Таблиця щільності речовин. Формула щільності у фізиці. Як позначається щільність у фізиці

Вивчення щільності речовин починається в курсі фізики середньої школи. Це поняття вважається основоположним у подальшому викладі основ молекулярно-кінетичної теорії в курсах фізики та хімії. Метою вивчення будови речовини, методів дослідження можна припустити формування наукових уявлень про світ.

Початкові уявлення про єдину картині світу дає фізика. 7 клас щільність речовини вивчає на підставі простих уявлень про методи дослідження, практичного застосування фізичних понять і формул.

Методи фізичного дослідження

Як відомо, серед методів дослідження явищ природи виділяють спостереження і експеримент. Проводити спостереження за природними явищами вчать в початковій школі: проводять найпростіші вимірювання, часто ведуть «Календар природи». Ці форми навчання здатні привести дитину до необхідності вивчення світу, зіставлення спостережуваних явищ, виявлення причинно-наслідкових зв`язків.

Однак лише повноцінно проведений експеримент дасть в руки юному досліднику інструменти в розкритті таємниць природи. Розвиток експериментальних, дослідницьких навичок здійснюється на практичних заняттях і в ході виконання лабораторних робіт.

Проведення експерименту в курсі фізики починають з визначень таких фізичних величин, як довжина, площа, об`єм. При цьому встановлюється зв`язок між математичними (для дитини досить абстрактними) і фізичними знаннями. Звернення до досвіду дитини, розгляд давно відомих йому фактів з наукової точки зору сприяє формуванню у нього необхідної компетентності. Мета навчання в цьому випадку - прагнення до самостійного осягнення нового.

Вивчення щільності

Відповідно до проблемним методом навчання на початку уроку можна задати відому загадку: «Що важче: кілограм пуху чи кілограм чавуну?» Зрозуміло, 11-12-річні хлопці з легкістю дають відповідь на відомий їм питання. Але звернення до суті питання, можливість розкрити його особливість, приводить до поняття щільності.

Щільність речовини - маса одиниці його обсягу. Таблиця щільності речовин, зазвичай наведена в підручниках або довідкових виданнях, дозволяє оцінити відмінності між речовинами, також агрегатними станами речовини. Вказівка на відмінність у фізичних властивостях твердих тіл, рідин і газів, розглянуте раніше, пояснення цієї відмінності не тільки в будові і взаємне розташування частинок, але і в математичному вираженні характеристик речовини, переводить вивчення фізики на інший рівень.

Закріпити знання про фізичному сенсі досліджуваного поняття дозволяє таблиця щільності речовин. Дитина, даючи відповідь на запитання: «Що означає величина щільності певної речовини?», Розуміє, що це маса 1 см³ (Або 1 м³) речовини.

Питання про одиниці вимірювання щільності можна підняти вже на цьому етапі. Необхідно розглянути способи перекладу одиниць виміру в різних системах відліку. Це дає можливість позбутися від статичності мислення, прийняти інші системи числень і в інших питаннях.

Визначення щільності

Природно, вивчення фізики не може бути повним без вирішення завдань. На цьому етапі вводяться формули розрахунку. Формула щільності у фізиці 7 класу, напевно, перший фізичний співвідношення величин для хлопців. Їй приділяється особлива увага не тільки внаслідок вивчення понять щільності, а й за фактом навчання методам вирішення завдань.

Саме на цьому етапі закладається алгоритм вирішення фізичної обчислювальної задачі, ідеологія застосування основних формул, визначень, закономірностей. Навчити аналізу завдання, способу пошуку невідомого, особливостям використання одиниць виміру вчитель намагається на застосуванні такого співвідношення, як формула щільності у фізиці.

Приклад вирішення завдань

Приклад 1

Визначте, з якої речовини виготовлений кубик масою 540 г і обсягом 0,2 дм³.

rho- -? m = 540 г, V = 0,2 дм³ = 200 см³

Аналіз

Виходячи із запитання задачі, розуміємо, що визначити матеріал, з якого виготовлений кубик, нам допоможе таблиця густин твердих речовин.

Отже, визначимо щільність речовини. У таблицях ця величина дана в г / см³, тому обсяг з дм³ переведений в см³.

Рішення

За визначенням: rho- = m: V.

Нам дано: обсяг, маса. Щільність речовини можна обчислити:

rho- = 540 г: 200 см³ = 2,7 г / см³ , що відповідає алюмінію.

