4.4. Густина.

 

Тип уроку: урок формування нових знань і способів діяльності.

Основна ідея уроку: спираючись на сформоване поняття маси та досвід учнів під час лабораторної роботи №6, підвести їх до розуміння того, що маса сама по собі не дає змоги повністю охарактеризувати речовину, і сформувати поняття густини як фізичної характеристики речовини, що пов'язує її масу та об'єм.

---

Результати навчання у фокусі уроку

Група	Результат, який формуємо
1. Пізнання світу природи засобами наукового дослідження	Досліджує залежність маси тіла від його об'єму; порівнює тіла, виготовлені з різних речовин; на основі результатів спостережень формулює припущення про фізичну характеристику речовини.
2. Опрацювання, систематизація та представлення інформації	Опрацьовує дані про масу та об'єм тіл; порівнює результати вимірювань; використовує позначення фізичних величин і одиниці їх вимірювання; записує та перетворює формулу густини; представляє результати у вигляді таблиці, розрахунків і висновку.
3. Усвідомлення закономірностей природи, ролі природничих наук і техніки	Розуміє густину як фізичну характеристику речовини; встановлює зв'язок між густиною, масою та об'ємом; пояснює фізичний зміст формули $\rho=\frac{m}{V}$; розуміє, що різні речовини за однакового об'єму можуть мати різну масу.
4. Розвиток наукового мислення, розв'язання проблем	Аналізує ситуації, у яких потрібно порівняти речовини за густиною; прогнозує, яке з тіл має більшу масу за однакового об'єму; розв'язує прості задачі на визначення густини, маси або об'єму; обґрунтовує свої висновки.

---

Хід уроку

І. Організація навчальної діяльності

Учитель демонструє два предмети приблизно однакового розміру, наприклад дерев'яний та металевий бруски.

Запитання:

На вигляд ці тіла можуть бути приблизно однаковими за розміром. Чи однаковою буде їхня маса?

Учні висловлюють припущення.

Учитель:

Ми вже вміємо вимірювати масу. Але чи достатньо знати тільки масу, щоб охарактеризувати речовину, з якої виготовлено тіло?

---

ІІ. Актуалізація знань

Учитель повертається до лабораторної роботи №6.

— Що ми вимірювали під час лабораторної роботи?

— Яким приладом?

— У яких одиницях визначали масу?

— Чи мали тіла однаковий розмір?

— Чи могла однакова маса належати тілам різного об'єму?

Учитель створює проблемну ситуацію:

Уявімо два тіла масою по 1 кг. Одне займає невеликий об'єм, а друге — значно більший. Чи можна сказати, що вони виготовлені з однакової речовини?

---

ІІІ. Дослідницька ситуація «Однаковий об'єм — різна маса»

Учитель демонструє тіла приблизно однакового об'єму, виготовлені з різних матеріалів.

Учні порівнюють їх.

Запитання

1. Чи однаковий приблизно об'єм тіл?

2. Чи однакова їхня маса?

3. Чому за однакового об'єму маси можуть бути різними?

4. Що це говорить про речовину?

Учні формулюють припущення.

Учитель:

Отже, речовини відрізняються не лише зовнішнім виглядом. В однаковому об'ємі різних речовин може міститися різна маса.

---

IV. Проблема уроку

Учитель:

Нам потрібно знайти таку фізичну величину, яка дозволить порівнювати речовини незалежно від того, якої маси чи якого розміру взяте тіло.

Проблемне запитання

Як порівняти «щільність» різних речовин, якщо ми маємо тіла різного розміру?

Учні пропонують способи.

Учитель підводить до ідеї:

Потрібно визначити, яка маса припадає на одиницю об'єму.

---

V. Формуємо поняття густини

Учитель:

Густина речовини — фізична величина, що характеризує речовину і визначається відношенням маси тіла до його об'єму.

Формула:

$$\rho=\frac{m}{V}$$

де:

• $\rho$ — густина;

• $m$ — маса;

• $V$ — об'єм.

Фізичний зміст

Учитель:

Густина показує, яка маса речовини міститься в одиниці її об'єму.

---

VI. Одиниця густини

У системі SI:

$$1\ \text{кг/м}^3.$$

Учитель демонструє логіку одиниці:

$$\rho=\frac{m}{V}$$

тому:

$$[\rho]=\frac{\text{кг}}{\text{м}^3}.$$

Учні пояснюють, що означає одиниця густини.

---

VII. Встановлюємо зв'язок між величинами

На дошці:

$$\rho=\frac{m}{V}$$

Звідси:

$$m=\rho V$$ $$V=\frac{m}{\rho}$$

Учитель:

Тепер ми можемо за двома відомими величинами визначити третю.

Це важливо для подальшої лабораторної роботи №7.

---

VIII. Досліджуємо залежність

Учитель пропонує таблицю.

Речовина	Маса	Об'єм	$\rho=\frac{m}{V}$
А	200 г	100 см³	?
Б	780 г	100 см³	?
В	100 г	100 см³	?

Учні обчислюють густину.

Після цього:

Яка речовина має найбільшу густину?

