ნივთიერებების სიმკვრივის შესწავლა იწყება საშუალო სკოლის ფიზიკის კურსზე. ეს კონცეფცია ფუნდამენტურად განიხილება მოლეკულური კინეტიკური თეორიის საფუძვლების შემდგომი წარმოდგენისას ფიზიკისა და ქიმიის კურსებში. მატერიის სტრუქტურის, კვლევის მეთოდების შესწავლის მიზანი შეიძლება ჩაითვალოს სამყაროს შესახებ მეცნიერული იდეების ჩამოყალიბება.
საწყისი იდეები სამყაროს ერთი სურათის შესახებ მოცემულია ფიზიკის მიერ. მე-7 კლასი სწავლობს მატერიის სიმკვრივეს კვლევის მეთოდების, ფიზიკური ცნებებისა და ფორმულების პრაქტიკული გამოყენების შესახებ უმარტივესი იდეების საფუძველზე.
ფიზიკური კვლევის მეთოდები
მოგეხსენებათ, ბუნებრივი მოვლენების შესწავლის მეთოდებს შორის გამოირჩევა დაკვირვება და ექსპერიმენტი. დაწყებით სკოლაში ასწავლიან ბუნებრივ მოვლენებზე დაკვირვებას: იღებენ მარტივ გაზომვებს, ხშირად ინახავენ „ბუნების კალენდარს“. სწავლის ამ ფორმებმა შეიძლება მიიყვანოს ბავშვი სამყაროს შესწავლის, დაკვირვებული ფენომენების შედარების, მიზეზ-შედეგობრივი კავშირების იდენტიფიცირებამდე.
თუმცა, მხოლოდ სრულყოფილად ჩატარებული ექსპერიმენტი მისცემს ახალგაზრდა მკვლევარს ბუნების საიდუმლოებების გამოსავლენად საშუალებებს.ექსპერიმენტული, კვლევითი უნარების გამომუშავება ხორციელდება პრაქტიკულ გაკვეთილებზე და ლაბორატორიული მუშაობის პროცესში.
ექსპერიმენტი ფიზიკის კურსში იწყება ისეთი ფიზიკური სიდიდეების განსაზღვრებით, როგორიცაა სიგრძე, ფართობი, მოცულობა. ამავდროულად მყარდება კავშირი მათემატიკურ (ბავშვისთვის საკმაოდ აბსტრაქტულ) და ფიზიკურ ცოდნას შორის. ბავშვის გამოცდილებისადმი მიმართვა, მისთვის დიდი ხნის განმავლობაში ცნობილი ფაქტების მეცნიერული თვალსაზრისით გათვალისწინება ხელს უწყობს მასში აუცილებელი კომპეტენციის ჩამოყალიბებას. სწავლის მიზანი ამ შემთხვევაში არის ახლის დამოუკიდებლად გააზრების სურვილი.
სასწავლო სიმკვრივე
პრობლემური სწავლების მეთოდის შესაბამისად, გაკვეთილის დასაწყისში შეგიძლიათ დაუსვათ ცნობილი გამოცანა: "რომელია უფრო მძიმე: კილოგრამი ფუმფულა თუ კილოგრამი თუჯი?" რა თქმა უნდა, 11-12 წლის მოზარდებს შეუძლიათ უპასუხონ მათთვის ნაცნობ კითხვას. მაგრამ საკითხის არსს, მისი თავისებურების გამოვლენის უნარს მივყავართ სიმკვრივის ცნებამდე.
ნივთიერების სიმკვრივე არის მისი მოცულობის ერთეულის მასა. ნივთიერებების სიმკვრივის ცხრილი, რომელიც ჩვეულებრივ მოცემულია სახელმძღვანელოებში ან საცნობარო წიგნებში, საშუალებას გაძლევთ შეაფასოთ ნივთიერებების განსხვავება, ისევე როგორც ნივთიერების საერთო მდგომარეობა. ადრე განხილული მყარი ნივთიერებების, სითხეებისა და აირების ფიზიკური თვისებების სხვაობის მითითება, ამ განსხვავების ახსნა არა მხოლოდ ნაწილაკების სტრუქტურასა და ურთიერთგანლაგებაში, არამედ ნივთიერების მახასიათებლების მათემატიკური გამოხატულებაშიც. ფიზიკის შესწავლა სხვა დონეზე.
ცხრილი საშუალებას გაძლევთ გააერთიანოთ ცოდნა შესასწავლი კონცეფციის ფიზიკური მნიშვნელობის შესახებნივთიერების სიმკვრივე. ბავშვი პასუხობს კითხვაზე: „რას ნიშნავს გარკვეული ნივთიერების სიმკვრივის მნიშვნელობა?“, ესმის, რომ ეს არის 1 სმ3 (ან 1 მ). 3) ნივთიერებები.
სიმკვრივის ერთეულების საკითხი უკვე ამ ეტაპზე შეიძლება დაისვას. აუცილებელია განიხილოს სხვადასხვა საცნობარო სისტემებში საზომი ერთეულების კონვერტაციის გზები. ეს შესაძლებელს ხდის სტატიკური აზროვნებისგან თავის დაღწევას, სხვა საკითხებში გაანგარიშების სხვა სისტემების მიღებასაც.
