Նյութի խտության աղյուսակ. Խտության բանաձևը ֆիզիկայում. Ինչպես է խտությունը նշվում ֆիզիկայում

2024 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 05:30

Նյութերի խտության ուսումնասիրությունը սկսվում է ավագ դպրոցի ֆիզիկայի կուրսից։ Այս հայեցակարգը հիմնարար է համարվում ֆիզիկայի և քիմիայի դասընթացներում մոլեկուլային կինետիկ տեսության հիմքերի հետագա ներկայացման համար: Նյութի կառուցվածքի, հետազոտության մեթոդների ուսումնասիրության նպատակը կարելի է ենթադրել աշխարհի մասին գիտական պատկերացումների ձևավորումը։

Աշխարհի մեկ պատկերի մասին սկզբնական պատկերացումները տրված են ֆիզիկայի կողմից: 7-րդ դասարանն ուսումնասիրում է նյութի խտությունը՝ հիմնվելով հետազոտության մեթոդների, ֆիզիկական հասկացությունների և բանաձևերի գործնական կիրառման վերաբերյալ պարզագույն պատկերացումների վրա։

Ֆիզիկական հետազոտության մեթոդներ

Ինչպես գիտեք, բնական երևույթների ուսումնասիրման մեթոդներից առանձնանում են դիտարկումն ու փորձը։ Տարրական դպրոցում դասավանդվում է բնական երևույթների դիտարկումներ. կատարվում են պարզ չափումներ, հաճախ պահում են «Բնության օրացույց»: Ուսուցման այս ձևերը կարող են երեխային տանել աշխարհը ուսումնասիրելու, դիտարկված երևույթները համեմատելու, պատճառահետևանքային կապերը բացահայտելու անհրաժեշտության:

Սակայն միայն լիարժեք իրականացված փորձը երիտասարդ հետազոտողին հնարավորություն կտա բացահայտելու բնության գաղտնիքները:Փորձարարական, հետազոտական հմտությունների զարգացումն իրականացվում է գործնական պարապմունքների և լաբորատոր աշխատանքի ընթացքում։

Փորձը ֆիզիկայի ընթացքում սկսվում է այնպիսի ֆիզիկական մեծությունների սահմանումներով, ինչպիսիք են երկարությունը, մակերեսը, ծավալը: Միաժամանակ կապ է հաստատվում մաթեմատիկական (երեխայի համար բավականին վերացական) և ֆիզիկական գիտելիքների միջև։ Երեխայի փորձին դիմելը, գիտական տեսանկյունից երկար ժամանակ նրան հայտնի փաստերի դիտարկումը նպաստում է նրա մոտ անհրաժեշտ կոմպետենտության ձևավորմանը։ Սովորելու նպատակն այս դեպքում նորն ինքնուրույն ընկալելու ցանկությունն է։

Ուսումնառության խտություն

Դասավանդման խնդրահարույց մեթոդին համապատասխան՝ դասի սկզբում կարելի է հարցնել հայտնի հանելուկին. Իհարկե, 11-12 տարեկանները հեշտությամբ կարող են պատասխանել իրենց իմացած հարցին. Բայց անդրադառնալով հարցի էությանը, դրա յուրահատկությունը բացահայտելու կարողությանը, հանգեցնում է խտության հասկացությանը։

Նյութի խտությունը նրա ծավալի միավորի զանգվածն է: Նյութերի խտության աղյուսակը, որը սովորաբար տրվում է դասագրքերում կամ տեղեկատու գրքերում, թույլ է տալիս գնահատել նյութերի միջև եղած տարբերությունները, ինչպես նաև նյութի ագրեգատային վիճակները: Ավելի վաղ քննարկված պինդ մարմինների, հեղուկների և գազերի ֆիզիկական հատկությունների տարբերության նշումը, այս տարբերության բացատրությունը ոչ միայն մասնիկների կառուցվածքի և փոխադարձ դասավորության, այլև նյութի բնութագրերի մաթեմատիկական արտահայտման մեջ է. ֆիզիկայի ուսումնասիրություն այլ մակարդակի վրա։

Աղյուսակը թույլ է տալիս համախմբել գիտելիքները ուսումնասիրվող հայեցակարգի ֆիզիկական իմաստի վերաբերյալնյութի խտությունը. Երեխան, պատասխանելով հարցին. «Ի՞նչ է նշանակում որոշակի նյութի խտության արժեքը», հասկանում է, որ սա 1 սմ ³ (կամ 1 մ) զանգված է։ ³) ^{նյութեր.}

Խտության միավորների հարցը կարող է բարձրացվել արդեն այս փուլում։ Անհրաժեշտ է դիտարկել տարբեր տեղեկատու համակարգերում չափման միավորների փոխակերպման ուղիները: Սա հնարավորություն է տալիս ձերբազատվել ստատիկ մտածողությունից, ընդունել հաշվարկի այլ համակարգեր նաև այլ հարցերում։

