Das Studium der Stoffdichte beginnt im Physikstudium. Dieses Konzept gilt als grundlegend für die weitere Darstellung der Grundlagen der molekularkinetischen Theorie in den Studiengängen Physik und Chemie. Der Zweck der Erforschung der Struktur der Materie und der Forschungsmethoden kann als Bildung wissenschaftlicher Vorstellungen über die Welt angesehen werden.
Erste Ideen zu einem einzigen Weltbild gibt die Physik. Die 7. Klasse befasst sich mit der Materiedichte anhand einfachster Ideen zu Forschungsmethoden, der praktischen Anwendung physikalischer Konzepte und Formeln.
Methoden der physikalischen Forschung
Wie Sie wissen, unterscheiden sich Beobachtung und Experiment unter den Methoden zum Studium natürlicher Phänomene. Beobachtungen von Naturphänomenen werden in der Grundschule gelehrt: Einfache Messungen werden durchgeführt, oft wird ein „Kalender der Natur“geführt. Diese Formen des Lernens können das Kind dazu bringen, die Welt zu erkunden, beobachtete Phänomene zu vergleichen und Ursache-Wirkungs-Beziehungen zu erkennen.
Aber nur ein vollständig durchgeführtes Experiment gibt dem jungen Forscher die Werkzeuge an die Hand, um die Geheimnisse der Natur aufzudecken. Die Entwicklung experimenteller, forschender Fähigkeiten erfolgt im praktischen Unterricht und im Rahmen der Laborarbeit.
Ein Experiment im Studium der Physik beginnt mit der Definition physikalischer Größen wie Länge, Fläche, Volumen. Gleichzeitig wird eine Verbindung zwischen mathematischem (für ein Kind recht abstraktes) und physikalischem Wissen hergestellt. Der Appell an die Erfahrung des Kindes, die Betrachtung von Tatsachen, die ihm seit langem aus wissenschaftlicher Sicht bekannt sind, trägt zur Bildung der notwendigen Kompetenz in ihm bei. Ziel des Lernens ist in diesem Fall der Wunsch, Neues selbstständig zu begreifen.
Studiendichte
Gemäß der problematischen Unterrichtsmethode können Sie zu Beginn des Unterrichts ein bekanntes Rätsel stellen: „Was ist schwerer: ein Kilogramm Flusen oder ein Kilogramm Gusseisen?“Natürlich können 11- bis 12-Jährige leicht eine Frage beantworten, die sie kennen. Aber die Auseinandersetzung mit der Essenz des Problems, die Fähigkeit, seine Besonderheit aufzudecken, führt zum Konzept der Dichte.
Die Dichte eines Stoffes ist die Masse einer Volumeneinheit. Die Dichtetabelle von Stoffen, die üblicherweise in Lehrbüchern oder Nachschlagewerken angegeben ist, ermöglicht es Ihnen, die Unterschiede zwischen Stoffen sowie die Aggregatzustände eines Stoffes zu bewerten. Ein Hinweis auf den Unterschied in den physikalischen Eigenschaften von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen, der früher diskutiert wurde, eine Erklärung dieses Unterschieds nicht nur in der Struktur und gegenseitigen Anordnung von Teilchen, sondern auch in der mathematischen Ausprägung der Eigenschaften eines Stoffes, findet die Studium der Physik auf einem anderen Niveau.
Die Tabelle ermöglicht es Ihnen, Ihr Wissen über die physikalische Bedeutung des untersuchten Konzepts zu festigenStoffdichte. Das Kind, das eine Antwort auf die Frage gibt: „Was bedeutet der Wert der Dichte einer bestimmten Substanz?“, versteht, dass dies eine Masse von 1 cm3 (oder 1 m 3) Stoffe.
