Примеры для чего нужно знать плотность вещества. Плотность вещества. Полные уроки — Гипермаркет знаний. Понятие насыпной плотности

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Масса – это скалярная физическая величина, характеризующая инертные и гравитационные свойства тел.

Любое тело «сопротивляется» попытке изменить его . Это свойство тел называется инертностью. Так, например, шофер не может мгновенно остановить автомобиль, увидев перед собой внезапно выскочившего на дорогу пешехода. По той же причине трудно сдвинуть с места шкаф или диван. При одинаковом воздействии со стороны окружающих тел одно тело может быстро изменять свою скорость, а другое в тех же условиях – значительно медленнее. Говорят, что второе тело является более инертным или обладает большей массой.

Таким образом, мерой инертности тела является его инертная масса. Если два тела взаимодействуют друг с другом, то в результате изменяется скорость обоих тел, т.е. в процессе взаимодействия оба тела приобретают .

Отношение модулей ускорений взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс:

Мерой гравитационного взаимодействия является гравитационная масса.

Экспериментально установлено, что инертная и гравитационная массы пропорциональны друг другу. Выбрав коэффициент пропорциональности равный единице, говорят о равенстве инертной и гравитационной масс.

В системе СИ единицей измерения массы является кг .

Масса обладает следующими свойствами:

1. масса всегда положительна;
2. масса системы тел всегда равна сумме масс каждого из тел, входящих в систему (свойство аддитивности);
3. в рамках масса не зависит от характера и скорости движения тела (свойство инвариантности);
4. масса замкнутой системы сохраняется при любых взаимодействиях тел системы друг с другом (закон сохранения массы).

Плотность веществ

Плотностью тела называется масса единицы объема:

Единица измерения плотности в системе СИ кг/м .

Разные вещества обладают различной плотностью. Плотность вещества зависит от массы атомов, из которых оно состоит, и от плотности упаковки атомов и молекул в веществе. Чем больше масса атомов, тем больше плотность вещества. В различных агрегатных состояниях плотность упаковки атомов вещества различна. В твердых телах атомы очень плотно упакованы, поэтому вещества в твердом состоянии имеют наибольшую плотность. В жидком состоянии плотность вещества несущественно отличается от его плотности в твердом состоянии, так как плотность упаковки атомов все еще велика. В газах молекулы слабо связаны друг с другом и удаляются друг от друга на большие расстояния, плотность упаковки атомов в газообразном состоянии очень низкая, поэтому в этом состоянии вещества обладают наименьшей плотностью.

Основываясь на данных астрономических наблюдений, определили среднюю плотность вещества во Вселенной, результаты расчетов говорят о том, что в среднем космическое пространство чрезвычайно разрежено. Если «размазать» вещество по всему объему нашей Галактики, то средняя плотность материи в ней окажется равной примерно 0,000 000 000 000 000 000 000 000 5 г/см 3 . Средняя плотность материи во Вселенной — приблизительно шесть атомов на кубический метр.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Чугунный шар при объеме 125 см имеет массу 800 г. Является этот шар сплошным или полым?
Решение	Вычислим плотность шара по формуле: Переведем единицы в систему СИ: объем см м; масса г кг. По таблице плотность чугуна 7000 кг/м 3 . Так как полученное нами значение меньше табличного, шар является полым.
Ответ	Шар является полым.

ПРИМЕР 2

Задание	Во время аварии танкера в заливе образовалось пятно диаметром 640 м при средней толщине 208 см. Сколько нефти оказалось в море, если ее плотность 800 кг/м ?
Решение	Считая нефтяное пятно круглым, определим его площадь: C учетом того, что Объем нефтяного слоя равен произведению площади пятна на его толщину: Плотность нефти: откуда масса разлитой нефти: Переводим единицы в систему СИ: средняя толщина см м.
Ответ	В море оказалось кг нефти.

