Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Ке. Башня плотности
 Скачать 449.02 Kb.
|
|
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение города Керчи Республики Крым «Школа №28 имени героев Эльтигена» Исследовательская работа На тему: «Башня плотности» Выполнил: Гончаров В.А., учащийся 7-А класса Руководитель: Палеев В.П., учитель физики Керчь, 2023 г. ОГЛАВЛЕНИЕ Введение…………………………………………………………………………… Глава 1. Плотность Определение плотности Единицы измерения плотности Таблица плотностей Глава 2. Приготовление «Башни плотностей» 2.1. Теория 2.2. Практика Заключение………………………………………………………………………. Список использованных источников Введение Однажды я пытался смешать воду с маслом, долго взбивал её в стакане, после чего заметил, что в нем появилось большое количество пузырьков, которые вскоре исчезли. И в стакане снова появились две прослойки: воды и растительного масла. Меня это заинтересовало - почему две жидкости не смешались и разделились на две прослойки. Почему масло всплыло поверх воды, а не наоборот. В ходе изучения материала физики 7-го класса, я впервые узнал о плотности и ответил на все вопросы, возникавшие ранее, но все, же некоторые остались, на которые я и решил узнать ответы, сделав исследовательскую работу по физике о плотности жидкостей. В основе, которой я захотел наглядно продемонстрировать несмешиваемость жидкостей разной плотности. Цель: на практике повторить модель «Башня плотностей», которая основана на способности различных веществ: тонуть или плавать в зависимости от их плотности. Проблема: теоретические знания о плотности вызывают недостаточного интереса у подростков, а они очень нужны для получения хороших результатов: при решении задач и выполнении лабораторных работ. Задачи: Изучить понятие плотность. Найти литературные данные о плотности твёрдых тел и жидкостей. Изучить принцип действия башни плотностей. Изготовить действующие модель «Башня плотностей». Рассказать об этом одноклассникам и учащимся начальной школы в Дни Науки. Актуальность: Природа - есть неисчерпаемый источник для наблюдений и экспериментов. Я захотел наглядно продемонстрировать не смешиваемость жидкостей разной плотности. Гипотеза: Возможно, взятые мною предметы будут плавать в жидкости, в зависимости от их плотности и плотности жидкости, например, шарик остаётся на поверхности в спирте, макаронина будет плавать в меде, а винт утонет в меде. Глава 1. Плотность 1.1 Определение понятия плотности Плотность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму или площади (поверхностная плотность). Более строгое определение плотности требует уточнение формулировки: Средняя плотность тела — отношение массы тела к его объёму. Для однородного тела она также называется просто плотностью тела. Плотность вещества — это плотность тел, состоящих из этого вещества. Отсюда вытекает и короткая формулировка определения плотности вещества: плотность вещества — это масса его единичного объёма. Плотность тела в точке — это предел отношения массы малой части тела содержащей эту точку, к объёму этой малой части, когда этот объём стремится к нулю или записывая кратко. При таком предельном переходе необходимо помнить, что на атомарном уровне любое тело неоднородно, поэтому необходимо остановиться на объёме, соответствующем используемой физической модели. 1.2 Единицы измерения плотности Плотность вещества́ определяется как отношение массы вещества m к занимаемому им объёму V. Для обозначения плотности обычно используется греческая буква ρ (ро). Формула нахождения плотности  Плотность измеряется в кг/м³ в системе СИ и в г/см³ в системе СГС. 1.3 Таблица плотностей Таблица 1. Плотности некоторых твердых тел (при норм. атм. давл., t = 20ºC)
Таблица 2. Плотности некоторых жидкостей (при норм. атм. давл., t = 20ºC)