Das Problem der Dichteeinheiten kann bereits an dieser Stelle angesprochen werden. Es müssen Möglichkeiten zur Umrechnung von Maßeinheiten in unterschiedlichen Bezugssystemen betrachtet werden. Das macht es möglich, statisches Denken loszuwerden, andere Kalkülsysteme auch in anderen Dingen zu akzeptieren.
Dichtebestimmung
Natürlich kann das Studium der Physik nicht vollständig sein, ohne Probleme zu lösen. In diesem Stadium werden Berechnungsformeln eingegeben. Die Dichteformel in Physik der 7. Klasse ist wohl die erste physikalische Größenrelation für Kinder. Ihr wird nicht nur wegen des Studiums der Konzepte der Dichte besondere Aufmerksamkeit geschenkt, sondern auch wegen der Vermittlung von Methoden zur Lösung von Problemen.
In diesem Stadium wird der Algorithmus zur Lösung eines physikalischen Rechenproblems festgelegt, die Ideologie der Anwendung der grundlegenden Formeln, Definitionen und Muster. Der Lehrer versucht, die Analyse des Problems, die Suche nach dem Unbekannten, die Besonderheiten der Verwendung von Maßeinheiten zu lehren, indem er ein Verhältnis wie die Dichteformel in der Physik verwendet.
Beispiel zur Problemlösung
Beispiel 1
Bestimme, aus welchem Stoff ein Würfel mit der Masse 540 g und dem Volumen 0,2 dm besteht3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analyse
Basierend auf der Frage des Problems verstehen wir, dass es uns helfen wird, das Material zu bestimmen, aus dem der Würfel bestehtDichtetabelle für Feststoffe.
Lassen Sie uns also die Dichte der Materie bestimmen. In den Tabellen ist dieser Wert in g/cm3 angegeben, also das Volumen von dm3 umgerechnet auf cm3.
Entscheidung
Per Definition: ρ=m: V.
Gegeben sind: Volumen, Masse. Die Dichte der Materie kann berechnet werden:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, was Aluminium entspricht.
Antwort: Der Würfel ist aus Aluminium.
Bestimmung anderer Größen
Mit Hilfe der Dichteberechnungsformel können Sie weitere physikalische Größen bestimmen. Masse, Volumen, lineare Abmessungen von Körpern, die mit Volumen verbunden sind, werden in Aufgaben leicht berechnet. Die Kenntnis mathematischer Formeln zur Bestimmung der Fläche und des Volumens geometrischer Formen wird in Aufgabenstellungen verwendet, die es ermöglichen, die Notwendigkeit des Mathematikstudiums zu erklären.
Beispiel 2
Bestimmen Sie die Dicke der Kupferschicht, die ein Teil mit einer Oberfläche von 500 cm bedeckt2 wenn bekannt ist, dass 5 g Kupfer für die Beschichtung verwendet wurden.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8.92g/cm3.
Analyse
Mit der Dichtetabelle der Stoffe können Sie die Dichte von Kupfer bestimmen.
Verwenden wir die Dichteberechnungsformel. In dieser Formel steht ein Volumen eines Stoffes, aus dem sich Längenmaße ermitteln lassen.
Entscheidung
Per Definition: ρ=m: V, aber es gibt keinen gewünschten Wert in dieser Formel, also verwenden wir:
V=S x h.
Einsetzen in die Hauptformel ergibt: ρ=m: Sh, woher:
h=m: S xρ.
Berechnen: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 Mikrometer.
Antwort: Die Dicke der Kupferschicht beträgt 11 Mikrometer.
Experimentelle Bestimmung der Dichte
Der experimentelle Charakter der Naturwissenschaften wird im Zuge von Laborexperimenten demonstriert. In dieser Phase werden die Fähigkeiten erworben, ein Experiment durchzuführen und seine Ergebnisse zu erklären.
Praxisaufgabe zur Bestimmung der Materiedichte beinh altet:
- Bestimmung der Dichte einer Flüssigkeit. In diesem Stadium können die Leute, die bereits einen Messzylinder verwendet haben, die Dichte einer Flüssigkeit mithilfe der Formel leicht bestimmen.
