Kajian ketumpatan bahan bermula dalam kursus fizik sekolah menengah. Konsep ini dianggap asas dalam pembentangan lanjut asas teori kinetik molekul dalam kursus fizik dan kimia. Tujuan mengkaji struktur jirim, kaedah penyelidikan boleh diandaikan sebagai pembentukan idea saintifik tentang dunia.
Idea awal tentang satu gambaran dunia diberikan oleh fizik. Gred 7 mengkaji ketumpatan jirim berdasarkan idea paling ringkas tentang kaedah penyelidikan, aplikasi praktikal konsep fizikal dan formula.
Kaedah penyelidikan fizikal
Seperti yang anda ketahui, pemerhatian dan eksperimen dibezakan antara kaedah mengkaji fenomena alam. Pemerhatian fenomena semula jadi diajar di sekolah rendah: pengukuran mudah diambil, selalunya mereka menyimpan "Kalendar Alam". Bentuk pembelajaran ini boleh membawa kanak-kanak kepada keperluan untuk meneroka dunia, membandingkan fenomena yang diperhatikan, mengenal pasti hubungan sebab-akibat.
Walau bagaimanapun, hanya percubaan yang dijalankan sepenuhnya akan memberikan penyelidik muda alat untuk membongkar rahsia alam semula jadi. Pembangunan kemahiran eksperimen dan penyelidikan dijalankan dalam kelas amali dan semasa menjalankan kerja makmal.
Sesuatu eksperimen dalam kursus fizik bermula dengan takrifan kuantiti fizik seperti panjang, luas, isipadu. Pada masa yang sama, hubungan diwujudkan antara matematik (agak abstrak untuk kanak-kanak) dan pengetahuan fizikal. Rayuan kepada pengalaman kanak-kanak, pertimbangan fakta yang diketahuinya untuk masa yang lama dari sudut pandangan saintifik menyumbang kepada pembentukan kecekapan yang diperlukan dalam dirinya. Tujuan pembelajaran dalam kes ini ialah keinginan untuk memahami yang baharu secara bebas.
Ketumpatan Mempelajari
Selaras dengan kaedah pengajaran yang bermasalah, pada permulaan pelajaran, anda boleh bertanya teka-teki yang terkenal: "Mana yang lebih berat: satu kilogram bulu atau satu kilogram besi tuang?" Sudah tentu, kanak-kanak berumur 11-12 tahun boleh menjawab soalan yang mereka tahu dengan mudah. Tetapi menangani intipati isu itu, keupayaan untuk mendedahkan keanehannya, membawa kepada konsep ketumpatan.
Ketumpatan bahan ialah jisim unit isipadunya. Jadual ketumpatan bahan, biasanya diberikan dalam buku teks atau buku rujukan, membolehkan anda menilai perbezaan antara bahan, serta keadaan agregat sesuatu bahan. Petunjuk tentang perbezaan sifat fizikal pepejal, cecair dan gas, yang telah dibincangkan sebelum ini, penjelasan tentang perbezaan ini bukan sahaja dalam struktur dan susunan bersama zarah, tetapi juga dalam ungkapan matematik ciri-ciri bahan, mengambil belajar fizik ke tahap yang berbeza.
Jadual membolehkan anda menyatukan pengetahuan tentang makna fizikal konsep yang sedang dipelajariketumpatan bahan. Kanak-kanak itu, memberikan jawapan kepada soalan: "Apakah yang dimaksudkan dengan nilai ketumpatan bahan tertentu?", Memahami bahawa ini adalah jisim 1 cm3 (atau 1 m 3) bahan.
Isu unit ketumpatan boleh dibangkitkan pada peringkat ini. Adalah perlu untuk mempertimbangkan cara untuk menukar unit ukuran dalam sistem rujukan yang berbeza. Ini membolehkan anda menyingkirkan pemikiran statik, menerima sistem kalkulus lain dalam perkara lain juga.
Penentuan ketumpatan
Sememangnya, pengajian fizik tidak akan lengkap tanpa menyelesaikan masalah. Pada peringkat ini, formula pengiraan dimasukkan. Formula ketumpatan dalam fizik gred 7 mungkin merupakan nisbah fizik pertama kuantiti untuk kanak-kanak. Ia diberi perhatian khusus bukan sahaja kerana kajian tentang konsep ketumpatan, tetapi juga untuk fakta kaedah pengajaran untuk menyelesaikan masalah.
Pada peringkat ini, algoritma untuk menyelesaikan masalah pengiraan fizikal diletakkan, ideologi untuk menggunakan formula asas, definisi, corak. Guru cuba mengajar analisis masalah, cara mencari yang tidak diketahui, keistimewaan menggunakan unit ukuran dengan menggunakan nisbah seperti formula ketumpatan dalam fizik.
Contoh penyelesaian masalah
Contoh 1
Tentukan bahan yang dihasilkan oleh kubus berjisim 540 g dan isipadu 0.2 dm3.
ρ -? m=540 g, V=0.2 dm3 =200 cm3
Analisis
Berdasarkan persoalan masalah, kami faham bahawa ia akan membantu kami menentukan bahan dari mana kubus itu dibuatjadual ketumpatan untuk pepejal.
Oleh itu, mari kita tentukan ketumpatan jirim. Dalam jadual, nilai ini diberikan dalam g/cm3, jadi volum dari dm3 diterjemahkan kepada cm3.
Keputusan
Mengikut takrifan: ρ=m: V.
Kami diberi: isipadu, jisim. Ketumpatan jirim boleh dikira:
ρ=540g: 200sm3=2.7g/cm3, yang sepadan dengan aluminium.
