Proučavanje gustine supstanci počinje tokom srednje škole fizike. Ovaj koncept se smatra fundamentalnim u daljem predstavljanju osnova molekularne kinetičke teorije u kursevima fizike i hemije. Svrha proučavanja strukture materije, istraživačkih metoda može se pretpostaviti da je formiranje naučnih ideja o svijetu.
Početne ideje o jednoj slici svijeta daje fizika. 7. razred proučava gustinu materije na osnovu najjednostavnijih ideja o istraživačkim metodama, praktičnoj primjeni fizičkih koncepata i formula.
Metode fizičkog istraživanja
Kao što znate, posmatranje i eksperiment se razlikuju među metodama proučavanja prirodnih pojava. U osnovnoj školi se uči posmatranje prirodnih pojava: vrše se jednostavna mjerenja, često se vodi „Kalendar prirode“. Ovi oblici učenja mogu dovesti dijete do potrebe da istražuje svijet, upoređuje uočene pojave, identifikuje uzročno-posledične veze.
Međutim, samo potpuno proveden eksperiment će mladom istraživaču dati alate za otkrivanje tajni prirode. Razvoj eksperimentalnih, istraživačkih vještina odvija se na praktičnoj nastavi i tokom laboratorijskog rada.
Eksperiment u toku fizike počinje definicijama fizičkih veličina kao što su dužina, površina, zapremina. Istovremeno se uspostavlja veza između matematičkog (za dijete prilično apstraktnog) i fizičkog znanja. Apeliranje na iskustvo djeteta, razmatranje činjenica koje su mu dugo poznate sa naučne tačke gledišta doprinosi formiranju potrebne kompetencije kod njega. Svrha učenja u ovom slučaju je želja za samostalnim sagledavanjem novog.
Studiranje gustine
U skladu sa problematičnom metodom nastave, na početku lekcije možete postaviti dobro poznatu zagonetku: „Šta je teže: kilogram puha ili kilogram livenog gvožđa?“Naravno, 11-12-godišnjaci mogu lako odgovoriti na pitanje koje znaju. Ali razmatranje suštine problema, sposobnost otkrivanja njegove posebnosti, vodi do koncepta gustine.
Gustoća supstance je masa jedinice njene zapremine. Tabela gustine supstanci, koja se obično daje u udžbenicima ili referentnim knjigama, omogućava vam da procenite razlike između supstanci, kao i agregatna stanja supstance. Indikacija razlike u fizičkim svojstvima čvrstih tela, tečnosti i gasova, o kojoj je ranije bilo reči, objašnjenje ove razlike ne samo u strukturi i međusobnom rasporedu čestica, već i u matematičkom izrazu karakteristika supstance, podrazumeva proučavanje fizike na drugačiji nivo.
Tabela vam omogućava da konsolidujete znanje o fizičkom značenju koncepta koji se proučavagustina supstance. Dijete, dajući odgovor na pitanje: "Šta znači vrijednost gustine određene supstance?", razumije da je to masa od 1 cm3 (ili 1 m 3) supstance.
Pitanje jedinica gustine može se pokrenuti već u ovoj fazi. Potrebno je razmotriti načine pretvaranja mjernih jedinica u različite referentne sisteme. Ovo omogućava da se oslobodimo statičnog razmišljanja, da prihvatimo druge sisteme računa iu drugim stvarima.
Određivanje gustine
Naravno, studij fizike ne može biti potpun bez rješavanja problema. U ovoj fazi unose se formule proračuna. Formula gustine u 7. razredu fizike je vjerovatno prvi fizički omjer količina za djecu. Posebna mu se pažnja pridaje ne samo zbog proučavanja pojmova denziteta, već i zbog činjenice o metodama učenja za rješavanje problema.
U ovoj fazi se postavlja algoritam za rješavanje fizičkog računskog problema, ideologija primjene osnovnih formula, definicija, obrazaca. Nastavnik pokušava da nauči analizu problema, način traženja nepoznatog, posebnosti upotrebe mernih jedinica koristeći takav odnos kao što je formula gustine u fizici.
Primjer rješavanja problema
Primjer 1
Odredi od koje supstance je napravljena kocka mase 540 g i zapremine 0,2 dm3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analiza
Na osnovu pitanja problema, razumijemo da će nam pomoći da odredimo materijal od kojeg je napravljena kockatabela gustine čvrstih materija.
Shodno tome, hajde da odredimo gustinu materije. U tabelama ova vrijednost je data u g/cm3, tako da je volumen od dm3 preveden u cm3.
Odluka
Po definiciji: ρ=m: V.