- Bestimmung der Dichte eines festen Körpers mit regelmäßiger Form. Auch diese Aufgabe steht außer Zweifel, da ähnliche Rechenprobleme bereits betrachtet wurden und Erfahrungen mit der Messung von Volumina durch die Längenmaße von Körpern gesammelt wurden.
- Bestimmung der Dichte eines unregelmäßig geformten Festkörpers. Bei dieser Aufgabe verwenden wir die Methode der Volumenbestimmung eines unregelmäßig geformten Körpers mit einem Becherglas. Es ist nützlich, sich noch einmal die Merkmale dieser Methode ins Gedächtnis zu rufen: die Fähigkeit eines festen Körpers, eine Flüssigkeit zu verdrängen, deren Volumen gleich dem Volumen des Körpers ist. Außerdem wird die Aufgabe auf die übliche Weise gelöst.
Fragen mit erhöhter Komplexität
Du kannst die Aufgabe erschweren, indem du die Jungs einlädst, die Substanz zu bestimmen, aus der der Körper besteht. Die Dichtetabelle der in diesem Fall verwendeten Substanzen ermöglicht es Ihnen, auf die Notwendigkeit zu achten, mit ihnen arbeiten zu könnenHintergrundinformationen.
Bei der Lösung experimenteller Probleme müssen die Studierenden über das notwendige Wissen im Umgang mit physikalischen Instrumenten und der Umrechnung von Maßeinheiten verfügen. Oft ist dies die Ursache für die meisten Fehler und Mängel. Vielleicht sollte dieser Phase des Physikstudiums mehr Zeit eingeräumt werden, sie ermöglicht es Ihnen, das Wissen und die Erfahrung der Forschung zu vergleichen.
Schüttdichte
Das Studium einer reinen Substanz ist natürlich interessant, aber wie oft findet man reine Substanzen? Im Alltag begegnen uns Mischungen und Legierungen. Wie in diesem Fall sein? Das Konzept der Schüttdichte soll verhindern, dass Schüler den typischen Fehler machen, durchschnittliche Dichtewerte von Stoffen zu verwenden.
Es ist äußerst notwendig, diese Frage zu klären, um die Möglichkeit zu geben, den Unterschied zwischen der Dichte einer Substanz und der Schüttdichte in einem frühen Stadium zu sehen, zu fühlen. Das Verständnis dieses Unterschieds ist für das weitere Studium der Physik notwendig.
Dieser Unterschied ist bei Schüttgütern äußerst interessant. Abhängig von der Verdichtung des Materials, der Größe einzelner Partikel (Kies, Sand usw.) kann das Kind während der anfänglichen Forschungstätigkeit die Schüttdichte untersuchen.
Relative Stoffdichte
Vergleiche die Eigenschaften verschiedener Substanzen anhand relativer Werte recht interessant. Die relative Dichte der Materie ist eine dieser Größen.
Normalerweise wird die relative Dichte einer Substanz bestimmt durchgegenüber destilliertem Wasser. Als Verhältnis der Dichte eines bestimmten Stoffes zur Dichte eines Standards wird dieser Wert mit einem Pyknometer bestimmt. Aber diese Informationen werden im naturwissenschaftlichen Schulunterricht nicht verwendet, sie sind für ein vertieftes Studium interessant (meistens optional).
Das olympische Niveau des Physik- und Chemiestudiums kann auch durch das Konzept der „relativen Dichte eines Stoffes in Bezug auf Wasserstoff“beeinflusst werden. Es wird normalerweise auf Gase angewendet. Zur Bestimmung der relativen Dichte eines Gases wird das Verhältnis der Molmasse des untersuchten Gases zur Molmasse von Wasserstoff ermittelt. Die Verwendung des relativen Molekulargewichts ist nicht ausgeschlossen.
