Лабораторная работа 5, страница 27 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Исаченкова, Громыко

1) Какие характеристики тела необходимо знать, чтобы определить плотность его вещества?

Для определения плотности вещества тела необходимо знать две основные характеристики: его массу ($m$) и его объем ($V$). Плотность ($\rho$) рассчитывается по формуле: $\rho = \frac{m}{V}$.

Ответ: масса и объем.

2) В каких единицах в СИ измеряют плотность?

В Международной системе единиц (СИ) плотность измеряется в килограммах на кубический метр ($кг/\text{м}^3$).

Ответ: Килограммы на кубический метр ($кг/\text{м}^3$).

2. Измерьте плотность вещества прямоугольного бруска.

а) Линейкой измерьте длину $a$, ширину $b$ и высоту $c$ бруска. Вычислите объем бруска. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Для определения объема прямоугольного бруска необходимо измерить его длину ($a$), ширину ($b$) и высоту ($c$) с помощью линейки. Объем ($V$) вычисляется по формуле: $V = a \cdot b \cdot c$. Полученные значения измерений и рассчитанный объем необходимо было бы занести в соответствующую строку таблицы в столбцы "Длина $a$, см", "Ширина $b$, см", "Высота $c$, см" и "Объем $V$, см$^3$".

Ответ: объем бруска вычисляется как произведение его длины, ширины и высоты по формуле $V = a \cdot b \cdot c$.

б) Измерьте на весах массу $m$ бруска. Результат измерения занесите в таблицу.

Массу бруска ($m$) измеряют на весах, следуя правилам пользования ими (уравновешивание весов, подбор гирь). Полученное значение массы необходимо было бы занести в таблицу в столбец "Масса $m$, г".

Ответ: масса бруска измеряется с помощью весов.

в) Вычислите плотность вещества бруска. Результат вычислений занесите в таблицу.

Плотность вещества бруска ($\rho$) вычисляется путем деления измеренной массы ($m$) на вычисленный объем ($V$) по формуле: $\rho = \frac{m}{V}$. Полученное значение плотности в граммах на кубический сантиметр ($г/\text{см}^3$) и, при необходимости, переведенное в килограммы на кубический метр ($кг/\text{м}^3$), необходимо было бы занести в таблицу в столбцы "Плотность $\rho$, $г/\text{см}^3$" и "Плотность $\rho$, $кг/\text{м}^3$".

Ответ: плотность бруска вычисляется по формуле $\rho = \frac{m}{V}$.

г) Определите по таблице плотностей (см. Приложение, с. 40), из какого вещества изготовлен брусок.

После вычисления плотности вещества бруска, полученное значение необходимо сравнить с табличными значениями плотностей различных веществ (например, из Приложения на с. 40), чтобы определить, из какого материала он изготовлен. Вещество, плотность которого наиболее близка к вычисленному значению, и будет предполагаемым материалом бруска.

Ответ: вещество бруска определяется путем сравнения его вычисленной плотности с табличными значениями плотностей известных материалов.

3. Измерьте плотность пластилина.

а) С помощью весов и мензурки определите массу и объем пластилина. Результаты измерений занесите в таблицу.

Масса пластилина измеряется аналогично бруску, с помощью весов. Для определения объема пластилина используется метод вытеснения воды мензуркой. В мензурку наливают определенное количество воды, фиксируют начальный объем ($V_1$). Затем пластилин погружают в воду так, чтобы он полностью был под водой, и фиксируют новый объем ($V_2$). Объем пластилина ($V$) равен разности этих объемов: $V = V_2 - V_1$. Полученные значения массы и объема необходимо было бы занести в строку "Кусок пластилина" таблицы в столбцы "Масса $m$, г" и "Объем $V$, см$^3$".

Ответ: масса пластилина измеряется на весах, а его объем - методом вытеснения воды с помощью мензурки.

б) Вычислите плотность пластилина. Результат вычислений занесите в таблицу.

Плотность пластилина ($\rho$) вычисляется делением измеренной массы ($m$) на измеренный объем ($V$) по формуле: $\rho = \frac{m}{V}$. Полученное значение плотности в граммах на кубический сантиметр ($г/\text{см}^3$) и, при необходимости, переведенное в килограммы на кубический метр ($кг/\text{м}^3$), необходимо было бы занести в таблицу в столбцы "Плотность $\rho$, $г/\text{см}^3$" и "Плотность $\rho$, $кг/\text{м}^3$".

Ответ: плотность пластилина вычисляется по формуле $\rho = \frac{m}{V}$.

4. Ответьте письменно на контрольные вопросы.

а) Путем каких измерений (прямых или косвенных) была определена плотность вещества? Поясните свой ответ.

