El estudio de la densidad de las sustancias comienza en el curso de física de la escuela secundaria. Este concepto se considera fundamental en la presentación posterior de los fundamentos de la teoría cinética molecular en los cursos de física y química. Se puede suponer que el propósito de estudiar la estructura de la materia, los métodos de investigación, es la formación de ideas científicas sobre el mundo.
Las ideas iniciales sobre una sola imagen del mundo las da la física. El grado 7 estudia la densidad de la materia sobre la base de las ideas más simples sobre métodos de investigación, la aplicación práctica de conceptos físicos y fórmulas.
Métodos de investigación física
Como saben, la observación y la experimentación se distinguen entre los métodos de estudio de los fenómenos naturales. Las observaciones de fenómenos naturales se enseñan en la escuela primaria: se toman medidas simples, a menudo llevan un "Calendario de la Naturaleza". Estas formas de aprendizaje pueden llevar al niño a la necesidad de explorar el mundo, comparar fenómenos observados, identificar relaciones de causa y efecto.
Sin embargo, solo un experimento completo le dará al joven investigador las herramientas para descubrir los secretos de la naturaleza. El desarrollo de habilidades experimentales y de investigación se lleva a cabo en clases prácticas y en el curso del trabajo de laboratorio.
Un experimento en el curso de física comienza con las definiciones de cantidades físicas tales como longitud, área, volumen. Al mismo tiempo, se establece una conexión entre el conocimiento matemático (bastante abstracto para un niño) y el físico. Apelar a la experiencia del niño, la consideración de hechos conocidos por él durante mucho tiempo desde un punto de vista científico contribuye a la formación de la competencia necesaria en él. El propósito de aprender en este caso es el deseo de comprender de forma independiente lo nuevo.
Estudiando la densidad
De acuerdo con el método de enseñanza problemático, al comienzo de la lección, puede hacer un acertijo conocido: "¿Qué es más pesado: un kilogramo de pelusa o un kilogramo de hierro fundido?" Por supuesto, los niños de 11 a 12 años pueden responder fácilmente una pregunta que conocen. Pero abordar la esencia del problema, la capacidad de revelar su peculiaridad, conduce al concepto de densidad.
La densidad de una sustancia es la masa de una unidad de su volumen. La tabla de densidad de las sustancias, que generalmente se encuentra en los libros de texto o de referencia, le permite evaluar las diferencias entre las sustancias, así como los estados agregados de una sustancia. Una indicación de la diferencia en las propiedades físicas de los sólidos, líquidos y gases, discutida anteriormente, una explicación de esta diferencia no solo en la estructura y disposición mutua de las partículas, sino también en la expresión matemática de las características de una sustancia, toma la estudio de la física a un nivel diferente.
La tabla permite consolidar conocimientos sobre el significado físico del concepto que se estudiadensidad de la sustancia. El niño, al dar respuesta a la pregunta: “¿Qué significa el valor de la densidad de cierta sustancia?”, entiende que se trata de una masa de 1 cm3 (o 1 m 3) sustancias.
El tema de las unidades de densidad ya se puede plantear en esta etapa. Es necesario considerar formas de convertir unidades de medida en diferentes sistemas de referencia. Esto hace posible deshacerse del pensamiento estático, aceptar otros sistemas de cálculo también en otros asuntos.
Determinación de la densidad
Naturalmente, el estudio de la física no puede estar completo sin resolver problemas. En esta etapa, se ingresan las fórmulas de cálculo. La fórmula de densidad en física de grado 7 es probablemente la primera relación física de cantidades para niños. Se le presta especial atención no sólo por el estudio de los conceptos de densidad, sino también por el hecho de enseñar métodos para la resolución de problemas.
Es en esta etapa que se establece el algoritmo para resolver un problema computacional físico, la ideología de aplicar las fórmulas básicas, definiciones, patrones. El maestro está tratando de enseñar el análisis del problema, la forma de buscar lo desconocido, las peculiaridades del uso de unidades de medida usando una relación como la fórmula de densidad en física.
Ejemplo de resolución de problemas
Ejemplo 1
Determina de qué sustancia está hecho un cubo de 540 g de masa y 0,2 dm de volumen3.
ρ -? m=540 g, V=0,2 dm3 =200 cm3
Análisis
Basándonos en la pregunta del problema, entendemos que nos ayudará a determinar el material del que está hecho el cubotabla de densidades para sólidos.
En consecuencia, determinemos la densidad de la materia. En las tablas, este valor se da en g/cm3, por lo que el volumen de dm3 se traduce a cm3.
Decisión
Por definición: ρ=m: V.
Se nos da: volumen, masa. La densidad de la materia se puede calcular:
ρ=540g: 200cm3=2,7g/cm3, que corresponde al aluminio.
Respuesta: el cubo está hecho de aluminio.
