Творческая домашняя работа по физике «Домашние эксперименты»

Творческая домашняя работа по физике

«Домашние эксперименты»

Автор: Николаева Алина,

7 класс МОУ СОШ №1 г. Пошехонье

 

Учитель: Кустова

Марина Михайловна,

учитель физики и математики

МОУ СОШ №1 г. Пошехонье

 

Задание 1. Определите верхний предел измерений, цену деления и погрешность 5-ти измерительных приборов и приспособлений, которые есть у вас дома. Опишите подробно, как вы находили цену деления шкалы каждого прибора.

 

Цена деления – это разность значений величин, соответствующих двум

соседним отметкам шкалы.

Для того чтобы определить цену деления, необходимо:
- найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величины;
- вычесть из большего значения меньшее и полученное число разделить на число делений находящихся между ними.

Предел измерения – наибольшее и наименьшее значения величины, которые можно измерить данным прибором.

Погрешность измерения – оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Погрешность измерений равна половине цены деления шкалы измерительного прибора.

1. Линейка

 

 

 

 

 

2 . Термометр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 . Рулетка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Медицинский термометр

 

 

 

 

 

 

8. Весы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 2. Разрежьте кусок мыла, окуните срезом в воду, стряхните и сильно прижмите ко дну мелкой фарфоровой тарелки. Вы сможете поднять тарелку вверх, держа за мыло. Объясните с точки зрения физики, что удерживает тарелку?

 

Для проведения опыта мне понадобились фарфоровая тарелка и кусок мыла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я взяла кусок мыла и разрезала его на две части.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прижав сухой кусок мыла ко дну фарфоровой тарелки, я попыталась поднять тарелку вверх, держа за мыло. У меня ничего не вышло. Тарелка осталась на месте.

Затем я окунула половину куска мыла в воду, стряхнула и сильно прижала ко дну фарфоровой тарелки. Мне без проблем удалось поднять тарелку вверх, держа за мыло!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почему же так происходит? Почему с помощью сухого куска мыла я не смогла поднять тарелку, а стоило смочить мыло водой и я без труда это сделала?

Известно, что все тела состоят из молекул. Между молекулами веществ существует взаимное притяжение. Каждая молекула притягивает к себе соседние молекулы, и сама притягивается ими.

Притяжение между молекулами в разных веществах неодинаково. Притяжение между молекулами становится заметным только тогда, когда они находятся очень близко друг к другу.

В случае, когда кусок мыла, смоченный водой, я плотно прижимаю к дну фарфоровой тарелки, молекулы воды находятся на очень близких расстояниях друг от друга, поэтому тарелку я легко поднимаю с помощью куска мыла. А для того, чтобы оторвать мыло от тарелки, требуется приложить усилие. Оторвав кусок мыла от тарелки, я вижу, что и на дне тарелки остался тонкий слой воды, т.е. и мыло и тарелка оказались смочены водой (смачивание твердого тела жидкостью). Значит при отрывании мыла от тарелки, я преодолеваю притяжение между молекулами воды. Разрыв произошел там, где молекулы воды соприкасаются друг с другом.

В случае же с сухими телами (мыло и тарелка) срастить их не получается, даже плотно прижимая их друг к другу. Из-за неровностей на их поверхностях не удается их сблизить на то расстояние, на котором частицы могут притягиваться друг к другу. То есть, большинство молекул этих двух тел находятся при прижимании на том расстоянии, при котором силы притяжения между молекулами очень малы или не действуют вовсе.

 

 

Задание 3. Опустите кусок пластилина в высокий сосуд с водой. Какое явление вы наблюдаете? Рассчитайте скорость движения пластилина в м/с и км/ч.

 

Я налила в высокий сосуд воды и опустила туда кусок пластилина. Пластилин начал опускаться на дно сосуда. Это значит, что плотность пластилина больше плотности воды, а сила тяжести больше архимедовой силы.

Я измерила путь S, пройденный пластилином (высота столба воды) и время t погружения пластилина на дно сосуда и вычислила скорость движения пластилина υ по формуле

υ = S/ t.

Дано: Найти:

 

S = 30 см = 0,3 м υ

t = 6 с

 

Решение:

υ = S/ t

υ = 0,3 м / 5 с = 0,06 м/с = 0,216 км/ч.