სიმკვრივის განსაზღვრა
ბუნებრივია, ფიზიკის შესწავლა არ შეიძლება იყოს სრულყოფილი პრობლემების გადაჭრის გარეშე. ამ ეტაპზე შეყვანილია გაანგარიშების ფორმულები. სიმკვრივის ფორმულა მე-7 კლასის ფიზიკაში ალბათ არის რაოდენობების პირველი ფიზიკური თანაფარდობა ბავშვებისთვის. მას განსაკუთრებული ყურადღება ექცევა არა მხოლოდ სიმკვრივის ცნებების შესწავლის გამო, არამედ პრობლემების გადაჭრის სწავლების მეთოდების ფაქტს.
სწორედ ამ ეტაპზე ჩამოყალიბებულია ფიზიკური გამოთვლითი პრობლემის გადაჭრის ალგორითმი, ძირითადი ფორმულების, განმარტებების, შაბლონების გამოყენების იდეოლოგია. მასწავლებელი ცდილობს ასწავლოს პრობლემის ანალიზი, უცნობის ძიების გზა, საზომი ერთეულების გამოყენების თავისებურებები ისეთი შეფარდების გამოყენებით, როგორიცაა სიმკვრივის ფორმულა ფიზიკაში.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითი
მაგალითი 1
დაადგინეთ, რა ნივთიერებისგან შედგება 540 გ მასის და 0,2 დმ მოცულობის კუბი3.
რ -? მ=540 გ, V=0,2 დმ3 =200 სმ3
ანალიზი
პრობლემის კითხვაზე დაყრდნობით, ჩვენ გვესმის, რომ ის დაგვეხმარება განვსაზღვროთ მასალა, საიდანაც მზადდება კუბისიმკვრივის ცხრილი მყარი ნივთიერებებისთვის.
შესაბამისად, განვსაზღვროთ მატერიის სიმკვრივე. ცხრილებში ეს მნიშვნელობა მოცემულია გ/სმ-ში3, ამიტომ მოცულობა dm3 ითარგმნება სმ3.
გადაწყვეტილება
განმარტებით: ρ=m: V.
მოცემულია: მოცულობა, მასა. მატერიის სიმკვრივის გამოთვლა შესაძლებელია:
ρ=540გრ: 200სმ3=2.7გ/სმ3, რაც შეესაბამება ალუმინს.
პასუხი: კუბი დამზადებულია ალუმინისგან.
სხვა რაოდენობების განსაზღვრა
სიმკვრივის გამოთვლის ფორმულის გამოყენება საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ სხვა ფიზიკური სიდიდეები. მოცულობასთან დაკავშირებული სხეულების მასა, მოცულობა, წრფივი ზომები ადვილად გამოითვლება ამოცანებში. გეომეტრიული ფიგურების ფართობისა და მოცულობის განსაზღვრის მათემატიკური ფორმულების ცოდნა გამოიყენება ამოცანებში, რაც შესაძლებელს ხდის მათემატიკის შესწავლის აუცილებლობის ახსნას.
მაგალითი 2
დაადგინეთ სპილენძის ფენის სისქე, რომელიც ფარავს ნაწილს 500 სმ ზედაპირის ფართობით2 თუ ცნობილია, რომ საფარისთვის გამოყენებული იყო 5 გ სპილენძი..
სთ - ? S=500სმ2, m=5გ, ρ=8,92გ/სმ3.
ანალიზი
ნივთიერებების სიმკვრივის ცხრილი საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ სპილენძის სიმკვრივე.
გამოვიყენოთ სიმკვრივის გამოთვლის ფორმულა. ამ ფორმულაში არის ნივთიერების მოცულობა, რომლის საფუძველზეც შეიძლება განისაზღვროს წრფივი ზომები.
გადაწყვეტილება
განმარტებით: ρ=m: V, მაგრამ ამ ფორმულაში არ არის სასურველი მნიშვნელობა, ამიტომ ვიყენებთ:
V=S x სთ.
ძირითად ფორმულაში ჩანაცვლებით მივიღებთ: ρ=m: შ, საიდანაც:
სთ=m: S xრ.
გამოთვლა: h=5 გ: (500 სმ2 x 8, 92 გ/სმ3)=0,0011 სმ=11 მიკრონი.
პასუხი: სპილენძის ფენის სისქე არის 11 მიკრონი.
სიმკვრივის ექსპერიმენტული განსაზღვრა
ფიზიკური მეცნიერების ექსპერიმენტული ბუნება ნაჩვენებია ლაბორატორიული ექსპერიმენტების მსვლელობისას. ამ ეტაპზე იძენს ექსპერიმენტის ჩატარების, მისი შედეგების ახსნის უნარებს.
მატერიის სიმკვრივის დასადგენად პრაქტიკული დავალება მოიცავს:
- სითხის სიმკვრივის განსაზღვრა. ამ ეტაპზე, ბიჭებს, რომლებმაც უკვე გამოიყენეს გრადუირებული ცილინდრი, შეუძლიათ ადვილად განსაზღვრონ სითხის სიმკვრივე ფორმულის გამოყენებით.
