Lo studio della densità delle sostanze inizia nel corso di fisica del liceo. Questo concetto è considerato fondamentale nell'ulteriore presentazione dei fondamenti della teoria cinetica molecolare nei corsi di fisica e chimica. Si può presumere che lo scopo dello studio della struttura della materia, i metodi di ricerca siano la formazione di idee scientifiche sul mondo.
Le idee iniziali su una singola immagine del mondo sono date dalla fisica. Il grado 7 studia la densità della materia sulla base delle idee più semplici sui metodi di ricerca, l'applicazione pratica di concetti e formule fisiche.
Metodi di ricerca fisica
Come sai, l'osservazione e l'esperimento si distinguono tra i metodi di studio dei fenomeni naturali. Le osservazioni dei fenomeni naturali vengono insegnate nelle scuole elementari: si prendono semplici misurazioni, spesso si tiene un “Calendario della Natura”. Queste forme di apprendimento possono portare il bambino alla necessità di esplorare il mondo, confrontare i fenomeni osservati, identificare le relazioni di causa ed effetto.
Tuttavia, solo un esperimento completamente condotto darà al giovane ricercatore gli strumenti per scoprire i segreti della natura. Lo sviluppo delle capacità sperimentali e di ricerca viene svolto in classi pratiche e nel corso del lavoro di laboratorio.
Un esperimento nel corso della fisica inizia con la definizione di grandezze fisiche come lunghezza, area, volume. Allo stesso tempo, si stabilisce una connessione tra conoscenza matematica (abbastanza astratta per un bambino) e fisica. Fare appello all'esperienza del bambino, la considerazione di fatti a lui noti da molto tempo da un punto di vista scientifico contribuisce alla formazione della competenza necessaria in lui. Lo scopo dell'apprendimento in questo caso è il desiderio di comprendere autonomamente il nuovo.
Densità di studio
Secondo il metodo di insegnamento problematico, all'inizio della lezione, puoi porre un noto indovinello: "Qual è il più pesante: un chilogrammo di lanugine o un chilogrammo di ghisa?" Naturalmente, i ragazzi di 11-12 anni possono facilmente rispondere a una domanda che conoscono. Ma affrontare l'essenza del problema, la capacità di rivelarne la particolarità, porta al concetto di densità.
La densità di una sostanza è la massa di un'unità del suo volume. La tabella della densità delle sostanze, solitamente fornita nei libri di testo o nei libri di consultazione, consente di valutare le differenze tra le sostanze, nonché gli stati aggregati di una sostanza. Un'indicazione della differenza nelle proprietà fisiche di solidi, liquidi e gas, discussa in precedenza, una spiegazione di questa differenza non solo nella struttura e nella disposizione reciproca delle particelle, ma anche nell'espressione matematica delle caratteristiche di una sostanza, prende il studio della fisica a un livello diverso.
La tabella permette di consolidare la conoscenza del significato fisico del concetto oggetto di studiodensità di sostanza. Il bambino, dando una risposta alla domanda: “Cosa significa il valore della densità di una certa sostanza?”, capisce che si tratta di una massa di 1 cm3 (o 1 m 3) sostanze.
La questione delle unità di densità può essere sollevata già in questa fase. È necessario considerare i modi per convertire le unità di misura in diversi sistemi di riferimento. Ciò rende possibile sbarazzarsi del pensiero statico, accettare altri sistemi di calcolo anche in altre questioni.
Determinazione della densità
Naturalmente, lo studio della fisica non può essere completo senza risolvere i problemi. In questa fase vengono inserite le formule di calcolo. La formula della densità nella fisica di grado 7 è probabilmente il primo rapporto fisico tra le quantità per i bambini. Viene prestata particolare attenzione non solo per lo studio dei concetti di densità, ma anche per i metodi di insegnamento per la risoluzione dei problemi.
È in questa fase che si pone l'algoritmo per risolvere un problema fisico computazionale, l'ideologia dell'applicazione delle formule di base, delle definizioni, degli schemi. L'insegnante sta cercando di insegnare l'analisi del problema, il modo per cercare l'ignoto, le peculiarità dell'uso delle unità di misura utilizzando un rapporto come la formula della densità in fisica.
Esempio di risoluzione dei problemi
Esempio 1
Determina di quale sostanza è composto un cubo di massa 540 g e volume di 0,2 dm3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analisi
Sulla base della domanda del problema, capiamo che ci aiuterà a determinare il materiale di cui è fatto il cubotabella della densità dei solidi.
Di conseguenza, determiniamo la densità della materia. Nelle tabelle questo valore è espresso in g/cm3, quindi il volume da rem3 si traduce in cm3.
Decisione
Per definizione: ρ=m: V.
Ci viene dato: volume, massa. La densità della materia può essere calcolata:
ρ=540g: 200cm3=2.7g/cm3, che corrisponde all'alluminio.
