Preučevanje gostote snovi se začne že v srednji šoli fizike. Ta koncept velja za temeljnega pri nadaljnji predstavitvi temeljev teorije molekularne kinetike pri predmetih fizike in kemije. Namen preučevanja strukture snovi, raziskovalnih metod je mogoče domnevati, da je oblikovanje znanstvenih idej o svetu.
Začetne ideje o eni sami sliki sveta daje fizika. 7. razred preučuje gostoto snovi na podlagi najpreprostejših idej o raziskovalnih metodah, praktični uporabi fizikalnih konceptov in formul.
Metode fizikalnega raziskovanja
Kot veste, se med metodami preučevanja naravnih pojavov razlikujeta opazovanje in eksperiment. Opazovanja naravnih pojavov poučujejo v osnovni šoli: izvajajo se preproste meritve, pogosto vodijo »Koledar narave«. Te oblike učenja lahko otroka pripeljejo do potrebe po raziskovanju sveta, primerjanju opaženih pojavov, ugotavljanju vzročno-posledičnih povezav.
Vendar bo le v celoti izveden eksperiment mlademu raziskovalcu dal orodja za odkrivanje skrivnosti narave. Razvoj eksperimentalnih, raziskovalnih veščin se izvaja pri praktičnih poukah in med laboratorijskim delom.
Poskus v fiziki se začne z definicijami fizikalnih veličin, kot so dolžina, površina, prostornina. Hkrati se vzpostavi povezava med matematičnim (za otroka precej abstraktno) in fizičnim znanjem. Sklicevanje na otrokovo izkušnjo, upoštevanje dejstev, ki so mu že dolgo znana z znanstvenega vidika, prispeva k oblikovanju potrebne kompetence pri njem. Namen učenja je v tem primeru želja po samostojnem razumevanju novega.
Študij gostote
Skladno s problematično učno metodo lahko na začetku lekcije zastavite dobro znano uganko: "Kaj je težje: kilogram puha ali kilogram litega železa?" Seveda lahko 11-12-letniki zlahka odgovorijo na vprašanje, ki ga poznajo. Toda obravnavanje bistva problema, sposobnost razkrivanja njegove posebnosti, vodi do koncepta gostote.
Gostota snovi je masa enote njene prostornine. Tabela gostote snovi, ki je običajno podana v učbenikih ali referenčnih knjigah, vam omogoča, da ocenite razlike med snovmi, pa tudi agregatna stanja snovi. Navedba razlike v fizikalnih lastnostih trdnih snovi, tekočin in plinov, o kateri smo govorili prej, razlaga te razlike ne le v strukturi in medsebojni razporeditvi delcev, ampak tudi v matematičnem izrazu lastnosti snovi, jemlje študij fizike na drugačno raven.
Tabela vam omogoča, da utrdite znanje o fizičnem pomenu koncepta, ki ga preučujetegostota snovi. Otrok, ko odgovori na vprašanje: "Kaj pomeni vrednost gostote določene snovi?", Razume, da je to masa 1 cm3 (ali 1 m 3) snovi.
Vprašanje enot za gostoto se lahko zastavi že na tej stopnji. Treba je razmisliti o načinih pretvorbe merskih enot v različnih referenčnih sistemih. To omogoča, da se znebimo statičnega razmišljanja, sprejmemo druge sisteme računanja tudi v drugih zadevah.
Določanje gostote
Seveda študij fizike ne more biti popoln brez reševanja problemov. Na tej stopnji se vnesejo formule za izračun. Formula gostote v fiziki 7. razreda je verjetno prvo fizično razmerje količin za otroke. Posebna pozornost je posvečena ne le zaradi preučevanja konceptov gostote, temveč tudi zaradi dejstva, da se metode poučevanja za reševanje problemov.
Na tej stopnji je postavljen algoritem za reševanje fizičnega računskega problema, ideologija uporabe osnovnih formul, definicij, vzorcev. Učitelj poskuša naučiti analizo problema, način iskanja neznanega, posebnosti uporabe merskih enot z uporabo takega razmerja, kot je formula za gostoto v fiziki.
Primer reševanja problemov
Primer 1
Ugotovite, iz katere snovi je sestavljena kocka mase 540 g in prostornine 0,2 dm3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analiza
Na podlagi vprašanja o problemu razumemo, da nam bo pomagal določiti material, iz katerega je izdelana kockatabela gostote trdnih snovi.
Posledično določimo gostoto snovi. V tabelah je ta vrednost podana v g/cm3, tako da je volumen iz dm3 preveden v cm3.
odločitev
Po definiciji: ρ=m: V.
Dano nam je: prostornina, masa. Gostoto snovi je mogoče izračunati:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, kar ustreza aluminiju.
