Что такое объем в физике 7 класс определение кратко

Обновлено: 05.07.2024

Объем – мера в трехмерном пространстве, занимаемом объектом (длина, ширина и высота).

Задача обучения

Понять, как геометрически можно измерить объем.

Основные пункты

В качестве единицы чаще всего используют м 3 . Но для жидкостей – литр (0.001 м 3 ).
Можно воспринимать как количество жидкости, вытесненной погруженным телом.
Объем можно вычислить у геометрических объектов по формулам. В случае со сложными объектами следует измерить вытесненную жидкость.

Термины

Поперечное сечение – срез, образованный плоскостью, прорезающей предмет под прямым углом.
Измерение – мера пространственной протяженности в конкретном направлении (высота, ширина и глубина).

Объем в физике – мера трехмерного пространства, ограниченного чертой. В нем может вмещаться определенное вещество или отображает форму. В чем измеряется объем в физике? В качестве единицы используют м 3 , но для жидкостей – литр (0.001 м 3 ).

Геометрически определяется через умножение трех измерений объекта (длина, ширина и высота). Как провести измерение объема? Некоторые объемы вычисляются как:

объем куба: две ширины, одна высота.
объем цилиндра: площадь поперечного сечения превосходит высоту цилиндра.
объем сферы: в 4/3 раза больше радиуса куба.

Объем твердого тела вычисляется через объем жидкости, которую вытесняет при погружении.

Объем сосуда можно определить как его емкость, то есть количество вмещаемой жидкости. Таким же образом работают и измерительные чаши: площадь поперечного сечения умножается на переменную высоту. Жидкость всегда будет покрывать поперечное сечение, а добавление увеличит высоту внутри контейнера.

Мерную чашу используют для определения объемов жидкостей. Единицами служат унции, чаши и миллилитры

Жидкость расплывается по форме контейнера, заполняя минимально требуемую высоту. Газы же стараются заполнить собою все максимально. Поэтому измерить объем жидкости очень просто, ведь газ всегда равномерно распространяется по пространству.

В 7 классе ученики, изучая физику, проходят следующий список разделов:

Введение, в котором знакомятся с наукой, историей ее возникновения, мерами физических величин.
Сведения о строении вещества. В этом разделе школьники узнают об атомах и молекулах.
Взаимодействие тел, в котором изучают взаимодействие тел друг с другом под влиянием различных физических сил.
Давление твердых тел, жидкостей и газов, в котором рассматриваются ключевые понятия и физические законы.
Работа и мощность, энергия. В данном разделе учащиеся узнают об основных видах и законах превращения энергии.

Измерение физических величин

Людям часто приходится производить измерения при работе с техникой, в быту и при изучении различных явлений, которые можно объяснить с помощью науки. Например, чтобы узнать, сколько времени понадобится на то, чтобы дойти от дома до школы, нужно знать скорость движения и расстояние до учебного заведения от того места, где вы живете. Скорость, время и расстояние — это физические величины. Физическую величину всегда можно измерить.

Для того, чтобы это сделать, необходимо сравнить физическую величину с однородной величиной, которую принято считать единицей. Каждая физическая величина имеет свои единицы. Во всем мире приняты одинаковые единицы измерения физических величин. Для этого создана интернациональная система единиц — СИ. В ней за основную единицу длины принято считать 1 метр, единицу времени — 1 секунду, единицу массы — 1 килограмм.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Для измерения физических величин применяют измерительные приборы. К ним относятся:

линейка;
рулетка;
секундомер;
шагомер;
термометр;
весы;
амперметр;
вольтметр и т. п.

Механическое движение

Механическим движением называется изменение положения тела относительно других тел с течением времени.

Траектория движения — эта линия, по которой тело совершает свое движение.

Рассмотрим основные физические величины, которые характеризуют механическое движение.

Скорость, путь, время движения, средняя скорость

Длина траектории, по которой тело двигалось в течение какого-то времени, называется путем. Обозначается символом S и измеряется в метрах.

Время движения — это физическая величина, которая показывает, сколько времени понадобилось телу, чтобы совершить свой путь. Обозначается t, измеряется в секундах.

Скорость — это величина, которая характеризует быстроту движения тел. При равномерном движении эта величина остается постоянной и показывает, какой путь тело прошло за единицу времени. Обозначается V. В интернациональной системе единицей измерения скорости принято считать м/с.

