Câu hỏi 1
**Lưu ý an toàn do biên soạn, được ưu tiên hơn hướng dẫn lịch sử:** Làm dưới sự giám sát của người lớn/giáo viên, bảo vệ mắt và không nếm bất kỳ vật liệu nào. Kiểm tra ống đong có nứt không; cẩn thận với đầu nhọn của đinh và mọi đồ thủy tinh. Hạ vật nhẹ nhàng, không thả rơi, ép vật hoặc để vật đập vào ống đong. Dừng và hỏi giáo viên nếu vật không vừa hoặc không thể thao tác an toàn bằng dụng cụ được cấp. Không nhặt kính vỡ bằng tay. Lau ngay chất lỏng đổ tràn. Giữ riêng nước, dung dịch muối và dầu thải trong các hộp có nhãn, đậy nắp rồi giao giáo viên xử lý theo quy định địa phương; không đổ dầu xuống cống hoặc bỏ chất lỏng không có hộp chứa/kính vỡ vào túi rác thông thường. Hướng dẫn bỏ vào túi rác của nguồn bên dưới được giữ để đối chiếu, không cho phép xử lý thiếu an toàn. Rửa tay sau khi làm. Nguồn không cho các thể tích đã đo: ghi số đo thật của em, không bịa số liệu.
### Thí nghiệm 1
### Giới thiệu
Vào khoảng năm 250 trước Công nguyên, nhà toán học Hy Lạp Archimedes được giao nhiệm vụ xác định liệu một người thợ có lừa vua Hero I của Syracuse bằng cách thay một phần vàng trong vương miện của nhà vua bằng bạc hay không. Archimedes suy nghĩ về vấn đề này khi thư giãn trong bồn tắm. Khi bước vào bồn, ông nhận thấy nước tràn qua thành bồn. Ông nhận ra rằng lượng nước tràn ra có thể tích bằng phần không gian cơ thể ông chiếm chỗ. Điều này đột nhiên gợi cho ông cách phân biệt vương miện pha bạc và vàng với vương miện bằng vàng nguyên chất. Vì một lượng bạc chiếm nhiều chỗ hơn một lượng vàng có cùng khối lượng, Archimedes đặt vương miện của người thợ và một vương miện vàng nguyên chất có cùng khối lượng vào hai bồn nước. Ông thấy nước tràn ra nhiều hơn khi nhúng vương miện của người thợ. Hóa ra người thợ đã lừa nhà vua! Tương truyền Archimedes vui mừng đến mức chạy trần truồng qua các đường phố Sicily và reo "Eureka! Eureka!" (tiếng Hy Lạp nghĩa là "Tôi đã tìm ra!").
Archimedes đã dùng khái niệm khối lượng riêng để vạch trần sự gian lận. Khối lượng riêng là một tính chất vật lý của vật chất, thể hiện mối quan hệ giữa khối lượng và thể tích. Càng có nhiều khối lượng trong một khoảng không gian cho trước, vật càng có khối lượng riêng lớn. Trong hóa học và vật lý, khối lượng riêng là khái niệm quan trọng khi phân tích sự tương tác của các chất và vật liệu trong cơ học chất lưu, thời tiết, địa chất, khoa học vật liệu và kỹ thuật. Trong sinh học, mật độ là khái niệm quan trọng trong sinh thái học quần thể cũng như phân tích thảm thực vật.
Hãy hào hứng khám phá và thí nghiệm với các vật liệu được cung cấp khi tìm hiểu khối lượng riêng của một số vật rắn.
### Danh sách vật liệu
Lưu ý: Trước khi bắt đầu, hãy kiểm tra xem em đã có đầy đủ bộ vật liệu thí nghiệm chưa.
1. Ống đong chia độ — 1 chiếc (50 mL)
2. Các chất lỏng đựng trong chai — nước; dung dịch muối
3. Dầu ăn — 1 gói (50 mL)
4. Viên bi thủy tinh — 1 viên
5. Đai ốc và bu lông — 1 bộ
6. Đinh bê tông — 1 chiếc
7. Túi rác — 1 chiếc
8. Khăn sạch — 1 chiếc
9. Hộp nhựa có nắp (để chứa chất lỏng thải) — 3 hộp (nước, dầu và dung dịch muối)
### Phương pháp
Mục tiêu chính của thí nghiệm là xác định và so sánh khối lượng riêng của các vật rắn được cấp. Với các vật liệu nêu trên, hãy thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn dưới đây.
**A. Chuẩn bị thiết kế thí nghiệm**
1. Lập kế hoạch thí nghiệm bằng cách nghĩ ra một thiết kế dựa trên các vật liệu được cung cấp.
2. Viết thiết kế thí nghiệm dưới dạng lưu đồ.
3. Vẽ thiết kế vào ô được dành sẵn, rồi ghi nhãn hoặc mô tả ở phía đối diện hình vẽ.
[Chỗ trình bày lưu đồ, hình bố trí thí nghiệm, nhãn và mô tả của em: ____________________]
**B. Tiến hành thí nghiệm**
Thực hiện thí nghiệm em đã thiết kế.
Lưu ý:
- Hãy cẩn thận khi làm thí nghiệm để tránh làm vỡ đồ thủy tinh. Đồ thủy tinh bị vỡ sẽ không được thay mới.
- Xử lý chất lỏng đúng cách. Em được cấp các hộp riêng để chứa chất lỏng và phải đặt chúng vào túi rác sau thí nghiệm.
**C. Ghi kết quả**
Ghi dữ liệu của em bằng cách hoàn thành các bảng dưới đây:
**1. Khối lượng riêng của vật rắn**
Bảng 1. Khối lượng riêng của vật rắn trong nước.
| Vật rắn | Thể tích 1 (mL) | Thể tích 2 (mL) | Thể tích bị chiếm chỗ (mL) | Khối lượng vật rắn (g) | Khối lượng riêng của vật (g/mL) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| viên bi thủy tinh | | | | 5.74 | |
| đai ốc và bu lông | | | | 24.14 | |
| đinh | | | | 6.13 | |
Bảng 2. Khối lượng riêng của vật rắn trong dung dịch muối.
| Vật rắn | Thể tích 1 (mL) | Thể tích 2 (mL) | Thể tích bị chiếm chