
Μέθοδοι φυσικής έρευνας
Όπως γνωρίζετε, η παρατήρηση και το πείραμα διακρίνονται μεταξύ των μεθόδων μελέτης των φυσικών φαινομένων. Οι παρατηρήσεις των φυσικών φαινομένων διδάσκονται στο δημοτικό σχολείο: γίνονται απλές μετρήσεις, συχνά κρατούν ένα «Ημερολόγιο της Φύσης». Αυτές οι μορφές μάθησης μπορούν να οδηγήσουν το παιδί στην ανάγκη να εξερευνήσει τον κόσμο, να συγκρίνει παρατηρημένα φαινόμενα, να εντοπίσει σχέσεις αιτίας και αποτελέσματος.
Ωστόσο, μόνο ένα πλήρες πείραμα θα δώσει στον νεαρό ερευνητή τα εργαλεία για να αποκαλύψει τα μυστικά της φύσης. Η ανάπτυξη πειραματικών, ερευνητικών δεξιοτήτων πραγματοποιείται σε πρακτικά μαθήματα και κατά τη διάρκεια εργαστηριακών εργασιών.
Ένα πείραμα στο μάθημα της φυσικής ξεκινά με τους ορισμούς φυσικών μεγεθών όπως μήκος, εμβαδόν, όγκος. Ταυτόχρονα, δημιουργείται μια σύνδεση μεταξύ της μαθηματικής (αρκετά αφηρημένης για ένα παιδί) και της φυσικής γνώσης. Η έκκληση στην εμπειρία του παιδιού, η εξέταση γεγονότων που του είναι γνωστά για μεγάλο χρονικό διάστημα από επιστημονική άποψη συμβάλλει στη διαμόρφωση της απαραίτητης ικανότητας σε αυτό. Ο σκοπός της μάθησης σε αυτή την περίπτωση είναι η επιθυμία να κατανοήσουμε ανεξάρτητα το νέο.
Πυκνότητα μελέτης
Σύμφωνα με την προβληματική μέθοδο διδασκαλίας, στην αρχή του μαθήματος, μπορείτε να ρωτήσετε έναν γνωστό γρίφο: «Ποιο είναι πιο βαρύ: ένα κιλό χνούδι ή ένα κιλό χυτοσίδηρο;» Φυσικά, τα παιδιά 11-12 ετών μπορούν εύκολα να απαντήσουν σε μια ερώτηση που ξέρουν. Αλλά η αντιμετώπιση της ουσίας του ζητήματος, η ικανότητα αποκάλυψης της ιδιαιτερότητάς του, οδηγεί στην έννοια της πυκνότητας.
Η πυκνότητα μιας ουσίας είναι η μάζα μιας μονάδας του όγκου της. Ο πίνακας πυκνότητας ουσιών, που συνήθως δίνεται σε σχολικά βιβλία ή βιβλία αναφοράς, σας επιτρέπει να αξιολογήσετε τις διαφορές μεταξύ των ουσιών, καθώς και τις συγκεντρωτικές καταστάσεις μιας ουσίας. Μια ένδειξη της διαφοράς στις φυσικές ιδιότητες των στερεών, υγρών και αερίων, που συζητήθηκε προηγουμένως, μια εξήγηση αυτής της διαφοράς όχι μόνο στη δομή και την αμοιβαία διάταξη των σωματιδίων, αλλά και στη μαθηματική έκφραση των χαρακτηριστικών μιας ουσίας, λαμβάνει το μελέτη της φυσικής σε διαφορετικό επίπεδο.
Ο πίνακας σάς επιτρέπει να ενοποιήσετε τις γνώσεις σχετικά με το φυσικό νόημα της έννοιας που μελετάτεπυκνότητα ουσίας. Το παιδί, απαντώντας στην ερώτηση: «Τι σημαίνει η τιμή της πυκνότητας μιας συγκεκριμένης ουσίας;», Καταλαβαίνει ότι πρόκειται για μάζα 1 cm3 (ή 1 m 3) ουσίες.
Το θέμα των μονάδων πυκνότητας μπορεί να τεθεί ήδη σε αυτό το στάδιο. Είναι απαραίτητο να εξεταστούν τρόποι μετατροπής μονάδων μέτρησης σε διαφορετικά συστήματα αναφοράς. Αυτό καθιστά δυνατό να απαλλαγούμε από τη στατική σκέψη, να αποδεχθούμε άλλα συστήματα λογισμού και σε άλλα θέματα.
Προσδιορισμός πυκνότητας
Φυσικά, η μελέτη της φυσικής δεν μπορεί να είναι πλήρης χωρίς την επίλυση προβλημάτων. Σε αυτό το στάδιο, εισάγονται τύποι υπολογισμού. Ο τύπος πυκνότητας στη φυσική τάξη 7 είναι πιθανώς η πρώτη φυσική αναλογία ποσοτήτων για τα παιδιά. Δίνεται ιδιαίτερη προσοχή όχι μόνο λόγω της μελέτης των εννοιών της πυκνότητας, αλλά και για το γεγονός των μεθόδων διδασκαλίας για την επίλυση προβλημάτων.