Рассчитывается скорость по формуле:

где S — путь, пройденный объектом за определенное время (t).

Скорость — векторная величина.

Физическая величина, которая помимо числового значения обладает направлением, называется векторной.

В физике существует понятие средней скорости, которая характеризует неравномерное движение.

Неравномерное движение — это движение тела, при котором его скорость меняется на отдельных участках пути.

Для того, чтобы определить среднюю скорость, нужно весь пройденный путь разделить на всё время движения.

Сила тяжести, вес, масса, плотность

В XVII веке Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения, согласно которому:

Силы притяжения между телами зависят от их массы. Чем больше массы тел, тем больше будут силы притяжения.
Силы притяжения тел зависят от расстояния между ними. Если расстояние между телами увеличивается, силы притяжения уменьшаются.

Силой тяжести называется сила, с которой планета Земля притягивает к себе все тела. Обозначается F_тяж, измеряется в ньютонах.

Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела и рассчитывается по формуле:

где m — масса объекта, а g — ускорение свободного падения, равный 9,8 м/с.

Массой тела называют физическую величину, которая является мерой инертности тела. Обозначается m, измеряется в килограммах.

Инертностью называют свойство тела, состоящее в том, что для изменения его скорости требуется некоторое время.

Плотностью вещества называется отношение массы вещества к его объему. Обозначается плотность p, измеряется \(кг/м^3\) .

Плотность определяется по формуле:

где m — масса, V — объем.

Весом называют силу, с которой тело действует на опору или растягивает подвес. Обозначается P, измеряется в ньютонах.

Рассчитать вес можно по той же формуле, что и силу тяжести.

Давление

Давлением называют физическую величину, которая равна отношению силы, перпендикулярно действующей на некоторую поверхность, к площади этой поверхности. Обозначается p, измеряется в паскалях.

Давление можно вычислить по формуле:

где F — сила, направленная перпендикулярно площади поверхности, S — площадь этой поверхности.

Сила давления

Силой давления называют силу, действующую перпендикулярно некоторой поверхности.

В качестве силы давления может выступать сила упругости или вес тела.

Давление газов и жидкостей

Давление в жидкости или газе зависит от 2-х факторов:

В виде уравнения зависимость выглядит так:

\(P=p\times g\times h\)

где P — давление в жидкости / газе, p — плотность вещества, g — коэффициент силы тяжести, равный 9,8 м/с, h — уровень жидкости в емкости.

Давление в жидкости и газе также измеряется в паскалях.

Согласно закону Паскаля, давление в жидкости и газах передается одинаково по всем направлениям.

Давление однородной жидкости

Закон сообщающихся сосудов

Сообщающиеся сосуды — это два или несколько сосудов, соединенных между собой в нижней части таким образом, что жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой.

Закон сообщающихся сосудов гласит: уровни однородной жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одной высоте.

Это правило верно для любого количества сообщающихся сосудов, независимо от их формы и расположения в пространстве. Главное условие — чтобы в сосудах находилась одна и та же жидкость.

Закон гидравлической машины

В основе закона гидравлической машины лежит закон Паскаля, согласно которому давление, производимое на жидкость, передается в любую точку без изменения.

Описание этого закона уравнением выглядит так:

где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.

Закон Архимеда

Архимедова сила — это сила выталкивания, которая воздействует на тело, погруженное в жидкость или газ. Она всегда направлена вверх и равна по модулю весу жидкости, которое вытеснило тело. Обозначается \(F_a\) , измеряется в ньютонах.

Сила Архимеда обладает следующими признаками:

Зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела.
Не зависит от плотности тела, его формы и высоты столба жидкости над телом.

Вычисляется по формуле:

\(F_a=p\times g\times V\)

где p — плотность жидкости или газа, g — коэффициент силы тяжести, V — объем погруженного в жидкость объекта.

Условие плавания тел

Тела, оказавшись в жидкости, ведут себя по-разному: одни тонут, другие плавают внутри жидкости, третьи всплывают на поверхность.

Такое поведение тел зависит:

от взаимодействия силы тяжести и силы выталкивания;
от плотности тела относительно плотности жидкости.

