Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка для визначення густини тіла
Визначивши вагу тіла в повітрі і у воді можна за їх різницею визначити величину виштовхуючої сили (сили плавучості) .
За допомогою густини води і маси витісненого об'єму води можна визначити об'єм зануреного тіла.
Знаючи вагу тіла і прискорення вільного падіння можна визначити масу тіла і, нарешті, визначити густину як відношення маси до об'єму тіла:
Додаткова інформація для вчителів (1/2)
попередні знання
Учні вже повинні мати базове розуміння того, як діють сили і як їх визначати за допомогою динамометра.
Принцип
На тіло, занурене у воду, діє виштовхувальна сила . Вона виникає внаслідок різниці між його вагою у повітрі та у рідині (воді). Виходячи з цього, можна визначити масу витісненої води, а потім (за допомогою відомої густини води) і об'єм тіла.
Якщо потім визначити частку від ділення маси та об'єму зануреного тіла, ми отримаємо його густину.
Додаткова інформація для вчителів (2/2)
Мета навчання
Учні повинні дізнатися, яким методом, у поєднанні з простими рівняннями, можна експериментально визначити (середню) густину будь-якого твердого тіла.
Завдання
- Визначте виштовхувальнусилу з різниці між вагою тіла в повітрі та у воді.
- Визначте густину тіла з виштовхувальної сили та об'єму витісненої води.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Корабель плаває в морі
Завдяки принципу Архімеда повітряні кулі можуть літати, а кораблі плавати по воді. Для цього транспортні засоби сконструйовані таким чином, щоб їхня середня густина була меншою за густину відповідного середовища. Якщо густина тіла перевищує густину середовища, тіло опускається на землю, але його вага зменшується під дією виштовхувальної сили, яка протидіє плавучості.
У цьому експерименті Ви дізнаєтеся, наскільки зменшується вага тіла під дією виштовхувальної сили і як можна визначити середню густину твердого тіла за виштовхувальною силою.
Завдання
Щоб дослідити тверде тіло, можна занурити його в посудину, наповнену водою, і таким чином зробити висновки про його густину.
Для цього виконайте такі дії:
- Виміряйте виштовхувальнусилу з різниці між вагою тіла в повітрі та у воді.
- Визначте густину тіла з виштовхувальної сили та об'єму витісненої води.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., з різьбою, l = 600 мм, d = 10 мм | 02035-00 | 1 |
| 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., з отвором, l=100 мм | 02036-01 | 1 |
| 4 | Подвійна муфта | 02043-00 | 2 |
| 5 | Динамометр, прозорий, 2 Н | 03065-03 | 1 |
| 6 | Тримач для динамометра | 03065-20 | 1 |
| 7 | Алюмінієвий брусок | 03903-00 | 1 |
| 8 | Залізний брусок | 03913-00 | 1 |
| 9 | Мензурка, низька, 100 мл, пластмаса | 36011-01 | 1 |
| 10 | Мензурка, низька, 250 мл, пластмаса | 36013-01 | 1 |
| 11 | Волосінь, d=0,7 мм, l=5 м | 02089-01 | 1 |
Додаткові матеріали
| № | Матеріал | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Ножиці | 1 |
Підготовка (1/3)
З'єднайте дві половини основи штатива.
З'єднайте між собою два розділені штативні стрижні в один довгий стрижень довжиною 60 см.
Закріпіть довгий штативний стрижень вертикально в основі штатива.
Кріплення основи штатива
Штативні стрижні з різьбою
Кріплення штативного стрижня
Підготовка (2/3)
Вставте тримач динамометра в отвір короткого (100 мм) штативного стрижня.
Прикріпіть подвійну муфту до довгого штативного стрижня і закріпіть у ньому тримач для динамометра. Вставте динамометр і відрегулюйте його у нульове положення за допомогою гвинта.
Вставте тримач в отвір штативного стрижня
Кріплення подвійної муфти на штативному стрижні
Кріплення та юстування динамометра
Підготовка (3/3)
Протягніть шматок нитки (волосіні) через кожен з отворів на залізному та алюмінієвому бруску і зробіть петлі для підвішування.
Повторіть те саме з подвійною муфтою.
Прикріплення нитки (волосіні) до подвійної муфти
Виконання роботи (1/2)
Визначення ваги тіла у повітрі
- Підвісьте алюмінієвий брусок, залізний брусок і подвійну муфту один за одним на динамометр і виміряйте показання ваги тіла у повітрі.
- Помістіть велику мензурку, наповнену водою, під штатив, занурте три тіла одне за одним у воду і виміряйте показання ваги тіла у воді.
- Запишіть усі свої виміряні значення в таблицю в протоколі.
Визначення ваги тіла у воді
Виконання роботи (2/2)
Розбирання основи штатива
- Щоб розібрати основу штатива, натисніть на жовті кнопки посередині і потягніть обидві половини в сторони.
Протокол
Таблиця
Внесіть свої значення для и у таблицю і визначте виштовхувальну силу . Потім знайдіть масу витісненої води використовуючи значення і прискорення вільного падіння , а потім об'єм тіла, беручи до уваги, що густина води () . Знайдіть масу тіла за його вагою у повітрі та враховуючи прискорення вільного падіння визначте густину тіла .
Алюмінієва колонка: F_G,L [N]:
Алюмінієва колонка: F_G,W [N]:
Алюмінієва колонка: F_A [N]:
Алюмінієва колона: m_W [g]:
Алюмінієва колона: V_K [см³]:
Алюмінієва колона: m_K [г]:
Алюмінієва колона: rho_K [г/см³]:
Тіло
алюмін. брусок
залізний брусок
подвійна муфта
Залізна колонка: F_G,W [N]:
Залізна колонка: F_A [N]:
Залізна колонка: m_W [g]:
Залізна колонка: V_K [см³]:
Залізна колонка: m_K [g]:
Залізна колонка: rho_K [г/см³]:
Залізна колонка: F_G,L [N]:
Подвійне гніздо: F_G,W [N]:
Подвійне гніздо: F_A [N]:
Подвійне гніздо: m_W [g]:
Подвійне гніздо: V_K [см³]:
Подвійне гніздо: m_K [g]:
Подвійне гніздо: rho_K [g/cm³]:
Подвійне гніздо: F_G,L [N]:
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання
Питання