ПРИМЕР 3

Задание	Сплав состоит из олова массой 2,92 кг и свинца массой 1,13 кг. Какова плотность сплава?
Решение	Плотность сплава:

Тема: Лабораторная работа «Определение плотности твердого тела		Цель: научить определять плотность вещества	Класс находится на втором этапе развития УУД Способ деятельности: наблюдение эксперимент
Деятельность ученика	На уроке (25 минут) Самостоятельно проводят эксперимент, делают расчеты и пользуясь таблицей плотности определяют вещества. Обсуждают и делают выводы: Экспериментальным путем определили плотность металического цилиндра и выяснили, что он изготовлен из алюминия. Камень –кварц. Результаты измерений показали, что брусок выполнен из сосны. Подтверждает гипотезу.			20 минут Дома Выдается моток провода.
Деятельность учителя	Готовит заранее лист наблюдения в котором указывает цель: научить определять плотность вещества,	Проводит групповые и индивидуальные консультации Брусок имеет форму параллелепипеда и не помещается в отливной стакан как можно найти объем?		Проводит Online консультацию, если кто-то не успел доделать
	(10 минут) Наводящими вопросами вспоминаем материал лабораторной работы. Помогает спланировать план работы. Наблюдает за выполнением работы и помогает наводящими вопросами. Какое дополнительное оборудование вам понадобится, в случае, когда камень не входит в мензурку? (10 минут) С помощью наводящих вопросов проводит рефлексию

Плана урока в 7 классе

Лабораторная работа «Определение плотности твердого тела»

Актуализация знаний по теме (задача: представьте себе, что вы, гуляя, нашли красивый камешек и хотите узнать, что это за минерал, а спросить не у кого. Как вам надо поступить?)

Знания о плотности понадобятся вам в жизни. Потому что величина очень важна и для промышленности и для строительства и для сельского хозяйства.

Использование материалов с малой плотностью в строительстве и машиностроении выгодно в экологическом и экономическом плане. Например, раньше корпус самолетов и ракет делали из алюминия и стали, а теперь из более легкого титана. Это позволяет экономить горючее и перевозить больше груза. А экономия топлива способствует тому, что уменьшается количество выбросов вредных веществ в атмосферу. Плотность важна и для сельского хозяйства от плотности почвы тоже много зависит. Если плотность почвы большая, то она плохо пропускает тепло, зимой промерзает на большую глубину, при распашке разваливается на крупные глыбы, и растения плохо растут. Если плотность почвы низкая, то через такую почву вода быстро проходит, то есть влага в почве не удерживается. Сильный дождь разрушает верхний самый плодородный слой почвы – он его вымывает. Поэтому, чтобы получить хороший урожай агрономам надо знать плотность почвы. Значит, мы должны научиться определять экспериментальным путем плотность тела.

Цель:
научить определять плотность вещества,

Гипотеза : каждое вещество обладает своей плотностью, соответствующей справочным данным.

Используется:

Весы с разновесами, измерительный цилиндр (мензурка), твердые тела, плотность которых надо определить, нитка, отливной сосуд и стакан, таблица плотности стр.63 учебника таблица №3, линейка.

План работы:

1. После того как дети познакомились с условиями задачи, учитель предлагает им ответить на вопрос.

Ответ: надо узнать плотность камня и по таблице плотностей определить название минерала.

Вопрос:

Запишите формулу, которая позволяет определить плотность тела.

Ответ:

Вопрос:

Какие физические величины необходимо измерить для того, чтобы определить плотность?

Ответ:

Массу и объем.

Вопрос:

Какие измерительные приборы необходимы для этого?

Ответ:

Весы и мензурка.

Вопрос:

В какой последовательности необходимо провести измерения?

Ответ:

Неважно

Вопрос:

Как оформить результат

Ответ:

В таблице.

Учитель:

Шапку таблицы составьте сами.

Вопрос:

В каких единицах измеряется плотность?

В каких единицах вы измерили плотность? Как перевести в Си ваши измерения?

Учитель:

Мы составили план выполнения работы по определению плотности вещества твердого тела. Оформите лабораторную работу в рабочих листах.

План:

1. Определите вещество, из которого сделан металлический цилиндр. и спользуя формулу для расчета плотности, вычислите плотность твердого тела.
2. Полученное на основе опыта значение плотности тела сравните с табличным значением плотности и запишите в таблицу название вещества, из которого изготовлено тело.

5. Определите название минерала данного вам камня. (Примечание: камень подбирается таким образом, чтобы он не помещался в мензурку)

Вопрос:

Какое дополнительное оборудование вам понадобится?

Ответ:

Отливной сосуд и стакан.

Выполните необходимые измерения, заполните таблицу.

6. Выполните необходимые измерения, определите плотность деревянного бруска. (Брусок имеет форму параллелепипеда и не помещается в отливной стакан).

Вопрос:

Какие затруднения вы испытываете? Подумайте, знания, по какому предмету могут вас выручить в данном случае.

