Для чего нужно знать плотность веществ

Научная работа по физике «Понятие плотности вещества в науке и повседневности «

«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Актуальность темы исследования: на уроках физики мы познакомились с таким понятием как плотность вещества. На расчет плотности было решено очень много задач и проведена лабораторная работа. Но в качестве веществ для решения и исследования на уроках мы брали те материалы, плотности которых давно известны, например, цинк, медь, золото, вода и т.д. Для разнообразия заданий и большей заинтересованности на уроках физики необходимо придумать те задачи, которые встречаются в нашей повседневности. Например, никто не знает какова плотность губки, с помощью которой вы утром мыли посуду или кусочка вафли, которую вы съели на завтрак.

Цели: рассчитать плотности веществ различными способами, которые встречаются в повседневности, и составить таблицу плотностей изученных материалов.

1) применить полученные на уроках физики умения и навыки работы с измерительными приборами;

2) закрепить знания по расчету плотности с помощью решения практических задач;

3) привести примеры применения на практике полученных результатов.

Объект исследования: вещества, плотность которых неизвестна.

Предмет исследования: плотность веществ, встречающихся в повседневности.

Глава 1. Что такое плотность?

Как говорил В. Даль: «Плотность – свойство тел, густота вещества в данном объёме, выражается числом».

Разные вещества обладают различной плотностью. Плотность вещества зависит: от массы атомов, из которых оно состоит, и от плотности упаковки атомов и молекул в веществе. Чем больше масса атомов, тем больше плотность. В твердых телах атомы прочно связаны друг с другом и очень плотно упакованы. Поэтому вещество, находящееся в твердом состоянии имеет наибольшую плотность. В жидком состояние плотность упаковки атомов и молекул по-прежнему высока, поэтому плотность вещества находящегося в жидком состоянии не очень сильно отличается от твердого. В газах молекулы имеют очень слабую связь друг с другом и удаляются друг от друга на большое расстояние. Плотность упаковки очень низкая, соответственно, вещество в газообразном состоянии обладает небольшой плотностью. При переходе вещества в газообразное состояние его плотность уменьшается примерно в 1000 раз.

Плотность одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии различна.

Вывод: плотность является табличной величиной, то есть почти все значения для различных веществ, находящихся в разных агрегатных состояниях, уже просчитаны и размещены в специальных таблицах. Но если такой таблицы нет под рукой, не составит труда рассчитать самостоятельно плотность данного вещества.

Глава 2. Определение плотности веществ.

Для своих исследований мы взяли три группы веществ. К первой группе относятся те вещества, плотность которых можно определить по этикеткам (подсолнечное масло, зубная паста, майонез). Ко второй группе относятся тела правильной формы (губка, вафли, листок бумаги). К третьей–тела неправильной формы (морская ракушка, пластилин, кусок свечи).

Для того чтобы определить плотность веществ, относящихся к первой группе достаточно посмотреть на этикетку, где есть информация, необходимая для расчета плотности, т.е. масса вещества и объем.

кг

м 3

кг/м 3

кг

м 3

кг/м 3

кг

м 3

кг/м 3

Для того чтобы рассчитать плотность веществ второй группы необходимо использовать линейку и весы. С помощью весов измеряем массу, а с помощью линейки длину, высоту и ширину предмета. Затем рассчитывается объем и плотность веществ.

кг

м

м

м

м 3

кг/м 3

кг

м

м

м

м 3

кг/м 3

3) Масса листка бумаги 0,001 кг. Длина листка равна ширине и равна 0,087 м. Толщина листка вычислялась методом рядов. Измерила толщину нескольких листов, которая была равна 0,013 м. Затем эту толщину разделила на количество листов, которых оказалось 82, и получилась толщина одного листа, равная 0,00016 м.

кг

м

м

м

м 3

кг/м 3

Для определения плотности веществ третьей группы понадобились весы и мензурка с водой. Чтобы узнать объем тел произвольной формы, необходимо было их погружать в мензурку с водой. Объем вытесненной жидкости в мензурке был равен объему тела, погруженного в воду. Масса тел снова измерялась на весах.

кг

м 3

кг/м 3

кг

м 3

кг

м 3

Теперь можно составить таблицу плотности веществ, которые мы нашли.

Источник

Плотность вещества

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Масса

Начнем с самого сложного — с массы. Казалось бы, это понятие мы слышим с самого детства, примерно знаем, сколько в нас килограмм, и ничего сложного здесь быть не может. На самом деле, все сложнее.

