Ainete tiheduse uurimine algab gümnaasiumi füüsika kursusest. Seda kontseptsiooni peetakse fundamentaalseks molekulaarkineetilise teooria aluste edasisel tutvustamisel füüsika ja keemia kursustel. Aine struktuuri, uurimismeetodite uurimise eesmärgiks võib eeldada maailma kohta teaduslike ideede kujundamist.
Esialgsed ideed ühe maailmapildi kohta annab füüsika. 7. klass uurib aine tihedust, tuginedes kõige lihtsamatele ideedele uurimismeetodite, füüsikaliste mõistete ja valemite praktilise rakendamise kohta.
Füüsikalise uurimistöö meetodid
Nagu teate, eristatakse loodusnähtuste uurimise meetoditest vaatlust ja katset. Algklassides õpetatakse loodusnähtuste vaatlemist: võetakse lihtsaid mõõte, sageli peetakse “looduse kalendrit”. Need õppevormid võivad viia lapse vajaduseni uurida maailma, võrrelda vaadeldud nähtusi, tuvastada põhjuse-tagajärje seoseid.
Kuid ainult täielikult läbi viidud eksperiment annab noorele teadlasele vahendid looduse saladuste paljastamiseks. Eksperimentaalsete, uurimuslike oskuste arendamine toimub praktilistes tundides ja laboratoorsete tööde käigus.
Eksperiment füüsika käigus algab selliste füüsikaliste suuruste määratlusega nagu pikkus, pindala, maht. Samas tekib seos matemaatiliste (lapse jaoks üsna abstraktsete) ja füüsiliste teadmiste vahel. Apelleerimine lapse kogemusele, talle pikka aega teadaolevate faktide arvestamine teaduslikust vaatenurgast aitab kaasa temas vajaliku pädevuse kujunemisele. Õppimise eesmärk on sel juhul soov uut iseseisv alt mõista.
Studying Density
Vastav alt probleemsele õpetamismeetodile võib tunni alguses küsida tuntud mõistatuse: "Kumb on raskem: kilogramm kohevust või kilogramm malmi?" Muidugi saavad 11-12-aastased kergesti vastata küsimusele, mida nad teavad. Kuid probleemi olemuse käsitlemine, võime paljastada selle eripära, viib tiheduse mõisteni.
Aine tihedus on selle ruumalaühiku mass. Tavaliselt õpikutes või teatmeteoses toodud ainete tiheduse tabel võimaldab hinnata ainete erinevusi, aga ka aine koondseisundeid. Eelnev alt käsitletud tahkete ainete, vedelike ja gaaside füüsikaliste omaduste erinevuse märkimine, selle erinevuse selgitus mitte ainult osakeste struktuuris ja vastastikuses paigutuses, vaid ka aine omaduste matemaatilises väljenduses. füüsikat teisele tasemele.
Tabel võimaldab koondada teadmisi uuritava mõiste füüsilise tähenduse kohtaaine tihedus. Laps, vastates küsimusele: "Mida tähendab teatud aine tiheduse väärtus?", saab aru, et see on mass 1 cm3 (või 1 m 3) ained.
Tihedusühikute küsimuse võib tõstatada juba selles etapis. On vaja kaaluda mõõtühikute teisendamise viise erinevates võrdlussüsteemides. See võimaldab vabaneda staatilisest mõtlemisest, aktsepteerida teisi arvutussüsteeme ka muudes küsimustes.
Tiheduse määramine
Loomulikult ei saa füüsikaõpe olla lõpule jõudnud ilma ülesandeid lahendamata. Selles etapis sisestatakse arvutusvalemid. Tihedusvalem 7. klassi füüsikas on laste jaoks ilmselt esimene füüsikaline suuruste suhe. Sellele ei pöörata erilist tähelepanu mitte ainult tiheduse mõistete uurimisele, vaid ka probleemide lahendamise õpetamismeetoditele.
Just selles etapis pannakse paika füüsikalise arvutusprobleemi lahendamise algoritm, põhivalemite, definitsioonide, mustrite rakendamise ideoloogia. Õpetaja püüab õpetada ülesande analüüsi, tundmatu otsimise viisi, mõõtühikute kasutamise iseärasusi, kasutades sellist suhet nagu füüsikas tihedusvalem.
Näide probleemi lahendamisest
Näide 1
Määrake, millisest ainest koosneb kuubik massiga 540 g ja mahuga 0,2 dm3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analüüs
Probleemi küsimuse põhjal mõistame, et see aitab meil määrata materjali, millest kuubik on valmistatudtahkete ainete tiheduse tabel.
Järelikult määrame aine tiheduse. Tabelites on see väärtus antud ühikutes g/cm3, seega on helitugevus alates dm3 tõlgitud cm3.
Otsus
Definitsiooni järgi: ρ=m: V.
Meile on antud: maht, mass. Aine tiheduse saab arvutada:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, mis vastab alumiiniumile.