Ответ:

Объем бруска можно определить с помощью математической формулы V=abc .

7. Измерения и расчеты занесите в таблицу, выполните перевод из г/см3 в кг/м3.

Рабочий лист ученика

Рабочий лист заполняется по ходу лабораторной работы .

Цель: научить определять плотность вещества,
с помощью учителя составить план решения поставленной задачи,
развить логическое мышление и умения применять полученные знания на практике.

Гипотеза
Плотность тела можно определить экспериментальным путем

Исследуемое тело или жидкость	Масса m, г	Объем V, см3	Плотность ρ		Вещество
			г/см3	кг/м3
металлический цилиндр
камень
Брусок

Плотность минералов

8. Сформулируйте общий вывод по результатам трех экспериментальных опытов.

Вывод: Экспериментальным путем определили плотность металического цилиндра и выяснили, что он изготовлен из алюминия. Камень –кварц. Результаты измерений показали, что брусок выполнен из сосны.

Делает вывод о верности гипотезы.

8. Рефлексия .

• вспомнить этапы деятельности на уроках,
• назовите алгоритм применения методов наблюдение, эксперимент,
• какие есть ограничения и/или особенности применения этих методов?
• насколько точно вы смогли определить плотность тел?

9. Домашняя работа (выдается моток провода)
Определить массу мотка медного провода используя только линейку.

Окружающие нас тела состоят из различных веществ: железа , дерева, резины и пр. Масса любого тела зависит не только от его размеров, но и от вещества, из которого оно состоит. Тела одинакового объема, состоящие из разных веществ, имеют разные массы. Например, взвесив два цилиндра из разных веществ - алюминия и свинца, увидим, что масса алюминиевого меньше массы свинцового цилиндра.

Вто же время, тела с одинаковыми массами, состоящие из разных веществ, имеют разные объемы . Так, железный брус массой 1 т занимает объем 0,13 м 3 , а лед массой 1 т - объем 1,1 м 3 . Объем льда почти в 9 раз больще объема железного бруса. То есть, разные вещества могут иметь разную плотность.

Отсюда следует, что тела с одинаковым объемом, состоящие из разных веществ, имеют разные массы.

Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в определенном объеме. То есть, если известна масса тела и его объем, можно определить плотность. Чтобы найти плотность вещества, надо массу тела разделить на его объем.

Плотность одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состояниях различна.

Плотность некоторых твердых тел, жидкостей и газов приведена в таблицах.

Плотности некоторых твердых тел (при норм. атм. давл., t = 20 ° C).

Твердое тело

ρ , кг/м 3

ρ , г/см 3

Твердое тело

ρ , кг/м 3

ρ , г/см 3

Стекло оконное

Сосна (сухая)

Оргстекло

Сахар-рафинад

Полиэтилен

Дуб (сухой)

Плотности некоторых жидкостей (при норм. атм. давл. t =20 ° C).

Жидкость

ρ , кг/м 3

ρ , г/см 3

Жидкость

ρ , кг/м 3

ρ , г/см 3

Вода чистая

Молоко цельное

Масло подсолнечное

Жидкое олово (при t = 400 ° C )

Масло машинное

Жидкий воздух (при t = -194 ° C )

Тела, изготовленные из разных веществ, при одинаковых объемах имеют разные массы. Например, железо объемом 1 м 3 имеет массу 7800 кг, а свинец того же объема - 13000 кг.

Физическую величину, показывающую, чему равна масса вещества в единице объема (т. е., например, в одном кубическом метре или в одном кубическом сантиметре), называют плотностью вещества.

Чтобы выяснить, как найти плотность данного вещества, рассмотрим следующий пример. Известно, что льдина объемом 2 м 3 имеет массу 1800 кг. Тогда 1 м 3 льда будет иметь массу, в 2 раза меньшую. Разделив 1800 кг на 2 м 3 , получим 900 кг/м 3 . Это и есть плотность льда.

Итак, чтобы определить плотность вещества, надо массу тела разделить на его объем : Обозначим величины, входящие в это выражение, буквами:

m - масса тела, V - объем тела, ρ - плотность тела (ρ -греческая буква «ро»).

Тогда формулу для вычисления плотности можно записать в следующем виде: Единицей плотности в СИ является килограмм на кубический метр (1 кг/м 3). На практике плотность вещества выражают также в граммах на кубический сантиметр (г/см 3). Для установления связи между этими единицами учтем, что

1 г = 0,001 кг, 1 см 3 = 0,000001 м 3 .