Що це означає фізично?

Учні повинні перейти від числової відповіді до пояснення:

За однакового об'єму речовина з більшою густиною має більшу масу.

---

IX. Важливе розрізнення: маса і густина

Учитель пропонує ситуацію:

Великий дерев'яний брусок може мати більшу масу, ніж маленький металевий предмет.

Запитання:

Чи означає це, що деревина має більшу густину?

Учні аналізують.

Висновок:

Маса характеризує конкретне тіло, а густина характеризує речовину.

Це ключовий момент уроку.

На дошці:

МАСА → конкретне тіло

ГУСТИНА → речовина

---

X. Проблемне завдання

Два кубики мають однаковий об'єм.

Перший виготовлений із речовини густиною:

$$\rho_1=2\ \text{г/см}^3$$

Другий:

$$\rho_2=5\ \text{г/см}^3$$

Запитання:

Який кубик матиме більшу масу?

Учні мають пояснити без обчислення:

За однакового об'єму більшу масу матиме тіло з більшою густиною.

Після цього можна перевірити висновок обчисленням.

---

XI. Навчальна задача

Задача.

Маса металевого тіла становить 780 г, а його об'єм — 100 см³. Визначити густину металу.

Алгоритм

1. Записати відомі величини.

2. Вибрати формулу.

3. Підставити значення.

4. Виконати обчислення.

5. Записати одиницю.

6. Сформулювати відповідь.

$$\rho=\frac{m}{V}$$ $$\rho=\frac{780\ г}{100\ см^3}=7{,}8\ г/см^3.$$

Запитання після розв'язання

Що можна дізнатися про речовину, знаючи її густину?

Це створює основу для наступної лабораторної роботи.

---

XII. Густина як спосіб визначення речовини

Учитель:

Якщо ми експериментально визначимо густину невідомої речовини, а потім порівняємо отримане значення з відомими значеннями густини різних речовин, чи зможемо встановити, з чого виготовлене тіло?

Учні обґрунтовують.

Саме тут формується майбутня практична дія:

виміряти → обчислити → порівняти → зробити висновок.

---

XIII. Підготовка до лабораторної роботи №7

Учитель:

На наступному уроці ми перевіримо, чи працює цей спосіб на практиці.

Учні прогнозують послідовність дій.

Для визначення густини потрібно знати:

масу тіла

об'єм тіла

↓

$$\rho=\frac{m}{V}$$

Учитель ставить проблемне запитання:

А як визначити об'єм тіла, якщо воно має неправильну форму?

Учні пропонують способи.

Це важливий момент підготовки до ЛР №7: учні мають зрозуміти, що спосіб визначення об'єму залежить від форми тіла.

---

XIV. Формувальне оцінювання

Ознака результату	Що демонструє учень
Спостерігає	виявляє відмінність мас тіл однакового об'єму
Порівнює	порівнює речовини за густиною
Пояснює	пояснює фізичний зміст густини
Використовує формулу	визначає густину, масу або об'єм
Опрацьовує інформацію	працює з таблицями та результатами вимірювань
Розрізняє поняття	пояснює відмінність між масою та густиною
Робить висновок	пов'язує отримане значення густини з властивостями речовини
Планує дослідження	визначає, які величини потрібно виміряти для визначення густини

---

XV. Рефлексія

Учитель пропонує завершити речення:

Густина — це...

Густина показує...

Щоб визначити густину тіла, потрібно знати...

Маса характеризує..., а густина характеризує...

Якщо два тіла мають однаковий об'єм, то більшу масу матиме тіло...

Підсумкове проблемне запитання

Як за допомогою звичайних вимірювань можна встановити, з якої речовини виготовлено невідоме тіло?

Очікувана логіка:

визначити масу → визначити об'єм → обчислити густину → порівняти з відомими значеннями → зробити висновок.

---

XVI. Домашнє завдання

Обов'язкове:

1. Опрацювати матеріал про густину.

2. Вивчити формулу:

$$\rho=\frac{m}{V}$$

3. Знати позначення та одиниці вимірювання маси, об'єму і густини.

4. Виконати кілька простих задач на визначення густини, маси та об'єму.

Підготовче до лабораторної роботи №7:

Продумати, як можна визначити об'єм тіла правильної форми та як визначити об'єм тіла неправильної форми.

---

Місце уроку в траєкторії формування результатів

Попередня ланка:

інерція → інертність → маса → вимірювання маси (ЛР №6)

На цьому уроці з'являється нова ланка:

маса недостатня для характеристики речовини
↓
потрібно врахувати об'єм
↓
маса одиниці об'єму
↓
густина
↓

$$\rho=\frac{m}{V}$$

↓
густину можна визначити експериментально
↓
ЛР №7.

Тобто тут, як і в попередніх темах, результат наступної лабораторної роботи починає формуватися вже на теоретичному уроці. Учень приходить на ЛР №7 не просто з вивченою формулою, а з розумінням для чого потрібно визначати масу й об'єм, що дає їхнє співвідношення і як за густиною можна досліджувати речовину.