Как измерить размер молекулы способом рядов по физике 7 класс

Как измерить размер молекулы способом рядов по физике 7 класс

1. Загадки природы и тайны быта

Вот говорят: «Толщиной с человеческий волос». А какова она – толщина волоса? Можно ли её измерить? Или, как говорят физики, оценить, в том случае, если измерения нельзя выполнить с высокой точностью. Или, допустим, можно ли измерить толщину нитки?

2. Другие х – файлы

Возможны и другие задачи. Можно ли обычной линейкой измерить:

а) толщину страницы учебника;

б) диаметр горошины или пшена;

в) толщину тонкой проволоки?

Смотрите об этом презентацию и при затруднениях читайте текст.

Не поискать ли мне тропы иной,

Приёмов новых, сочетаний странных?

«Ну, и причём здесь Шекспир?» — наверное, подумали Вы? Но …

Шекспир справедливо отметил, что когда наши познания и житейский опыт не могут решить наши проблемы, надо искать другие способы решения. Как правило, какой-нибудь метод, да и отыщется!

3. А мне это надо?

А мне это надо? – спросите Вы. Как знать? Допустим, для шитья используются нитки разной толщины. Она указывается номером на катушке. Причём нитки №10 толще, чем нитки №20.

Для изготовления некоторых элементов электрической цепи необходимо знать толщину проволоки. Для печати книг, газет и журналов используется бумага разной толщины.

А ещё надо просто научиться решать практические задачи, чтобы получать хорошие отметки и сдать экзамен по физике.

4. Истина где-то рядом

Прямые измерения размеров малых или тонких тел невозможны по той причине, что измеряемые величины соизмеримы или даже меньше цены деления используемого прибора. Одним из способов измерения размеров малых тел является, так называемый, метод рядов. Этот метод основан на принципе суммирования длин (масс, объёмов) одинаковых элементов, образующих тело в целом.

Высота стопки одинаковых книг равна сумме высот отдельных книг в этой стопке: h = n · h₀

Толщина (высота) одной книги, в этом случае, равна: h₀ = h : n

Где: n – кол-во книг; h₀ — высота одной книги.

Задача 1. Определить диаметр шарика (бусины).

Обозначим диаметр буквой d . Это и будет размером малого тела, то есть его наибольшей шириной.

Сложность этой задачи заключается в размерах тел, которые такого же порядка, как и цена деления линейки. Диаметр шариков составляет несколько миллиметров и цена деления 1 мм. Это значит, что погрешность такого измерения очень большая. В этом случае лучше применить не прямое измерение диаметра шарика, а косвенное, с использованием метода рядов.

В ряд укладываем несколько шариков. Измеряем длину ряда линейкой и делим её на количество шариков в ряду. Точность косвенных измерений диаметра шарика при таком способе будет значительно выше, чем при прямом измерении линейкой.

Длина ряда: l = 5 см = 50 мм Количество шариков в ряду: n = 7

Диаметр шарика: d = 50 мм: 7 = 7, 1428… мм ≈ 7, 14 мм = 7, 14 · 10 -3 м

Задача 2. Найти диаметр бусины на нитке.

В этом случае задача упрощается. Достаточно плотно сдвинуть некоторое количество бусин на нитке. Расположить этот участок нити вдоль линейки. А затем выполнить прямые и косвенные измерения.

Длина участка нити: l = 6 см = 60 мм Количество бусин: n = 10

Диаметр бусины: d = 60 мм : 10 = 6 мм = 6,0 · 10 -3 м

Задача 3. Определить диаметр тонкой проволоки.

Для решения этой задачи достаточно взять карандаш и намотать на него некоторое количество витков проволоки. Дальнейшие измерения и вычисления аналогичны.

Длина ряда из витков: l = 2 см = 20 мм Количество витков: n = 10

Диаметр (толщина) проволоки: d = 20 мм : 10 = 2 мм = 2 · 10 -3 м

Оформление результатов

Результаты измерений лучше представлять в виде таблицы. Это удобно для косвенных измерений. А также в случае проведения однотипных измерений для разных тел.

Обычно (если нет особых указаний) практические задачи выполняются с точностью до двух значащих цифр после запятой: 7,1428… мм ≈ 7,14 мм .

Результаты измерений могут быть и такого вида: 6,00 мм. Такой вид записи показывает, что вычисления также выполнены с точностью до сотых. А число либо разделилось без остатка, и дольных значений нет, либо остаток меньшего порядка (тысячные, десятитысячные и т.д.).