Плотность вещества была определена косвенным путем. Косвенные измерения – это измерения величин, которые не могут быть получены напрямую измерительным прибором, а рассчитываются по формулам на основе нескольких прямых измерений. В данном случае, масса тела (бруска, пластилина) измерялась прямо с помощью весов, а объем тела измерялся прямо (линейкой для бруска, мензуркой для пластилина). Сама же плотность не измерялась напрямую, а была рассчитана по формуле $\rho = \frac{m}{V}$, используя эти прямые измерения массы и объема.

Ответ: косвенным путем, так как плотность рассчитывается по формуле из двух напрямую измеренных величин: массы и объема.

б) Какая из плотностей (вещества бруска или пластилина) была измерена с меньшей погрешностью? Ответ обоснуйте.

Плотность вещества бруска, вероятно, была измерена с меньшей погрешностью. Обоснование: объем прямоугольного бруска определяется путем измерения его линейных размеров (длины, ширины, высоты) с помощью линейки, что является относительно точным методом. Объем пластилина определялся методом вытеснения воды мензуркой. Этот метод может иметь большую погрешность из-за ряда факторов: неточность определения уровня воды в мензурке, прилипание воды к стенкам пластилина при извлечении, возможность образования воздушных пузырьков внутри пластилина или на его поверхности, которые увеличат кажущийся объем, а также мениск жидкости в мензурке. Кроме того, брусок является твердым телом правильной формы, что упрощает измерения, тогда как пластилин может быть деформирован, и его объем может быть сложнее точно определить.

Ответ: плотность вещества бруска, поскольку его объем определяется более точно прямым измерением линейных размеров, чем объем пластилина методом вытеснения воды с возможными воздушными пузырьками и неточностями мензурки.

в) В каком состоянии вещества (жидком, твердом или газообразном) определить плотность труднее всего? Почему?

Определить плотность труднее всего в газообразном состоянии вещества. Обоснование: газы сильно сжимаемы, и их объем значительно зависит от температуры и давления. Масса газа при обычных условиях очень мала, что затрудняет ее точное измерение. Для измерения плотности газа требуется сложное оборудование, способное поддерживать постоянные условия (температуру, давление) и точно измерять малую массу газа в замкнутом объеме. В отличие от жидкостей и твердых тел, газы не имеют определенного объема и занимают весь предоставленный им объем, что также усложняет их измерение.

Ответ: в газообразном состоянии, так как газы сильно сжимаемы, их плотность сильно зависит от температуры и давления, а их малая масса затрудняет точные измерения.

5. Сделайте выводы.

Выводы по лабораторной работе должны включать: подтверждение того, что плотность вещества можно определить, измерив его массу и объем; сравнение полученных значений плотности для бруска и пластилина; анализ источников погрешностей в каждом методе измерения; и указание, из какого вещества, предположительно, изготовлены брусок и гвозди (если суперзадание выполнено).

Ответ: выводы должны содержать подтверждение методики определения плотности, сравнение результатов для разных веществ, анализ погрешностей измерений и идентификацию материалов.

6. Выполните суперзадание.

Измерьте плотность вещества гвоздей, используя только весы и мензурку с водой. Из какого вещества изготовлены гвозди?

Для измерения плотности гвоздей необходимо выполнить следующие шаги:

1. Измерение массы гвоздей: Положите несколько гвоздей на весы и измерьте их общую массу ($m$). Для повышения точности можно взвесить достаточное количество гвоздей.
2. Измерение объема гвоздей: Налейте в мензурку определенное количество воды ($V_1$) и зафиксируйте его. Осторожно опустите все взвешенные гвозди в мензурку с водой так, чтобы они полностью погрузились. Зафиксируйте новый объем воды с гвоздями ($V_2$). Объем гвоздей ($V$) будет равен разности этих объемов: $V = V_2 - V_1$.
3. Вычисление плотности: Рассчитайте плотность вещества гвоздей по формуле $\rho = \frac{m}{V}$.
4. Определение вещества: Сравните полученное значение плотности с табличными значениями плотностей различных металлов (например, железа, стали, меди, алюминия). Гвозди, как правило, изготавливаются из стали или железа. Плотность железа составляет около $7870 \text{ кг}/\text{м}^3$, стали – около $7850 \text{ кг}/\text{м}^3$. Если вычисленная плотность будет близка к этим значениям, то можно сделать вывод, что гвозди изготовлены из железа или стали.

Ответ: плотность гвоздей измеряется взвешиванием их на весах для определения массы, и определением их объема методом вытеснения воды в мензурке. Далее плотность рассчитывается как отношение массы к объему. Сравнение полученного значения с табличными плотностями позволит определить материал, например, сталь или железо.