Відповідь: Кубик виготовлений з алюмінію.

Визначення інших величин

Використання формули розрахунку щільності дозволяє визначати і інші фізичні величини. Маса, об`єм, лінійні розміри тіл, пов`язані з обсягом, з легкістю обчислюються в задачах. Знання математичних формул визначення площі та об`єму геометричних фігур застосовується в задачах, що дозволяє пояснити необхідність вивчення математики.

Приклад 2

Визначте товщину шару міді, якою покрита деталь площею поверхні 500 см², якщо відомо, що на покриття витрачено 5 г міді.

h -? S = 500 см², m = 5 г, rho- = 8,92 г / см³.

Аналіз

Таблиця щільності речовин дозволяє визначити величину щільності міді.

Скористаємося формулою розрахунку щільності. У цій формулі є об`єм речовини, виходячи з якого можна визначити лінійні розміри.

Рішення

За визначенням: rho- = m: V, але в цій формулі немає шуканої величини, тому використовуємо:

V = S х h.

Підставляючи в основну формулу, отримаємо: rho- = m: Sh, звідки:

h = m: S х rho-.

Обчислимо: h = 5 г: (500 см² х 8,92 г / см³) = 0,0011 см = 11 мкм.

Відповідь: Товщина шару міді дорівнює 11 мкм.

Експериментальне визначення щільності

Експериментальний характер фізичної науки демонструється в ході проведення лабораторних дослідів. На цьому етапі купуються навички проведення досвіду, пояснення його результатів.

Практичне завдання по визначенню густини речовини включає:

• Визначення щільності рідини. На цьому етапі хлопці, вже використовували раніше мірний циліндр, з легкістю визначають щільність рідини з використанням формули.
• Визначення густини речовини твердого тіла правильної форми. Це завдання також не викликає сумнівів, оскільки вже розглянуті аналогічні розрахункові завдання і придбаний досвід вимірювання обсягів за лінійними розмірами тел.
• Визначення густини твердого тіла неправильної форми. При виконанні цього завдання користуємося методом визначення об`єму тіла неправильної форми за допомогою мензурки. Не зайве ще раз нагадати особливості цього методу: здатність твердого тіла витісняти рідина, обсяг якої дорівнює обсягу тіла. Далі задача дозволяється стандартно.

Завдання підвищеної складності

Ускладнити завдання можна, запропонувавши хлопцям визначити речовину, з якої виготовлено тіло. Використовувана при цьому таблиця щільності речовин дозволяє звернути увагу на необхідність вміння працювати з довідковою інформацією.

При вирішенні експериментальних завдань учні зобов`язані мати необхідний обсяг знань в галузі використання фізичних приладів та перекладу одиниць виміру. Часто саме це викликає найбільше число помилок і недоліків. Можливо, цьому етапу вивчення фізики варто виділити більше часу, він дозволяє зіставити знання та досвід дослідження.

Густина

Дослідження чистого речовини, зрозуміло, цікаво, але чи часто зустрічаються чисті речовини? У повсякденному житті ми зустрічаємося із сумішами і сплавами. Як бути в цьому випадку? Поняття об`ємної щільності не дозволить учням зробити типової помилки і використовувати середні значення щільності речовин.

Пояснити це питання вкрай необхідно, дати можливість побачити, відчути різницю між щільністю речовини і об`ємною щільністю стоїть на ранніх етапах. Розуміння цієї відмінності необхідно в подальшому вивченні фізики.

Вкрай цікаво це відмінність у разі сипучих матеріалів. Дозволити дитині дослідження об`ємної щільності залежно від ущільнення матеріалу, розміру окремих частинок (гравій, пісок і т. Д.) Можна в ході початкової дослідницької діяльності.

Відносна щільність речовин

Порівняння властивостей різних речовин досить цікаво на підставі відносних величин. Відносна щільність речовини - одна з таких величин.

Зазвичай відносну щільність речовини визначають по відношенню до дистильованої води. Як відношення щільності даної речовини до щільності еталона, ця величина визначається за допомогою пікнометра. Але в шкільному курсі природознавства ця інформація не використовується, цікава вона при глибокому вивченні (найчастіше факультативно).

Олімпіадний рівень вивчення фізики і хімії може торкнутися і поняття «відносна щільність речовини за воднем». Звичайно його застосовують до газів. Для визначення відносної щільності газу знаходять відношення молярної маси досліджуваного газу до молярної масі водню. Використання відносної молекулярної маси не виключається.