Σε αυτό το στάδιο τοποθετείται ο αλγόριθμος για την επίλυση ενός φυσικού υπολογιστικού προβλήματος, η ιδεολογία της εφαρμογής των βασικών τύπων, ορισμών, προτύπων. Ο δάσκαλος προσπαθεί να διδάξει την ανάλυση του προβλήματος, τον τρόπο αναζήτησης του αγνώστου, τις ιδιαιτερότητες της χρήσης μονάδων μέτρησης χρησιμοποιώντας έναν τέτοιο λόγο όπως ο τύπος πυκνότητας στη φυσική.
Παράδειγμα επίλυσης προβλημάτων
Παράδειγμα 1
Προσδιορίστε ποια ουσία αποτελείται από έναν κύβο μάζας 540 g και όγκου 0,2 dm3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analysis
Με βάση την ερώτηση του προβλήματος, καταλαβαίνουμε ότι θα μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένος ο κύβοςπίνακας πυκνότητας για στερεά.
Συνεπώς, ας προσδιορίσουμε την πυκνότητα της ύλης. Στους πίνακες αυτή η τιμή δίνεται σε g/cm3, επομένως ο όγκος από dm3 μεταφράζεται σε cm3.
Απόφαση
Από ορισμό: ρ=m: V.
Μας δίνονται: όγκος, μάζα. Η πυκνότητα της ύλης μπορεί να υπολογιστεί:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, που αντιστοιχεί σε αλουμίνιο.
Απάντηση: ο κύβος είναι κατασκευασμένος από αλουμίνιο.
Προσδιορισμός άλλων ποσοτήτων
Η χρήση του τύπου υπολογισμού πυκνότητας σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε άλλα φυσικά μεγέθη. Η μάζα, ο όγκος, οι γραμμικές διαστάσεις των σωμάτων που σχετίζονται με τον όγκο υπολογίζονται εύκολα σε εργασίες. Η γνώση μαθηματικών τύπων για τον προσδιορισμό του εμβαδού και του όγκου των γεωμετρικών σχημάτων χρησιμοποιείται σε εργασίες, γεγονός που καθιστά δυνατή την εξήγηση της ανάγκης μελέτης των μαθηματικών.
Παράδειγμα 2
Προσδιορίστε το πάχος του στρώματος χαλκού που καλύπτει ένα τμήμα με επιφάνεια 500 cm2 εάν είναι γνωστό ότι χρησιμοποιήθηκαν 5 g χαλκού για την επίστρωση.
ω - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8,92g/cm3.
Analysis
Ο πίνακας πυκνότητας ουσιών σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε την πυκνότητα του χαλκού.
Ας χρησιμοποιήσουμε τον τύπο υπολογισμού της πυκνότητας. Σε αυτόν τον τύπο, υπάρχει ένας όγκος μιας ουσίας, βάσει του οποίου μπορούν να προσδιοριστούν γραμμικές διαστάσεις.
Απόφαση
Από ορισμό: ρ=m: V, αλλά δεν υπάρχει επιθυμητή τιμή σε αυτόν τον τύπο, επομένως χρησιμοποιούμε:
V=S x h.
Αντικαθιστώντας στον κύριο τύπο, παίρνουμε: ρ=m: Sh, από όπου:
h=m: S xρ.
Υπολογισμός: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 μικρά.
Απάντηση: Το πάχος του στρώματος χαλκού είναι 11 μικρά.
Πειραματικός προσδιορισμός πυκνότητας
Η πειραματική φύση της φυσικής επιστήμης αποδεικνύεται κατά τη διάρκεια εργαστηριακών πειραμάτων. Σε αυτό το στάδιο αποκτώνται οι δεξιότητες διεξαγωγής ενός πειράματος, επεξήγησης των αποτελεσμάτων του.
Πρακτική εργασία για τον προσδιορισμό της πυκνότητας της ύλης περιλαμβάνει:
- Προσδιορισμός της πυκνότητας ενός υγρού. Σε αυτό το στάδιο, τα παιδιά που έχουν ήδη χρησιμοποιήσει έναν βαθμονομημένο κύλινδρο μπορούν εύκολα να προσδιορίσουν την πυκνότητα ενός υγρού χρησιμοποιώντας τον τύπο.
- Προσδιορισμός της πυκνότητας ενός συμπαγούς σώματος κανονικού σχήματος. Αυτή η εργασία είναι επίσης αναμφισβήτητη, καθώς παρόμοια υπολογιστικά προβλήματα έχουν ήδη εξεταστεί και έχει αποκτηθεί εμπειρία στη μέτρηση όγκων με τις γραμμικές διαστάσεις των σωμάτων.
