Во многих отраслях промышленного производства, а также в строительстве и сельском хозяйстве используется понятие "плотность материала". Это вычисляемая величина, которая является отношением массы вещества к занимаемому им объему. Зная такой параметр, например, у бетона, строители могут рассчитать необходимое количество его при заливке разных железобетонных конструкций: строительных блоков, перекрытий, монолитных стен, колонн, защитных саркофагов, бассейнов, шлюзов и других объектов.

Как определить плотность

Важно отметить, что, определяя плотность строительных материалов, можно использовать специальные справочные таблицы, где даны эти величины для различных веществ. Также разработаны методы и алгоритмы расчета, которые позволяют получать такие данные на практике, если отсутствует доступ к справочным материалам.

Плотность определяется у:

• жидких тел прибором ареометром (например, известный всем процесс измерения параметров электролита автомобильного аккумулятора);
• твердых и жидких веществ с помощью формулы при известных исходных данных массы и объема.

Все самостоятельные вычисления, конечно, будут иметь неточности, ведь сложно достоверно определить объем, если тело имеет неправильную форму.

Погрешности в измерениях плотности

• Погрешность систематическую. Она фигурирует постоянно или может изменяться по определенному закону в процессе нескольких измерений одного и того же параметра. Связана с погрешностью приборной шкалы, низким показателем чувствительности устройства или степенью точности формул расчета. Так, например, определяя массу тела при помощи разновесов и игнорируя воздействие выталкивающей силы, данные получают приблизительными.
• Погрешность случайную. Вызвана приходящими причинами и оказывает разное влияние на достоверность определяемых данных. Изменение температуры окружающей среды, атмосферного давления, вибрации в помещении, невидимые излучения и колебания воздуха - все это отражается на измерениях. Избежать такого влияния полностью невозможно.

• Погрешность в округлении величин. При получении промежуточных данных в расчете формул часто числа имеют множество значащих цифр после запятой. Необходимость ограничения количества этих знаков и предполагает появление погрешности. Частично снизить такую неточность можно, оставляя в промежуточных расчетах на несколько порядков цифр больше, чем требует конечный результат.
• Погрешности небрежности (промахи) возникают вследствие ошибочности вычислений, неправильности включения пределов измерения либо прибора в целом, неразборчивости контрольных записей. Полученные таким образом данные могут резко отличаться от аналогично проведенных расчетов. Поэтому их следует удалять, а работу выполнить заново.

Измерение истинной плотности

Рассматривая плотность материала строительства, нужно учитывать его истинный показатель. То есть когда структура вещества единицы объема не содержит в себе раковин, пустот и посторонних включений. На практике нет абсолютной однородности, когда, например, бетон заливают в форму. Чтобы определить реальную его прочность, которая напрямую зависит от плотности материала, проводят следующие операции:

• Структуру подвергают измельчению до состояния порошка. На этом этапе избавляются от пор.
• Просушивают в при температуре свыше 100 градусов, из пробы удаляют остатки влаги.
• Остужают до комнатной температуры и пропускают через мелкое сито с размером ячейки в 0,20 х 0,20 мм, придавая однородность порошку.
• Полученный образец взвешивают на электронных весах высокой точности. Объем вычисляют в объемомере методом погружения в жидкую структуру и измерения вытесненной жидкости (пикнометрический анализ).

Расчет проводят по формуле:

где m - масса образца в г;

V - величина объема в см 3 .

Часто применимо измерение плотности в кг/м 3 .

Средняя плотность материала

Чтобы определить, как ведут себя строительные материалы в реальных условиях эксплуатации под воздействием влаги, положительных и отрицательных температур, механических нагрузок, нужно использовать средний показатель плотности. Он характеризует физическое состояние материалов.

Если истинная плотность - неизменная величина и зависит лишь от химического состава и структуры кристаллической решетки вещества, то средняя плотность определяется пористостью структуры. Она представляет собой отношение массы материала в однородном состоянии к объему занимаемого пространства в естественных условиях.

Средняя плотность дает представление инженеру о механической прочности, степени влагопоглощения, коэффициенте теплопроводности и других важных факторах, используемых в строительстве элементов.

Понятие насыпной плотности

Вводят для анализа сыпучих строительных материалов (песка, гравия, керамзита и др.). Показатель важен для расчета экономически выгодного применения тех или иных компонентов строительной смеси. Он показывает отношение массы вещества к объему, который оно занимает в состоянии рыхлой структуры.

