Việc nghiên cứu khối lượng riêng của các chất bắt đầu trong quá trình vật lý trung học. Khái niệm này được coi là cơ bản trong việc trình bày thêm nền tảng của lý thuyết động học phân tử trong các khóa học vật lý và hóa học. Mục đích của việc nghiên cứu cấu trúc của vật chất, phương pháp nghiên cứu có thể được coi là sự hình thành các ý tưởng khoa học về thế giới.
Ý tưởng ban đầu về một bức tranh duy nhất của thế giới là do vật lý đưa ra. Lớp 7 nghiên cứu khối lượng riêng của vật chất trên cơ sở những ý tưởng đơn giản nhất về phương pháp nghiên cứu, ứng dụng thực tế của các khái niệm và công thức vật lý.
Phương pháp nghiên cứu vật lý
Như bạn đã biết, quan sát và thí nghiệm được phân biệt giữa các phương pháp nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên. Quan sát các hiện tượng tự nhiên được dạy ở trường tiểu học: thực hiện các phép đo đơn giản, thường các em ghi “Lịch tự nhiên”. Những hình thức học tập này có thể dẫn đứa trẻ đến nhu cầu khám phá thế giới, so sánh các hiện tượng quan sát được, xác định mối quan hệ nguyên nhân và kết quả.
Tuy nhiên, chỉ một thí nghiệm được tiến hành đầy đủ mới mang lại cho nhà nghiên cứu trẻ công cụ để khám phá những bí mật của tự nhiên. Việc phát triển các kỹ năng thực nghiệm, nghiên cứu được thực hiện trong các lớp học thực hành và trong quá trình làm việc trong phòng thí nghiệm.
Một thí nghiệm trong quá trình vật lý bắt đầu với các định nghĩa của các đại lượng vật lý như chiều dài, diện tích, thể tích. Đồng thời, một kết nối được thiết lập giữa kiến thức toán học (khá trừu tượng đối với một đứa trẻ) và vật lý. Thu hút kinh nghiệm của trẻ, xem xét các sự kiện mà trẻ đã biết từ lâu trên quan điểm khoa học góp phần hình thành năng lực cần thiết ở trẻ. Mục đích của việc học trong trường hợp này là mong muốn lĩnh hội cái mới một cách độc lập.
Mật độ học
Theo phương pháp dạy học nêu vấn đề, ngay từ đầu bài học, các em có thể hỏi một câu đố khá nổi tiếng: “Cái nào nặng hơn: bao nhiêu kilôgam sợi tơ hay kilôgam gang?” Tất nhiên, trẻ 11-12 tuổi có thể dễ dàng trả lời một câu hỏi mà chúng biết. Nhưng giải quyết bản chất của vấn đề, khả năng bộc lộ tính đặc thù của nó, dẫn đến khái niệm mật độ.
Khối lượng riêng của một chất là khối lượng của một đơn vị thể tích của chất đó. Bảng khối lượng riêng của các chất, thường được đưa ra trong sách giáo khoa hoặc sách tham khảo, cho phép bạn đánh giá sự khác biệt giữa các chất, cũng như các trạng thái tổng hợp của một chất. Một dấu hiệu về sự khác biệt trong các tính chất vật lý của chất rắn, chất lỏng và chất khí, đã được thảo luận trước đó, lời giải thích về sự khác biệt này không chỉ trong cấu trúc và sự sắp xếp lẫn nhau của các hạt, mà còn trong biểu thức toán học về các đặc tính của một chất, nghiên cứu vật lý ở một cấp độ khác.
Bảng cho phép bạn củng cố kiến thức về ý nghĩa vật lý của khái niệm đang được nghiên cứumật độ chất. Đứa trẻ trả lời cho câu hỏi: “Giá trị khối lượng riêng của một chất nhất định có nghĩa là gì?”, Hiểu rằng đây là khối lượng 1 cm3(hoặc 1 m3) chất.
Vấn đề về đơn vị mật độ có thể được đặt ra ở giai đoạn này. Cần phải xem xét các cách chuyển đổi đơn vị đo lường trong các hệ quy chiếu khác nhau. Điều này giúp bạn có thể thoát khỏi tư duy tĩnh tại, chấp nhận các hệ thống tính toán khác trong các vấn đề khác.