 

Ответ: 0,06 м/с; 0,216 км/ч.

 

Задание 4. Возьмите пачку бумаги. Измерьте её длину, ширину и толщину. Определите объем одного листа, если их количество известно. Рассчитайте массу одного листа, если плотность бумаги известна.

 

Я взяла пачку бумаги, содержащую 54 листа. Для того, что бы найти объем пачки бумаги, я измерила ее длину, ширину и толщину с помощью линейки.

Измерения показали, что длина пачки равна 29,5 см, ширина – 21 см, толщина – 1см.

Общий объем пачки я нашла по формуле:

V=a*b*c
V = 29,5 см * 21 см * 1см = 619,5 см3

 

Для того чтобы найти объем одно листа V1, я общий объем пачки разделила на количество листов в ней

V1 = 619,5 см3 : 54 = 11,5 см3.

Массу одного листа я рассчитала, зная объем одного листа и плотность бумаги (0,8 г/см3).

m = ρ * V

m = 0,8 г/см3 * 11,5 см3 = 9,2 г.

Ответ: объем одного листа равен 11,5 см3; масса одного листа равна 9,2 г.

Задание 5. Определите объем канцелярской скрепки.

 

С помощью весов я определила массу скрепки. Она оказалась равной 1,9 граммов.

В таблице плотностей твердых тел я нашла, чему равна плотность стали. Плотность стали равна 7,8 г/см3.

Объем канцелярской скрепки я вычислила по формуле

V = m : p

V = 1,9 г : 7,8 г/см3= 0,24358974см3 ≈ 0,24 см3

 

Я попробовала определить объем скрепки так же с помощью мензурки. Но оказалось, что даже погрешность измерения мензурки больше, чем объем скрепки. Поэтому, этот способ в данном случае не подходит.

 

Задание 6. Подумайте и найдите емкость любой кастрюли (на которой, естественно, она не указана), имеющейся у вас на кухне, если есть весы и набор гирь, а также справочник по физике, где вы можете найти значение плотности воды.

 

Для нахождения емкости кастрюли, мне понадобились кастрюля, весы, набор гирь, справочник по физике и вода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пользуясь весами и набором гирь, я определила массу пустой кастрюли. Она оказалась равной 1 кг.

Я наполнила кастрюлю водой по края и измерила массу кастрюли с водой. Масса кастрюли и воды вместе оказалась равной 4 кг.

Я нашла массу воды, которую вмещает кастрюля.

mв = 4 – 1 =3кг

Зная плотность воды (1000кг/м3) и массу воды, которую вмещает кастрюля, я нашла объем вмещаемой воды. А это и есть емкость кастрюли.

V= m/ ρ

V = 3кг : 1000 кг/м3 = 0,003 м3 = 3 л

 

Ответ: 3 литра емкость кастрюли.

Задание 7. Известно, что средняя плотность тела человека примерно равна плотности воды (1000 кг/м3). Зная массу своего тела, вычислите его объѐм.

 

Массу своего тела я определила с помощью весов. Она оказалась равной 40кг.

Зная среднюю плотность тела и его массу, я вычислила объем тела по формуле

V = m/ ρ

V = 40кг : 1000кг/м3 = 0,04 м3 = 40 л

 

Ответ: объем моего тела равен 40 л.

 

Задание 8. Определите плотность пластилина. Все необходимые измерения проведите самостоятельно. Почему он липкий? Объясните это явление с учетом молекулярного строения вещества.

 

Для того, что бы определить плотность пластилина нужно знать его массу и объем.

Я нашла объем куска пластилина по формуле: V = a * b * c. Длину а, ширину b и высоту с куска пластилина измерила с помощью линейки.

Получила следующие результаты:

а = 6,3 см; b = 2,1 см; с = 1,2 см

V = 6,3 см * 2,1 см * 1,2 см = 15,876 см3.

Массу куска пластилина я измерила с помощью весов. Масса куска пластилина оказалась равной 20,3 г.

Зная массу и объем куска пластилина, я вычислила плотность пластилина по формуле:

ρ = m/ V

ρ = 20,3 г/ 15,876 см3 = 1,28 г/см3.

Ответ: 1,28 г/см3.

