Ход работы, страница 45 - гдз по физике 7 класс тетрадь для лабораторных работ Генденштейн, Булатова

Лабораторная работа № 6. Измерение плотности твёрдых тел и жидкостей - страница 45.

Условие.

Ход работы

1. Измерение плотности вещества, из которого изготовлено тело правильной формы.

• Измерьте размеры бруска и запишите результаты с указанием погрешности (примите её равной цене деления линейки) в таблицу. Вычислите объём бруска и запишите результат без указания погрешности в таблицу.

Длина $\text{a}$, см	Ширина $\text{b}$, см	Высота $\text{c}$, см	Объём бруска $\text{V}$, см3	Масса бруска $\text{m}$, г	Плотность вещества $\rho$, г/см3

• Измерьте массу бруска с точностью до 1 г. Запишите результат измерений с указанием погрешности в таблицу.

• Найдите плотность вещества, из которого изготовлен брусок. Запишите результат без указания погрешности в таблицу.

2. Измерение плотности вещества, из которого изготовлено тело неправильной формы.

• Сделайте схематический рисунок экспериментальной установки для определения объёма тела неправильной формы.

• Измерьте массу тела неправильной формы с точностью до 1 г. Результат с указанием погрешности запишите в таблицу, приведённую ниже. В эту же таблицу записывайте результаты всех последующих измерений (с указанием погрешностей), а также результаты вычислений.

• Налейте в измерительный цилиндр воду приблизительно до половины, измерьте объём налитой воды $V_1$ и запишите результат с указанием погрешности.

• Погрузите полностью в воду тело неправильной формы, держа за нить, и измерьте суммарный объём $V_2$ тела и воды. Запишите результат с указанием погрешности.

• Вычислите по этим данным объём тела $\text{V}$ с учётом погрешности измерений. При сложении и вычитании измеренных значений погрешности измерений складываются.

$\text{m}$, г	$V_1$, см3	$V_2$, см3	$\text{V}$, см3	$\rho$, г/см3

• Найдите плотность вещества, из которого изготовлено тело неправильной формы, и запишите результат без указания погрешности в таблицу. Используя справочные данные, определите, из какого вещества может быть сделано это тело.

3. Измерение плотности и определение вида жидкости.

• Измерьте массу 50 мл неизвестной жидкости и запишите результат с указанием погрешности (1 г).

• Найдите плотность жидкости (без учёта погрешности).

• Используя справочные данные, определите, какая жидкость могла быть вам предложена.

4. Вывод:

Решение.

1. Измерение плотности вещества, из которого изготовлено тело правильной формы.

Для определения плотности бруска правильной формы, необходимо измерить его линейные размеры (длину, ширину, высоту), вычислить объем, а также измерить его массу. Плотность вычисляется как отношение массы к объему. Проведем гипотетический эксперимент.

Дано:

Размеры бруска, измеренные линейкой с ценой деления 0,1 см (погрешность измерения принята равной цене деления):
Длина $a = (5,0 \pm 0,1)$ см
Ширина $b = (3,0 \pm 0,1)$ см
Высота $c = (2,0 \pm 0,1)$ см
Масса бруска, измеренная весами с погрешностью 1 г:
$m = (81 \pm 1)$ г

Найти:

Объем бруска $\text{V}$.
Плотность вещества $\rho$.

Решение:

1. Вычислим объем бруска по формуле для объема прямоугольного параллелепипеда (без учета погрешности, как указано в задании):
$V = a \cdot b \cdot c$
$V = 5,0 \text{ см} \cdot 3,0 \text{ см} \cdot 2,0 \text{ см} = 30,0 \text{ см}^3$

2. Вычислим плотность вещества по формуле $\rho = \frac{m}{V}$ (без учета погрешности):
$\rho = \frac{81 \text{ г}}{30,0 \text{ см}^3} = 2,7 \text{ г/см}^3$

3. Занесем результаты измерений и вычислений в таблицу:

Длина a, см	Ширина b, см	Высота c, см	Объём бруска V, см³	Масса бруска m, г	Плотность вещества ρ, г/см³
$(5,0 \pm 0,1)$	$(3,0 \pm 0,1)$	$(2,0 \pm 0,1)$	30,0	$(81 \pm 1)$	2,7

Сравнивая полученное значение плотности со справочными данными (плотность алюминия $\approx 2,7$ г/см³), можно предположить, что брусок изготовлен из алюминия.

Ответ: Плотность вещества, из которого изготовлен брусок, составляет $2,7 \text{ г/см}^3$.

2. Измерение плотности вещества, из которого изготовлено тело неправильной формы.

Для определения плотности тела неправильной формы его объем измеряют методом вытеснения жидкости с помощью измерительного цилиндра (мензурки). Массу тела измеряют на весах.