Dato nam je: zapremina, masa. Gustina materije se može izračunati:
ρ=540g: 200cm3=2.7g/cm3, što odgovara aluminijumu.
Odgovor: kocka je napravljena od aluminijuma.
Određivanje drugih količina
Upotreba formule za izračunavanje gustine omogućava vam da odredite druge fizičke veličine. Masa, zapremina, linearne dimenzije tela povezane sa zapreminom lako se izračunavaju u zadacima. U zadacima se koristi poznavanje matematičkih formula za određivanje površine i zapremine geometrijskih oblika, što omogućava da se objasni potreba za učenjem matematike.
Primjer 2
Odredite debljinu sloja bakra 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
Tabela gustine supstanci vam omogućava da odredite gustinu bakra.
Koristimo formulu za izračunavanje gustine. U ovoj formuli postoji zapremina supstance, na osnovu koje 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, dobijamo: 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 sloja bakra je 11 mikrona.
Eksperimentalno određivanje gustine
Eksperimentalna priroda fizičke nauke demonstrirana je tokom laboratorijskih eksperimenata. U ovoj fazi stiču se vještine izvođenja eksperimenta, objašnjavanja njegovih rezultata.
Praktični zadatak za određivanje gustine materije uključuje:
- Određivanje gustine tečnosti. U ovoj fazi, momci koji su već koristili graduirani cilindar mogu lako odrediti gustinu tečnosti koristeći formulu.
- Određivanje gustine čvrstog tijela pravilnog oblika. Ovaj zadatak je također van sumnje, budući da su slični računski problemi već razmatrani i stečeno iskustvo u mjerenju zapremina linearnim dimenzijama tijela.
- Određivanje gustine čvrstog tijela nepravilnog oblika. Prilikom izvođenja ovog zadatka koristimo se metodom određivanja volumena tijela nepravilnog oblika pomoću čaše. Korisno je još jednom podsjetiti na karakteristike ove metode: sposobnost čvrstog tijela da istisne tekućinu čija je zapremina jednaka zapremini tijela. Nadalje, zadatak se rješava na standardni način.
Pitanja povećane složenosti
Možete zakomplikovati zadatak tako što ćete pozvati momke da odrede supstancu od koje je telo napravljeno. Tablica gustoće tvari koje se koriste u ovom slučaju omogućava vam da obratite pažnju na potrebu da budete u mogućnosti raditipozadinske informacije.
Prilikom rješavanja eksperimentalnih zadataka studenti moraju posjedovati potrebnu količinu znanja iz oblasti upotrebe fizičkih instrumenata i pretvaranja mjernih jedinica. Često je to ono što uzrokuje najveći broj grešaka i nedostataka. Možda bi ovoj fazi studija fizike trebalo dati više vremena, ona vam omogućava da uporedite znanje i iskustvo istraživanja.
Nasipna gustina
Proučavanje čiste supstance je, naravno, zanimljivo, ali koliko često se nalaze čiste supstance? U svakodnevnom životu susrećemo se sa mješavinama i legurama. Kako biti u ovom slučaju? Koncept nasipne gustine će spriječiti studente da naprave tipičnu grešku koristeći prosječne vrijednosti gustine supstanci.
Izuzetno je potrebno razjasniti ovo pitanje, dati priliku da se vidi, da se osjeti razlika između gustine supstance i nasipne gustine je u ranoj fazi. Razumijevanje ove razlike neophodno je u daljem proučavanju fizike.
Ova razlika je izuzetno zanimljiva u slučaju rasutih materijala. Moguće je dozvoliti djetetu da proučava nasipnu gustinu u zavisnosti od zbijenosti materijala, veličine pojedinačnih čestica (šljunak, pijesak, itd.) tokom početne istraživačke aktivnosti.
Relativna gustina supstanci
Poređenje svojstava različitih supstanci je prilično interesantno na osnovu relativnih vrednosti. Relativna gustina materije je jedna od ovih veličina.
Obično se određuje relativna gustina supstanceprema destilovanoj vodi. Kao odnos gustine date supstance i gustine standarda, ova vrednost se određuje pomoću piknometra. Ali ove informacije se ne koriste u školskom kursu prirodnih nauka, interesantne su za dubinsko proučavanje (najčešće opciono).
Na olimpijski nivo izučavanja fizike i hemije takođe može uticati koncept “relativne gustine supstance u odnosu na vodonik”. Obično se primjenjuje na plinove. Da bi se odredila relativna gustina gasa, nalazi se omjer molarne mase ispitivanog gasa i molarne mase vodonika. Upotreba relativne molekulske težine nije isključena.