Глава 2. Приготовление «Башни плотностей» 2.1. Теория  Рисунок 1. Теоретическая модель «Башни плотностей» Данный опыт рекомендуется использовать как наглядный материал к разделу «Механические явления. Плотность вещества». Оборудование и материалы: Высокий стеклянный сосуд; 1/5 стакана мёда; 1/5 стакана чистой воды; 1/5 стакана растительного масла; 1/5 стакана медицинского спирта; Разные мелкие предметы: яблоко, макаронина, металлический шуруп, пробка; Перчатки лабораторные одноразовые. Подготовка: 1. Аккуратно вливаем в стеклянный сосуд мёд, так, чтобы он занимал 1/5 объёма стакана; 2. Наливаем 1/5 стакана воды; 3. Необходимо обратить внимание: добавляя каждую жидкость, лей очень аккуратно, чтобы она не смешивалась с нижним слоем; 4. Медленно вливаем в сосуд такое же количество растительного масла; 5. Доливаем сосуд доверху СПИРТОМ ЧЕРЕЗ ВОРОНКУ; 6. Не торопясь, по одному, аккуратно опускаем в сосуд мелкие предметы. 2.2. Практика Опыт. 1. Аккуратно влил в стеклянный сосуд мёд, так, чтобы он занимал 1/5 объёма стакана; 2. Налил 1/5 стакана воды; 3. Добавляя каждую жидкость, лил очень аккуратно, чтобы она не смешивалась с нижним слоем; 4. Медленно вливал в сосуд такое же количество растительного масла; 5. Долил сосуд доверху спиртом через воронку; 6. Не торопясь, по одному, аккуратно опускал в сосуд мелкие предметы. Образовалась башня плотности (Фото 1) Нижний мед (Плотность: 1,3 г/см³). Вода (Плотность: 0,1 г/см³). Растительное масло (Плотность 0,92 г/см3). Медицинский спирт (Плотность: 0,8 г/см³).    Спирт медицинский Масло растительное Вода Расплавленный мёд  Авторское фото 1. « Башня плотности». В «башню плотности» я погрузил: шуруп (он упал на дно), макаронину (она зависла над медом), кусочек яблока (оно расположилось над растительным маслом), пластиковую пробку (пробка оказалась на поверхности спирта.(Фото 2). Пробка Яблоко Макаронина Шуруп  Авторское фото 2. Предметы в «башне плотности». Результат В результате поочередного заполнения вертикального цилиндрического сосуда жидкостями разной плотности, можно наблюдать, что погружаемые предметы располагаются на разных уровнях по принципу «тяжёлое – внизу, а лёгкое – вверху». Объяснение. Когда я опускаю предметы в башню плотности, они плавают или тонут в зависимости от своей плотности и плотности слоёв жидкости. У шурупа (Плотность железа 7,88 г/см³) плотность выше, чем у любой из жидкостей в сосуде, поэтому он упал на самое дно. По положению макаронины можно сделать вывод, что её плотность больше, чем плотность спирта, растительного масла и воды, но меньше, чем у меда (плотность мёда 1,3 г/см3). Плотность яблока больше, чем у медицинского спирта, но меньше, чем у растительного масла, поэтому оно будет плавать на поверхности растительного масла. У пробки наименьшая плотность, чем у любой из жидкостей, поэтому она расположилась на поверхности самого верхнего, спиртового слоя. Заключение Проделав эксперимент, с изготовлением башни плотности многое выяснил. Я совершенно верно предположил зависание предметов в различных слоях жидкости, таким образом, определил положение тел в жидкости для необычной демонстрации ступеней плотности по вертикали. При работе заметил, что большинство взятых мною тел не имели данных плотности в таблице плотностей, поэтому их плотность пришлось узнавать самостоятельно, например плотность макаронины, яблока, пробки. Следовательно, делая исследовательскую работу по плотности, я смело могу внести новые данные плотности тел, которых там не было ранее. Конечно, эксперимент не прошел напрасно, и в дальнейшем он обязательно кому-нибудь пригодится: как для подобной демонстрации «башни плотностей», так и для последующего изучения различных веществ. Не будем забывать, что плотность - это очень значимая физическая величина и демонстрируя ее свойства на примере интересных опытов мы тем самым прививаем большой интерес к физике в целом у детей и подростков, показывая всю красочность и необычность серьезного и очень важного школьного предмета. Список использованных источников Учебник Кабардин О.Ф., Физика .7 класс. – М.: Просвещение, 2014. Периодические источники Костинский Ю. Кипрей мелкоцветковый, Вестник ЗОЖ №5 2007, стр.28-29. Электронные источники 1. "Жидкие" фокусы. Физические и химические опыты с жидкостями; -(http://adalin.mospsy.ru/l_01_00/l_01_10k.shtml) Сила Архимеда; - (http://class-fizika.narod.ru/7_archim.htm) «Понятие плотности» http://ru.wikipedia.org/wiki/Плотность#. Приготовление «Башни плотности» http://www.lmagic.info/bashnya_plotnosti.html |