Гидростатическое взвешивание гранатов (стр. 1 )

XV Городская научно-практическая конференция учащихся

Секция «Физика»

ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ВЗВЕШИВАНИЕ ГРАНАТОВ

Авторы: Гайнутдинова Юлия, Дорохова Екатерина

учащиеся ТО «Квант» МБОУ ДОД «Мастер +»

Железнодорожного района г. Самары

Научный руководитель:

Педагог дополнительного образования

МБОУ ДОД «Мастер +»

2014 год

Содержание

Содержание 1

Введение 2

Глава I. ТАКИЕ РАЗНЫЕ ГРАНАТЫ. 7

Глава II ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ВЗВЕШИВАНИЕМ 10

2.1 Взвешивание 10

2.2 Гидростатическое взвешивание 10

2.3. Измерения физических величин 11

2.4. Погрешности 11

2.5. Оценка погрешностей результатов прямых измерений. 12

2.6. Доверительная вероятность и доверительный интервал. 14

Глава III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 15

3.1 Определение плотности гранатов методом гидростатического взвешивания 15

3.1.1 Порядок выполнения работы 15

3.1.2. Расчетная часть 16

3.1.3 Выводы 17

Глава IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РЕШЕНИЙ НЕСКОЛЬКИХ ЗАДАЧ ПО ГИДРОСТАТИКЕ 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25

Приложения 26

ЛИТЕРАТУРА 40

Введение

Нашему творческому объединению в этом году исполнилось 15 лет. За это время ребята сделали много личных открытий, узнали много интересного. Нам очень нравиться самим придумывать и проводить эксперименты.

Рис.1 Иллюстрация к работе «Исследование взаимодействия ионизирующих излучений с живыми организмами» Ильиной Марии

Тот материал, который появляется на занятиях ТО “Квант “ можно использовать на уроках физики. Так, например, Арзянцева Лиза и Ильина Маша составляли карту предприятий г. Самары, на которых используются источники радиационных излучений, изучали как воздействуют радиационные излучения на наш организм и как могут попасть в организм человека. Результаты их исследований используются на уроках физики при изучении темы ”Воздействие радиационных излучений на живые организмы “ в 9 классе.

Рис.2 Клюев Влад и Саша Попов придумали использовать пластиковую трубку для создания прибора, на котором можно изучать изотермический процесс.

Рис.3 Саша Савельев рассказывал о том, на каком космическом корабле можно долететь до Марса. Оказывается, это может быть реактивный тепловой двигатель.

А вот воздушный змей нам так и не удалось запустить, но зато мы узнали, как воздухом удерживаются самолеты и другие летательные аппараты, как движутся тела, когда сопротивлением воздуха нельзя пренебречь.

Рис.4 Апполонова Маша и Юля Скапцова на занятиях “ Квант “

Рис.5 Для исследования инертности тел пригодились наши игрушечные машинки

Рис.6 Относительно меня раскружилася Земля. Так называется шуточный рисунок Емельяновой Насти, который она сделала для иллюстрации исследовательского реферата по теории относительности в год Энштейна.

Организация учебно-исследовательской деятельности на уроках опирается на опыт и познавательный интерес ребят. Подобрать материал для такой деятельности в рамках школьной программы не так-то просто.

Наша работа относится к числу работ методического характера и может быть использована на уроках физики в общеобразовательных школах для организации исследовательских экспериментальных работ учащихся. Она является завершающей в цикле, который был создан учащимися творческого объединения «Квант» при МБОУ ДОД ЦДТ «Мастер +» в течение нескольких лет. Они уже используются на уроках физики в школе № 76, некоторая часть – в других школах Железнодорожного района. Содержание некоторых из этих работ и методички для их использования размещены на сайте lbazhenova. ucoz. ru. В каждой из этих работ используется простое лабораторное оборудование, которое есть в каждом кабинете физики. Можно использовать этот материал и для организации учебной проектной деятельности учащихся (Приложение 1).

Рис. 8,9 Урок проектной деятельности в 9В классе. Тема: «Исследование зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити, массы груза и амплитуды колебаний».

Рис. 10 На занятиях мы можем обсуждать не только проблемы физики и астрономии. Тема: «Зачем нужны наркотики?»

Работы объединяет общая цель: окружающая жизнь – это лаборатория, в которой происходит процесс познания. В цикл входят 3 работы по электродинамике, 1 работа по оптике, 3 работы по механике. Выполняя исследования, учащиеся синтезируют знания и активно применяют их для решения конкретных задач. Наша новая работа о гидростатическом взвешивании.

Цель: Использовать метод гидростатического взвешивания для определения плотности полудрагоценных камней – гранатов и измерения силы Архимеда рычажными весами.