Vastus: kuubik on valmistatud alumiiniumist.
Muude koguste määramine
Tiheduse arvutamise valemi kasutamine võimaldab määrata teisi füüsikalisi suurusi. Mahuga seotud kehade mass, ruumala ja lineaarmõõtmed on ülesannetes hõlpsasti arvutatavad. Ülesannetes kasutatakse geomeetriliste kujundite pindala ja ruumala määramise matemaatiliste valemite tundmist, mis võimaldab selgitada matemaatika õppimise vajadust.
Näide 2
Määrake vasekihi paksus, mis katab 500 cm pindalaga detaili2, kui on teada, et katmiseks kasutati 5 g vaske.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8,92g/cm3.
Analüüs
Ainete tiheduse tabel võimaldab määrata vase tiheduse.
Kasutame tiheduse arvutamise valemit. Selles valemis on aine maht, mille põhjal saab määrata lineaarsed mõõtmed.
Otsus
Definitsiooni järgi: ρ=m: V, kuid selles valemis pole soovitud väärtust, seega kasutame:
V=S x h.
Asendades põhivalemi, saame: ρ=m: Sh, kust:
h=m: S xρ.
Arvuta: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 mikronit.
Vastus: vasekihi paksus on 11 mikronit.
Tiheduse katseline määramine
Füüsikateaduse eksperimentaalsust demonstreeritakse laborikatsete käigus. Selles etapis omandatakse katse läbiviimise ja selle tulemuste selgitamise oskused.
Praktiline ülesanne aine tiheduse määramiseks hõlmab:
- Vedeliku tiheduse määramine. Selles etapis saavad mehed, kes on juba mõõtesilindrit kasutanud, vedeliku tiheduse valemi abil hõlpsasti määrata.
- Korrapärase kujuga tahke keha tiheduse määramine. See ülesanne on ka väljaspool kahtlust, kuna sarnaseid arvutusprobleeme on juba käsitletud ja kogemusi on saadud ruumalade mõõtmisel kehade lineaarsete mõõtmete järgi.
- Ebakorrapärase kujuga tahke keha tiheduse määramine. Selle ülesande täitmisel kasutame keeduklaasi abil ebakorrapärase kujuga keha mahu määramise meetodit. Kasulik on veel kord meenutada selle meetodi tunnuseid: tahke keha võimet tõrjuda välja vedelikku, mille maht on võrdne keha mahuga. Lisaks lahendatakse ülesanne standardsel viisil.
Keerulisemad küsimused
Saate ülesande keerulisemaks muuta, kutsudes poisid määrama ainet, millest keha on valmistatud. Sel juhul kasutatavate ainete tiheduse tabel võimaldab teil pöörata tähelepanu vajadusele, et oleks võimalik töötadataustteave.
Katseülesannete lahendamisel peab õpilastel olema vajalik hulk teadmisi füüsikaliste instrumentide kasutamise ja mõõtühikute teisendamise alal. Sageli põhjustab see kõige rohkem vigu ja puudusi. Võib-olla tuleks sellele füüsikaõppe etapile anda rohkem aega, see võimaldab võrrelda teadustöö teadmisi ja kogemusi.
Mahutihedus
Puhta aine uurimine on muidugi huvitav, aga kui sageli leitakse puhtaid aineid? Igapäevaelus kohtame segusid ja sulameid. Kuidas sel juhul olla? Puistetiheduse kontseptsioon ei lase õpilastel teha tüüpilist viga, kasutades ainete keskmise tiheduse väärtusi.
See küsimus on äärmiselt vajalik, et anda võimalus näha, tunnetada erinevust aine tiheduse ja puistetiheduse vahel on varajases staadiumis. Selle erinevuse mõistmine on vajalik füüsika edasisel uurimisel.
See erinevus on puistematerjalide puhul äärmiselt huvitav. Esmase uurimistegevuse käigus on võimalik lasta lapsel uurida puistetihedust sõltuv alt materjali tihendusest, üksikute osakeste (kruus, liiv jne) suurusest.
Ainete suhteline tihedus
Erinevate ainete omaduste võrdlus on suhteliste väärtuste põhjal üsna huvitav. Aine suhteline tihedus on üks neist suurustest.
Tavaliselt määratakse aine suhteline tihedusdestilleeritud vee suunas. Antud aine tiheduse ja standardi tiheduse suhtena määratakse see väärtus püknomeetri abil. Kuid seda teavet loodusteaduste koolikursuses ei kasutata, see on huvitav süvaõppeks (enamasti valikuline).
Füüsika ja keemia õppimise olümpiaadi taset võib mõjutada ka mõiste "aine suhteline tihedus vesiniku suhtes". Tavaliselt rakendatakse seda gaasidele. Gaasi suhtelise tiheduse määramiseks leitakse uuritava gaasi molaarmassi ja vesiniku molaarmassi suhe. Suhtelise molekulmassi kasutamine ei ole välistatud.
