Тема 3. Тема 3

матеріал 5

Лабораторна робота №3 Визначення густини твердих тіл методом гідростатичного зважування.

Матеріал

Для вчителя

Для учня

Завантажити матеріал (PDF)

Урок 30. Лабораторна робота №3 Визначення густини твердих тіл методом гідростатичного зважування.

Очікувані результати навчання

формулює самостійно або у співпраці з іншими проблему дослідження [12 ПРО 1.1.1]
добирає самостійно або у співпраці з іншими методи відповідно до мети і гіпотези дослідження [12 ПРО 1.3.1]
створює і аналізує самостійно або у співпраці з іншими моделі об’єктів і явищ, які необхідно дослідити [12 ПРО 1.4.1]
опрацьовує та аналізує самостійно або у співпраці з іншими результати дослідження [12 ПРО 1.5.1]
виявляє ціннісне ставлення до набутих дослідницьких навичок для пізнання природи [12 ПРО 1.6.3]
добирає самостійно або у співпраці з іншими форми подання інформації і її перетворення [12 ПРО 2.2.1]
ідентифікує, формулює та аналізує самостійно або у співпраці з іншими життєву/навчальну проблему [12 ПРО 4.2.1]
пропонує варіанти організації роботи групи: розподілення обов’язків, налагодження комунікації для розв’язання навчальної/життєвої проблеми [12 ПРО 4.4.1]

Мета уроку: сформувати в учнів уміння визначати густину твердих тіл різними методами, зокрема методом гідростатичного зважування; навчити застосовувати на практиці закон Архімеда та аналізувати отримані результати.

Очікувані результати для вчителя:

учні розуміють фізичну суть закону Архімеда та принцип гідростатичного зважування
учні пояснюють відмінності вимірюваної ваги тіла у повітрі та у воді / іншій рідині
учні навчяться визначати густину твердих тіл різними методами
учні встановлюють зв’язок між отриманими результатами та можливими помилками експерименту
учні аналізують результати дослідів, порівнюють точність методів та аргументовано формулюють висновок

Очікувані результати для учнівства:

розуміє фізичну суть закону Архімеда та принцип гідростатичного зважування
пояснює відмінності вимірюваної ваги тіла у повітрі та у воді / іншій рідині
навчиться визначати густину твердих тіл різними методами
встановлює зв’язок між отриманими результатами та можливими помилками експерименту
аналізує результати дослідів, порівнює точність методів та аргументовано формулює висновок

Ключові слова:

густина
маса
об’єм
гідростатичне зважування
сила Архімеда
вага тіла
вода
відсоток жиру

План уроку:

Теоретична частина
Хід роботи
Обробка результатів.
Висновок
Творче завдання
Рефлексія

1. Теоретична частина

Дружня порада вчителю

Тривалість до 5 хв.

Гідростатичне зважування, також відоме як підводне зважування або гідроденситометрія, є одним із найточніших способів вимірювання жиру в організмі і базується на законі Архімеда (рис.1). Це вважалося золотим стандартом вимірювання складу тіла, доки не були розроблені більш досконалі методи, такі як КТ та МРТ. Під час тесту вам вимірюють вагу тіла на суші та під водою. Різниця між цими двома вимірами дозволяє розрахувати вашу густину тіла та відсоток жиру в організмі. Жир легший за кістки та м’язи, тому вашу щільність можна використовувати для розрахунку відсотка жиру в організмі . Якщо ваша вага під водою відносно велика, це вказує на нижчий відсоток жиру в організмі, і навпаки.

Густину людини можна розрахувати за формулою

RV-об’єм повітря, який залишається в легенях після максимального видиху; приблизно 1,0–1,5 л

GV-об’єм газів у шлунково-кишковому тракті
(наближено 0,1 л)

Далі за визначеною густиною визначають % жиру (метод Сірі)

495, 450- емпіричні коефіцієнти Сірі.

Дані коефіцієнти Сирі справедливі для:

здорових дорослих людей
без аномальної мінералізації кісток
без серйозних патологій водного балансу

У дітей, спортсменів, пацієнтів із хворобами кісток використовують інші кориговані коефіцієнти.

Джерело: https://www.healthline.com/health/hydrostatic-weighing?utm

2. Хід роботи

Дружня порада вчителю

Тривалість до 25 хв.