Risposta: il cubo è in alluminio.
Determinazione di altre quantità
L'utilizzo della formula di calcolo della densità consente di determinare altre grandezze fisiche. La massa, il volume, le dimensioni lineari dei corpi associati al volume sono facilmente calcolabili nelle attività. La conoscenza delle formule matematiche per determinare l'area e il volume delle forme geometriche viene utilizzata nei compiti, il che consente di spiegare la necessità di studiare la matematica.
Esempio 2
Determinare lo spessore dello strato di rame che ricopre una parte con una superficie di 500 cm2 se è noto che per il rivestimento sono stati utilizzati 5 g di rame.
h - ? S=500 cm2, m=5g, ρ=8.92g/cm3.
Analisi
La tabella della densità delle sostanze consente di determinare la densità del rame.
Usiamo la formula di calcolo della densità. In questa formula c'è un volume di una sostanza, in base al quale è possibile determinare le dimensioni lineari.
Decisione
Per definizione: ρ=m: V, ma non c'è un valore desiderato in questa formula, quindi usiamo:
V=S x h.
Sostituendo nella formula principale, otteniamo: ρ=m: Sh, donde:
h=m: S xρ.
Calcola: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 micron.
Risposta: lo spessore dello strato di rame è di 11 micron.
Determinazione sperimentale della densità
La natura sperimentale della scienza fisica è dimostrata nel corso di esperimenti di laboratorio. In questa fase si acquisiscono le capacità di condurre un esperimento, spiegandone i risultati.
Il compito pratico per determinare la densità della materia include:
- Determinazione della densità di un liquido. A questo punto, i ragazzi che hanno già utilizzato un cilindro graduato possono facilmente determinare la densità di un liquido usando la formula.
- Determinazione della densità di un corpo solido di forma regolare. Anche questo compito è fuori dubbio, dal momento che problemi computazionali simili sono già stati considerati ed è stata acquisita esperienza nella misurazione dei volumi mediante le dimensioni lineari dei corpi.
- Determinazione della densità di un corpo solido di forma irregolare. Quando eseguiamo questo compito, utilizziamo il metodo per determinare il volume di un corpo di forma irregolare usando un bicchiere. È utile ricordare ancora una volta le caratteristiche di questo metodo: la capacità di un corpo solido di spostare un liquido il cui volume è uguale al volume del corpo. Inoltre, l'attività viene risolta in modo standard.
Domande di maggiore complessità
Puoi complicare il compito invitando i ragazzi a determinare la sostanza di cui è fatto il corpo. La tabella della densità delle sostanze utilizzate in questo caso consente di prestare attenzione alla necessità di poter lavorareinformazioni di base.
Quando risolvono problemi sperimentali, gli studenti devono avere la necessaria quantità di conoscenze nel campo dell'uso di strumenti fisici e della conversione di unità di misura. Spesso questo è ciò che causa il maggior numero di errori e carenze. Forse questa fase dello studio della fisica dovrebbe avere più tempo, ti permette di confrontare le conoscenze e l'esperienza della ricerca.
Densità apparente
Lo studio di una sostanza pura è, ovviamente, interessante, ma con quale frequenza si trovano sostanze pure? Nella vita di tutti i giorni incontriamo miscele e leghe. Come essere in questo caso? Il concetto di densità apparente impedirà agli studenti di commettere il tipico errore di utilizzare i valori medi di densità delle sostanze.
È estremamente necessario chiarire questo problema, per dare l'opportunità di vedere, di sentire che la differenza tra la densità di una sostanza e la densità apparente è in una fase iniziale. Comprendere questa differenza è necessario nell'ulteriore studio della fisica.
Questa differenza è estremamente interessante nel caso di materiali sfusi. È possibile consentire al bambino di studiare la densità apparente in funzione della compattazione del materiale, della dimensione delle singole particelle (ghiaia, sabbia, ecc.) durante l'attività di ricerca iniziale.
Densità relativa delle sostanze
Il confronto delle proprietà di varie sostanze è piuttosto interessante in base ai valori relativi. La densità relativa della materia è una di queste quantità.
Di solito, la densità relativa di una sostanza è determinata daverso l'acqua distillata. Come rapporto tra la densità di una data sostanza e la densità di uno standard, questo valore viene determinato utilizzando un picnometro. Ma questa informazione non viene utilizzata nel corso scolastico di scienze naturali, è interessante per uno studio approfondito (il più delle volte facoltativo).
Il livello olimpico dello studio della fisica e della chimica può anche essere influenzato dal concetto di “densità relativa di una sostanza rispetto all'idrogeno”. Di solito viene applicato ai gas. Per determinare la densità relativa di un gas, si trova il rapporto tra la massa molare del gas in studio e la massa molare dell'idrogeno. L'uso del peso molecolare relativo non è escluso.