Խտության որոշում

Բնականաբար, ֆիզիկայի ուսումնասիրությունը չի կարող ամբողջական լինել առանց խնդիրների լուծման: Այս փուլում մուտքագրվում են հաշվարկային բանաձևեր: Ֆիզիկայի 7-րդ դասարանի խտության բանաձևը, հավանաբար, երեխաների համար քանակների առաջին ֆիզիկական հարաբերակցությունն է: Դրան հատուկ ուշադրություն է դարձվում ոչ միայն խտության հասկացությունների ուսումնասիրության, այլ նաև խնդիրների լուծման դասավանդման մեթոդների փաստի համար։

Հենց այս փուլում է դրվում ֆիզիկական հաշվողական խնդրի լուծման ալգորիթմը՝ հիմնական բանաձեւերի, սահմանումների, օրինաչափությունների կիրառման գաղափարախոսությունը։ Ուսուցիչը փորձում է սովորեցնել խնդրի վերլուծությունը, անհայտի որոնման եղանակը, չափման միավորների օգտագործման առանձնահատկությունները՝ օգտագործելով այնպիսի հարաբերակցություն, ինչպիսին է խտության բանաձևը ֆիզիկայում։

Խնդիրների լուծման օրինակ

Օրինակ 1

Որոշեք, թե ինչ նյութից է կազմված 540 գ զանգվածով և 0,2 դմ ծավալով խորանարդը3.

ր -? մ=540 գ, V=0,2 դմ³ =200 սմ³

Վերլուծություն

Ելնելով խնդրի հարցից՝ մենք հասկանում ենք, որ այն կօգնի մեզ որոշել նյութը, որից պատրաստված է խորանարդը։Պինդ մարմինների խտության աղյուսակ։

Հետևաբար որոշենք նյութի խտությունը։ Աղյուսակներում այս արժեքը տրված է g/cm³, ուստի ծավալը dm³ թարգմանվում է սմ^3.

Որոշում

Ըստ սահմանման՝ ρ=m: V.

Տրված ենք՝ ծավալ, զանգված։ Նյութի խտությունը կարելի է հաշվել՝

ρ=540գ: 200սմ³=2.7գ/սմ^{3, որը համապատասխանում է ալյումինին:}

Պատասխան՝ խորանարդը պատրաստված է ալյումինից։

Այլ քանակությունների որոշում

Օգտագործելով խտության հաշվարկման բանաձևը թույլ է տալիս որոշել այլ ֆիզիկական մեծություններ: Ծավալի հետ կապված մարմինների զանգվածը, ծավալը, գծային չափերը հեշտությամբ հաշվարկվում են առաջադրանքներում։ Առաջադրանքներում օգտագործվում են երկրաչափական պատկերների մակերեսը և ծավալը որոշելու մաթեմատիկական բանաձևերի իմացությունը, ինչը հնարավորություն է տալիս բացատրել մաթեմատիկայի ուսումնասիրության անհրաժեշտությունը։

Օրինակ 2

Որոշեք պղնձի շերտի հաստությունը, որը ծածկում է 500 սմ մակերեսով հատվածը2, եթե հայտնի է, որ ծածկույթի համար օգտագործվել է 5 գ պղինձ։.

ժ - ? S=500սմ², m=5գ, ρ=8,92գ/սմ^3.

Վերլուծություն

Նյութերի խտության աղյուսակը թույլ է տալիս որոշել պղնձի խտությունը:

Եկեք օգտագործենք խտության հաշվարկման բանաձևը: Այս բանաձևում կա նյութի ծավալ, որի հիման վրա կարելի է որոշել գծային չափերը։

Որոշում

Ըստ սահմանման՝ ρ=m: V, բայց այս բանաձևում ցանկալի արժեք չկա, ուստի մենք օգտագործում ենք՝

V=S x ժ.

Փոխարինելով հիմնական բանաձևին՝ մենք ստանում ենք՝ ρ=m: Sh, որտեղից՝

h=m: S xρ.