В Международном бюро мер и весов в Париже есть цилиндр массой один килограмм. Материал этого цилиндра — сплав иридия и платины. Его масса равна одному килограмму, и этот цилиндр — эталон для всего мира.

Высота этого цилиндра приблизительно равна 4 см, но чтобы его поднять, нужно приложить немалую силу. Необходимость эту силу прикладывать обуславливается инерцией тел и математически записывается через второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона

F = ma

В этом законе массу можно считать неким коэффициентом, который связывает ускорение и силу. Также масса важна при расчете силы тяготения. Она является мерой гравитации: именно благодаря ей тела притягиваются друг к другу.

Закон Всемирного тяготения

F = GMm/R2

M — масса первого тела (часто планеты) [кг]

m — масса второго тела [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6.67 × 10-11 м3 кг-1 с-2

Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз. Когда думаешь об этом, хочется взвешиваться исключительно на Луне🙃

Откуда берется масса

Физики убеждены, что у элементарных частиц должна быть масса. Доказано, что у электрона, например, масса есть. В противном случае они не могли бы образовать атомы и всю видимую материю.

Вселенная без массы представляла бы собой хаос из различных излучений, двигающихся со скоростью света. Не существовало бы ни галактик, ни звезд, ни планет. Здорово, что это не так, и у элементарных частиц есть масса. Только вот пока непонятно, откуда эта масса у них берется.

Мужчину на этой фотографии зовут Питер Хиггс. Ему мы обязаны за предположение, экспериментально доказанное в 2012 году, что массу всех частиц создает некий бозон.

Бозон Хиггса невозможно представить. Это точно не частица в форме шарика, как обычно рисуют электрон в учебнике. Представьте, что вы бежите по песку. Бежать ощутимо сложно, как будто бы увеличилась масса. Частицы пробираются в поле Хиггса и получают таким образом массу.

Объем тела

Объем — это физическая величина, которая показывает, сколько пространства занимает тело. Это важный навык — уметь объемы соотносить. Например, чтобы посчитать, сколько пластиковых шариков помещается в гигантский бассейн.

Например, чтобы рассчитать объем прямоугольного параллелепипеда, нам нужно перемножить три его параметра.

Формула объема параллелепипеда

V = a*b*c

А для цилиндра будет справедлива такая формула:

Формула объема цилиндра

V = S*h

S — площадь основания [м^2]

Плотность вещества

Плотность — скалярная физическая величина. Определяется как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

Формула плотности вещества

р — плотность вещества [кг/м^3]

m — масса вещества [кг]

V — объем вещества [м^3]

Плотность зависит от температуры, агрегатного состояния вещества и внешнего давления. Обычно если давление увеличивается, то молекулы вещества утрамбовываются плотнее — следовательно, плотность больше. А рост температуры, как правило, приводит к увеличению расстояний между молекулами вещества — плотность понижается.

Ниже представлены значения плотностей для разных веществ. В дальнейшем это поможет при решении задач.

Источник

Урок по теме Плотность вещества

Тема урока: Плотность вещества

Тип урока: Изучение нового материала

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, проблемный, исследовательский, практический.

познакомиться с физической величиной – плотность, выяснить физический смысл плотности (определение, формула, классифицирующий признак, единицы измерения, способы измерения).

Сформировать представление о плотности вещества как о величине, численно равной отношению единицы массы к единице объёма,

формирование ключевых компетенций учащихся: анализировать, обобщать, делать самостоятельные выводы,

развивать интерес к физике как к науке о природе, рассмотреть применение плотности в жизни человека.

Оборудование: демонстрационные рычажные весы, тела равного объема (шарики или цилиндры металлический, деревянный, пластмассовый) но различной плотности, карточки с тестовым заданием, таблицы плотностей веществ; на каждой парте: весы ученические лабораторные, два тела равного объёма, два тела равной массы, карточки с заданиями, ЭОР

Демонстрация: взвешивание тел равного объема, но различной массы, равой массы но различного объема.

1. Актуализация знаний

Здравствуйте, ребята! Я очень рада видеть вас сегодня на уроке.

1. Из чего состоят все вещества?

2. В каких агрегатных состояниях может находиться вещество?
3.Чем отличаются агрегатные состояния друг от друга?
4. Как определить объем тела правильной формы; неправильной формы?
5.Какими способами можно определить массу тела?
6. Что тяжелее атом или молекула?

7. «Что тяжелее, килограмм ваты или килограмм золота?» (золото) А если эти вещества взять одинакового объёма? Что тогда покажут весы? А вы задумывались почему?