Нам известно, что между молекулами веществ существует взаимное притяжение. Притяжение между молекулами становится заметным только тогда, когда они находятся очень близко друг к другу на расстояниях сравнимых с размерами самих молекул.

Когда мы пытаемся соединить куски разбитого стекла, у нас не получается получить целое стекло. Места раскола неровные, имеют шероховатости, трещины. Значит, мы не сможем сблизить молекулы в этих местах на расстояние, на котором начинает действовать притяжение. Поэтому стекло восстановить путем прижимания одного осколка к другому не получится.

С пластилином все обстоит по-другому. Молекулы двух кусков пластилина, которые мы соединяем, находятся на очень близких расстояниях друг от друга. Поэтому пластилин такой липкий.

Задание 9. Определите плотность некоторых веществ, окружающих вас в быту. Все необходимые измерения проведите самостоятельно.

 

Я попыталась определить плотности некоторых веществ, окружающих меня в быту и вот что у меня получилось.

Приборы и материалы, использовавшиеся мной для выполнения задания: мензурка, электронные весы, мерный стакан, линейка, штангенциркуль, нитка.

 

1. Чайная ложка.

 

Массу ложки я измеряла при помощи весов, объем – с помощью мензурки. Я налила в мензурку воду и измерила её первоначальный объем V1. Затем я опустила в воду ложку и снова измерила объем воды V2. Вычислив разность объемов V1 и V2, я определила объем ложки V.

 

 

2. Картофель.

 

Массу картофеля я измеряла при помощи весов, объем – с помощью мензурки. Измерения проводила таким же образом, что и в первом опыте.

 

 

3. Шоколад.

 

Массу шоколада я измеряла при помощи весов, объем вычислила по формуле V=abc, где a – высота дольки шоколада, b – длина дольки шоколада, c – ширина дольки шоколада. Длину, ширину и высоту дольки шоколада я измеряла линейкой.

a = 0,75см

b = 2,8см

c = 2,2см

 

 

4. Мыло хозяйственное.

 

Масса мыла была указана на упаковке, объем вычислила по формуле V=abc, где a – длина куска хозяйственного мыла, b – ширина куска хозяйственного мыла , c – высота куска хозяйственного мыла. Длину, ширину и высоту куска хозяйственного мыла я измеряла линейкой.

a = 9,2см

b = 5,2см

c = 2,8см

 

 

5. Кетчуп.

 

Масса и объем кетчупа были указаны на упаковке.

 

 

6. Майонез.

 

Масса майонеза была указана на упаковке, объем я определила с помощью мензурки. Я налила воду в банку из под майонеза, а затем перелила её в мензурку и определила объем банки.

 

 

7. Сливочное масло.

 

Масса масла была указана на упаковке, объем масла я вычислила по формуле V=abc, где a – высота куска сливочного масла, b – длина куска сливочного масла, c – ширина куска сливочного масла.

a=2,7см

b=9,8см

c=7,3см

 

 

8. Деревянная линейка.

 

Массу линейки я определила с помощью весов, объем вычислила по формуле V=abc, где a – высота линейки, b – ширина линейки, c – длина линейки (длину и ширину измерила линейкой, высоту – штангенциркулем).

a=0,2см

b=2,5см

c=40,72см

 

 

9. Манная крупа.

 

Массу и объем крупы определила с помощью мерного стакана.

 

10. Тетрадный лист.

 

Массу листа я определила с помощью весов, объем вычислила по формуле V=abc Длину и ширину листа я измерила линейкой (а=166мм, b=203мм). Высоту листа я определила методом рядов. Для этого я измерила линейкой высоту тетради без обложки (2,8 мм), затем посчитала количество листов в тетради. Поделив высоту тетради на количество листов, я определила высоту одного листа (0,07 мм).

V = 203мм * 166м * 0,07мм = 2358,86мм3 = 23,5886см3 ≈ 23,6см3

 

 

11. Мел (цилиндрической формы).

 

Массу мела я измерила весами, а объем вычислила по формуле V = Sосн*h, где Sосн – площадь основания цилиндра, h – высота цилиндра. Площадь основания цилиндра нашла по формуле Sосн=πR2, выразив радиус из формулы длины окружности с=2 πR. Длину окружности определила с помощью нитки.