- რეგულარული ფორმის მყარი სხეულის სიმკვრივის განსაზღვრა. ეს ამოცანა ასევე ეჭვგარეშეა, რადგან მსგავსი გამოთვლითი პრობლემები უკვე განხილულია და მიღებულია გამოცდილება სხეულების წრფივი ზომებით მოცულობების გაზომვისას.
- არარეგულარული ფორმის მყარი სხეულის სიმკვრივის განსაზღვრა. ამ ამოცანის შესრულებისას ვიყენებთ ჭიქის გამოყენებით უსწორმასწორო ფორმის სხეულის მოცულობის განსაზღვრის მეთოდს. სასარგებლოა კიდევ ერთხელ გავიხსენოთ ამ მეთოდის მახასიათებლები: მყარი სხეულის უნარი გადააადგილოს სითხე, რომლის მოცულობაც სხეულის მოცულობის ტოლია. გარდა ამისა, ამოცანა წყდება სტანდარტული გზით.
გაზრდილი სირთულის კითხვები
შეგიძლიათ გაართულოთ დავალება ბიჭების მოწვევით, რათა დაადგინონ ის ნივთიერება, საიდანაც მზადდება სხეული. ამ შემთხვევაში გამოყენებული ნივთიერებების სიმკვრივის ცხრილი საშუალებას გაძლევთ ყურადღება მიაქციოთ იმ საჭიროებას, რომ შეძლოთ მუშაობაფონური ინფორმაცია.
ექსპერიმენტული ამოცანების ამოხსნისას მოსწავლეებს უნდა ჰქონდეთ საჭირო რაოდენობის ცოდნა ფიზიკური ინსტრუმენტების გამოყენებისა და საზომი ერთეულების გარდაქმნის სფეროში. ხშირად ეს არის ის, რაც იწვევს ყველაზე დიდ შეცდომებს და ხარვეზებს. შესაძლოა, ფიზიკის შესწავლის ამ ეტაპს მეტი დრო უნდა დაეთმოს, ეს საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ კვლევის ცოდნა და გამოცდილება.
სიმკვრივე
სუფთა ნივთიერების შესწავლა, რა თქმა უნდა, საინტერესოა, მაგრამ რამდენად ხშირად გვხვდება სუფთა ნივთიერებები? ყოველდღიურ ცხოვრებაში ვხვდებით ნარევებსა და შენადნობებს. როგორ ვიყოთ ამ შემთხვევაში? მოცულობითი სიმკვრივის კონცეფცია ხელს შეუშლის სტუდენტებს დაუშვან ტიპიური შეცდომა ნივთიერებების საშუალო სიმკვრივის მნიშვნელობების გამოყენებისას.
უაღრესად აუცილებელია ამ საკითხის გარკვევა, იმის საშუალება, რომ დავინახოთ, იგრძნოთ განსხვავება ნივთიერების სიმკვრივესა და ნაყარს შორის საწყის ეტაპზეა. ამ განსხვავების გაგება აუცილებელია ფიზიკის შემდგომი შესწავლისას.
ეს განსხვავება უაღრესად საინტერესოა ნაყარი მასალების შემთხვევაში. შესაძლებელია ბავშვს მიეცეთ საშუალება შეისწავლოს ნაყარი მასალის დატკეპნის, ცალკეული ნაწილაკების (ხრეში, ქვიშა და ა.შ.) ზომის მიხედვით საწყისი საკვლევი აქტივობის დროს.
ნივთიერებების შედარებითი სიმკვრივე
სხვადასხვა ნივთიერების თვისებების შედარება საკმაოდ საინტერესოა შედარებით მნიშვნელობებზე დაყრდნობით. მატერიის ფარდობითი სიმკვრივე ერთ-ერთი ასეთი სიდიდეა.
ჩვეულებრივ, ნივთიერების ფარდობითი სიმკვრივე განისაზღვრებაგამოხდილი წყლის მიმართ. როგორც მოცემული ნივთიერების სიმკვრივის თანაფარდობა სტანდარტის სიმკვრივესთან, ეს მნიშვნელობა განისაზღვრება პიკნომეტრის გამოყენებით. მაგრამ ეს ინფორმაცია არ გამოიყენება ბუნებისმეტყველების სასკოლო კურსში, ის საინტერესოა ღრმა შესწავლისთვის (ყველაზე ხშირად სურვილისამებრ).
ფიზიკისა და ქიმიის შესწავლის ოლიმპიადის დონეზე ასევე შეიძლება გავლენა იქონიოს კონცეფციამ "ნივთიერების შედარებითი სიმკვრივე წყალბადთან მიმართებაში". ჩვეულებრივ გამოიყენება გაზებზე. გაზის ფარდობითი სიმკვრივის დასადგენად, ნაპოვნია შესასწავლი აირის მოლური მასის თანაფარდობა წყალბადის მოლურ მასასთან. არ არის გამორიცხული ფარდობითი მოლეკულური წონის გამოყენება.