2. Демонстрация опыта (постановка проблемы). Исследование

Проведём небольшое исследование (к демонстрационному столу приглашается один ученик, он проводит небольшое исследование на демонстрационном столе, остальные ребята – самостоятельно, за своими партами): перед вами два шарика (диаметры шариков равные), – определите объёмы тел (т.к. учащиеся ещё не знают формулу нахождения объёма шара, они оценивают объёмы шариков по равенству их диаметров или с помощью нитки определяют длину окружности экватора шариков и говорят, что объемы шариков одинаковые).

При помощи весов сравните массы тел, сделайте вывод. (вывод: так как шарики изготовлены из металла и пластмассы, тела, имеющие равные объёмы, но изготовленные из разных веществ, имеют разные массы. Результаты эксперимента записывают в тетрадь V1 = V2; тела изготовлены из разных веществ: m1 m, то есть на единицу объема стального шара приходится большая масса, а на единицу объема пластмассового приходится меньшая масса).

Для продолжения нашего исследования проделаем опыт: возьмем два цилиндра (опыт за демонстрационным столом выполняется следующим учащимся, остальные ребята – на своих рабочих местах): перед вами два цилиндра, вы легко узнаёте материалы, из которых они выполнены – дерево и латунь. Сравнивая диаметры (диаметры цилиндров равные) и высоту цилиндров (деревянный выше), они оценивают объёмы тел: V1 V2.

При помощи весов сравните массы цилиндров и, сделайте выводы (вывод: тела, имеющие равные массы, изготовленные из разных веществ, имеют разные объёмы. Результаты эксперимента записывают в тетрадь: m1 = m2; тела изготовлены из разных веществ: V1 V2)

— Как вы думаете, чем это можно объяснить? (Разные вещества имеют разную плотность)

2. Формулирование темы и целей урока

— Сформулируйте тему урока.

— Какие стоят цели перед нами? Чему нужно научиться?

— Как вы думаете зачем нужно изучать плотность?

Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в объёме 1м3 (или 1 см3). Как же найти плотность вещества?

4. Изучение нового материала (работа с учебником и ЭОР)

— Давайте посмотрим. Чему равна масса различных веществ одинакового объёма.

— Рассчитаем массу льда для 1 м3 на доске и в тетради.

— Отношение m/V как своеобразный параметр вещества, или его характеристика. Этой характеристике вещества и дали название «плотность вещества».

— Какие действия вы провели, чтобы определить массу 1 м3 для льда? (массу разделить на объем)

И так, чтобы найти плотность вещества, необходимо массу вещества разделить на его объём:

! Физическая величина, численно равная массе вещества в единице объёма, называется плотностью данного вещества. (обучающиеся записывают в тетрадь составляя опорный конспект)

— Можно ли измерять плотность кроме в

— Чаще применяется . В СИ.

— Преобразуем значение плотности, выраженное в в (образец есть в учебнике)

— Что означает эта величина?

— Что за вещество имеет данную плотность? – учёные экспериментально рассчитали плотности веществ и создали таблицы, которые назвали «Плотности веществ», в нашем учебнике – стр. 50. Таблица плотностей – первая таблица значений физических величин, с которой вы знакомитесь.

— Вещество, о котором говорилось выше – медь.

-Как практически можно определить плотность? (весы – массу, мензурка – объем жидкости, для определения объема твердых тел правильной формы есть математические формулы, например, V = abc, V=a3)

Сообщение ученика о таблицах плотностей.

Мы уже знаем, что существует тепловое расширение тел – при изменениях температуры объём тела меняется. Например, при 0°С масса 1 м3 воздуха равна 1,3 кг, а при 100°С из-за расширения воздуха в одном кубометре помещается лишь 950 г воздуха. Поэтому в таблицах плотностей всегда указано, что плотности измерены при определённой температуре.

Плотность всех веществ зависит также от внешнего давления. Например, на высоте 10 км атмосферное давление значительно меньше, чем вблизи поверхности Земли, в результате чего масса 1 м3 воздуха составляет там всего около 400 граммов.
Плотность твёрдых веществ и жидкостей в меньшей степени зависит от внешнего давления, чем газов. Тем не менее в 1933 году Д.Бассету удалось сжать метровый столб воды до 65 см. Для этого ему пришлось воспользоваться специальным прессом, чтобы создать давление в 25000 раз больше, чем атмосферное.