Xác định mật độ
Đương nhiên, nghiên cứu vật lý không thể hoàn thành nếu không giải quyết các vấn đề. Ở giai đoạn này, các công thức tính toán được nhập vào. Công thức khối lượng riêng trong vật lý lớp 7 có lẽ là công thức tỷ lệ vật lý đầu tiên của các đại lượng đối với trẻ em. Nó được chú ý đặc biệt không chỉ vì nghiên cứu các khái niệm về mật độ mà còn vì thực tế của các phương pháp giảng dạy giải quyết vấn đề.
Chính ở giai đoạn này, thuật toán để giải một bài toán tính toán vật lý được hình thành, tư tưởng của việc áp dụng các công thức, định nghĩa, mẫu cơ bản. Giáo viên đang cố gắng dạy cách phân tích vấn đề, cách tìm kiếm điều chưa biết, đặc thù của việc sử dụng các đơn vị đo lường bằng cách sử dụng một tỷ lệ như công thức mật độ trong vật lý.
Ví dụ về giải quyết vấn đề
Ví dụ 1
Xác định xem một hình lập phương có khối lượng 540 g và thể tích 0,2 dm được tạo thành từ chất gì3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3=200 cm3
Phân tích
Dựa trên câu hỏi của bài toán, chúng tôi hiểu rằng nó sẽ giúp chúng tôi xác định vật liệu tạo ra khối lập phươngbảng khối lượng riêng cho chất rắn.
Do đó, hãy xác định mật độ của vật chất. Trong các bảng, giá trị này được cho bằng g / cm3, vì vậy âm lượng từ dm3được dịch sang cm3.
Quyết
Theo định nghĩa: ρ=m: V.
Chúng tôi được cung cấp: khối lượng, khối lượng. Mật độ của vật chất có thể được tính:
ρ=540g: 200cm3=2.7g / cm3, tương ứng với nhôm.
Trả lời: khối lập phương được làm bằng nhôm.
Xác định các đại lượng khác
Sử dụng công thức tính tỷ trọng cho phép bạn xác định các đại lượng vật lý khác. Khối lượng, thể tích, kích thước tuyến tính của các vật thể liên quan đến thể tích được dễ dàng tính toán trong các nguyên công. Kiến thức về các công thức toán học để xác định diện tích và thể tích của các hình dạng hình học được sử dụng trong các nhiệm vụ, giúp giải thích nhu cầu học toán.
Ví dụ 2
Xác định độ dày của lớp đồng bao phủ một phần có diện tích bề mặt là 500 cm2nếu biết rằng 5 g đồng đã được sử dụng cho lớp phủ.
h -? S=500cm2, m=5g, ρ=8,92g / cm3.
Phân tích
Bảng khối lượng riêng của các chất cho phép bạn xác định khối lượng riêng của đồng.
Hãy sử dụng công thức tính mật độ. Trong công thức này, có một thể tích của một chất, dựa vào đó có thể xác định được kích thước tuyến tính.
Quyết
Theo định nghĩa: ρ=m: V, nhưng không có giá trị mong muốn trong công thức này, vì vậy chúng tôi sử dụng:
V=S x h.
Thay vào công thức chính, ta được: ρ=m: Sh, khi đó:
h=m: S xρ.
Tính: h=5 g: (500 cm2x 8, 92 g / cm3)=0,0011 cm=11 micrômét.
Trả lời: Độ dày của lớp đồng là 11 micron.
Thực nghiệm xác định tỷ trọng
Bản chất thực nghiệm của khoa học vật lý được thể hiện trong quá trình thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Ở giai đoạn này, các kỹ năng tiến hành thử nghiệm, giải thích kết quả của nó sẽ được học.
Nhiệm vụ thực tế để xác định khối lượng riêng của vật chất bao gồm:
- Xác định khối lượng riêng của chất lỏng. Ở giai đoạn này, những người đã sử dụng ống đong chia độ có thể dễ dàng xác định khối lượng riêng của chất lỏng bằng công thức.
