Урок 5. Плотность вещества - Материалы к изучению

Сегодня на уроке вы познакомитесь с новой физической величиной – плотностью вещества, научитесь рассчитывать плотность вещества, массу и объем тела в процессе решения задач. 

Как известно, окружающие нас тела состоят из различных веществ: железа, стекла, дерева,  резины и др. Масса тела зависит от его размеров и от вещества, из которого это тело состоит. При этом тела, имеющие одинаковые объемы, но изготовленные из разных веществ, имеют разные массы.

Взвесим  на весах два цилиндра, у которых одинаковый объем, но они изготовлены  из разных веществ. Например, один цилиндр – алюминиевый, а другой – свинцовый. 

Как вы думаете, какой цилиндр будет иметь большую массу? 

Опыт показывает, что масса алюминиевого цилиндра почти в 4 раза меньше массы свинцового. Разные вещества одинаковой массы могут иметь разные объемы. 

К примеру, возьмем килограмм льда и килограмм железа.

Введем определение плотности:

Физическая величина, которая показывает, чему равна масса вещества в единице объема, называется плотностью вещества.

Чтобы определить плотность вещества, надо массу тела разделить на его объем

Введем обозначения: греческая буква ρ (ро) обозначает плотность вещества , m (эм) –масса тела, V (вэ) - его объем. 

Формула для вычисления плотности:

Чтобы найти массу вещества нужно массу вещества умножить на объем

А для нахождения объема тела массу нужно разделить на плотность 

Как любая физическая величина плотность имеет свою размерность.  В системе  СИ плотность  измеряется в килограммах на кубический метр. Часто плотность измеряется  в граммах на кубический сантиметр.

Плотность является табличной величиной. Это значит, что плотности жидкостей, твердых тел и газообразных веществ уже рассчитаны и занесены в таблицу. 

Очень важно заметить, что одно и тоже вещество в различных состояниях имеет различную плотность. Например, плотность воды равна 1000 кг/м3, льда- 900 кг/ м3, а водяного пара- 0,59 кг/м3. 

Плотность вещества зависит от массы атомов, из которых оно состоит и от плотности упаковки атомов и молекул в веществе. Чем больше масса атомов и чем они ближе расположены друг к другу, тем больше плотность.

Рассмотрим пример использования формулы плотности

Определите массу свинцового тела объемом 0,35 м3.

Перед тем как записать краткое условие для задачи, из таблицы определим плотность свинца. Плотность свинца составляет 11 300 кг/м3. Все величины в условии заданы в системе СИ, поэтому можно сразу перейти к решению задачи.

В условии задачи фигурирует плотность, поэтому вначале записываем формулу для плотности, а затем по правилам алгебраических преобразований выражаем из этой формулы массу тела. Обратимся к нашему волшебному треугольнику

Проведем проверку размерности.

Кубические метры в числителе и в знаменателе сокращаются, и остаются только единицы измерения массы, килограммы. Подставим числовые данные и запишем ответ.

Полное решение задачи выглядит так