Лабораторная работа №3. Определение плотности жидкостей и твёрдых тел
В этой работе находят плотность твёрдого тела и жидкости. Массу измеряют весами, объём тела — мензуркой по вытесненной воде, объём жидкости — по шкале мензурки. Плотность вычисляют по формуле ρ = m / V и по таблице плотностей определяют вещество.
Цель работы. Экспериментально определить плотность твёрдого тела и жидкости, объяснить физический смысл плотности и сравнить полученные значения с табличными.
Сделать ҚМЖ по этой темеЦели обучения
- 7.2.2.13объяснять физический смысл плотности
- 7.2.2.14экспериментально определять плотности жидкостей и твердых тел
- 7.1.3.3знать и соблюдать технику безопасности в кабинете физики
Оборудование
- весы учебные с набором гирь или электронные весы
- мензурка
- стакан
- вода
- исследуемая жидкость (солёная вода или подсолнечное масло)
- твёрдые тела на нити (цилиндры из разных металлов)
- салфетка
Ход работы
- 1
Определите цену деления мензурки и погрешность весов.
- 2
Взвесьте твёрдое тело и запишите его массу m.
- 3
Налейте в мензурку воду и запишите объём V₁.
- 4
Опустите тело на нити в воду целиком и запишите объём V₂; найдите объём тела V = V₂ − V₁.
- 5
Вычислите плотность тела и по таблице определите, из какого вещества оно сделано.
- 6
Взвесьте пустой сухой стакан и запишите массу m₁.
- 7
Отмерьте мензуркой 50 мл исследуемой жидкости, перелейте её в стакан и взвесьте: масса m₂.
- 8
Найдите массу жидкости m = m₂ − m₁ и вычислите её плотность.
- 9
Сравните результаты с табличными значениями и запишите вывод.
Краткая теория
Плотность показывает, какая масса вещества содержится в единице объёма. Тела одинакового объёма из разных веществ имеют разную массу: кубик из стали тяжелее такого же кубика из дерева, потому что плотность стали больше. Плотность — характеристика вещества, а не тела: у куска алюминия любого размера она одна и та же.
Плотность обозначают греческой буквой ρ (ро) и вычисляют по формуле ρ = m / V, где m — масса тела, V — его объём. Единица плотности в СИ — килограмм на кубический метр (кг/м³). В лаборатории удобнее грамм на кубический сантиметр: 1 г/см³ = 1000 кг/м³.
Физический смысл: если плотность воды 1000 кг/м³, то 1 м³ воды имеет массу 1000 кг, а 1 см³ — 1 г. Плотность алюминия около 2700 кг/м³, стали — около 7800 кг/м³, подсолнечного масла — около 920 кг/м³.
Массу твёрдого тела измеряют на весах, объём — погружением в мензурку с водой: V = V₂ − V₁. Чтобы найти массу жидкости, взвешивают пустой стакан (m₁) и стакан с жидкостью (m₂); масса жидкости m = m₂ − m₁, а её объём измеряют мензуркой.
Виртуальный опыт
В симуляции «Механическая лаборатория», режим «Измерения», выберите тело и взвесьте его в пункте «Весы», затем найдите его объём в пункте «Мензурка» по уровням воды до и после погружения. В пункте «Плотность жидкости» стакан стоит на электронных весах: выберите жидкость, налейте известный объём и прочитайте массу. Для каждого опыта запишите m и V и вычислите ρ = m / V.
Таблица измерений
Лабораторная работа №3 · Физика, 7 класс. Определение плотности жидкостей и твёрдых тел
Фамилия, имя, класс: ____________________ Дата: __________
| № опыта | Тело или жидкость | Масса m, г | Объём V, см³ | Плотность ρ, г/см³ | Плотность ρ, кг/м³ | Вещество по таблице |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ||||||
| 2 | ||||||
| 3 |
Расчёт и вывод
Плотность: ρ = m / V.
Например, масса тела m = 21,6 г, V₁ = 50 мл, V₂ = 58 мл, значит V = 8 см³. Тогда ρ = 21,6 г / 8 см³ = 2,7 г/см³ = 2700 кг/м³ — это близко к плотности алюминия.
Например, m₁ = 52,0 г, m₂ = 98,0 г, объём жидкости 50 см³. Масса жидкости m = 46,0 г, ρ = 46,0 / 50 = 0,92 г/см³ = 920 кг/м³.
Отклонение от табличного значения: δ = |ρ − ρтабл| / ρтабл · 100 %. Например, при ρ = 2650 кг/м³ и ρтабл = 2700 кг/м³ получится δ ≈ 1,9 %.
Шаблон вывода: В ходе работы я определил(а) плотность твёрдого тела: ρ = … кг/м³, это близко к плотности … . Плотность жидкости получилась ρ = … кг/м³. Отличие от табличных значений составило … %, его причины — … . Плотность показывает, что 1 м³ вещества имеет массу … .
Контрольные вопросы
Каков физический смысл плотности?
Показать ответ
Плотность показывает массу единицы объёма вещества. Например, плотность 2700 кг/м³ означает, что 1 м³ вещества имеет массу 2700 кг.
Как найти объём тела неправильной формы?
Показать ответ
Опустить тело в мензурку с водой и вычесть из нового уровня воды прежний.
Переведите 7,8 г/см³ в кг/м³.
Показать ответ
7,8 г/см³ = 7800 кг/м³, потому что 1 г/см³ = 1000 кг/м³.
Почему перед взвешиванием тело и стакан должны быть сухими?
Показать ответ
Капли воды добавляют массу, и плотность получится больше настоящей.
У двух кубиков одинаковый объём, но разная масса. Что можно сказать о веществах?
Показать ответ
Кубики сделаны из разных веществ: плотность больше у того, чья масса больше.
Техника безопасности
- Ставьте мензурку и стакан на середину стола, держите их обеими руками при переливании.
- Тело опускайте в мензурку плавно на нити — от удара стекло может треснуть.
- Не кладите на весы мокрые предметы и не проливайте жидкость на чашки весов.
- Исследуемые жидкости не пробуйте на вкус; масло и солёную воду после работы слейте туда, куда скажет учитель.
- Пролитую жидкость сразу вытрите салфеткой.
Учителю
ҚМЖ и СОР по теме этой работы ИИ собирает в кабинете Bilim Plus Ұстаз по кодам целей обучения. Симуляцию можно выдать классу или вывести на доску.
Вопросы
- Можно ли сделать работу без оборудования?
- Да, есть виртуальная лабораторная: симуляция «Механическая лаборатория», пункты «Весы», «Мензурка» и «Плотность жидкости». Её можно выполнить на компьютере или телефоне, а оформлять результат в журнал — по требованию учителя.
- Как записать вывод?
- Укажите полученные значения плотности тела и жидкости в кг/м³, назовите вещество по таблице, сравните с табличным значением и объясните, откуда могла появиться разница.
- Почему результат немного отличается от табличного?
- Мешают погрешности весов и мензурки, капли воды на теле, пузырьки воздуха при погружении. Кроме того, школьные тела бывают сделаны из сплавов, а не из чистого металла.