Proučavanje gustoće tvari počinje tijekom srednje škole fizike. Ovaj koncept se smatra temeljnim u daljnjem predstavljanju temelja molekularne kinetičke teorije u kolegijima fizike i kemije. Svrha proučavanja strukture materije, istraživačkih metoda može se pretpostaviti da je formiranje znanstvenih ideja o svijetu.
Početne ideje o jednoj slici svijeta daje fizika. 7. razred proučava gustoću materije na temelju najjednostavnijih ideja o istraživačkim metodama, praktičnoj primjeni fizičkih koncepata i formula.
Metode fizičkog istraživanja
Kao što znate, promatranje i eksperiment se razlikuju među metodama proučavanja prirodnih pojava. Promatranja prirodnih pojava podučavaju se u osnovnoj školi: provode se jednostavna mjerenja, često se vode „Kalendar prirode“. Ovi oblici učenja mogu dovesti dijete do potrebe da istražuje svijet, uspoređuje promatrane pojave, identificira uzročno-posljedične veze.
Međutim, samo potpuno proveden eksperiment pružit će mladom istraživaču alate za otkrivanje tajni prirode. Razvoj eksperimentalnih, istraživačkih vještina provodi se u praktičnoj nastavi i tijekom laboratorijskog rada.
Eksperiment u toku fizike počinje definicijama fizičkih veličina kao što su duljina, površina, volumen. Istodobno se uspostavlja veza između matematičkog (za dijete prilično apstraktnog) i fizičkog znanja. Pozivanje na iskustvo djeteta, razmatranje činjenica koje su mu dugo poznate sa znanstvenog stajališta pridonosi formiranju potrebne kompetencije u njemu. Svrha učenja u ovom slučaju je želja za samostalnim shvaćanjem novog.
Studiranje gustoće
U skladu s problematičnom metodom podučavanja, na početku lekcije možete postaviti dobro poznatu zagonetku: "Što je teže: kilogram puha ili kilogram lijevanog željeza?" Naravno, 11-12-godišnjaci lako mogu odgovoriti na pitanje koje znaju. Ali rješavanje suštine problema, sposobnosti otkrivanja njegove posebnosti, vodi do koncepta gustoće.
Gustoća tvari je masa jedinice njenog volumena. Tablica gustoće tvari, koja se obično daje u udžbenicima ili referentnim knjigama, omogućuje vam procjenu razlika između tvari, kao i agregatna stanja tvari. Naznaka razlike u fizikalnim svojstvima čvrstih tijela, tekućina i plinova, o kojoj smo ranije govorili, objašnjenje te razlike ne samo u strukturi i međusobnom rasporedu čestica, već i u matematičkom izrazu karakteristika tvari, uzima proučavanje fizike na drugu razinu.
Tablica vam omogućuje konsolidaciju znanja o fizičkom značenju pojma koji se proučavagustoća tvari. Dijete, dajući odgovor na pitanje: "Što znači vrijednost gustoće određene tvari?", shvaća da je to masa od 1 cm3 (ili 1 m 3) tvari.
Pitanje jedinica gustoće može se pokrenuti već u ovoj fazi. Potrebno je razmotriti načine pretvaranja mjernih jedinica u različitim referentnim sustavima. To omogućuje da se riješimo statičnog razmišljanja, da prihvatimo druge računske sustave iu drugim stvarima.
Određivanje gustoće
Naravno, studij fizike ne može biti potpun bez rješavanja problema. U ovoj fazi unose se formule za izračun. Formula gustoće iz fizike 7. razreda vjerojatno je prvi fizički omjer količina za djecu. Posebna mu se pažnja pridaje ne samo zbog proučavanja pojmova gustoće, već i zbog činjenice nastavnih metoda za rješavanje problema.
U ovoj fazi postavlja se algoritam za rješavanje fizičkog računskog problema, ideologija primjene osnovnih formula, definicija, obrazaca. Učitelj pokušava naučiti analizu problema, način traženja nepoznatog, osobitosti korištenja mjernih jedinica koristeći takav omjer kao što je formula gustoće u fizici.
Primjer rješavanja problema
Primjer 1
Odredi od koje je tvari napravljena kocka mase 540 g i volumena 0,2 dm3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analiza
Na temelju pitanja problema, razumijemo da će nam pomoći da odredimo materijal od kojeg je kocka napravljenatablica gustoće za čvrste tvari.
Slijedom toga, odredimo gustoću materije. U tablicama ova vrijednost je data u g/cm3, pa je volumen iz dm3 preveden u cm3.
Odluka
Po definiciji: ρ=m: V.
Dano nam je: volumen, masa. Gustoća materije može se izračunati:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, što odgovara aluminiju.
Odgovor: kocka je izrađena od aluminija.