Поэтому Плотность одного и того же вещества в твердом, жидком и газообразном состоянии различна. Например, плотность воды равна 1000 кг/м 3 , льда - 900 кг/м 3 , а водяного пара (при 0 0 С и нормальном атмосферном давлении) – 0,59 кг/м 3 .

Таблица 3

Плотности некоторых твердых тел

Таблица 4

Плотности некоторых жидкостей

Таблица 5

Плотности некоторых газов

(Плотности тел, указанные в таблицах 3-5, вычислены при нормальном атмосферном давлении и при температуре для газов 0 0C, для жидкотей и твердых тел при 20 0 C.)

1. Что показывает плотность? 2. Что надо сделать, чтобы определить плотность вещества, зная массу тела и его объем? 3. Какие единицы плотности вы знаете? Как они соотносятся друг с другом? 4. Три кубика – из мрамора, льда и латуни – имеют одинаковый объем. Какой из них имеет наибольшую массу, какой – наименьшую? 5. Два кубика – из золота и серебра – имеют одинаковую массу. Какой из них имеет больший объем? 6. У какого из цилиндров, изображенных на рисунке 22, больше плотность? 7. Масса каждого из тел, изображенных на рисунке 23, равна 1 т. У какого из них меньше плотность?

Цель урока:

• закрепить знания учащихся о плотности
• показать как определять массу и объем тела по его плотности
• решать расчетные задачи

Структура урока:

1. Орг. момент
2. Повторение материала
3. Изучение нового материала
4. Закрепление материала
5. Домашнее задание

Ход урока

1. Орг. момент
2. Повторение материала

На уроке используется презентация (Приложение 1)

• все ли тела одинакового объёма, иметь одинаковую массу? (слайд 2)
• почему?
• Все ли тела одинаковой массы имеют одинаковый объём? (слайд 2)
• почему?
• отчего это зависит?
• Что называется плотностью вещества? (слайд 3)
• плотностью называется физическая величина равная отношению массы тела к его объёму.
• запишите формулу плотности. (слайд 4)

• получите наименование плотности в СИ (слайд 4)

Сегодня на уроке мы будем рассчитывать массу и объем тел по плотности, запишите тему урока в тетрадь.

Тема урока: определение массы и объема тела по плотности вещества. (слайд 8)

Запишите формулу расчета плотности в тетрадь

чему будет равна масса тела, если знаем плотность тела и его объём?, кто запишет?

– для вычисления массы по его плотности и объёму, нужно плотность умножить на его объём. (слайд 9)

№1- задачу каждый решает сам

Проверяем:
Задача
Ответ: m=2825г. (слайд 12)

Внимание! Чему будет равен объём тела, если знаем массу и плотность вещества?

; - для вычисления объёма тела по его плотности надо массу тела разделить на его плотность (слайд 13)

Задача решается на доске и остается в качестве образца решения.

№ 2- задачу каждый решает сам

1. Стальная деталь машины имеет массу 7890 г. Определите её объём, если плотность стали 7,8 .(Приложение 3)

Проверяем:
Задача
Ответ: V=1023,077см 3 (слайд 16)

• Домашнее задание §22 упр. № 8 (слайд 17)
• Откройте задание 3 (слайд 18)

№ 3 - задачи каждый решает сам

Бланк отчета задания № 3 (слайд 19) – обратите внимание на то, что обязательно нужно заполнить сроку с фамилией

Фамилия имя уч-ся_____________________________________________

заполнить рассчитанную физическую величину с её единицами измерения в соответствующих ячейках (слайд19)

	V		m	Сколько ведер воды потребуется налить в аквариум?
Задача № 1
Задача № 2
Задача № 3
Задача № 4
Задача № 5
Задача № 6

Дата заполнения______________________________________

• У каждого на парте есть такой бланк, вы заполняете соответствующие ячейки, в которых пишите только числовые значения.
• Закрыть Excel. Сохранить изменение в документе. (слайд 21)

Урок окончен спасибо! (слайд 22)

Используемая литература:

1. Учебник физика 7, автор – А.В.Перышкин – Москва – “Прсвещение”
2. Методические материалы 7,- Л.А.Кирик – Москва – “ИЛЕКСА”
3. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы 7,- Л.А.Кирик – Москва – “ИЛЕКСА”
4. Сборник задач по физике- В.И.Лукашик - Москва – “Прсвещение”