Determinación de otras cantidades
Usar la fórmula de cálculo de la densidad te permite determinar otras cantidades físicas. La masa, el volumen y las dimensiones lineales de los cuerpos asociados con el volumen se calculan fácilmente en las tareas. El conocimiento de fórmulas matemáticas para determinar el área y el volumen de formas geométricas se utiliza en las tareas, lo que permite explicar la necesidad de estudiar matemáticas.
Ejemplo 2
Determinar el espesor de la capa de cobre que recubre una pieza de 500 cm de superficie2 si se sabe que se utilizaron 5 g de cobre para el recubrimiento.
h - ? S=500cm2, m=5g, ρ=8.92g/cm3.
Análisis
La tabla de densidad de sustancias le permite determinar la densidad del cobre.
Usemos la fórmula de cálculo de la densidad. En esta fórmula, hay un volumen de una sustancia, en base al cual se pueden determinar las dimensiones lineales.
Decisión
Por definición: ρ=m: V, pero no hay un valor deseado en esta fórmula, entonces usamos:
V=S x h.
Sustituyendo en la fórmula principal, obtenemos: ρ=m: Sh, de donde:
h=metro: S xρ.
Calcular: h=5 g: (500 cm2 x 8, 92 g/cm3)=0,0011 cm=11 micras.
Respuesta: El espesor de la capa de cobre es de 11 micras.
Determinación experimental de la densidad
La naturaleza experimental de la ciencia física se demuestra en el curso de experimentos de laboratorio. En esta etapa se adquieren las habilidades para realizar un experimento, explicando sus resultados.
La tarea práctica para determinar la densidad de la materia incluye:
- Determinación de la densidad de un líquido. En esta etapa, los que ya han usado un cilindro graduado pueden determinar fácilmente la densidad de un líquido usando la fórmula.
- Determinación de la densidad de un cuerpo sólido de forma regular. Esta tarea también está fuera de toda duda, dado que ya se han considerado problemas computacionales similares y se ha adquirido experiencia en la medición de volúmenes por las dimensiones lineales de los cuerpos.
- Determinación de la densidad de un cuerpo sólido de forma irregular. Al realizar esta tarea, usamos el método de determinar el volumen de un cuerpo de forma irregular usando un vaso de precipitados. Es útil recordar una vez más las características de este método: la capacidad de un cuerpo sólido para desplazar un líquido cuyo volumen es igual al volumen del cuerpo. Además, la tarea se resuelve de forma estándar.
Preguntas de mayor complejidad
Puedes complicar la tarea invitando a los chicos a determinar la sustancia de la que está hecho el cuerpo. La tabla de densidad de sustancias utilizadas en este caso le permite prestar atención a la necesidad de poder trabajar coninformación de fondo.
Al resolver problemas experimentales, los estudiantes deben tener la cantidad necesaria de conocimientos en el campo del uso de instrumentos físicos y la conversión de unidades de medida. A menudo, esto es lo que causa la mayor cantidad de errores y deficiencias. Quizás a esta etapa del estudio de la física se le debería dar más tiempo, te permite comparar el conocimiento y la experiencia de la investigación.
Densidad aparente
El estudio de una sustancia pura es, por supuesto, interesante, pero ¿con qué frecuencia se encuentran sustancias puras? En la vida cotidiana nos encontramos con mezclas y aleaciones. ¿Cómo ser en este caso? El concepto de densidad aparente evitará que los alumnos cometan el típico error de utilizar valores medios de densidad de las sustancias.
Es extremadamente necesario aclarar este tema, para dar la oportunidad de ver, sentir que la diferencia entre la densidad de una sustancia y la densidad aparente se encuentra en una etapa temprana. Comprender esta diferencia es necesario en el estudio posterior de la física.
Esta diferencia es sumamente interesante en el caso de materiales a granel. Es posible permitir que el niño estudie la densidad aparente dependiendo de la compactación del material, el tamaño de las partículas individuales (grava, arena, etc.) durante la actividad de investigación inicial.
Densidad relativa de las sustancias
La comparación de las propiedades de varias sustancias es bastante interesante basada en valores relativos. La densidad relativa de la materia es una de estas cantidades.
Por lo general, la densidad relativa de una sustancia está determinada porhacia el agua destilada. Como la relación entre la densidad de una sustancia dada y la densidad de un estándar, este valor se determina utilizando un picnómetro. Pero esta información no se usa en el curso escolar de ciencias naturales, es interesante para un estudio profundo (la mayoría de las veces es opcional).
El nivel olímpico de estudio de la física y la química también puede verse afectado por el concepto de "densidad relativa de una sustancia con respecto al hidrógeno". Generalmente se aplica a los gases. Para determinar la densidad relativa de un gas, se encuentra la relación entre la masa molar del gas en estudio y la masa molar del hidrógeno. No se excluye el uso del peso molecular relativo.