- Xác định khối lượng riêng của vật rắn có hình dạng thông thường. Nhiệm vụ này cũng nằm ngoài nghi ngờ, vì các vấn đề tính toán tương tự đã được xem xét và kinh nghiệm đã thu được trong việc đo thể tích bằng kích thước tuyến tính của các vật thể.
- Xác định khối lượng riêng của vật rắn có hình dạng bất thường. Khi thực hiện nhiệm vụ này, ta sử dụng phương pháp xác định thể tích của vật thể có hình dạng không đều bằng cốc. Sẽ rất hữu ích khi nhắc lại một lần nữa các đặc điểm của phương pháp này: khả năng của một vật rắn có thể dịch chuyển một chất lỏng có thể tích bằng thể tích của vật đó. Hơn nữa, nhiệm vụ được giải quyết theo cách tiêu chuẩn.
Câu hỏi có mức độ phức tạp tăng lên
Bạn có thể làm phức tạp nhiệm vụ bằng cách mời các chàng trai để xác định chất mà cơ thể được tạo ra. Bảng khối lượng riêng của các chất được sử dụng trong trường hợp này cho phép bạn chú ý đến sự cần thiết để có thể làm việc vớithông tin cơ bản.
Khi giải các bài toán thí nghiệm, học sinh phải có lượng kiến thức cần thiết về lĩnh vực sử dụng dụng cụ vật lý và chuyển đổi đơn vị đo. Thường thì đây là nguyên nhân gây ra nhiều lỗi và thiếu sót nhất. Có lẽ giai đoạn này của nghiên cứu vật lý nên có nhiều thời gian hơn, nó cho phép bạn so sánh kiến thức và kinh nghiệm nghiên cứu.
Mật độ số lượng lớn
Việc nghiên cứu về một chất tinh khiết tất nhiên là rất thú vị, nhưng tần suất các chất tinh khiết được tìm thấy như thế nào? Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta gặp các hỗn hợp và hợp kim. Làm thế nào để được trong trường hợp này? Khái niệm về khối lượng riêng sẽ tránh cho học sinh mắc phải sai lầm điển hình khi sử dụng các giá trị khối lượng riêng trung bình của các chất.
Điều cực kỳ cần thiết là phải làm rõ vấn đề này, để có cơ hội nhìn thấy, cảm nhận sự khác biệt giữa khối lượng riêng của một chất và khối lượng riêng ở giai đoạn đầu. Việc hiểu rõ sự khác biệt này là cần thiết trong quá trình nghiên cứu sâu hơn về vật lý.
Sự khác biệt này cực kỳ thú vị trong trường hợp vật liệu số lượng lớn. Có thể cho phép trẻ nghiên cứu mật độ khối tùy thuộc vào độ nén của vật liệu, kích thước của các hạt riêng lẻ (sỏi, cát, v.v.) trong hoạt động nghiên cứu ban đầu.
Tỷ trọng tương đối của các chất
So sánh các đặc tính của các chất khác nhau là khá thú vị dựa trên các giá trị tương đối. Mật độ tương đối của vật chất là một trong những đại lượng này.
Thông thường, khối lượng riêng tương đối của một chất được xác định bởiđối với nước cất. Là tỷ số giữa khối lượng riêng của một chất nhất định với khối lượng riêng của chất chuẩn, giá trị này được xác định bằng cách sử dụng pycnometer. Nhưng thông tin này không được sử dụng trong khóa học khoa học tự nhiên của trường, nó rất thú vị để nghiên cứu sâu (thường là tùy chọn).
Cấp độ Olympic nghiên cứu vật lý và hóa học cũng có thể bị ảnh hưởng bởi khái niệm “mật độ tương đối của một chất so với hydro”. Nó thường được áp dụng cho các chất khí. Để xác định khối lượng riêng tương đối của một chất khí, người ta tìm tỷ số giữa khối lượng mol của chất khí đang nghiên cứu với khối lượng mol của hiđro. Việc sử dụng trọng lượng phân tử tương đối không được loại trừ.