Если сила тяжести больше силы Архимеда, тело будет тонуть.

Если сила тяжести приблизительно равна Архимедовой силе, тело будет плавать внутри жидкости.

Если сила тяжести меньше силы Архимеда, тело будет плавать на поверхности жидкости.

Если плотность объекта больше плотности жидкости, он будет тонуть.

Если плотность объекта меньше плотности жидкости, он будет плавать на поверхности.

Если плотность объекта примерно равна плотности жидкости, он будет плавать внутри жидкости.

Работа, мощность

Механическая работа силы — это физическая величина, которая прямо пропорциональна приложенной к телу силе и пройденному телом пути. Обозначается A, измеряется в джоулях.

Вычислить механическую работу можно по формуле:

где F — значение силы, S — путь.

Работа может быть отрицательной при условии перемещения тела против направления действия силы.

В некоторых случаях механическая работа может равняться 0:

На тело действует сила, но тело не перемещается. Например, сила тяжести на любой неподвижный объект.
Тело перемещается по инерции, без воздействия на него каких-либо сил.
На тело действует сила, направленная не по направлению движения тела, а перпендикулярно ему.

Мощность — это физическая величина, характеризующая быстроту работы и равная отношению работы ко времени ее выполнения. Обозначается N, выражается в ваттах.

Определить мощность можно двумя способами:

где A — работа, t — время ее выполнения.

где F — сила, приложенная к телу, v — скорость движения тела в направлении силы.

Механический рычаг

Механический рычаг — это простой механизм, с помощью которого можно совершать механическую работу. Рычаг представляет собой твердый предмет, у которого есть неподвижная ось вращения (точка опоры или подвеса) и на который действуют силы, стремящиеся повернуть его вокруг оси вращения.

Условие равновесия рычага

Момент силы

Отношение полезной работы к затраченной называют коэффициентом полезного действия (КПД). Обозначается \eta и выражается в процентах.

Формула вычисления КПД выглядит так:

где \(А_п\) — полезная работа, \(A_з\) — затраченная работа.

Энергия

Механическая энергия — это способность тела или нескольких взаимодействующих тел совершать механическую работу. Обозначается Е, измеряется в джоулях.

Вычислить энергию можно по формуле:

где \(A_\) — максимальная работа.

Механическая энергия может быть 2-х видов:

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия — это энергия взаимодействия.

Она определяется по формулам:

\(E=m\times g\times h\)

где m — масса, g — коэффициент силы тяжести, h — высота, на которое поднято тело.

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия — это энергия движения.

Она определяется по формуле:

где m — масса, V — скорость движения.

Сохранение и превращение механической энергии

Закон сохранения энергии гласит, что энергия в природе существует всегда, ее значение при этом остается постоянным, просто она видоизменяется при передаче от одного тела к другому и превращается из одного вида в другой.

Формула закона сохранения энергии выглядит так:

Уравнение означает, что полная механическая энергия тела, состоящая из кинетической и потенциальной, остается постоянной.

В данной формуле \(E_ и E_\) — это кинетическая энергия тела, \(E_ и E_\) — потенциальная.

Полную механическую энергию (E) можно рассчитать по формуле:

где \(E_k\) — кинетическая энергия, \(E_p\) — потенциальная.

Формулы меры длины и веса

Примеры задач

Рассмотрим самые распространенные задачи из каждого раздела.

Задачи на нахождение скорости, пути или времени движения

Задача

Сначала необходимо известные в задаче величины привести к одинаковым единицам измерения. 20 мин=1200 с. 72 км/ч=20 м/с.

\(S=V\times t=1200*20=24000м=24\) км.

Задача

По формуле \(t=\frac SV\) ищем время.

Задача

Дано: Поезд, двигаясь с постоянной скоростью, за 2 часа прошел 108 км. Определите скорость движения поезда.

По формуле \( V=\frac St\) находим скорость.

Задачи на вычисление силы тяжести, веса, массы, плотности

Задача

Дано: Льдина объемом 8 м^3 обладает массой в 7200 кг. Какова плотность льда?

По формуле вычисления плотности получается

\(p=\frac mV=7200/8=900 кг/м^3\)

Задача

Дано: На столе стоит емкость с водой массой 1,5 кг. Определите силу тяжести и вес емкости.