Окончательная запись результатов в системе СИ:

d₁ = 7,14 · 10 -3 м; d₂ = 6,00 · 10 -3 м

С учётом погрешности:

d₁ = (7,14 ± 0,07)· 10 -3 м; d₂ = (6,00 ± 0,05) · 10 -3 м.

Погрешность измерений будет уже не 0,5 мм, а в 7 (0,07 мм) и 10 (0,05 мм) раз меньше. И чем больше малых элементов в ряду, тем меньше погрешность измерений.

5. Территория экспериментов

Теперь можно решать практические задачи. В отличие от лабораторных работ, практические задачи не содержат указаний и бланк отчёта необходимо приготовить самому учащемуся. Примеры практических задач:

1. Определить толщину листа учебника физики.

2. Определить толщину нитки в катушке.

3. Определить объём одной капли воды.

Для оформления отчёта одной таблицы мало, надо знать Как составить отчёт по практической работе.

В презентации к уроку есть пример решения задачи и задание для рефлексии.

А если у Вас остались ещё вопросы – спрашивайте на форуме или на странице FQ. Или пишите на электронную почту.

Источник

Как измерить размер молекулы способом рядов по физике 7 класс

Темы исследований

Оформление работы

Наш баннер

Исследовательские работы и проекты

Способы определения размеров молекул

Определение размеров молекул

1 способ. Основан на том, что молекулы вещества, когда оно находится в твердом или жидком состоянии, можно считать плотно прилегающими друг к другу. В таком случае для грубой оценки можно считать, что объем V некоторой массы m вещества просто равен сумме объемов содержащихся в нем молекул. Тогда объем одной молекулы мы получим, разделив объем V на число молекул N.

Отсюда объем V0 одной молекулы определяется из равенства

В это выражение входит отношение объема вещества к его массе.

Обратное же отношение

есть плотность вещества,

так что

Плотность практически любого вещества можно найти в доступных всем таблицах. Молярную массу легко определить, если известна химическая формула вещества.

Объем одной молекулы, если считать ее шариком, равен
,
где r — радиус шарика.

Первый из этих двух корней — постоянная величина, равная ≈ 7,4 · 10-9 моль 1/3, поэтому формула для r принимает вид .

Например, радиус молекулы воды, вычисленный по этой формуле, равен rВ ≈ 1,9 · 10-10 м.

Описанный способ определения радиусов молекул не может быть точным уже потому, что шарики нельзя уложить так, чтобы между ними не было промежутков, даже если они соприкасаются друг с другом. Кроме того, при такой «упаковке» молекул – шариков были бы невозможны молекулярные движения. Тем не менее, вычисления размеров молекул по формуле, приведенной выше, дают результаты, почти совпадающие с результатами других методов, несравненно более точных.

2 способ. Метод Ленгмюра и Дево. В данном методе исследуемая жидкость должна растворяться в спирте (эфире) и быть легче воды, не растворяясь в ней. При попадании капли раствора на поверхность воды спирт растворяется в воде, а исследуемая жидкость образует пятно площадью S и толщиной d (порядка диаметра молекул).

Если допустить, что молекула имеет форму шара, то объем одной молекулы равен:

где d – молекулы.

Необходимо определить диаметр молекулы d. В микропипетку набрать 0,5 мл раствора и, расположив ее над сосудом, отсчитать число капель n, содержащихся в этом объеме. Проделав опыт несколько раз, найти среднее значение числа капель в объеме 0,5 мл, а затем подсчитать объём исследуемой жидкости в капле: , где n – число капель в объеме 0,5 мл, 1:400 – концентрация раствора.

В ванну налить воду толщиной 1 – 2 см. Насыпать тальк тонким слоем на лист бумаги, ударяя слегка пальцем по коробочке. Расположив лист бумаги выше и сбоку от ванны на расстоянии 10 – 20 см, тальк сдуть с бумаги. На поверхность воды в ванне из пипетки капнуть одну каплю раствора. Линейкой измерить, средний диаметр образовавшегося пятна D и подсчитываю его площадь. Опыт повторить 2- 3 раза, а затем подсчитать диаметр молекул d.

Объём капли масла можно определить следующим образом: накапать 100 капель из капилляра в сосуд и измерить массу масла в нём. После этого массу, выраженную в килограммах, поделить на плотность масла, которую можно взять из таблицы плотности некоторых веществ (плотность масла растительного 800 кг/м3).

Затем полученный результат поделить на количество капель. Объём капли можно определить также с помощью мерного цилиндра: накапать масло в цилиндр, измерить его объём в см3 и перевести в м3, для чего поделить на 1000000, затем на количество капель масла. После того, как объём капли стал известен нужно капнуть одну каплю масла на поверхность воды, которая налита в широкий сосуд.

Для ускорения реакции предварительно немного нужно нагреть воду – приблизительно до 400С. Масло начнёт растекаться, и в результате получится круглое пятно. После того, как пятно перестанет расширяться, с помощью линейки измерить его диаметр и рассчитать площадь пятна по формуле:

Практическое получение наночастиц

В современном мире в связи с общей тенденцией к миниатюризации большими темпами стала развиваться такая наука, как нанотехнология. Методы нанотехнологии позволяют получить принципиально новые устройства и материалы с характеристиками, значительно превосходящими их современный уровень, что весьма важно для интенсивного развития многих областей техники, биотехнологии, медицины, охраны окружающей среды и др.

Ход работы:

1) Определение объёма капли

=14,13 мм3;

2) Определение объёма капли путём взвешивания.

1. На весы накапали 10 капель растительного масла, измерили массу

• Масса 1 капли m1=0,2 г/10=0,02 г
• Определение объёма капли V=m1/q=0,01г/0,8 г/см3=13 мм3

3) Определяем площадь пятна Sмасла=ПR2=11304 мм2

4) Площадь пятна нефти Sнефти=20*16=32000 мм2

5) Определяем толщину плёнки h=V/S

Для масла h=13/11304=1,2*10-7=120 нм

Для нефтиh=13/32000=4*10-8 м=40 нм

Вывод: В лабораторных условиях можно получать нанопленки

Источник

Лабораторная работа № 2 «Определение размеров малых тел»»

Технологическая карта урока по физике в 7 классе.

Лабораторная работа № 2 «Определение размеров малых тел»».

Лабораторная работа № 2 «Определение размеров малых тел».

Урок формирования первоначальных предметных умений.

обеспечение отработки навыков измерения размеров малых тел с помощью метода рядов.

1. в ходе урока выяснить какие существуют способы определения размеров малых тел;

2. научиться на опыте определять размеры малых тел, в том числе и размеров молекул по фотографии вещества ;

3. углубить теоретические и практические знания, полученные при изучении темы «Строение веществ. Молекулы».

1.пробудить любознательность и инициативу, развивать устойчивый интерес обучающихся к предмету;

2.высказывая свое мнение и обсуждая данную проблему развивать у обучающихся умение говорить, анализировать, делать выводы.

3.способствовать овладению необходимыми навыками самостоятельной учебной деятельности.

1.в ходе урока содействовать воспитанию у обучающихся уверенности в познаваемости окружающего мира;

2.работая в парах постоянного состава, при выполнении экспериментальных заданий и обсуждении проблемы, воспитывать коммуникативную культуру школьников.

Планируемый результат. Метапредметные результаты. 1.сформированность познавательных интересов, направленных на развитие представлений о строении веществ;

2.умение работать с источниками информации, включая эксперимент;

3.умение преобразовывать информацию из одной формы в другую.

1.уметь использовать линейку для измерения физических величин.

2.уметь выражать результаты измерений в единицах СИ.

3.использовать метод рядов для измерения малых тел.

Личностные. Осознанное, уважительное и доброжелательное отношение к другому человеку, его мнению; готовность и способность вести диалог с другими людьми и достигать в нём взаимопонимания.

Познавательные. Выделяют и формулируют познавательную цель. Строят логические цепи рассуждений. Производят анализ и преобразование информации.

Регулятивные. Умение составлять план проведения исследования; определять потенциальные затруднения при решении учебной; описывать свой опыт, планировать и корректировать.

Коммуникативные. Умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учета интересов.

Основные понятия темы

Молекула, погрешность измерения, цена деления, метод рядов.

Основные виды учебной деятельности обучающихся.

1.Слушание объяснений учителя. 2.Самостоятельная работа с учебником.

3. Выполнение фронтальных лабораторных работ. 4.Работа с раздаточным материалом.

Индивидуальная, общеклассная, в парах постоянного состава.

Физическое оборудование: линейка, бисер, тонкая проволока или нитка, фотография молекул, карандаш, иголка, штангенциркуль или микрометр.

Ресурсы: тесты, бланки для л/р.№2, презентация.

Структура и ход урока.

Психологическая подготовка к общению

Обеспечивает благоприятный настрой.

Настраиваются на работу.

Этап мотивации (определение темы урока и совместной цели деятельности).

Обеспечить деятельность по определению целей урока.