- Προσδιορισμός της πυκνότητας ενός ακανόνιστου σχήματος στερεού σώματος. Κατά την εκτέλεση αυτής της εργασίας, χρησιμοποιούμε τη μέθοδο προσδιορισμού του όγκου ενός ακανόνιστου σχήματος σώματος χρησιμοποιώντας ένα ποτήρι ζέσεως. Είναι χρήσιμο να υπενθυμίσουμε για άλλη μια φορά τα χαρακτηριστικά αυτής της μεθόδου: την ικανότητα ενός στερεού σώματος να εκτοπίζει ένα υγρό του οποίου ο όγκος είναι ίσος με τον όγκο του σώματος. Επιπλέον, η εργασία επιλύεται με τον τυπικό τρόπο.
Ερωτήσεις αυξημένης πολυπλοκότητας
Μπορείτε να περιπλέκετε την εργασία προσκαλώντας τα παιδιά να προσδιορίσουν την ουσία από την οποία αποτελείται το σώμα. Ο πίνακας πυκνότητας των ουσιών που χρησιμοποιούνται σε αυτήν την περίπτωση σάς επιτρέπει να δώσετε προσοχή στην ανάγκη να μπορείτε να εργαστείτεπληροφορίες ιστορικού.
Κατά την επίλυση πειραματικών προβλημάτων, οι μαθητές πρέπει να έχουν την απαραίτητη ποσότητα γνώσεων στον τομέα της χρήσης φυσικών οργάνων και της μετατροπής μονάδων μέτρησης. Συχνά αυτό είναι που προκαλεί τον μεγαλύτερο αριθμό σφαλμάτων και ελλείψεων. Ίσως σε αυτό το στάδιο της μελέτης της φυσικής θα έπρεπε να δοθεί περισσότερος χρόνος, σας επιτρέπει να συγκρίνετε τη γνώση και την εμπειρία της έρευνας.
Μεγάλη πυκνότητα
Η μελέτη μιας καθαρής ουσίας είναι, φυσικά, ενδιαφέρουσα, αλλά πόσο συχνά εντοπίζονται καθαρές ουσίες; Στην καθημερινή ζωή, συναντάμε μείγματα και κράματα. Πώς να είσαι σε αυτή την περίπτωση; Η έννοια της χύδην πυκνότητας θα αποτρέψει τους μαθητές από το να κάνουν το τυπικό λάθος να χρησιμοποιούν τις μέσες τιμές πυκνότητας των ουσιών.
Είναι εξαιρετικά απαραίτητο να διευκρινιστεί αυτό το θέμα, να δοθεί η ευκαιρία να δούμε, να αισθανθούμε ότι η διαφορά μεταξύ της πυκνότητας μιας ουσίας και της χύδην πυκνότητας βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο. Η κατανόηση αυτής της διαφοράς είναι απαραίτητη για την περαιτέρω μελέτη της φυσικής.
Αυτή η διαφορά είναι εξαιρετικά ενδιαφέρουσα στην περίπτωση των χύδην υλικών. Είναι δυνατόν να επιτραπεί στο παιδί να μελετήσει τη χύδην πυκνότητα ανάλογα με τη συμπύκνωση του υλικού, το μέγεθος των μεμονωμένων σωματιδίων (χαλίκι, άμμος κ.λπ.) κατά την αρχική ερευνητική δραστηριότητα.
Σχετική πυκνότητα ουσιών
Η σύγκριση των ιδιοτήτων διαφόρων ουσιών είναι αρκετά ενδιαφέρουσα με βάση σχετικές τιμές. Η σχετική πυκνότητα της ύλης είναι μία από αυτές τις ποσότητες.
Συνήθως, η σχετική πυκνότητα μιας ουσίας προσδιορίζεται απόπρος το απεσταγμένο νερό. Ως η αναλογία της πυκνότητας μιας δεδομένης ουσίας προς την πυκνότητα ενός προτύπου, αυτή η τιμή προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας ένα λήκυθο. Αλλά αυτές οι πληροφορίες δεν χρησιμοποιούνται στο σχολικό μάθημα των φυσικών επιστημών, είναι ενδιαφέρουσες για βαθιά μελέτη (τις περισσότερες φορές προαιρετικές).
Το επίπεδο της Ολυμπιάδας της μελέτης φυσικής και χημείας μπορεί επίσης να επηρεαστεί από την έννοια της «σχετικής πυκνότητας μιας ουσίας σε σχέση με το υδρογόνο». Συνήθως εφαρμόζεται σε αέρια. Για τον προσδιορισμό της σχετικής πυκνότητας ενός αερίου, βρίσκεται ο λόγος της μοριακής μάζας του υπό μελέτη αερίου προς τη μοριακή μάζα του υδρογόνου. Δεν αποκλείεται η χρήση σχετικού μοριακού βάρους.