Мы знаем, что сила тяжести и вес рассчитываются по одной формуле, поэтому:

\(F=P=m\times g=1,5*9,8=14,7\) Н.

Задача

Дано: Известно, что вес тела составляет 5 Н. Найдите массу тела.

\(m=\frac Pg=5*9,8=0,5\) кг (округлили).

Задачи на определение давления, силы Архимеда

Задача

Дано: Камень объемом \(1,6м^3\) находится в морской воде. Определите силу Архимеда, воздействующую на него.

Плотность морской воды равна \(1030 кг/м^3\) .

По формуле расчета силы выталкивания получаем:

\(F_a=p\times g\times V=1030*1,6*9,8=16500Н=16,5\) кН.

Задача

Дано: Известно, что на поверхность площадью 2 \(м^2\) действует сила в 500 Н. Рассчитайте давление, производимое силой на поверхность.

\(P=\frac FS=500/2=250\) Па.

Задача

Дано: Подводная лодка находится в Баренцевом море на глубине 300 метров. Определите давление воды на судно.

\(P=p\times g\times h=1030*9,8*300=3028200\) Па.

Задачи на вычисление работы, мощности, КПД

Задача

Дано: Тело массой 5 кг свободно перемещается с высоты в 5 метров. Определите работу силы тяжести.

\(A=m\times g\times S=5*5*9,8=245\) Дж.

Задача

Дано: Какую мощность развивает объект при движении с постоянной скоростью 3,6 км/ч, если его сила тяги равна 1 кН.

\(N=F\times V=1*1000=1000 Вт=1\) кВт.

Задача

Дано: Машина мощностью 5 кВт поднимает 180 тонн песка на высоту 6 метров за один час. Определите КПД установки.

В повседневной жизни встречается единица объёма литр л . Она названа именем французского винодела Литра.

Литр является кубическим дециметром 1 л = 1 дм 3 .
Деления мензурки обычно выражаются в миллилитрах (мл) 1 мл = 1 см 3 .

1 м 3 = 10 дм ⋅ 10 дм ⋅ 10 дм = 1000 дм 3 1 м 3 = 100 см ⋅ 100 см ⋅ 100 см = 1000 000 см 3 1 м 3 = 1000 мм ⋅ 1000 мм ⋅ 1000 мм = 1000 000 000 мм 3

1 см 3 = 1 100 м ⋅ 1 100 м ⋅ 1 100 м = 1 1000 000 м 3 = 0,000 001 м 3

1 мм 3 = 1 1000 м ⋅ 1 1000 м ⋅ 1 1000 м = 1 1000 000 000 м 3 = 0,000 000 001 м 3

В мензурку наливают воду и определяют её объём.
В воду погружают тело и определяют общий объём тела и воды.
Объём тела определяют, вычитая из общего объёма начальный объём.

Рис. 1. Кубический метр. © ЯКласс.
Рис. 2. Прямоугольный параллелепипед. © ЯКласс.
Рис. 3. Погружение в жидкость тела неправильной формы. © ЯКласс.

Объём тела — это физическая величина, которая показывает, сколько места занимает это тело в пространстве. Представление об объёме проще всего получить, переливая воду из одного сосуда в другой. Сосуды могут иметь разную форму, но вода будет занимать в них один и тот же объём. Объём тел правильной геометрической формы можно рассчитать по соответствующим формулам. Объём тел неправильной формы находят, погружая эти тела в мензурку с жидкостью и наблюдая за тем, на сколько поднимается уровень жидкости.

HTML-код для вставки

Еще видео на тему "Объем тела"

Измерить вес тела можно также пружинными весами (рис. 3). Груз давит на дно чаши и сжимает пружину внутри весов. Чем больше вес тела, тем больше сжатие пружины. Чтобы измерять вес, пружинные весы нужно предварительно проградуировать, используя эталонные грузы. Как возникает действие груза на пружинные весы? Известно, что все тела притягиваются Землей силой тяжести. Груз давит на чашу весов силой, равной по величине силе тяжести, которая уравновешивается пружиной. Эту силу называют весом тела.

Высота водяного столба в цилиндрической пробирке равна 4 см. В мензурку долили воду, и теперь водяной столб имеет высоту 12 см. Во сколько раз увеличился объем воды в мензурке?

Читайте также: