Изучение и сравнение методов измерения плотности твердых тел и жидкостей
Уже семиклассникам известно, что для определения плотности твердого тела или жидкости достаточно найти отношение массы тела к его объему. Измерить массу тела на рычажных весах, а объем с помощью мерного стакана или мензурки, а в случае геометрически правильной формы тела – с помощью линейки, – уже посильно и современному шестикласснику. Поэтому на первый взгляд может показаться, что тема плотности тел раскрыта безо всяких «но» уже в первые месяцы освоения школьной физики. Но это лишь на первый взгляд. Пытливый семиклассник, изучая выталкивающую силу, найдет увлекательное продолжение этой темы, вторя Архимеду: «Эврика!».
Автор: admin
Дата записи
Уже семиклассникам известно, что для определения плотности твердого тела или жидкости достаточно найти отношение массы тела к его объему. Измерить массу тела на рычажных весах, а объем с помощью мерного стакана или мензурки, а в случае геометрически правильной формы тела – с помощью линейки, – уже посильно и современному шестикласснику. Поэтому на первый взгляд может показаться, что тема плотности тел раскрыта безо всяких «но» уже в первые месяцы освоения школьной физики. Но это лишь на первый взгляд. Пытливый семиклассник, изучая выталкивающую силу, найдет увлекательное продолжение этой темы, вторя Архимеду: «Эврика!».
И действительно, соотношение плотностей твердого тела и жидкости определяет, например, условие плавания твердого тела в жидкости, а численные значения их плотности – во-первых, величину выталкивающей силы со стороны жидкости, во-вторых, вес тела, находящегося внутри жидкости. Эта взаимосвязь открывает возможность измерения плотности твердого тела или жидкости так называемым методом гидростатического взвешивания твердого тела, погруженного в жидкость, с помощью точного динамометра или датчика силы. Метод основан на действии закона Архимеда: тело теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость, что и регистрирует динамометр в виде весовой разницы, по которой можно определить и объем тела, и величину выталкивающей силы, и, в купе с весом тела в воздухе, в итоге вычислить плотность либо тела, либо жидкости.
Определение плотности тела методом гидростатического взвешивания всегда по умолчанию предполагает условие «изучаемое тело тонет в жидкости». Однако данный метод можно адаптировать и для определения плотности нетонущего в жидкости тела, если в эксперименте снабдить тело грузилом, способным полностью погрузить тело в жидкость. И в данном случае выталкивающая сила, действующую на изучаемое тело, найдется уже как разность выталкивающей силы, действующей на полностью погруженную связку тело-грузило, и выталкивающей силы,действующей отдельно на грузило, а эти силы можно найти раздельно уже привычным методом гидростатического взвешивания.
Метод определения плотности гидростатическим взвешиванием, безусловно, заслуживает свое место в школьном лабораторном практикуме, и уж если не в рамках базового уровня, то в программе профильного или углубленного изучения физики наверняка. А если это летний лабораторный практикум по профильной физике десятиклассников с четырехчасовым форматом лабораторной работы – тогда не только упомянутый метод, – метод(ы) измерения плотности твердых тел и жидкостей и их сравнение – вот достойная и пропорциональная тема лабораторной работы по плотности, в которую заданиями юным физикам можно вписать не только упомянутые методы определения плотности, но и несколько других оригинальных и неожиданно простых. Например, измерить плотность неизвестной жидкости с помощью двух одинаковых мерных стаканчиков равноплечими весами без разновесов или вообще без весов – на поверхности воды. В частности, для определения плотности неизвестной жидкости этими методами понадобятся два одинаковых мерных стаканчика и вода с её известной плотностью. В первом случае равновесие на равноплечих весах стаканчиков с водой и неизвестной жидкостью будет означать равенство сил тяжести воды и неизвестной жидкости (стаканчики можно рассматривать как продолжение чаш весов), отношение плотностей которых найдется как обратное отношение их объемов. А если в распоряжении только два одинаковых мерных стаканчика или даже один? В этом случае роль равноплечих весов может выполнить поверхность воды или любой другой жидкости, удерживающей наплаву сначала мерный стаканчик с водой, а затем с неизвестной жидкостью. При этом условием равновесия «архимедовых» весов будет одинаковая глубина погружения стаканчиков в жидкость как условие равенства выталкивающих сил и сил тяжестей одинаковых стаканчиков с жидкостями различной плотности. Тогда, как и в случае с равноплечими весами, отношение плотностей воды и неизвестной жидкости найдется как обратное отношение их объемов.
В качестве задания практического сравнения методов измерения плотности в лабораторную была включена задача по определению процентного содержания металлов в свинцово-оловянном припое (с предусмотрительно выплавленной оттуда канифолью).
Выборочно, с оглядкой на время выполнения работы, в некоторые задания включена оценка погрешностей прямых и косвенных измерений. А пожелать успеха в выполнении работы хватит и секунды.
Замечательная формула плотности вещества, дебютирующая для любого семиклассника первой формулой по физике, и впервые персонализирующая для него математические методы в физике, открывает каждому учащемуся завораживающее числовое измерение науки о природе – физики. Вышедшая из, на первый взгляд гуманитарной и созерцательной, начатой еще на уроках по окружающему миру темы первоначальных сведений о строении вещества, физическая величина плотность всегда служила твердой первой ступенью освоения школьной физики общеобразовательного уровня, а лабораторная работа «Изучение и сравнение методов измерения плотности твердых тел и жидкостей» ляжет достойным пазлом в физическое профильное образование старших школьников.
Источник
Измерение плотности человека
Измерение плотности человека
Министерство Науки и Образования Российской Федерации
МОУЛ « ВУВК имени: »
ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Выполнил ученик 9А класса
Введение
Актуальность работы: тело человека состоит из скелета, мышц, костей, жира, полых органов и другого.
Меня заинтересовал вопрос, чему равна плотность человека.
Цель данной работы — определить плотность тела человека.
Измерить массу человека; Определить объем тела; Вычислить плотность тела; Предложить способы изменения плотности человека.
Плотность будем определять, применяя экспериментальный метод
Плотность человека
Средняя плотность тела человека около 1 г/см3. В менее привычных единицах плотности это составляет 1 кг/л. Из этого следует, что масса человека в килограммах численно равна объему его тела в литрах. Например, человек массой 75 кг имеет объем тела около 75 л. Именно такой объем воды выльется на пол при погружении в ванну, наполненную до краев.
Как это ни обидно, но каждый из нас примерно на 70% состоит из обычной воды. Поэтому бытующее в народе мнение, что если человека сильно ударить, то от него «одно мокрое место» останется, имеет под собой вполне научную основу.
Таблица показывает из чего мы состоим на самом деле и какова плотность этих компонент.
Отношение массы компоненты к массе тела, %
Плотность ткани, 1000 кг/м3
Большую часть нашего тела составляют мышцы. Так как их плотность больше плотности воды, то при плавании они должны тянуть нас на дно. Еще больше, как следует из таблицы, нас тянут на дно наши кости. Кажется, что только жировая прослойка может спасти нас от быстрой гибели.
Однако это не совсем верно. Внутри каждого человека есть воздушный мешок – легкие. Объем воздуха в легких человека может изменяться от 1 л (при глубоком выдохе) до 6 л (при глубоком вдохе).
Так как плотность воздуха приблизительно в 800 раз меньше, чем у воды, то каждый литр воздуха в наших легких по закону Архимеда создает подъемную силу около 9,8 Н. Соответственно плотность тела человека ρ изменяется от 940-990 кг/м3 при полном вдохе до 1010-1070 кг/м3 при полном выдохе.
Пост — еще один способ, при помощи которого увеличивается плотность тела.
Расчеты средней плотности человеческого тела
Чтобы вычислить плотность, нужно знать массу тела и объем. Плотность вычисляется по формуле 
. Свою массу я определил на весах. Она оказалась равна 59 кг.
Объем тела я определял двумя способами.
1 способ. Воспользуемся фактом, который отметил еще Архимед: погрузившись полностью в ванну, человек вытеснит по объему воды ровно столько, каков объем его тела.
Заметим уровень воды в ванне до и после погружения. Отметки сделаем цветным мелком.
Затем определим объем воды между этими двумя уровнями, подсчитав, сколько литровых кружек воды необходимо вылить в ванну, чтобы вода поднялась от первого отмеченного нами уровня до второго. Проделав этот эксперимент, я определил, что обьем моего тела V1 равен 57 литровых банок, т. е. 57 литров или 0.057 м3
2 способ. Заметить по часам, за сколько времени струя воды из крана наполняет одну литровую кружку и сколько времени эта же струя воды будет наполнять ванну до верхнего отмеченного уровня. В нашем эксперименте получилось, что литровая банка наполняется водой за 12с, а время, за которое вода наливается равняется 700с. По этим данным определим объем тела V2 == 700:12 = 58,3 литра или 0.0583 м3
Найдём среднее значение объёма тела человека V = (V1+V2):2 = (0.057+ 0,0583):2=0.0577 м3. Вычислим плотность: ρ = 59: 0,0577= 1022кг/м3
Источник
Исследовательский проект «Определение плотности тела человека»
Исследовательский проект по физике выполнен учеником 7 класса.
