Заттардың тығыздығын зерттеу орта мектеп физика курсынан басталады. Бұл тұжырымдама физика және химия курстарында молекулалық-кинетикалық теорияның негіздерін одан әрі көрсетуде іргелі болып саналады. Заттың құрылымын, зерттеу әдістерін зерттеудің мақсаты дүние туралы ғылыми түсініктерді қалыптастыру деп болжауға болады.
Дүниенің жалғыз суреті туралы алғашқы идеяларды физика береді. 7-сынып заттың тығыздығын зерттеу әдістері, физикалық ұғымдар мен формулаларды іс жүзінде қолдану туралы қарапайым идеялар негізінде зерттейді.
Физикалық зерттеу әдістері
Табиғат құбылыстарын зерттеу әдістерінің ішінде бақылау және тәжірибе ажыратылатыны белгілі. Табиғат құбылыстарын бақылау бастауыш мектепте оқытылады: қарапайым өлшемдер алынады, көбінесе оларда «Табиғат күнтізбесі» жүргізіледі. Оқытудың бұл түрлері баланы әлемді тануға, бақыланатын құбылыстарды салыстыруға, себеп-салдарлық байланыстарды анықтауға жетелейді.
Алайда, жас зерттеушіге табиғаттың құпиясын ашуға арналған құралдарды толық жүргізілген тәжірибе ғана береді. Эксперименттік, зерттеушілік дағдыларды дамыту практикалық сабақтарда және зертханалық жұмыстарды орындау барысында жүзеге асырылады.
Физика курсындағы тәжірибе ұзындық, аудан, көлем сияқты физикалық шамалардың анықтамаларынан басталады. Сонымен қатар математикалық (бала үшін абстрактілі) және физикалық білім арасында байланыс орнатылады. Баланың тәжірибесіне жүгіну, оған ұзақ уақыт бойы белгілі фактілерді ғылыми тұрғыдан қарастыру оның бойында қажетті құзыреттілікті қалыптастыруға ықпал етеді. Бұл жағдайда оқудың мақсаты - жаңаны өз бетінше түсінуге ұмтылу.
Тығыздықты зерттеу
Проблемалық оқыту әдісіне сәйкес сабақтың басында «Қайсысы ауыр: бір килограмм үлпілдек пе, әлде килограмм шойын ма?» деген белгілі жұмбақ қоюға болады. Әрине, 11-12 жастағы балалар өздері білетін сұраққа оңай жауап береді. Бірақ мәселенің мәніне жүгіну, оның ерекшелігін аша білу тығыздық ұғымына әкеледі.
Заттың тығыздығы оның көлемінің бірлігінің массасы. Әдетте оқулықтарда немесе анықтамалық әдебиеттерде берілген заттардың тығыздық кестесі заттар арасындағы айырмашылықтарды, сондай-ақ заттың агрегаттық күйлерін бағалауға мүмкіндік береді. Жоғарыда қарастырылған қатты денелердің, сұйықтардың және газдардың физикалық қасиеттеріндегі айырмашылықтың көрсеткіші, бұл айырмашылықты бөлшектердің құрылымы мен өзара орналасуында ғана емес, сонымен қатар заттың сипаттамаларының математикалық өрнектелуінде де түсіндіріледі. физиканы басқа деңгейге оқу.
Кесте зерттелетін ұғымның физикалық мағынасы туралы білімді бекітуге мүмкіндік бередізаттың тығыздығы. Бала: «Белгілі бір заттың тығыздығының мәні нені білдіреді?» деген сұраққа жауап бере отырып, бұл 1 см3 (немесе 1 м) масса екенін түсінеді. 3) заттар.
Тығыздық бірліктері мәселесін осы кезеңде қоюға болады. Әртүрлі анықтамалық жүйелердегі өлшем бірліктерін түрлендіру жолдарын қарастыру қажет. Бұл статикалық ойлаудан арылуға, басқа мәселелерде де есептеудің басқа жүйелерін қабылдауға мүмкіндік береді.
