O estudo da densidade das substâncias começa no curso de física do ensino médio. Este conceito é considerado fundamental na apresentação dos fundamentos da teoria cinética molecular nos cursos de física e química. O propósito de estudar a estrutura da matéria, os métodos de pesquisa podem ser assumidos como sendo a formação de ideias científicas sobre o mundo.
Idéias iniciais sobre uma única imagem do mundo são dadas pela física. A 7ª série estuda a densidade da matéria com base nas ideias mais simples sobre métodos de pesquisa, a aplicação prática de conceitos físicos e fórmulas.
Métodos de pesquisa física
Como você sabe, observação e experimento são distintos entre os métodos de estudo dos fenômenos naturais. Observações de fenômenos naturais são ensinadas na escola primária: são feitas medições simples, muitas vezes elas guardam um “Calendário da Natureza”. Essas formas de aprendizagem podem levar a criança à necessidade de explorar o mundo, comparar fenômenos observados, identificar relações de causa e efeito.
No entanto, apenas um experimento totalmente conduzido dará ao jovem pesquisador as ferramentas para desvendar os segredos da natureza. O desenvolvimento de competências de investigação experimental é realizado nas aulas práticas e no decurso do trabalho laboratorial.
Um experimento no curso da física começa com as definições de grandezas físicas como comprimento, área, volume. Ao mesmo tempo, estabelece-se uma conexão entre o conhecimento matemático (bastante abstrato para uma criança) e o físico. Apelo à experiência da criança, a consideração de fatos conhecidos por ela há muito tempo do ponto de vista científico contribui para a formação da competência necessária nele. O propósito de aprender neste caso é o desejo de compreender independentemente o novo.
Densidade de Estudo
De acordo com o método de ensino problemático, no início da lição, você pode perguntar um enigma bem conhecido: “O que é mais pesado: um quilo de penugem ou um quilo de ferro fundido?” É claro que crianças de 11 a 12 anos podem responder facilmente a uma pergunta que sabem. Mas abordar a essência da questão, a capacidade de revelar sua peculiaridade, leva ao conceito de densidade.
A densidade de uma substância é a massa de uma unidade de seu volume. A tabela de densidade de substâncias, geralmente fornecida em livros didáticos ou livros de referência, permite avaliar as diferenças entre as substâncias, bem como os estados agregados de uma substância. Uma indicação da diferença nas propriedades físicas de sólidos, líquidos e gases, discutida anteriormente, uma explicação dessa diferença não apenas na estrutura e arranjo mútuo das partículas, mas também na expressão matemática das características de uma substância, leva a estudo da física para um nível diferente.
A tabela permite consolidar o conhecimento sobre o significado físico do conceito em estudodensidade da substância. A criança, respondendo à pergunta: “O que significa o valor da densidade de uma determinada substância?”, Compreende que se trata de uma massa de 1 cm3 (ou 1 m 3) substâncias.
A questão das unidades de densidade já pode ser levantada nesta fase. É necessário considerar formas de conversão de unidades de medida em diferentes sistemas de referência. Isso torna possível se livrar do pensamento estático, aceitar outros sistemas de cálculo em outros assuntos também.
Determinação da densidade
Naturalmente, o estudo da física não pode ser completo sem a resolução de problemas. Nesta fase, as fórmulas de cálculo são inseridas. A fórmula da densidade na física da 7ª série é provavelmente a primeira proporção física de quantidades para crianças. É dada atenção especial não só pelo estudo dos conceitos de densidade, mas também pelo fato de ensinar métodos para resolução de problemas.
É nesta fase que se estabelece o algoritmo para resolver um problema físico computacional, a ideologia da aplicação das fórmulas básicas, definições, padrões. O professor está tentando ensinar a análise do problema, a maneira de procurar o desconhecido, as peculiaridades do uso de unidades de medida usando uma razão como a fórmula da densidade na física.
Exemplo de resolução de problemas
Exemplo 1
Determine de que substância é feito um cubo de massa 540 g e volume de 0,2 dm3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Análise
Com base na questão do problema, entendemos que isso nos ajudará a determinar o material do qual o cubo é feitotabela de densidade para sólidos.
Conseqüentemente, vamos determinar a densidade da matéria. Nas tabelas este valor é dado em g/cm3, então o volume de dm3 translated to cm3.
Decisão
Por definição: ρ=m: V.
Recebemos: volume, massa. A densidade da matéria pode ser calculada:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, que corresponde ao alumínio.