Jawapan: kubus diperbuat daripada aluminium.
Penentuan kuantiti lain
Menggunakan formula pengiraan ketumpatan membolehkan anda menentukan kuantiti fizik lain. Jisim, isipadu, dimensi linear badan yang dikaitkan dengan isipadu mudah dikira dalam tugasan. Pengetahuan tentang formula matematik untuk menentukan luas dan isipadu bentuk geometri digunakan dalam tugasan, yang memungkinkan untuk menerangkan keperluan untuk mempelajari matematik.
Contoh 2
Tentukan ketebalan lapisan kuprum yang meliputi bahagian dengan luas permukaan 500 cm2 jika diketahui bahawa 5 g kuprum digunakan untuk salutan.
h - ? S=500sm2, m=5g, ρ=8.92g/cm3.
Analisis
Jadual ketumpatan bahan membolehkan anda menentukan ketumpatan kuprum.
Mari kita gunakan formula pengiraan ketumpatan. Dalam formula ini, terdapat isipadu bahan, berdasarkan dimensi linear yang boleh ditentukan.
Keputusan
Mengikut takrifan: ρ=m: V, tetapi tiada nilai yang diingini dalam formula ini, jadi kami menggunakan:
V=S x h.
Menggantikan formula utama, kita dapat: ρ=m: Sh, dari mana:
h=m: S xρ.
Kira: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0.0011 sm=11 mikron.
Jawapan: Ketebalan lapisan kuprum ialah 11 mikron.
Penentuan eksperimen ketumpatan
Sifat eksperimen sains fizik ditunjukkan dalam perjalanan eksperimen makmal. Pada peringkat ini, kemahiran menjalankan eksperimen, menjelaskan keputusannya diperoleh.
Tugas praktikal untuk menentukan ketumpatan jirim termasuk:
- Menentukan ketumpatan cecair. Pada peringkat ini, lelaki yang telah menggunakan silinder bergraduat dengan mudah boleh menentukan ketumpatan cecair menggunakan formula.
- Menentukan ketumpatan jasad pepejal bentuk biasa. Tugas ini juga tidak dapat dinafikan, kerana masalah pengiraan yang serupa telah pun dipertimbangkan dan pengalaman telah diperoleh dalam mengukur isipadu oleh dimensi linear badan.
- Menentukan ketumpatan jasad pepejal berbentuk tidak sekata. Semasa melaksanakan tugasan ini, kami menggunakan kaedah menentukan isipadu jasad yang berbentuk tidak sekata menggunakan bikar. Adalah berguna untuk mengingati sekali lagi ciri-ciri kaedah ini: keupayaan badan pepejal untuk menyesarkan cecair yang isipadunya sama dengan isipadu badan. Selanjutnya, tugas itu diselesaikan dengan cara standard.
Soalan tentang peningkatan kerumitan
Anda boleh merumitkan tugas dengan menjemput lelaki untuk menentukan bahan dari mana badan itu dibuat. Jadual ketumpatan bahan yang digunakan dalam kes ini membolehkan anda memberi perhatian kepada keperluan untuk dapat bekerja dengannyamaklumat latar belakang.
Apabila menyelesaikan masalah eksperimen, pelajar mesti mempunyai jumlah pengetahuan yang diperlukan dalam bidang menggunakan instrumen fizikal dan menukar unit ukuran. Selalunya inilah yang menyebabkan bilangan kesilapan dan kekurangan yang paling banyak. Mungkin peringkat pengajian fizik ini perlu diberi lebih masa, ia membolehkan anda membandingkan pengetahuan dan pengalaman penyelidikan.
Ketumpatan Pukal
Kajian tentang bahan tulen, sudah tentu, menarik, tetapi berapa kerapkah bahan tulen ditemui? Dalam kehidupan seharian, kita menghadapi campuran dan aloi. Bagaimana untuk berada dalam kes ini? Konsep ketumpatan pukal akan menghalang pelajar daripada membuat kesilapan biasa menggunakan nilai ketumpatan purata bahan.
Adalah amat perlu untuk menjelaskan isu ini, memberi peluang untuk melihat, merasakan perbezaan antara ketumpatan bahan dan ketumpatan pukal berada pada peringkat awal. Memahami perbezaan ini adalah perlu dalam kajian lanjut fizik.
Perbezaan ini sangat menarik dalam kes bahan pukal. Adalah mungkin untuk membenarkan kanak-kanak mengkaji ketumpatan pukal bergantung pada pemadatan bahan, saiz zarah individu (kerikil, pasir, dll.) semasa aktiviti penyelidikan awal.
Ketumpatan relatif bahan
Perbandingan sifat pelbagai bahan agak menarik berdasarkan nilai relatif. Ketumpatan relatif jirim ialah salah satu daripada kuantiti ini.
Biasanya, ketumpatan relatif sesuatu bahan ditentukan olehke arah air suling. Sebagai nisbah ketumpatan bahan tertentu kepada ketumpatan piawai, nilai ini ditentukan menggunakan piknometer. Tetapi maklumat ini tidak digunakan dalam kursus sains semula jadi sekolah, ia menarik untuk kajian mendalam (paling kerap pilihan).
Tahap Olimpik dalam mempelajari fizik dan kimia juga boleh dipengaruhi oleh konsep “ketumpatan relatif sesuatu bahan berkenaan dengan hidrogen”. Ia biasanya digunakan untuk gas. Untuk menentukan ketumpatan relatif gas, nisbah jisim molar gas yang dikaji kepada jisim molar hidrogen ditemui. Penggunaan berat molekul relatif tidak dikecualikan.