Тығыздықты анықтау
Әрине, физиканы зерттеу есептерді шешпей толық болмайды. Бұл кезеңде есептеу формулалары енгізіледі. 7-сыныптағы физикадағы тығыздық формуласы балаларға арналған шамалардың бірінші физикалық қатынасы болса керек. Оған тек тығыздық ұғымдарын зерттегендіктен ғана емес, сонымен қатар есептерді шешу әдістерін үйрету фактісіне де ерекше көңіл бөлінеді.
Дәл осы кезеңде физикалық есептеу есебін шешу алгоритмі, негізгі формулаларды, анықтамаларды, заңдылықтарды қолдану идеологиясы қаланады. Мұғалім физикадағы тығыздық формуласы сияқты қатынасты қолдану арқылы есептің талдауын, белгісізді іздеу жолын, өлшем бірліктерін қолданудың ерекшеліктерін үйретуге тырысады.
Есептерді шешу мысалы
1-мысал
Массасы 540 г және көлемі 0,2 дм куб қандай заттан жасалғанын анықтаңыз3.
ρ -? м=540 г, V=0,2 дм3 =200 см3
Талдау
Мәселенің сұрағына сүйене отырып, ол текшенің қай материалдан жасалғанын анықтауға көмектесетінін түсінемізқатты денелерге арналған тығыздық кестесі.
Демек, заттың тығыздығын анықтайық. Кестелерде бұл мән г/см3 түрінде берілген, сондықтан dm3 см3 түріне аударылған дыбыс.
Шешім
Анықтамасы бойынша: ρ=m: V.
Бізге берілген: көлем, масса. Заттың тығыздығын есептеуге болады:
ρ=540г: 200cm3=2,7г/см3, алюминийге сәйкес келеді.
Жауабы: текше алюминийден жасалған.
Басқа шамаларды анықтау
Тығыздықты есептеу формуласын пайдалану басқа физикалық шамаларды анықтауға мүмкіндік береді. Көлеммен байланысты денелердің массасы, көлемі, сызықтық өлшемдері тапсырмаларда оңай есептелінеді. Геометриялық фигуралардың ауданы мен көлемін анықтауға арналған математикалық формулаларды білу тапсырмаларды орындауда пайдаланылады, бұл математиканы оқу қажеттілігін түсіндіруге мүмкіндік береді.
2-мысал
Бетінің ауданы 500 см бөлікті жабатын мыс қабатының қалыңдығын анықтаңыз2 егер жабынға 5 г мыс жұмсалғаны белгілі болса.
сағ - ? S=500см2, м=5г, ρ=8,92г/см3.
Талдау
Заттардың тығыздық кестесі мыстың тығыздығын анықтауға мүмкіндік береді.
Тығыздықты есептеу формуласын қолданайық. Бұл формулада сызықтық өлшемдерді анықтауға болатын заттың көлемі бар.
Шешім
Анықтамасы бойынша: ρ=m: V, бірақ бұл формулада қажетті мән жоқ, сондықтан біз пайдаланамыз:
V=S x сағ.
Негізгі формуланы ауыстырсақ, мынаны аламыз: ρ=m: Sh, қайдан:
сағ=м: S xρ.
Есептеу: h=5 г: (500 см2 x 8, 92 г/см3)=0,0011 см=11 микрон.
Жауап: Мыс қабатының қалыңдығы 11 микрон.
Тығыздықты эксперименттік анықтау
Физика ғылымының эксперименттік сипаты зертханалық тәжірибелер барысында көрсетіледі. Бұл кезеңде эксперимент жүргізу, оның нәтижелерін түсіндіру дағдылары қалыптасады.
Заттың тығыздығын анықтауға арналған практикалық тапсырмаға мыналар кіреді:
- Сұйықтың тығыздығын анықтау. Бұл кезеңде градуирленген цилиндрді пайдаланған жігіттер формула арқылы сұйықтықтың тығыздығын оңай анықтай алады.