Например, если известна материала зернистой формы и средняя плотность зерен, то легко определить параметр пустотности. При изготовлении бетона целесообразнее применять наполнитель (гравий, щебень, песок), обладающий меньшей пористостью сухого вещества, так как на его заполнение пойдет базовый цементный материал, что увеличит себестоимость.

Показатели плотности некоторых материалов

Если взять расчетные данные некоторых таблиц, то в них:

• материалов, в составе которых присутствуют оксиды кальция, кремния и алюминия, варьируется от 2400 до 3100 кг на м 3.
• Древесных пород с основой из целлюлозы - 1550 кг на м 3 .
• Органики (углерод, кислород, водород) - 800-1400 кг на м 3 .
• Металлов: сталь - 7850, алюминий - 2700, свинец - 11300 кг на м 3 .

При современных технологиях строительства зданий показатель плотности материала важен с точки зрения прочности несущих конструкций. Все теплоизоляционные и влагоизоляционные функции выполняют материалы низкой плотности со структурой закрытых пор.

Тема урока: Плотность вещества

Тип урока: Изучение нового материала

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, проблемный, исследовательский, практический.

Цели урока:

познакомиться с физической величиной - плотность, выяснить физический смысл плотности (определение, формула, классифицирующий признак, единицы измерения, способы измерения).

Задачи урока:

Сформировать представление о плотности вещества как о величине, численно равной отношению единицы массы к единице объёма,

формирование ключевых компетенций учащихся: анализировать, обобщать, делать самостоятельные выводы,

развивать интерес к физике как к науке о природе, рассмотреть применение плотности в жизни человека.

Оборудование: демонстрационные рычажные весы, тела равного объема (шарики или цилиндры металлический, деревянный, пластмассовый) но различной плотности, карточки с тестовым заданием, таблицы плотностей веществ; на каждой парте: весы ученические лабораторные, два тела равного объёма, два тела равной массы, карточки с заданиями, ЭОР

Демонстрация: взвешивание тел равного объема, но различной массы, равой массы но различного объема.

План урока

1. Актуализация знаний
2. Демонстрация опыта (постановка проблемы)
3. Формулирование темы и целей урока
4. Изучение нового материала
5. Первичное закрепление
6. Подведение итогов и домашнее задание

Ход урока

1. Актуализация знаний

Здравствуйте, ребята! Я очень рада видеть вас сегодня на уроке.

«Корзина вопросов»

1. Из чего состоят все вещества?

2. В каких агрегатных состояниях может находиться вещество?
3.Чем отличаются агрегатные состояния друг от друга?
4. Как определить объем тела правильной формы; неправильной формы?
5.Какими способами можно определить массу тела?
6. Что тяжелее атом или молекула?

7. «Что тяжелее, килограмм ваты или килограмм золота?» (золото) А если эти вещества взять одинакового объёма? Что тогда покажут весы? А вы задумывались почему?

2. Демонстрация опыта (постановка проблемы). Исследование

Проведём небольшое исследование (к демонстрационному столу приглашается один ученик, он проводит небольшое исследование на демонстрационном столе, остальные ребята - самостоятельно, за своими партами): перед вами два шарика (диаметры шариков равные), - определите объёмы тел (т.к. учащиеся ещё не знают формулу нахождения объёма шара, они оценивают объёмы шариков по равенству их диаметров или с помощью нитки определяют длину окружности экватора шариков и говорят, что объемы шариков одинаковые).

При помощи весов сравните массы тел, сделайте вывод. (вывод: так как шарики изготовлены из металла и пластмассы, тела, имеющие равные объёмы, но изготовленные из разных веществ, имеют разные массы. Результаты эксперимента записывают в тетрадь V 1 = V 2 ; тела изготовлены из разных веществ: m 1 m, то есть на единицу объема стального шара приходится большая масса, а на единицу объема пластмассового приходится меньшая масса).

Для продолжения нашего исследования проделаем опыт: возьмем два цилиндра (опыт за демонстрационным столом выполняется следующим учащимся, остальные ребята - на своих рабочих местах): перед вами два цилиндра, вы легко узнаёте материалы, из которых они выполнены - дерево и латунь. Сравнивая диаметры (диаметры цилиндров равные) и высоту цилиндров (деревянный выше), они оценивают объёмы тел: V 1 V 2 .