Поради, які повинен надати вчитель учням:

Учні виконують роботи в групах (3-4 людини), тому перед початком виконання роботи потрібно розділитися на міні групи.

Уважно ознайомтеся з особливостями проведення кожного з дослідів та розподіліть ролі у групі (хто зважує, хто записує, хто вимірює).

Працюйте акуратно з водою та олією: не поспішайте занурювати тіло, щоб уникнути бризок та помилок у вимірюваннях.

Усі покази приладів знімайте після стабілізації значення на вагах або динамометрі.

Записуйте результати відразу, не намагайтеся все запам’ятати.

Перевіряйте кожне вимірювання не менше двох разів, щоб зменшити помилку. Пам’ятайте: важливою є не швидкість , а якість вимірювань і точність записів.

Якщо результат “дивний” – перевірте всі вимірювання ще раз, помилка – частина дослідження .

Тема: Визначення густини твердих тіл методом гідростатичного зважування.

Мета: сформувати в учнів уміння визначати густину твердих тіл різними методами, зокрема методом гідростатичного зважування; навчити застосовувати на практиці закон Архімеда та аналізувати отримані результати.

Обладнання:

електронні ваги або терези
мірний циліндр (мірний стакан)
динамометр
посудина з водою
посудина з олією
тіло для дослідження (брусок/циліндр/куля)
сосиска (для творчого завдання)
штатив
лінійка або штангенциркуль
салфетки / рушник

Правила техніки безпеки:

Обережно поводитися зі скляним посудом та вимірювальним обладнанням.
Не розливати рідини; у разі пролиття — відразу витерти робоче місце.
Не торкатися електронних ваг мокрими руками.
Акуратно занурювати тіло у воду чи олію, міцно утримуючи його тримачем чи ниткою.
Після закінчення роботи витерти обладнання та робоче місце насухо.

Дослід №1 Визначення густини тіла за масою та виміряними розмірами.

Виміряти лінійні розміри тіла (брусок/циліндр/куля)
Обчислити об’єм тіла

Форма	Формула
Брусок	V=abc
Циліндр	V=πr2h
Куля	V=43r3

Визначити масу тіла, використовуючи електронні ваги чи терези.
Знайди густину тіла

(1) $\begin{equation*}\rho_{\text{т}} = \frac{m}{V}\end{equation*}$

Обробка результатів досліду №1

Дослід №2 Гідростатичне зважування тіла у воді.

Визначити вагу тіла в повітрі.

Занурити тіло у воду і виміряти його вагу під водою Рв
Знайти різницю ваг, це і буде значення сили Архімеда

Використати закон Архімеда

Маса та густина тіла визначаються за формулами

Використовуючи формули у п.4-5 отримуємо кінцеву формули на знаходження густини тіла

Обробка результатів досліду №2

Дослід №3 Гідростатичне зважування тіла у двох рідинах (вода + олія).

Занурити тіло у воду і виміряти його вагу під водою Рв
Витерти тіло. Занурити тіло у олію і виміряти його вагу в олії Рол
Розрахувати густину тіла

Обробка результатів досліду №3

4. Висновок

Дружня порада вчителю

Тривалість до 3 хв.

Дай відповіді на наступні питання

Чи однакові значення густини тіла ви отримали у всіх трьох дослідах?
Якщо вони відрізняються — який із методів дав найточніший результат? Чому?
На яких етапах могли виникнути помилки?
Як ці помилки вплинули на кінцевий результат?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Творче завдання

Дружня порада вчителю

Тривалість до 10 хв.

Завод заявляє, що в сосисці міститься 30 % жиру. Уявіть, що група учні – це лабораторія контролю якості продуктів. Завдання групи – перевірити, чи не обманює виробник, щодо рівня жиру в сосисках. Скористайтеся одним з минулих методів для визначення густини сосиски, а потім встановіть відсоток жиру в ній, використовуючи наступну формулу.

ρм= 1100 кгм3, приблизна густина м’ясної частини сосиски

ρм= 900 кгм3, приблизна густина жирусос

ρсос-густина сосиски.

5. Рефлексія

Дружня порада вчителю

Тривалість до 2 хв.

Заверши одну з фраз

Сьогодні я дізнався(лася)…
Найбільше мене здивувало…
Тепер я вмію…
Я б ще хотів(ла) спробувати…

У вільний від відпочинку час

виведи кінцеву формулу, що використовується в досліді №3