L'étude de la densité des substances commence au cours de physique au lycée. Ce concept est considéré comme fondamental dans la présentation ultérieure des fondements de la théorie de la cinétique moléculaire dans les cours de physique et de chimie. Le but de l'étude de la structure de la matière, les méthodes de recherche peuvent être considérées comme la formation d'idées scientifiques sur le monde.
Les idées initiales sur une seule image du monde sont données par la physique. La 7e année étudie la densité de la matière sur la base des idées les plus simples sur les méthodes de recherche, l'application pratique des concepts et des formules physiques.
Méthodes de recherche physique
Comme vous le savez, l'observation et l'expérimentation se distinguent parmi les méthodes d'étude des phénomènes naturels. Les observations des phénomènes naturels sont enseignées à l'école élémentaire: des mesures simples sont prises, souvent elles tiennent un « Calendrier de la Nature ». Ces formes d'apprentissage peuvent amener l'enfant au besoin d'explorer le monde, de comparer des phénomènes observés, d'identifier des relations de cause à effet.
Cependant, seule une expérience entièrement menée donnera au jeune chercheur les outils nécessaires pour découvrir les secrets de la nature. Le développement des compétences expérimentales et de recherche s'effectue dans des cours pratiques et au cours de travaux de laboratoire.
Une expérience au cours de la physique commence par les définitions de quantités physiques telles que la longueur, la surface, le volume. En même temps, un lien s'établit entre les connaissances mathématiques (assez abstraites pour un enfant) et physiques. Faisant appel à l'expérience de l'enfant, la prise en compte de faits connus de lui depuis longtemps d'un point de vue scientifique contribue à la formation de la compétence nécessaire en lui. Le but de l'apprentissage dans ce cas est le désir de comprendre indépendamment le nouveau.
Étudier la densité
Conformément à la méthode d'enseignement problématique, au début de la leçon, vous pouvez poser une énigme bien connue: "Lequel est le plus lourd: un kilogramme de peluches ou un kilogramme de fonte ?" Bien sûr, les 11-12 ans peuvent facilement répondre à une question qu'ils connaissent. Mais aborder l'essence du problème, la capacité à révéler sa singularité, conduit au concept de densité.
La densité d'une substance est la masse d'une unité de son volume. Le tableau de densité des substances, généralement donné dans les manuels ou les ouvrages de référence, vous permet d'évaluer les différences entre les substances, ainsi que les états agrégés d'une substance. Une indication de la différence dans les propriétés physiques des solides, des liquides et des gaz, discutée précédemment, une explication de cette différence non seulement dans la structure et l'arrangement mutuel des particules, mais aussi dans l'expression mathématique des caractéristiques d'une substance, prend la étude de la physique à un niveau différent.
Le tableau permet de consolider les connaissances sur la signification physique du concept étudiédensité de substance. L'enfant, répondant à la question: "Que signifie la valeur de la densité d'une certaine substance?", Comprend qu'il s'agit d'une masse de 1 cm3 (ou 1 m 3) substances.
La question des unités de densité peut déjà être soulevée à ce stade. Il est nécessaire d'examiner les moyens de convertir les unités de mesure dans différents systèmes de référence. Cela permet de se débarrasser de la pensée statique, d'accepter d'autres systèmes de calcul dans d'autres domaines également.
Détermination de la densité
Naturellement, l'étude de la physique ne peut être complète sans résoudre des problèmes. A ce stade, les formules de calcul sont saisies. La formule de densité en physique de 7e année est probablement le premier rapport physique de quantités pour les enfants. Elle fait l'objet d'une attention particulière non seulement à cause de l'étude des concepts de densité, mais aussi pour le fait d'enseigner des méthodes de résolution de problèmes.
C'est à ce stade que l'algorithme de résolution d'un problème de calcul physique est posé, l'idéologie d'application des formules de base, des définitions, des modèles. L'enseignant essaie d'enseigner l'analyse du problème, la manière de rechercher l'inconnu, les particularités de l'utilisation des unités de mesure en utilisant un rapport tel que la formule de densité en physique.
Exemple de résolution de problème
Exemple 1
Déterminer de quelle substance est composé un cube de masse 540 g et de volume 0,2 dm3.
ρ - ? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Analyse
Basé sur la question du problème, nous comprenons que cela nous aidera à déterminer le matériau à partir duquel le cube est fabriquétable de densité pour les solides.
Par conséquent, déterminons la densité de la matière. Dans les tableaux cette valeur est donnée en g/cm3, donc le volume de dm3 traduit en cm3.
Décision
Par définition: ρ=m: V.
On nous donne: volume, masse. La densité de la matière peut être calculée:
ρ=540g: 200cm3=2.7g/cm3, ce qui correspond à l'aluminium.
Réponse: le cube est en aluminium.