При помощи весов сравните массы цилиндров и, сделайте выводы (вывод: тела, имеющие равные массы, изготовленные из разных веществ, имеют разные объёмы. Результаты эксперимента записывают в тетрадь: m 1 = m 2 ; тела изготовлены из разных веществ: V 1 V 2 )

- Как вы думаете, чем это можно объяснить? (Разные вещества имеют разную плотность)

2. Формулирование темы и целей урока

- Сформулируйте тему урока.

- Какие стоят цели перед нами? Чему нужно научиться?

- Как вы думаете зачем нужно изучать плотность?

Плотность показывает, чему равна масса вещества, взятого в объёме 1м3 (или 1 см3). Как же найти плотность вещества?

4. Изучение нового материала (работа с учебником и ЭОР)

Давайте посмотрим. Чему равна масса различных веществ одинакового объёма.

Рассчитаем массу льда для 1 м3 на доске и в тетради.

А если взять тело объемом 2 м3 , чему тогда будет равна масса 1 м3 ? (Разделили массу льда на его объём).

Отношение m/V как своеобразный параметр вещества, или его характеристика. Этой характеристике вещества и дали название «плотность вещества» .

Какие действия вы провели, чтобы определить массу 1 м3 для льда? (массу разделить на объем)

И так, чтобы найти плотность вещества , необходимо массу вещества разделить на его объём:

! Физическая величина, численно равная массе вещества в единице объёма, называется плотностью данного вещества. (обучающиеся записывают в тетрадь составляя опорный конспект)

Можно ли измерять плотность кроме в

Чаще применяется . В СИ.

Преобразуем значение плотности, выраженное в в (образец есть в учебнике)

Что означает эта величина?

Что за вещество имеет данную плотность? - учёные экспериментально рассчитали плотности веществ и создали таблицы, которые назвали «Плотности веществ», в нашем учебнике - стр. 50. Таблица плотностей - первая таблица значений физических величин, с которой вы знакомитесь.

Вещество, о котором говорилось выше - медь.

Как практически можно определить плотность? (весы - массу, мензурка - объем жидкости, для определения объема твердых тел правильной формы есть математические формулы, например, V = abc, V=a3)

Сообщение ученика о таблицах плотностей.

Мы уже знаем, что существует тепловое расширение тел - при изменениях температуры объём тела меняется. Например, при 0°С масса 1 м3 воздуха равна 1,3 кг, а при 100°С из-за расширения воздуха в одном кубометре помещается лишь 950 г воздуха. Поэтому в таблицах плотностей всегда указано, что плотности измерены при определённой температуре.

Плотность всех веществ зависит также от внешнего давления. Например, на высоте 10 км атмосферное давление значительно меньше, чем вблизи поверхности Земли, в результате чего масса 1 м3 воздуха составляет там всего около 400 граммов.
Плотность твёрдых веществ и жидкостей в меньшей степени зависит от внешнего давления, чем газов. Тем не менее в 1933 году Д.Бассету удалось сжать метровый столб воды до 65 см. Для этого ему пришлось воспользоваться специальным прессом, чтобы создать давление в 25000 раз больше, чем атмосферное.

В правой колонке таблицы плотностей твёрдых веществ собраны металлы. Как видите, плотность этих металлов составляет несколько тысяч килограммов на кубический метр. Например, свинец - 11300 кг/м3. Это значение будет выглядеть короче, если его выразить в других единицах, например, так - 11,3 г/см3.

В нижней таблице приведены плотности газов и сжиженных газов (сжижения газов добиваются, сильно их сжимая и понижая температуру). Обратите внимание, как значительно отличается плотность газа и получающейся из него жидкости: воздух, азот и кислород уплотняются приблизительно в 700 раз, водород и гелий - в 800 раз. Исключение: углекислый газ при охлаждении при атмосферном давлении из газообразного состояния превращается сразу в твёрдое, поэтому в таблице вы видите прочерк.

Образец задачи на расчет плотности записать в тетрадь и прокомментировать.

Теперь вы можете ответить на вопрос зачем нужно изучать плотность веществ?

Сообщение ученика:

В строительстве применяют материалы с малой плотностью (стекловолокно, полиуретан), позволяющие сохранить тепло в домах зимой и оградить их от перегрева летом. В г. Снежинске выпускают пенопласт, обладающий кроме этого звукоизоляционными свойствами. В г. Кыштыме изготавливают пенобетон.

В машиностроении заменяют алюминий и сталь в корпусах самолетов и ракет на более легкий и прочный титан, позволяющий экономить горючее и перевозить больше груза.