В правой колонке таблицы плотностей твёрдых веществ собраны металлы. Как видите, плотность этих металлов составляет несколько тысяч килограммов на кубический метр. Например, свинец – 11300 кг/м3. Это значение будет выглядеть короче, если его выразить в других единицах, например, так – 11,3 г/см3.

В нижней таблице приведены плотности газов и сжиженных газов (сжижения газов добиваются, сильно их сжимая и понижая температуру). Обратите внимание, как значительно отличается плотность газа и получающейся из него жидкости: воздух, азот и кислород уплотняются приблизительно в 700 раз, водород и гелий – в 800 раз. Исключение: углекислый газ при охлаждении при атмосферном давлении из газообразного состояния превращается сразу в твёрдое, поэтому в таблице вы видите прочерк.

— Образец задачи на расчет плотности записать в тетрадь и прокомментировать.

— Теперь вы можете ответить на вопрос зачем нужно изучать плотность веществ?

В строительстве применяют материалы с малой плотностью (стекловолокно, полиуретан), позволяющие сохранить тепло в домах зимой и оградить их от перегрева летом. В г. Снежинске выпускают пенопласт, обладающий кроме этого звукоизоляционными свойствами. В г. Кыштыме изготавливают пенобетон.

В машиностроении заменяют алюминий и сталь в корпусах самолетов и ракет на более легкий и прочный титан, позволяющий экономить горючее и перевозить больше груза.

В сельском хозяйстве знание плотности почвы необходимо для ее правильного использования.

В экологии при разливе нефти (загрязнение морей и океанов) применяют специальные вещества, плотность которых больше плотности нефти и воды. Они обволакивают пятно и опускают его на дно.

5. Первичное закрепление (раздаточные карточки работа в группах)

1. Что означает запись

2. Чему равна плотность: а) воздуха, если 1м3 его имеет массу 1,29 кг?
б) воды, если 1 л её имеет массу 1 кг?

3. Определите объём: а) 7800 кг стали; б) 19,3 г золота.

4. Лёд, вода, водяной пар – одно и тоже вещество, но в разных агрегатных состояниях. Одинаковы ли плотности льда, воды, водяного пара? (Ребята работают с таблицей в учебнике «Плотности веществ»). Как вы думаете, почему плотности льда, воды и водяного пара различны?

5. Вопросы: (обучающиеся сначала выполняют задания в парах, затем проверяют себя совместно с учителем, один комментирует другие слушаю и корректирую ответ, при этом на интерактивной доске появляется правильный ответ).

Какая физическая величина позволяет сравнивать различные вещества по их массе?

Что она показывает?

Размеры брусков, изображенных на рисунке равны. Какой из них имеет наибольшую массу, а какой наименьшую? Что вы сделали, чтобы ответить на этот вопрос?

Как можно определить плотность вещества?

Посмотрите в таблице плотности жидкостей и запишите их массу:

В одну из мензурок налито машинное масло, а в другую – вода. Массы жидкостей одинаковы. Воспользуйтесь таблицами плотностей и определите какая жидкость налита в мензурке № 2?

В таблице вашего учебника указано, что плотность серебра равна 10 500 кг/м3. На бирке изделия из серебра указано значение 10,5 г/см3. Не ли здесь каких-либо противоречий? Докажите.

Плотность водорода в газообразном состоянии равна 0,09 кг/м3, а в жидком 69 кг/м3, в твердом 80 кг/м3. В чем причина такого изменения плотности?

Главным компонентом орской яшмы (полезное ископаемое нашей Оренбургской области) является тонкозернистый кварц, содержание которого достигает 90 %. Специалисты утверждают, что удивительный камень имеет до 360 разнообразных цветов, тонов и оттенков. Вычислите плотность кварца, если имеется камешек массой 2,6 кг и объемом 0,001 м3.

6. Подведение итогов и домашнее задание

— Прочтите памятку «Интересно знать что …». Что запомнилось вам самого важного из урока?

Оцените свою деятельность на уроке, используя клише:

Дети поднимают соответствующий кружок.

Все понял на уроке, настроение отличное

Что-то не понял, настроение нормальное

Много чего не понял, настроение плохое.

Чеботарева А.В. Дидактические карточки-задания 7 класс, к учебнику А.В. Перышкина 7 класс, М.: Издательство «Экзамен», 2010 г.

Источник

• Популярная книга Круть доступна для чтения прямо сейчас на нашем сайте boochi.ru. Скачать книгу в формате FB2, TXT, PDF, EPUB бесплатно без регистрации. →