Određivanje ostalih količina
Upotreba formule za izračun gustoće omogućuje određivanje drugih fizičkih veličina. Masa, volumen, linearne dimenzije tijela povezane s volumenom lako se izračunavaju u zadacima. U zadacima se koristi poznavanje matematičkih formula za određivanje površine i obujma geometrijskih oblika, čime se može objasniti potreba za učenjem matematike.
Primjer 2
Odredite debljinu bakrenog sloja koji pokriva dio površine 500 cm2 ako je poznato da je za premaz utrošeno 5 g bakra.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8,92g/cm3.
Analiza
Tablica gustoće tvari omogućuje vam da odredite gustoću bakra.
Koristimo formulu za izračun gustoće. U ovoj formuli postoji volumen tvari na temelju kojeg se mogu odrediti linearne dimenzije.
Odluka
Po definiciji: ρ=m: V, ali u ovoj formuli nema željene vrijednosti, pa koristimo:
V=S x h.
Zamjenom u glavnu formulu, dobivamo: ρ=m: Sh, odakle:
h=m: S xρ.
Izračunajte: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 mikrona.
Odgovor: Debljina bakrenog sloja je 11 mikrona.
Eksperimentalno određivanje gustoće
Eksperimentalna priroda fizikalne znanosti dokazana je tijekom laboratorijskih pokusa. U ovoj fazi stječu se vještine provođenja eksperimenta, objašnjavanja njegovih rezultata.
Praktični zadatak za određivanje gustoće materije uključuje:
- Određivanje gustoće tekućine. U ovoj fazi, dečki koji su već koristili graduirani cilindar mogu lako odrediti gustoću tekućine pomoću formule.
- Određivanje gustoće čvrstog tijela pravilnog oblika. Ovaj zadatak je također nedvojbeno, budući da su slični računski problemi već razmatrani i stečeno iskustvo u mjerenju volumena linearnim dimenzijama tijela.
- Određivanje gustoće čvrstog tijela nepravilnog oblika. Pri izvođenju ovog zadatka koristimo se metodom određivanja volumena tijela nepravilnog oblika pomoću čaše. Korisno je još jednom podsjetiti na značajke ove metode: sposobnost čvrstog tijela da istisne tekućinu čiji je volumen jednak volumenu tijela. Nadalje, zadatak se rješava na standardni način.
Pitanja povećane složenosti
Možete zakomplicirati zadatak tako što ćete pozvati dečke da odrede tvar od koje je tijelo napravljeno. Tablica gustoće tvari koje se koriste u ovom slučaju omogućuje vam da obratite pozornost na potrebu za radpozadinske informacije.
Prilikom rješavanja eksperimentalnih zadataka studenti moraju imati potrebnu količinu znanja iz područja korištenja fizičkih instrumenata i pretvaranja mjernih jedinica. Često je to ono što uzrokuje najveći broj pogrešaka i nedostataka. Možda bi ovoj fazi studija fizike trebalo dati više vremena, ona vam omogućuje da usporedite znanje i iskustvo istraživanja.
Nasipna gustoća
Proučavanje čiste tvari je, naravno, zanimljivo, ali koliko se često nalaze čiste tvari? U svakodnevnom životu susrećemo se s mješavinama i legurama. Kako biti u ovom slučaju? Koncept nasipne gustoće spriječit će učenike da naprave tipičnu pogrešku pri korištenju vrijednosti prosječne gustoće tvari.
Izuzetno je potrebno razjasniti ovo pitanje, dati priliku vidjeti, osjetiti razliku između gustoće tvari i nasipne gustoće je u ranoj fazi. Razumijevanje ove razlike potrebno je u daljnjem proučavanju fizike.
Ova razlika je iznimno zanimljiva u slučaju rasutih materijala. Moguće je omogućiti djetetu da proučava nasipnu gustoću ovisno o zbijenosti materijala, veličini pojedinih čestica (šljunak, pijesak, itd.) tijekom početne istraživačke aktivnosti.
Relativna gustoća tvari
Usporedba svojstava raznih tvari je vrlo zanimljiva na temelju relativnih vrijednosti. Relativna gustoća materije je jedna od ovih veličina.
Obično se relativna gustoća tvari određuje pomoćuprema destiliranoj vodi. Kao omjer gustoće dane tvari i gustoće standarda, ta se vrijednost određuje pomoću piknometra. Ali ti se podaci ne koriste u školskom kolegiju prirodnih znanosti, zanimljivi su za dubinsko proučavanje (najčešće izborno).
Na olimpijsku razinu proučavanja fizike i kemije također može utjecati koncept “relativne gustoće tvari u odnosu na vodik”. Obično se primjenjuje na plinove. Da bi se odredila relativna gustoća plina, nalazi se omjer molarne mase promatranog plina i molarne mase vodika. Upotreba relativne molekularne težine nije isključena.