Resposta: o cubo é feito de alumínio.
Determinação de outras quantidades
O uso da fórmula de cálculo de densidade permite determinar outras grandezas físicas. Massa, volume, dimensões lineares de corpos associados ao volume são facilmente calculados em tarefas. O conhecimento de fórmulas matemáticas para determinar a área e o volume de formas geométricas é utilizado nas tarefas, o que possibilita explicar a necessidade de estudar matemática.
Exemplo 2
Determinar a espessura da camada de cobre que cobre uma peça com área de superfície de 500 cm2 se for conhecido que 5 g de cobre foram usados para o revestimento.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8,92g/cm3.
Análise
A tabela de densidade das substâncias permite determinar a densidade do cobre.
Vamos usar a fórmula de cálculo de densidade. Nesta fórmula, há um volume de uma substância, com base no qual as dimensões lineares podem ser determinadas.
Decisão
Por definição: ρ=m: V, mas não há valor desejado nesta fórmula, então usamos:
V=S x h.
Substituindo na fórmula principal, temos: ρ=m: Sh, de onde:
h=m: S xρ.
Calcular: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 mícrons.
Resposta: A espessura da camada de cobre é de 11 mícrons.
Determinação experimental da densidade
A natureza experimental da ciência física é demonstrada no decorrer de experimentos de laboratório. Nesta fase, são adquiridas as habilidades de conduzir um experimento, explicando seus resultados.
Tarefa prática para determinar a densidade da matéria inclui:
- Determinação da densidade de um líquido. Nesta fase, os caras que já usaram um cilindro graduado podem facilmente determinar a densidade de um líquido usando a fórmula.
- Determinação da densidade de um corpo sólido de forma regular. Esta tarefa também está fora de dúvida, uma vez que problemas computacionais semelhantes já foram considerados e experiência foi adquirida na medição de volumes pelas dimensões lineares de corpos.
- Determinação da densidade de um corpo sólido de formato irregular. Ao realizar esta tarefa, usamos o método de determinar o volume de um corpo de forma irregular usando um béquer. É útil relembrar mais uma vez as características deste método: a capacidade de um corpo sólido de deslocar um líquido cujo volume é igual ao volume do corpo. Além disso, a tarefa é resolvida da maneira padrão.
Questões de maior complexidade
Você pode complicar a tarefa convidando os caras para determinar a substância da qual o corpo é feito. A tabela de densidade de substâncias usada neste caso permite que você preste atenção à necessidade de poder trabalhar cominformações básicas.
Ao resolver problemas experimentais, os alunos devem ter a quantidade necessária de conhecimento na área de uso de instrumentos físicos e conversão de unidades de medida. Muitas vezes é isso que causa o maior número de erros e deficiências. Talvez esta etapa do estudo da física devesse ter mais tempo, pois permite comparar o conhecimento e a experiência da pesquisa.
Densidade a granel
O estudo de uma substância pura é, obviamente, interessante, mas com que frequência são encontradas substâncias puras? Na vida cotidiana, encontramos misturas e ligas. Como estar neste caso? O conceito de densidade aparente evitará que os alunos cometam o erro típico de usar valores médios de densidade de substâncias.
É extremamente necessário esclarecer esta questão, dar uma oportunidade de ver, sentir a diferença entre a densidade de uma substância e a densidade aparente está em um estágio inicial. Compreender essa diferença é necessário no estudo da física.
Essa diferença é extremamente interessante no caso de materiais a granel. É possível permitir que a criança estude a densidade aparente dependendo da compactação do material, do tamanho das partículas individuais (cascalho, areia, etc.) durante a atividade de pesquisa inicial.
Densidade relativa das substâncias
A comparação das propriedades de várias substâncias é bastante interessante com base em valores relativos. A densidade relativa da matéria é uma dessas quantidades.
Geralmente, a densidade relativa de uma substância é determinada porem direção à água destilada. Como a razão entre a densidade de uma determinada substância e a densidade de um padrão, esse valor é determinado usando um picnômetro. Mas esta informação não é usada no curso escolar de ciências naturais, é interessante para estudo profundo (na maioria das vezes opcional).
O nível olímpico de estudar física e química também pode ser afetado pelo conceito de “densidade relativa de uma substância em relação ao hidrogênio”. Geralmente é aplicado a gases. Para determinar a densidade relativa de um gás, encontra-se a razão entre a massa molar do gás em estudo e a massa molar do hidrogênio. O uso de peso molecular relativo não está excluído.