Задачи:

По Интернету познакомиться с методом гидростатического взвешивания. Определить плотность гранатов методом гидростатического взвешивания и путем сравнения с табличными значениями установить их подлинность. Предложить варианты измерения силы Архимеда с помощью рычажных лабораторных весов и обосновать их экспериментально.

Гипотезы: 1.Образцы исследуемых гранатов – это одна из распространенных разновидностей гранатов, предположительно альмандины или пиропы.

2. В условиях школьных физических лабораторий силу Архимеда можно измерять рычажными весами.

Объект исследования: изучение гидростатического взвешивания в школьной физической лаборатории.

Предмет исследования: 1. Применение метода гидростатического взвешивания для определения плотности гранатов;

2. Возможность применения рычажных весов для определения силы Архимеда.

Глава I. ТАКИЕ РАЗНЫЕ ГРАНАТЫ.

Люди верят, что кольцо с гранатом дает его владельцу власть над людьми. Гранат – талисман реформаторов и преобразователей, духовно устремленных, ибо обладает небесной чистотой и оттуда черпает, как из неиссякаемого кладезя, свои энергетические подарки. Талисман семьи, гранат налаживает отношения даже с далекими родственниками, а детей делает послушными. Гранаты считаются также символами верности, веры, преданности и силы. При идентификации гранатов плотность камней является важным, но вторичным фактором. Первичными факторами становятся цвет (видимый глазом и читаемый по спектральному анализу) и коэффициент преломления. Альмандин – лиловый сорт граната, плотность 3,8 – 4,3г/см Это самая твердая и одна из самых распространенных разновидностей гранатов. Он хорош для подростков, особенно девочек. Он поможет сделать выбор, куда пойти учиться.

Рис.11 Альмандины

В США есть местечко, которое называют 4 угла. На практически ровной поверхности тут и там торчат скалы вулканического происхождения, самых причудливых форм,

а дальше на юг начинаются настоящие чудеса. Куда не кинь взгляд, везде видны иногда невысокие, а иногда до 3-х метров высотой муравейники, на поверхности которых после сильного дождя проступают небольшие красные камешки. При строительстве своих "дворцов" муравьи зачем-то вытаскивают наверх и хранят в наземной части своих сооружений эти камни. Биологическая наука не сумела пока понять причину такой страсти мурашей к коллекционированию.

Рис.11. Четыре угла

Пироп — разновидность граната густого темно-красного цвета; один из самых популярных ювелирных камней, известный с глубокой древности. Состав: магниево-алюминиевый ортосиликат — Mg3Al2[SiO4]3. Окраска пиропа: от розовато-красной и кроваво-красной до коричневато-черной. Кристаллы пиропа представляют собой правильные многогранники или более сложные комбинации изометричных форм. Также встречается в виде небольших округлых зерен и агрегатов. Просвечивающий до прозрачного. Блеск стеклянный до жирного. Плотность: 3,6 - 3,86 г/см3. Ряд значимых месторождений этих гранатов разрабатывается на африканском континенте: в Нигерии, Судане, Зимбабве, Кении, Конго (бывший Заир). Кристаллы с эффектом александрита (гранат малайя) встречаются в Танзании (бассейн реки Рис. 12 Муравьиные гранаты Умба) и на юге острова Мадагаскар (близ Бекили). В ЮАР, в Якутии пироп извлекается попутно вместе с алмазами. В США его добывают во многих штатах (Аризона, Арканзас, Колорадо, Юта)

 

Рис.13 гранаты – пиропы

Еще много интересного можно рассказать о гранатах, но как определить настоящие ли они. Мы попробовали сделать это, используя гидростатическое взвешивание.

Глава II ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН ВЗВЕШИВАНИЕМ

2.1 Взвешивание

Взвешивание - определение массы тел (объектов) с помощью весов. Различают дискретное взвешивание, когда массу каждого тела измеряют отдельно с использованием какого-либо типа весов, и непрерывное взвешивание, когда определяют суммарную массу материала при его транспортировке, например ленточным транспортером. Для определения плотности тела или жидкости используют гидростатическое взвешивание. Массу объекта взвешиванием определяют путем сравнения его силы тяжести с силой тяжести мер массы - гирь. При взвешивании на обычных гирных весах такое сопоставление осуществляется непосредственно в момент взвешивания. Гири характеризуются номинальной массой (обычно от 1 мг до 20 кг) и допускаемыми погрешностями (см. табл.). Гири подразделяют на эталонные, образцовые (для поверочных операций), рабочие и специальные. Наборы содержат гири, образующие обычно ряд, кратный 1,2,2 и 5 (напр., 1; 2; 2; 5; 10; 20; 20 и 50).