Détermination d'autres grandeurs
L'utilisation de la formule de calcul de densité vous permet de déterminer d'autres grandeurs physiques. La masse, le volume, les dimensions linéaires des corps associés au volume sont facilement calculés dans les tâches. La connaissance des formules mathématiques pour déterminer l'aire et le volume des formes géométriques est utilisée dans les tâches, ce qui permet d'expliquer la nécessité d'étudier les mathématiques.
Exemple 2
Déterminer l'épaisseur de la couche de cuivre qui recouvre une pièce d'une surface de 500 cm2 si l'on sait que 5 g de cuivre ont été utilisés pour le revêtement.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8.92g/cm3.
Analyse
Le tableau de densité des substances vous permet de déterminer la densité du cuivre.
Utilisons la formule de calcul de densité. Dans cette formule, il y a un volume d'une substance, sur la base duquel les dimensions linéaires peuvent être déterminées.
Décision
Par définition: ρ=m: V, mais il n'y a pas de valeur souhaitée dans cette formule, nous utilisons donc:
V=S x h.
En substituant dans la formule principale, on obtient: ρ=m: Sh, d'où:
h=m: S xρ.
Calculer: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 microns.
Réponse: L'épaisseur de la couche de cuivre est de 11 microns.
Détermination expérimentale de la densité
La nature expérimentale des sciences physiques est démontrée au cours d'expériences en laboratoire. À ce stade, les compétences nécessaires pour mener une expérience et expliquer ses résultats sont acquises.
La tâche pratique pour déterminer la densité de la matière comprend:
- Déterminer la masse volumique d'un liquide. À ce stade, les gars qui ont déjà utilisé un cylindre gradué peuvent facilement déterminer la densité d'un liquide en utilisant la formule.
- Détermination de la masse volumique d'un corps solide de forme régulière. Cette tâche est également incontestable, puisque des problèmes de calcul similaires ont déjà été envisagés et que l'expérience a été acquise dans la mesure des volumes par les dimensions linéaires des corps.
- Détermination de la masse volumique d'un corps solide de forme irrégulière. Lors de l'exécution de cette tâche, nous utilisons la méthode de détermination du volume d'un corps de forme irrégulière à l'aide d'un bécher. Il est utile de rappeler encore une fois les caractéristiques de cette méthode: la capacité d'un corps solide à déplacer un liquide dont le volume est égal au volume du corps. De plus, la tâche est résolue de manière standard.
Questions de complexité accrue
Vous pouvez compliquer la tâche en invitant les gars à déterminer la substance à partir de laquelle le corps est fait. Le tableau de densité des substances utilisées dans ce cas vous permet de faire attention à la nécessité de pouvoir travailler avecinformations générales.
Lors de la résolution de problèmes expérimentaux, les élèves doivent avoir les connaissances nécessaires dans le domaine de l'utilisation d'instruments physiques et de la conversion d'unités de mesure. C'est souvent ce qui cause le plus grand nombre d'erreurs et de lacunes. Peut-être que cette étape de l'étude de la physique devrait avoir plus de temps, cela vous permet de comparer les connaissances et l'expérience de la recherche.
Densité apparente
L'étude d'une substance pure est, bien sûr, intéressante, mais à quelle fréquence trouve-t-on des substances pures ? Dans la vie de tous les jours, nous rencontrons des mélanges et des alliages. Comment être dans ce cas ? Le concept de densité apparente empêchera les élèves de commettre l'erreur typique d'utiliser les valeurs de densité moyenne des substances.
Il est extrêmement nécessaire de clarifier cette question, de donner l'occasion de voir, de sentir la différence entre la densité d'une substance et la densité apparente est à un stade précoce. Comprendre cette différence est nécessaire pour poursuivre l'étude de la physique.
Cette différence est extrêmement intéressante dans le cas des matériaux en vrac. Il est possible de permettre à l'enfant d'étudier la densité apparente en fonction du compactage du matériau, de la taille des particules individuelles (gravier, sable, etc.) lors de l'activité de recherche initiale.
Densité relative des substances
La comparaison des propriétés de diverses substances est assez intéressante sur la base de valeurs relatives. La densité relative de la matière est l'une de ces quantités.
Habituellement, la densité relative d'une substance est déterminée parvers l'eau distillée. En tant que rapport de la densité d'une substance donnée à la densité d'un étalon, cette valeur est déterminée à l'aide d'un pycnomètre. Mais cette information n'est pas utilisée dans le cursus scolaire de sciences naturelles, elle est intéressante pour une étude approfondie (le plus souvent facultative).
Le niveau olympique d'étude de la physique et de la chimie peut également être affecté par le concept de "densité relative d'une substance par rapport à l'hydrogène". Il est généralement appliqué aux gaz. Pour déterminer la densité relative d'un gaz, on trouve le rapport de la masse molaire du gaz étudié à la masse molaire de l'hydrogène. L'utilisation du poids moléculaire relatif n'est pas exclue.