Схематический рисунок экспериментальной установки:
На рисунке должны быть изображены два состояния измерительного цилиндра с водой: 1) с начальным объемом воды $V_1$; 2) с телом, погруженным в воду, и новым, общим объемом $V_2$. Объем тела вычисляется как разность $V = V_2 - V_1$.

Дано:

Масса тела, $m = (156 \pm 1)$ г.
Начальный объем воды в мензурке, $V_1 = (50 \pm 1) \text{ см}^3$.
Объем воды с погруженным телом, $V_2 = (70 \pm 1) \text{ см}^3$.
(Погрешность измерения объема мензуркой принята равной $\pm 1 \text{ см}^3$).

Найти:

Объем тела $\text{V}$.
Плотность вещества $\rho$.
Предполагаемый материал тела.

Решение:

1. Вычислим объем тела. Объем равен разности объемов воды в мензурке до и после погружения тела.
$V = V_2 - V_1 = 70 \text{ см}^3 - 50 \text{ см}^3 = 20 \text{ см}^3$.

2. Вычислим погрешность измерения объема. Согласно заданию, при вычитании измеренных значений их абсолютные погрешности складываются.
$\Delta V = \Delta V_1 + \Delta V_2 = 1 \text{ см}^3 + 1 \text{ см}^3 = 2 \text{ см}^3$.
Таким образом, объем тела с учетом погрешности: $V = (20 \pm 2) \text{ см}^3$.

3. Вычислим плотность вещества (без учета погрешности, как указано в задании):
$\rho = \frac{m}{V} = \frac{156 \text{ г}}{20 \text{ см}^3} = 7,8 \text{ г/см}^3$.

4. Занесем результаты в таблицу:

m, г	V₁, см³	V₂, см³	V, см³	ρ, г/см³
$(156 \pm 1)$	$(50 \pm 1)$	$(70 \pm 1)$	$(20 \pm 2)$	7,8

5. Сравним полученное значение плотности со справочными данными. Плотность стали составляет примерно $7,8 \text{ г/см}^3$. Это позволяет предположить, что тело изготовлено из стали.

Ответ: Плотность вещества тела неправильной формы равна $7,8 \text{ г/см}^3$; предположительно, это сталь.

3. Измерение плотности и определение вида жидкости.

Для определения плотности жидкости необходимо измерить массу известного объема этой жидкости.

Дано:

Объем жидкости, $V = 50$ мл $= 50 \text{ см}^3$.
Измеренная масса данного объема жидкости, $m = (46 \pm 1)$ г.

Найти:

Плотность жидкости $\rho$.
Вид жидкости.

Решение:

1. Вычисляем плотность жидкости по формуле $\rho = \frac{m}{V}$ (без учета погрешности, согласно заданию):
$\rho = \frac{46 \text{ г}}{50 \text{ см}^3} = 0,92 \text{ г/см}^3$.

2. Сравним полученное значение со справочными данными плотностей некоторых жидкостей:

• Вода: $\approx 1,00$ г/см³
• Керосин: $\approx 0,80$ г/см³
• Подсолнечное масло: $\approx 0,92 - 0,93$ г/см³
• Глицерин: $\approx 1,26$ г/см³

Полученное значение $0,92 \text{ г/см}^3$ наиболее близко к плотности подсолнечного масла.

Ответ: Плотность неизвестной жидкости составляет $0,92 \text{ г/см}^3$. Вероятнее всего, предложенная жидкость - подсолнечное масло.

4. Вывод:

В ходе выполнения лабораторной работы были изучены и применены на практике методы определения плотности твердых тел (правильной и неправильной формы) и жидкостей.

Основные результаты работы:

1. Для тела правильной формы (бруска) плотность была определена путем измерения его размеров и массы. Полученное значение $\rho = 2,7 \text{ г/см}^3$ позволило идентифицировать материал как алюминий.
2. Для тела неправильной формы объем был определен методом вытеснения жидкости. Рассчитанная плотность $\rho = 7,8 \text{ г/см}^3$ соответствует плотности стали.
3. Для неизвестной жидкости плотность была определена путем взвешивания известного объема. Рассчитанное значение $\rho = 0,92 \text{ г/см}^3$ соответствует плотности подсолнечного масла.

Данная работа демонстрирует, что плотность является фундаментальной физической характеристикой вещества, которая может быть использована для его идентификации. Также была показана процедура учета погрешностей прямых измерений и их суммирования при косвенных вычислениях (на примере нахождения объема тела неправильной формы).

Ответ: В ходе работы были измерены плотности трех веществ, которые были идентифицированы как алюминий ($\rho = 2,7 \text{ г/см}^3$), сталь ($\rho = 7,8 \text{ г/см}^3$) и подсолнечное масло ($\rho = 0,92 \text{ г/см}^3$).