Предлагает обсудить высказывание французского физика и проблемный вопрос и назвать тему урока, определить цель.

Пытаются ответить, решить проблему. Определяют тему урока и цель.

Личностные, познавательные, регулятивные

Изучение нового материала.

1) Актуализация знаний.

2) Первичное усвоение новых знаний.

3) Первичная проверка понимания

4) Первичное закрепление

5) Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

Способствовать деятельности обучающихся по самостоятельному изучению материала.

Предлагает организовать деятельность согласно предложенным заданиям.

1) Предлагает выполнить входное тестирование.

2) Инструктаж по выполнению работы. Объяснение теоретического материала.

3) Предлагает выполнить экспериментальные задания.

4)Предлагает ответить на вопросы.

5)предлагает сделать выводы.

Изучение нового материала на основе самостоятельного выполнения лабораторной работы.

1) Выполняют тест.

3)Выполняют предложенные экспериментальные задания.

4)Отвечают на вопросы.

5)делают выводы. Обсуждают.

Личностные, познавательные, регулятивные

Рефлексивно – оценочный этап.

Рефлексия. (Подведение итогов).

Формируется адекватная самооценка личности, своих возможностей и способностей, достоинств и ограничений.

Предлагает выбрать предложение.

Личностные, познавательные, регулятивные

Подача домашнего задания.

Закрепление изученного материала.

Запись на доске.

Записывают в дневник.

1. «Выучиться правильно измерять — одно из наиболее важных, но и наиболее трудно осуществимых этапов науки. Достаточно одного ложного измерения для того, чтобы помешать открытию закона и, что еще хуже, привести к установлению несуществующего закона». (Ле Шателье)

Обсуждение с учениками высказывания французского физика и химика Анри Луи Ле Шателье. После обсуждений ученики определяют тему урока и формулируют цель.

2.О том, что молекулы невообразимо малы вы знаете. Даже на кончике комариного жала, площадью около 10-12см2 могут уместиться десятки тысяч молекул воды. Несмотря на это, ученые смогли определить размеры молекул. Как? Обсуждение. Отвечают, предполагают. Я предлагаю вам самим проделать опыт по определению размеров молекул.

2. Изучение нового материала.

Цель: мотивация учебной деятельности и актуализация знаний учащихся.

Тема: Молекулы. Размеры молекул

1. Цена деления прибора —
   1. это расстояние между соседними делениями на шкале прибора, выраженное в единицах измерения прибора.
   2. это расстояние между соседними делениями, обозначенными числами на шкале прибора, выраженное в единицах измерения прибора.
   3. это минимальная величина, которую может измерить прибор.
   4. это максимальная величина, которую может измерить прибор.
2. Молекула – это
   1. мельчайшая частица вещества, определяющая его химические свойства.
   2. мельчайшая неделимая частица вещества, определяющая его химические свойства.
   3. мельчайшая частица вещества, определяющая его физические свойства.
3. Молекула характеризуется:
   1. массой,
   2. размерами,
   3. составом атомов,
   4. строением
4. Молекулы можно увидеть с помощью:
   1. оптического микроскопа,
   2. телескопа,
   3. лупы,
   4. электронного микроскопа
5. Электронный микроскоп дает увеличение:
   1. 10,
   2. 100,
   3. 100 000,
   4. 1000
6. По фотографии вещества можно определить диаметр молекулы:
   1. истинный,
   2. видимый,
   3. ложный
   4. скрытый
7. Истинный размер молекулы можно определить, зная увеличение микроскопа по формуле: d = D / k d = D * k d = D + k
8. Средний истинный размер молекул составляет: 1 мм, 0,00001 мм, 0, 0000001мм
9. На поверхность воды капнули капельку масла. Какое из утверждений верно.
   1. толщина масляной пленки может быть сколь угодно малой,
   2. толщина масляной пленки не может быть меньше размера молекулы масла,
   3. размер молекулы масла может быть 0,1 мм,
   4. размер молекулы масла может быть 0,0001 мм
10. Для определения размеров малых тел используются:
    1. Линейка
    2. Штангенциркуль
    3. Микрометр
    4. Фотография тела

Бланк лабораторной работы № 2

Лабораторная работа № 2 « Определение размеров малых тел»

Цель работы: научиться определять размеры малых тел с помощью линейки.

Оборудование: линейка, бисер, тонкая проволока или нитка, фотография молекул, карандаш, иголка.

Схема опыта: (сделайте рисунки)

Расчетные формулы: (запишите нужные Вам формулы)

Источник