- Дұрыс пішіндегі қатты дененің тығыздығын анықтау. Бұл тапсырма да күмән тудырмайды, өйткені ұқсас есептеу мәселелері бұрыннан қарастырылған және денелердің сызықтық өлшемдері бойынша көлемдерді өлшеуде тәжірибе жинақталған.
- Дұрыс емес пішінді қатты дененің тығыздығын анықтау. Бұл тапсырманы орындау кезінде стақан арқылы дұрыс емес пішінді дененің көлемін анықтау әдісін қолданамыз. Бұл әдістің ерекшеліктерін тағы бір рет еске түсіру пайдалы: қатты дененің көлемі дененің көлеміне тең сұйықтықты ығыстыру мүмкіндігі. Әрі қарай тапсырма стандартты жолмен шешіледі.
Күрделілігі жоғары сұрақтар
Дене қай заттан жасалғанын анықтау үшін жігіттерді шақыру арқылы тапсырманы қиындата аласыз. Бұл жағдайда қолданылатын заттардың тығыздық кестесі жұмыс істей білу қажеттілігіне назар аударуға мүмкіндік бередіфондық ақпарат.
Тәжірибелік есептерді шешу кезінде студенттер физикалық аспаптарды қолдану және өлшем бірліктерін түрлендіру саласында қажетті білім көлеміне ие болуы керек. Көбінесе бұл қателер мен кемшіліктердің ең көп санын тудырады. Физиканы зерттеудің бұл кезеңіне көбірек уақыт беру керек шығар, ол білім мен зерттеу тәжірибесін салыстыруға мүмкіндік береді.
Тығыздық
Таза затты зерттеу, әрине, қызықты, бірақ таза заттар қаншалықты жиі кездеседі? Күнделікті өмірде біз қоспалар мен қорытпаларды кездестіреміз. Бұл жағдайда қалай болу керек? Көлемді тығыздық тұжырымдамасы студенттердің заттардың орташа тығыздық мәндерін пайдаланудағы әдеттегі қателіктерін болдырмауға мүмкіндік береді.
Бұл мәселені нақтылау, заттың тығыздығы мен көлемдік тығыздық арасындағы айырмашылықты ерте кезеңде көруге, сезінуге мүмкіндік беру өте қажет. Бұл айырмашылықты түсіну физиканы одан әрі зерттеу үшін қажет.
Бұл айырмашылық сусымалы материалдар жағдайында өте қызықты. Балаға материалдың тығыздалуына, жеке бөлшектердің мөлшеріне (қиыршық тас, құм және т.б.) байланысты бастапқы зерттеу әрекеті кезінде көлемді тығыздықты зерттеуге мүмкіндік беруге болады.
Заттардың салыстырмалы тығыздығы
Түрлі заттардың қасиеттерін салыстырмалы мәндер негізінде салыстыру өте қызықты. Заттың салыстырмалы тығыздығы осы шамалардың бірі болып табылады.
Әдетте, заттың салыстырмалы тығыздығы арқылы анықталадытазартылған суға қарай. Берілген заттың тығыздығының эталонның тығыздығына қатынасы ретінде бұл шама пикнометрдің көмегімен анықталады. Бірақ бұл ақпарат мектептегі жаратылыстану курсында пайдаланылмайды, ол терең оқу үшін қызықты (көбінесе міндетті емес).
Физика мен химияны оқудың олимпиада деңгейіне «сутегіге қатысты заттың салыстырмалы тығыздығы» ұғымы да әсер етуі мүмкін. Ол әдетте газдарға қолданылады. Газдың салыстырмалы тығыздығын анықтау үшін зерттелетін газдың молярлық массасының сутегінің молярлық массасына қатынасы табылады. Салыстырмалы молекулалық салмақты пайдалану жоққа шығарылмайды.