Физика — наука экспериментальная, и выполнение практических и лабораторных работ вызвало у нас большой интерес к познанию окружающего мира и самих себя. Человек является одним из объектов изучения физики и порой возникает необходимость знать параметры человека, например, объем тела и его плотность.
Возможно ли в домашних условиях измерить плотность тела человека. Мы решили измерить плотность своего тела и других учеников класса и сравнить, как плотность зависит от массы и объема тела.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| proekt_plotnost_tela_cheloveka.doc | 66 КБ |
| nikishin_d_opredelenie_plotnosti_tela_cheloveka.pptx | 87.77 КБ |
Предварительный просмотр:
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №3 с углубленным изучением отдельных предметов» города Котовска Тамбовской области
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА
Никишин Данила, 7 Б класс
Анисимова Вероника Васильевна,
учитель физики МБОУ «СОШ №3»
- Глава 1 Плотность вещества
1. 1 Плотность как физическая величина. …. 4
1.2 Измерение плотности вещества. 4 - Глава 2 Измерение плотности тела человека
2.1 Измерение объема тела человека (моделирование). 6
2.2 Измерение объема тела по изменению объема жидкости …. 8
2.3 Вычисление плотности тела человека. 9
Заключение. 11
Список используемой литературы. 12
Введение
Физика — наука экспериментальная, и выполнение практических и лабораторных работ вызвало у нас большой интерес к познанию окружающего мира и самих себя. Человек является одним из объектов изучения физики и порой возникает необходимость знать параметры человека, например, объем тела и его плотность.
Возможно ли в домашних условиях измерить плотность тела человека?
Мы решили измерить плотность своего тела и тел наших одноклассников.
Тело человека имеет очень сложную конфигурацию, но проведя несложные расчёты с большой точностью можно определить свой объём.
Гипотеза исследования: Плотность тела человека зависит от его комплекции.
Цель исследования: определить зависит ли плотность и объём нашего тела от комплекции человека.
- Узнать определение понятия «плотность» и познакомиться с расчетной формулой ее нахождения.
- Познакомиться со способами измерения объема различных тел.
- Провести практическую работу по измерению объемов разных частей тела учащихся 7б класса и внести полученные результаты в таблицу.
- Провести расчеты вычисления плотности тел учащихся нашего класса, результаты занести в таблицу.
- Проанализировать данные сводной таблицы.
- Сделать вывод о проделанной работе.
Глава 1 Плотность вещества
1.1. Плотность как физическая величина
Определение плотности вещества следующее: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объема, например, в одном кубическом метре. Так, плотность воды 1000 кг/ м 3 , а льда – 900 кг/м 3 , именно поэтому лед легче и находится сверху зимой на водоемах. То есть, что показывает нам плотность вещества в данном случае? Плотность льда равная 900 кг/м 3 , означает, что куб льда со сторонами 1 метр весит 900 кг. А формула для определения плотности вещества следующая: плотность= масса/объем . Обозначаются величины, входящие в это выражение, так: масса – m, объем тела –V, а плотность обозначается буквой ρ (греч.буква «ро»). И формулу можно записать следующим образом: ρ=m/V
1.2 Измерение плотности вещества
Как рассчитать плотность какого-либо вещества? Для этого нужно знать объем тела и массу тела. То есть, мы измеряем вещество, взвешиваем, а потом полученные данные просто подставляем в формулу и находим нужное нам значение. А в чем измеряется плотность вещества понятно из формулы. Измеряется она в килограммах на метр кубический. Иногда используют еще такое значение, как грамм на кубический сантиметр. Пересчитать одну величину в другую очень просто. 1 г = 0,001 кг, а 1 см 3 = 0,000001 м 3 . Соответственно 1 г/см 3 =1000кг/м 3 . Еще следует помнить, что плотность вещества различна в разных агрегатных состояниях. То есть в твердом, жидком или газообразном. Плотность твердых тел, чаще всего, выше плотности жидкостей и намного выше плотности газов. Пожалуй, очень полезное для нас исключение – это вода, которая, как мы уже рассматривали, в твердом состоянии весит меньше, чем в жидком. Именно вследствие этой странной особенности воды на Земле возможна жизнь. Жизнь на нашей планете, как известно, произошла из океанов. А если бы вода вела себя, как и все остальные вещества, то вода в морях и океанах промерзла бы насквозь, лед, будучи тяжелее воды, опустился бы на дно и лежал там, не тая. И только на экваторе в небольшой толще воды существовала бы жизнь в виде нескольких видов бактерий. Так что можно сказать спасибо воде за то, что мы существуем.
Источник