В сельском хозяйстве знание плотности почвы необходимо для ее правильного использования.

В экологии при разливе нефти (загрязнение морей и океанов) применяют специальные вещества, плотность которых больше плотности нефти и воды. Они обволакивают пятно и опускают его на дно.

5. Первичное закрепление (раздаточные карточки работа в группах)

1. Что означает запись

2. Чему равна плотность: а) воздуха, если 1м3 его имеет массу 1,29 кг?
б) воды, если 1 л её имеет массу 1 кг?

3. Определите объём: а) 7800 кг стали; б) 19,3 г золота.

4. Лёд, вода, водяной пар - одно и тоже вещество, но в разных агрегатных состояниях. Одинаковы ли плотности льда, воды, водяного пара? (Ребята работают с таблицей в учебнике «Плотности веществ»). Как вы думаете, почему плотности льда, воды и водяного пара различны?

5. Вопросы: (обучающиеся сначала выполняют задания в парах, затем проверяют себя совместно с учителем, один комментирует другие слушаю и корректирую ответ, при этом на интерактивной доске появляется правильный ответ).

Какая физическая величина позволяет сравнивать различные вещества по их массе?

Что она показывает?

Размеры брусков, изображенных на рисунке равны. Какой из них имеет наибольшую массу, а какой наименьшую? Что вы сделали, чтобы ответить на этот вопрос?

Как можно определить плотность вещества?

Посмотрите в таблице плотности жидкостей и запишите их массу:

1 м3 ртути -

1 м3 керосина -

1 м3 эфира -

1 м3 нефти -

В одну из мензурок налито машинное масло, а в другую - вода. Массы жидкостей одинаковы. Воспользуйтесь таблицами плотностей и определите какая жидкость налита в мензурке № 2?

В таблице вашего учебника указано, что плотность серебра равна 10 500 кг/м3. На бирке изделия из серебра указано значение 10,5 г/см3. Не ли здесь каких-либо противоречий? Докажите.

Плотность водорода в газообразном состоянии равна 0,09 кг/м3, а в жидком 69 кг/м3, в твердом 80 кг/м3. В чем причина такого изменения плотности?

Главным компонентом орской яшмы (полезное ископаемое нашей Оренбургской области) является тонкозернистый кварц, содержание которого достигает 90 %. Специалисты утверждают, что удивительный камень имеет до 360 разнообразных цветов, тонов и оттенков. Вычислите плотность кварца, если имеется камешек массой 2,6 кг и объемом 0,001 м3.

6. Подведение итогов и домашнее задание

- Прочтите памятку «Интересно знать что …». Что запомнилось вам самого важного из урока?

Интересно знать что...
Средняя плотность Земли 5500 кг/м3, Солнца - 1400 кг/м3, Луны - 3300 кг/м3.
Плотность крови человека 1050 кг/м3.
Средняя плотность тела человека 1036 кг/м3. (Подумайте, можете ли вы определить плотность своего тела?)
Плотность - замечательная характеристика!
Определив плотность, можно по таблице узнать, из какого вещества изготовлено тело. Зная плотность, можно определить объем или массу тела.

Дети поднимают соответствующий кружок.

Все понял на уроке, настроение отличное

Что-то не понял, настроение нормальное

Много чего не понял, настроение плохое.

Домашнее задание:

• § 21, упр. 7 (1,2,3).
• Предлагаю желающим попробовать свои силы в составлении ребусов и кроссвордов по теме «Плотность вещества».

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

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.

§ 9. Что такое плотность вещества?

Что подразумевают, когда говорят: тяжелый, как свинец или легкий, как пух? Ясно, что крупинка свинца будет легкой, и в то же время гора пуха будет обладать изрядной массой. Те, кто пользуется подобными сравнениями, имеют в виду не массу тел, а какую-то иную характеристику.

Нередко в жизни можно встретить тела, имеющие одинаковый объем, но разные массы. Например, помидор и небольшой мячик. А в магазине большой выбор товаров, имеющих равные массы, но различающихся по объему, например, упаковка масла и пакет кукурузных палочек. Из этого следует, что тела равной массы могут иметь различные объемы, а тела, одинаковые по объему, могут различаться по массе. Значит, существует некая физическая величина, которая связывает обе эти характеристики. Эту величину назвали плотностью (обозначают буквой греческого алфавита ρ - ро).

