De studie van de dichtheid van stoffen begint in de loop van de natuurkunde op de middelbare school. Dit concept wordt als fundamenteel beschouwd bij de verdere presentatie van de grondslagen van de moleculaire kinetische theorie in de cursussen natuurkunde en scheikunde. Het doel van het bestuderen van de structuur van materie, onderzoeksmethoden kan worden verondersteld de vorming van wetenschappelijke ideeën over de wereld te zijn.
De eerste ideeën over een enkel beeld van de wereld worden gegeven door de natuurkunde. Graad 7 bestudeert de dichtheid van materie op basis van de eenvoudigste ideeën over onderzoeksmethoden, de praktische toepassing van fysische concepten en formules.
Methoden van fysiek onderzoek
Zoals je weet, worden observatie en experiment onderscheiden onder de methoden voor het bestuderen van natuurlijke fenomenen. Observaties van natuurlijke fenomenen worden op de basisschool onderwezen: er worden eenvoudige metingen gedaan, vaak houden ze een "Kalender van de Natuur" bij. Deze vormen van leren kunnen het kind ertoe brengen de wereld te verkennen, waargenomen verschijnselen te vergelijken en oorzaak-en-gevolgrelaties te identificeren.
Alleen een volledig uitgevoerd experiment zal de jonge onderzoeker echter de middelen geven om de geheimen van de natuur te ontdekken. De ontwikkeling van experimentele onderzoeksvaardigheden wordt uitgevoerd in praktische lessen en in de loop van laboratoriumwerk.
Een experiment in de natuurkunde begint met de definities van fysieke grootheden als lengte, oppervlakte, volume. Tegelijkertijd wordt er een verband gelegd tussen wiskundige (behoorlijk abstract voor een kind) en fysieke kennis. Een beroep doen op de ervaring van het kind, het beschouwen van feiten die hem al lang vanuit wetenschappelijk oogpunt bekend zijn, draagt bij tot de vorming van de nodige competentie in hem. Het doel van leren in dit geval is de wens om het nieuwe zelfstandig te begrijpen.
Studiedichtheid
Volgens de problematische lesmethode kun je aan het begin van de les een bekend raadsel stellen: "Wat is zwaarder: een kilo pluis of een kilo gietijzer?" Natuurlijk kunnen 11-12-jarigen gemakkelijk een vraag beantwoorden die ze kennen. Maar als we de essentie van het probleem aanpakken, het vermogen om zijn eigenaardigheid te onthullen, leidt dit tot het concept van dichtheid.
De dichtheid van een stof is de massa van een eenheid van zijn volume. De dichtheidstabel van stoffen, die meestal in leerboeken of naslagwerken wordt gegeven, stelt u in staat om de verschillen tussen stoffen te evalueren, evenals de geaggregeerde toestanden van een stof. Een aanduiding van het verschil in de fysische eigenschappen van vaste stoffen, vloeistoffen en gassen, eerder besproken, een verklaring van dit verschil niet alleen in de structuur en onderlinge rangschikking van deeltjes, maar ook in de wiskundige uitdrukking van de eigenschappen van een stof, neemt de natuurkunde op een ander niveau studeren.
Met de tabel kunt u kennis consolideren over de fysieke betekenis van het concept dat wordt bestudeerddichtheid van de stof. Het kind, dat een antwoord geeft op de vraag: "Wat betekent de waarde van de dichtheid van een bepaalde stof?", Begrijpt dat dit een massa is van 1 cm3 (of 1 m 3) stoffen.
De kwestie van dichtheidseenheden kan in dit stadium al aan de orde worden gesteld. Het is noodzakelijk om manieren te overwegen om meeteenheden in verschillende referentiesystemen om te zetten. Dit maakt het mogelijk om van statisch denken af te komen, om ook in andere zaken andere rekensystemen te accepteren.
Bepaling van de dichtheid
Natuurlijk kan de studie van natuurkunde niet compleet zijn zonder het oplossen van problemen. In dit stadium worden rekenformules ingevoerd. De dichtheidsformule in de natuurkunde van groep 7 is waarschijnlijk de eerste fysieke verhouding van hoeveelheden voor kinderen. Er wordt speciale aandacht aan besteed, niet alleen vanwege de studie van de concepten van dichtheid, maar ook vanwege het feit van onderwijsmethoden voor het oplossen van problemen.
Het is in dit stadium dat het algoritme voor het oplossen van een fysiek computerprobleem wordt gelegd, de ideologie van het toepassen van de basisformules, definities, patronen. De leraar probeert de analyse van het probleem te leren, de manier om naar het onbekende te zoeken, de eigenaardigheden van het gebruik van meeteenheden door een dergelijke verhouding te gebruiken als de dichtheidsformule in de natuurkunde.
Voorbeeld van probleemoplossing
Voorbeeld 1
Bepaal uit welke stof een kubus met massa 540 g en volume van 0,2 dm bestaat3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analyse
Op basis van de kwestie van het probleem, begrijpen we dat het ons zal helpen om het materiaal te bepalen waarvan de kubus is gemaaktdichtheidstabel voor vaste stoffen.
Laten we daarom de dichtheid van materie bepalen. In de tabellen wordt deze waarde gegeven in g/cm3, dus het volume van dm3 vertaald naar cm3.
Beslissing
Per definitie: ρ=m: V.
We krijgen: volume, massa. De dichtheid van materie kan worden berekend:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, wat overeenkomt met aluminium.
Antwoord: de kubus is gemaakt van aluminium.