Получились следующие результаты:

с=3см

h=8см

R=0,48см

Sосн=0,72см2

 

 

 

Задание 10. В стакан с теплой водой опустите несколько кусочков сахара. Уровень воды при этом повысится. Почему после того, как вы размешаете сахар, уровень воды станет прежним? Почему чай заваривают горячей, а не холодной водой?

 

Я налила в стакан теплой воды и опустила в воду несколько кусочков сахара. Уровень воды в стакане обозначила красной линией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

После того, как я опустила в воду сахар, уровень воды в стакане повысился.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я размешала сахар, и уровень воды в стакане стал прежним.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Почему так произошло?

Когда я отпустила в стакан кусочки сахара, то сахар вытеснил часть воды и занял ее место. Из-за этого уровень воды поднялся. Через некоторое время сахар начал растворятся в теплой воде и уровень воды стал понижаться.

Наблюдаемое явление объясняется тем, что молекулы воды и сахара движутся непрерывно и беспорядочно и распространяются по всему объему жидкости. Жидкость становится однородной, получается сладкая вода. Между молекулами воды существуют промежутки, в эти промежутки и проникают молекулы сахара. В результате, объем воды не изменяется, а остается прежним. Наблюдаемое явление называется диффузией. Диффузия – это явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

Процесс диффузии ускоряется с повышением температуры. Это происходит потому, что с повышением температуры увеличивается скорость движения молекул.

Именно поэтому чай заваривают горячей водой. В холодной воде диффузия происходит намного медленнее. Если опустить пакетик чая в холодную воду, то чай будет настаиваться около 20 минут, но вкус и цвет его будут менее насыщенными, чем у чая, заваренного в горячей воде.

Горячая вода: вода окрашивается моментально

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Холодная вода: вода практически не окрашивается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 11. Какой вес будет иметь слиток золота, размеры которого соответствуют размерам вашего школьного рюкзака?

 

Для решения этой задачи мне необходимо было провести некоторые измерения. Я измеряла длину, ширину и высоту своей школьной сумки. Эти измерения мне были необходимы для того, чтобы узнать объем сумки.

В условии задачи сказано, что размер (объем) слитка золота соответствует размеру школьной сумки. Зная объем золота и его плотность, я вычислила массу слитка. А зная массу и ускорение свободного падения, я рассчитала вес слитка золота.

 

Ответ: P=2478, 4906Н

 

Задание 12. Рассчитайте давление, которое оказывает лезвие ножа на капусту, при нажатии с силой 50 Н. Длину и толщину режущего края ножа осторожно измерьте самостоятельно. Сравните это давление со своим давлением на лёд, если вы наденете коньки. Длина лезвия 20 см, а ширина – 4 мм.

 

Для того, чтобы рассчитать, какое давление, оказывает лезвие ножа на капусту, вначале я измерила длину и толщину режущего края ножа. Зная длину и толщину режущего края ножа, я вычислила, чему равна площадь режущего края. По известным площади режущего края ножа и силе нажатия на нож, я вычислила давление, оказываемое ножом на капусту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: р = 500000Па = 500кПа.
 

Таким же образом я рассчитала, какое давление я буду оказывать на лед, если надену коньки.

Массу своего тела я измерила на весах. Она оказалась равной 45 кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: р = 275625 Па = 275,625 кПа

500000 Па > 275625 Па

Лезвие ножа оказывает на капусту большее давление, чем я, когда стою в коньках на льду на двух ногах. Если я буду стоять на одной ноге, то большее давление буду оказывать я.

 

Задание 13. Определите силу давления атмосферы на поверхность учебника по физике. Атмосферное давление считать нормальным.

 

С помощью линейки я измерила длину (а) и ширину (b) учебника по физике. Записала результаты в таблицу и перевела их в систему СИ. По полученным данным я рассчитала площадь поверхности учебника, пользуясь формулой

S = a * b.

 

 

Считая атмосферное давление нормальным (760мм.рт.ст.=101300Па), я рассчитала силу давления атмосферы на учебник физики по формуле

 

F = p * S

 

и получила следующие результаты

 

F = 101300Па * 0,038076 =3857,0988Н.

После проделанной работы, я пришла к выводу: сила давления атмосферы на поверхность учебника по физике равна 3857,0988Н или примерно равна 3,9кН (при нормальном атмосферном давлении).