Odgovor: kocka je izdelana iz aluminija.
Določanje drugih količin
Z uporabo formule za izračun gostote lahko določite druge fizične količine. Maso, prostornino, linearne dimenzije teles, povezane s prostornino, je enostavno izračunati v nalogah. Pri nalogah se uporablja poznavanje matematičnih formul za določanje površine in prostornine geometrijskih oblik, kar omogoča razlago potrebe po študiju matematike.
Primer 2
Določite debelino bakrene plasti, ki pokriva del s površino 500 cm2, če je znano, da je bilo za premaz uporabljenih 5 g bakra.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8,92g/cm3.
Analiza
Tabela gostote snovi vam omogoča določitev gostote bakra.
Uporabimo formulo za izračun gostote. V tej formuli je prostornina snovi, na podlagi katere je mogoče določiti linearne dimenzije.
odločitev
Po definiciji: ρ=m: V, vendar v tej formuli ni želene vrednosti, zato uporabimo:
V=S x v.
Če nadomestimo v glavno formulo, dobimo: ρ=m: Sh, od koder:
h=m: S xρ.
Izračunaj: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 mikronov.
Odgovor: Debelina bakrene plasti je 11 mikronov.
Poskusno določanje gostote
Eksperimentalna narava fizike je dokazana z laboratorijskimi poskusi. Na tej stopnji se pridobijo veščine izvajanja eksperimenta in razlaganja njegovih rezultatov.
Praktična naloga za določanje gostote snovi vključuje:
- Določanje gostote tekočine. Na tej stopnji lahko fantje, ki so že uporabljali graduirani cilinder, zlahka določijo gostoto tekočine s formulo.
- Določanje gostote trdnega telesa pravilne oblike. Tudi ta naloga je nedvomna, saj so bili podobni računski problemi že obravnavani in pridobljene izkušnje pri merjenju prostornine z linearnimi dimenzijami teles.
- Določanje gostote trdnega telesa nepravilne oblike. Pri izvajanju te naloge uporabljamo metodo določanja prostornine telesa nepravilne oblike s pomočjo čaše. Koristno je, da se še enkrat spomnimo značilnosti te metode: sposobnost trdnega telesa, da izpodrine tekočino, katere prostornina je enaka prostornini telesa. Nadalje je naloga rešena na standardni način.
Vprašanja večje zapletenosti
Nalogo lahko zakomplicirate tako, da povabite fante, da določijo snov, iz katere je telo narejeno. Tabela gostote snovi, uporabljenih v tem primeru, vam omogoča, da ste pozorni na potrebo po deluosnovne informacije.
Pri reševanju eksperimentalnih nalog morajo študentje imeti potrebno količino znanja s področja uporabe fizikalnih instrumentov in pretvarjanja merskih enot. Pogosto je to tisto, kar povzroča največje število napak in pomanjkljivosti. Morda bi morali tej stopnji študija fizike nameniti več časa, saj vam omogoča primerjavo znanja in izkušenj raziskav.
Nasipna gostota
Študija čiste snovi je seveda zanimiva, a kako pogosto najdemo čiste snovi? V vsakdanjem življenju se srečujemo z mešanicami in zlitinami. Kako biti v tem primeru? Koncept nasipne gostote bo študentom preprečil, da bi naredili tipično napako pri uporabi vrednosti povprečne gostote snovi.
To vprašanje je zelo potrebno razjasniti, da se da priložnost videti, začutiti, da je razlika med gostoto snovi in nasipno gostoto v zgodnji fazi. Razumevanje te razlike je potrebno pri nadaljnjem študiju fizike.
Ta razlika je izredno zanimiva v primeru razsutih materialov. Otroku je mogoče omogočiti študij nasipne gostote glede na zbitost materiala, velikost posameznih delcev (prod, pesek itd.) med začetno raziskovalno dejavnostjo.
Relativna gostota snovi
Primerjava lastnosti različnih snovi je na podlagi relativnih vrednosti precej zanimiva. Relativna gostota snovi je ena od teh količin.
Običajno je relativna gostota snovi določena zproti destilirani vodi. Kot razmerje med gostoto dane snovi in gostoto standarda se ta vrednost določi s piknometrom. Toda te informacije se ne uporabljajo v šolskem tečaju naravoslovja, zanimive so za poglobljeno študijo (najpogosteje neobvezno).
Na olimpijsko raven študija fizike in kemije lahko vpliva tudi koncept »relativne gostote snovi glede na vodik«. Običajno se uporablja za pline. Za določitev relativne gostote plina najdemo razmerje med molsko maso preučevanega plina in molsko maso vodika. Uporaba relativne molekulske mase ni izključena.