Bepaling van andere hoeveelheden
Door de formule voor het berekenen van de dichtheid te gebruiken, kunt u andere fysieke grootheden bepalen. Massa, volume, lineaire afmetingen van lichamen geassocieerd met volume worden gemakkelijk berekend in taken. Kennis van wiskundige formules voor het bepalen van de oppervlakte en het volume van geometrische vormen wordt gebruikt bij taken, wat het mogelijk maakt om de noodzaak om wiskunde te studeren uit te leggen.
Voorbeeld 2
Bepaal de dikte van de koperlaag die een onderdeel bedekt met een oppervlakte van 500 cm2 als bekend is dat 5 g koper is gebruikt voor de coating.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8.92g/cm3.
Analyse
Met de dichtheidstabel van stoffen kun je de dichtheid van koper bepalen.
Laten we de formule voor het berekenen van de dichtheid gebruiken. In deze formule is er een volume van een stof, op basis waarvan lineaire afmetingen kunnen worden bepaald.
Beslissing
Per definitie: ρ=m: V, maar er is geen gewenste waarde in deze formule, dus gebruiken we:
V=S x h.
Als we de hoofdformule vervangen, krijgen we: ρ=m: Sh, vanwaar:
h=m: S xρ.
Bereken: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 micron.
Antwoord: De dikte van de koperlaag is 11 micron.
Experimentele bepaling van dichtheid
Experimentele aard van de natuurwetenschap wordt gedemonstreerd in de loop van laboratoriumexperimenten. In dit stadium worden de vaardigheden verworven om een experiment uit te voeren en de resultaten ervan uit te leggen.
Praktische taak om de dichtheid van materie te bepalen omvat:
- De dichtheid van een vloeistof bepalen. In dit stadium kunnen de jongens die al een maatcilinder hebben gebruikt eenvoudig de dichtheid van een vloeistof bepalen met behulp van de formule.
- Bepalen van de dichtheid van een vast lichaam met een regelmatige vorm. Deze taak staat ook buiten twijfel, aangezien soortgelijke rekenproblemen al zijn overwogen en ervaring is opgedaan met het meten van volumes door de lineaire afmetingen van lichamen.
- Bepalen van de dichtheid van een onregelmatig gevormd vast lichaam. Bij het uitvoeren van deze taak gebruiken we de methode om het volume van een onregelmatig gevormd lichaam te bepalen met behulp van een beker. Het is nuttig om nogmaals de kenmerken van deze methode in herinnering te brengen: het vermogen van een vast lichaam om een vloeistof te verplaatsen waarvan het volume gelijk is aan het volume van het lichaam. Verder wordt de taak op de standaard manier opgelost.
Vragen van verhoogde complexiteit
Je kunt de taak ingewikkelder maken door de jongens uit te nodigen om te bepalen uit welke stof het lichaam is gemaakt. De dichtheidstabel van stoffen die in dit geval worden gebruikt, stelt u in staat om aandacht te besteden aan de noodzaak om mee te kunnen werkenachtergrondinformatie.
Bij het oplossen van experimentele problemen moeten studenten over de nodige kennis beschikken op het gebied van het gebruik van fysieke instrumenten en het converteren van meeteenheden. Dit is vaak de oorzaak van het grootste aantal fouten en tekortkomingen. Misschien moet deze fase van de studie natuurkunde meer tijd krijgen, zodat je de kennis en ervaring van onderzoek kunt vergelijken.
Bulkdichtheid
De studie van een zuivere stof is natuurlijk interessant, maar hoe vaak worden zuivere stoffen gevonden? In het dagelijks leven komen we mengsels en legeringen tegen. Hoe te zijn in dit geval? Het concept van bulkdichtheid zal voorkomen dat studenten de typische fout maken om gemiddelde dichtheidswaarden van stoffen te gebruiken.
Het is uiterst noodzakelijk om deze kwestie te verduidelijken, om een kans te geven om te zien, om te voelen dat het verschil tussen de dichtheid van een stof en de bulkdichtheid zich in een vroeg stadium bevindt. Het begrijpen van dit verschil is nodig bij de verdere studie van de natuurkunde.
Dit verschil is buitengewoon interessant in het geval van bulkmaterialen. Het is mogelijk om het kind de bulkdichtheid te laten bestuderen, afhankelijk van de verdichting van het materiaal, de grootte van individuele deeltjes (grind, zand, enz.) tijdens de initiële onderzoeksactiviteit.
Relatieve dichtheid van stoffen
Vergelijking van de eigenschappen van verschillende stoffen is best interessant op basis van relatieve waarden. De relatieve dichtheid van materie is een van deze grootheden.
Meestal wordt de relatieve dichtheid van een stof bepaald door:richting gedestilleerd water. Als de verhouding van de dichtheid van een bepaalde stof tot de dichtheid van een standaard, wordt deze waarde bepaald met behulp van een pyknometer. Maar deze informatie wordt niet gebruikt in de schoolcursus natuurwetenschappen, het is interessant voor diepgaande studie (meestal optioneel).
Het Olympiade-niveau van het studeren van natuurkunde en scheikunde kan ook worden beïnvloed door het concept van "relatieve dichtheid van een stof met betrekking tot waterstof". Het wordt meestal toegepast op gassen. Om de relatieve dichtheid van een gas te bepalen, wordt de verhouding van de molaire massa van het bestudeerde gas tot de molaire massa van waterstof gevonden. Het gebruik van relatief molecuulgewicht is niet uitgesloten.