Плотность - это физическая величина, численно равная массе 1 см3 вещества. Единица измерения плотности кг/м3 или г/см3. Таким образом, плотность вещества не меняется при неизменных условиях и не зависит от объема тела.

Существует несколько способов определения плотности ве­щества. Один из этих способов заключается в определении массы вещества путем взвешивания и измерения занимаемого им объема. Используя полученные значения, можно вычислить плотность, разделив массу тела на его объем.

Масса тела т

Плотность = ----- или ρ = --

Объем тела V

Не всегда плотность вещества надо вычислять. Так, для измерения плотности жидкости существует прибор - ареометр. Его погружают в жидкость, В зависимости от плотности жидкости ареометр погружается в нее на различную глубину.

Зная плотность вещества и объем тела, можно вычислить массу тела и обойтись без весов, т = V* ρ

Зная плотность вещества и массу тела, легко рассчитать его объем.

V = m/ ρ

Это очень удобно, когда форма исследуемого тела сложна, например, раковина улитки или осколок минерала.

Немного истории. Именно таким способом уличил во лжи знаменитый Архимед сиракузского ювелира, изготовившего за 250 лет до нашей эры царю Герону корону не из чистого золота. Плотность вещества короны оказалась меньше плотности золота. Ювелир же никак не предполагал разоблачения, ибо форма короны была невероятно сложна.

Плотности разных веществ определены и занесены в специальные таблицы. Такая таблица есть у вас в тетради практикуме на странице 22.

Из таблицы приведенной в тетради практикуме видно, что наименьшую плотность имеют вещества, находящиеся в газообразном состоянии; наибольшую - вещества, находящиеся твердом состоянии. Это объясняется тем, что молекулы в газах расположены далеко друг от друга, а молекулы в твердых телах - близко. Следовательно, плотность вещества связана с тем, насколько близко или далеко расположены молекулы. Да и сами молекулы разных веществ различаются как по массе, так и по размеру.

Разные вещества имеют различную плотность, которая зависит от массы и размера молекул, а также от их взаимного расположения. Плотность вещества можно вычислить, зная его массу и объем тела. Для измерения плотности жидкостей существует прибор ареометр, а для определения плотности разных веществ составлены специальные таблицы.

Ареометр * Плотность веществ

Проверьте свои знания

1. Какая физическая величина называется плотностью вещества?

2. Какие величины надо знать, чтобы вычислить плотность вещества?

3. Каким прибором можно определить плотность жидкости? Как он устроен?

4. Используя таблицу плотности веществ, определите плотность: алюминия , дистиллированной воды, меда.

5. Используя таблицу плотности вещества, назовите:

а) вещество с наибольшей плотностью;

б) с наименьшей плотностью;

в) с плотностью больше, чем у дистиллированной воды.

б. В природе часто взаимодействуют вещества с различной плотностью. Пользуясь таблицей плотностей веществ, объясните, почему:

а) лед всегда располагается на поверхности воды;

б) бензиновая пленка плавает на поверхности лужи;

в) человеку легче плавать в морской воде, чем в пресной?

Современному человеку приходится жить в постоянно меняющихся условиях и решать возникающие перед ним новые, часто нестандартные задачи. Способность самостоятельно учиться становится необходимым качеством, обеспечивающим профессиональную мобильность человека. Поэтому одной из важнейших задач образования становится формирование универсальных учебных действий , которые “можно определить как совокупность способов действий учащегося, которые обеспечивают его способность к самостоятельному усвоению новых знаний и умений, включая и организацию этого процесса” .

Учебно-исследовательская деятельность является одним из способов формирования универсальных учебных действий. Развитие исследовательских умений средствами учебного предмета “физика” происходит при изучении метода научного познания, а также при проведении фронтального эксперимента и физического практикума. При этом важно, чтобы характер заданий носил исследовательский характер и позволял бы учащимся не просто получить знания в готовом виде, а самим их добыть в процессе проведения эксперимента. Одновременно формируется умение планировать свою деятельность, действовать в незнакомой ситуации. Такие работы могут выполняться в качестве закрепления изучаемого материала. Но особый интерес представляют собой уроки, на которых происходит изучение явлений и физических понятий на основе учебного эксперимента.

Так традиционно понятие плотности вещества вводится через отношение массы тела к его объему, а затем только выполняется лабораторная работа по определению плотности вещества. При этом учащиеся действуют по готовой инструкции. Однако, само понятие плотности можно ввести через фронтальный эксперимент, создав проблемную ситуацию, исследуя зависимость массы тела от его объема (для тел, сделанных из одного вещества). При этом естественным образом обосновывается название изучаемой величины (плотности) и формула для расчета величины, а также формируется алгоритм её измерения.

Ниже приводится разработка урока физики в 7-м классе по теме “Плотность вещества”. На этом уроке впервые вводится понятие плотности.

Целеполагание.

Тема урока: “Плотность вещества”.

Тип урока: урок получения новых знаний, по структуре – комбинированный.

Главная дидактическая цель урока: изучить понятие “плотность”.

Обучающая (образовательная) цель:

1) сформировать у всех учащихся понятие о плотности вещества как о физической величине, являющейся характеристикой вещества; 2) научить рассчитывать плотность по известной массе и объему тела; 3) совместно с учащимися выработать алгоритм определения плотности на опыте.

Развивающая цель: способствовать развитию умения проводить учебное исследование и работать с информацией, представленной в различных знаковых системах: текстом, таблицей, графиком.

Воспитательная цель: воспитывать положительное отношение к процессу учения, формировать самооценку и самостоятельность.

Задачи урока (для учителя).

1. Организовать работу в группах и выполнение учебного эксперимента.

2. Поставить перед учащимися проблему и совместно с учениками сформулировать цель исследования.

3. Выстроив цепочку познавательных задач, подвести учащихся к выводу о том, что масса вещества прямо пропорциональна объему тела, состоящего из этого вещества; отношение массы к объему при этом не зависит ни от массы, ни от объема, а только от типа вещества и поэтому может являться величиной, характеризующей вещество.

4. Сформулировать определение плотности и обосновать формулу для вычисления плотности р = m /V.

5. Ввести единицы плотности и научить переводить их в систему единиц СИ.

6. Выяснить физический смысл плотности, научить пользоваться таблицами плотностей.

7. Совместно с учащимися сформулировать алгоритм определения плотности вещества опыте.

8. Подготовить учащихся к выполнению домашнего задания

9. Выявить и сопоставить результаты деятельности учителя и ученика на уроке.

Задачи урока (для ученика) формулируются совместно с учителем на разных этапах урока.

Выяснить:

1) почему тела одинаковой массы могут иметь разный объем, а тела одинакового объема могут иметь разную массу?

2) что такое плотность вещества, как ее можно измерить и вычислить?

3) что показывает плотность и в каких единицах измеряется?

4) для чего нужно знать плотность вещества?

Научиться измерять плотность на опыте.

При подготовке к уроку, выборе формы и методов проведения урока опиралась на следующие обстоятельства:

1) умение учащихся измерять массу с помощью рычажных весов и объем твердого тела с помощью мензурки; опыт их повседневной жизни;

2) необходимость развития исследовательских умений как одного из универсальных учебных действий, а также умения работать с информацией, представленной в различных знаковых системах: графиками, таблицами, текстом;

3) необходимость подготовки учащихся Государственной итоговой аттестации (в новой форме), в контрольно-измерительных материалах которой представлены задания на проверку с помощью натурного эксперимента умения не только выполнять прямые измерения и по ним вычислять требуемую величину, но и умение исследовать зависимость одной величины от другой, строить график или таблицу полученной зависимости, проверять заданное предположение. Таким образом, используемый метод можно определить по уровню познавательной деятельности как поисковый (эвристический), частично исследовательский, а по уровню предполагаемой активности – как интерактивный. На уроке будут использованы фронтальная и групповая формы работы.

Оборудование и материалы, используемые на уроке.

Учитель. Весы с разновесами, тела равного объема, разной массы, тела одинаковой массы, но разного объема. Компьютер, мультимедийный проектор, интерактивная доска. В электронной презентации показан только вспомогательный материал: задачи урока для учащихся, таблицы, заготовка для графика, ответы на вопросы диагностической работы, домашнее задание.

Ученик. Весы с разновесами, мензурка с водой, кусок пластилина на нити (у всех разный по объему), металлический цилиндр (у всех из разных материалов), бланк отчета

Ход урока

Использованная литература

Концепция федеральных государственных образовательных стандартов общего образования: проект / Рос. акад. образования; под ред. А.М. Кондакова, А.А. Кузнецова. – 2-е изд. – М.: Просвещение, 2009. 2. Физика. 7 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. – СПб.: ООО “СТП Школа”, 2006.