Հաշվարկել՝ h=5 գ: (500 սմ² x 8, 92 գ/սմ^{3)=0,0011 սմ=11 միկրոն:}

Պատասխան՝ պղնձի շերտի հաստությունը 11 միկրոն է։

խտության փորձարարական որոշում

Ֆիզիկական գիտության փորձարարական բնույթը ցուցադրվում է լաբորատոր փորձերի ընթացքում։ Այս փուլում ձեռք են բերվում փորձի անցկացման, դրա արդյունքները բացատրելու հմտություններ։

Նյութերի խտությունը որոշելու գործնական առաջադրանքը ներառում է՝

• Հեղուկի խտության որոշում. Այս փուլում այն տղաները, ովքեր արդեն օգտագործել են աստիճանավոր գլան, կարող են հեշտությամբ որոշել հեղուկի խտությունը՝ օգտագործելով բանաձևը։
• Կանոնավոր ձևի պինդ մարմնի խտության որոշում. Այս առաջադրանքը նույնպես կասկածից վեր է, քանի որ նմանատիպ հաշվողական խնդիրներ արդեն իսկ դիտարկվել են և փորձ է ձեռք բերվել մարմինների գծային չափսերով ծավալները չափելու հարցում։
• Անկանոն ձևով պինդ մարմնի խտության որոշում. Այս առաջադրանքը կատարելիս մենք օգտագործում ենք անկանոն ձևի մարմնի ծավալը գավաթի միջոցով որոշելու մեթոդը։ Օգտակար է ևս մեկ անգամ հիշել այս մեթոդի առանձնահատկությունները՝ պինդ մարմնի կարողությունը տեղաշարժելու հեղուկը, որի ծավալը հավասար է մարմնի ծավալին: Ավելին, խնդիրը լուծվում է ստանդարտ ձևով:

Ավելացած բարդության հարցեր

Դուք կարող եք բարդացնել խնդիրը՝ հրավիրելով տղաներին՝ որոշելու, թե որ նյութից է կազմված մարմինը։ Այս դեպքում օգտագործվող նյութերի խտության աղյուսակը թույլ է տալիս ուշադրություն դարձնել, որպեսզի կարողանաք աշխատելֆոնային տեղեկատվություն։

Փորձարարական խնդիրներ լուծելիս ուսանողները պետք է ունենան անհրաժեշտ քանակությամբ գիտելիքներ ֆիզիկական գործիքների օգտագործման և չափման միավորների փոխակերպման բնագավառում։ Հաճախ հենց դա է առաջացնում ամենամեծ թվով սխալներ և թերություններ: Թերևս ֆիզիկայի ուսումնասիրության այս փուլին պետք է ավելի շատ ժամանակ տալ, այն թույլ է տալիս համեմատել հետազոտության գիտելիքներն ու փորձը։

Զանգվածային խտություն

Մաքուր նյութի ուսումնասիրությունը, իհարկե, հետաքրքիր է, բայց որքա՞ն հաճախ են հայտնաբերվում մաքուր նյութեր: Առօրյա կյանքում մենք հանդիպում ենք խառնուրդների և համաձուլվածքների: Ինչպե՞ս լինել այս դեպքում: Զանգվածային խտության հայեցակարգը ուսանողներին կխանգարի նյութերի միջին խտության արժեքների օգտագործման բնորոշ սխալ թույլ տալ:

Խիստ անհրաժեշտ է պարզաբանել այս հարցը, հնարավորություն տալ տեսնելու, զգալու նյութի խտության և զանգվածային խտության տարբերությունը վաղ փուլում է։ Այս տարբերությունը հասկանալն անհրաժեշտ է ֆիզիկայի հետագա ուսումնասիրության ժամանակ:

Այս տարբերությունը չափազանց հետաքրքիր է զանգվածային նյութերի դեպքում։ Հնարավոր է թույլ տալ երեխային ուսումնասիրել զանգվածային խտությունը՝ կախված նյութի խտությունից, առանձին մասնիկների չափից (խիճ, ավազ և այլն) նախնական հետազոտական գործունեության ընթացքում։

Նյութերի հարաբերական խտություն

Բավականին հետաքրքիր է տարբեր նյութերի հատկությունների համեմատությունը՝ հիմնվելով հարաբերական արժեքների վրա։ Նյութի հարաբերական խտությունը այս մեծություններից մեկն է։

Սովորաբար, նյութի հարաբերական խտությունը որոշվում էդեպի թորած ջուր։ Որպես տվյալ նյութի խտության և ստանդարտի խտության հարաբերակցություն, այս արժեքը որոշվում է պիկնոմետրի միջոցով: Բայց այս տեղեկատվությունը չի օգտագործվում բնագիտության դպրոցական դասընթացում, այն հետաքրքիր է խորը ուսումնասիրության համար (առավել հաճախ ընտրովի):

Ֆիզիկա և քիմիա ուսումնասիրելու օլիմպիադայի մակարդակի վրա կարող է ազդել նաև «նյութի հարաբերական խտությունը ջրածնի նկատմամբ» հասկացությունը: Այն սովորաբար կիրառվում է գազերի նկատմամբ։ Գազի հարաբերական խտությունը որոշելու համար հայտնաբերվում է ուսումնասիրվող գազի մոլային զանգվածի հարաբերությունը ջրածնի մոլային զանգվածին։ Չի բացառվում հարաբերական մոլեկուլային քաշի օգտագործումը։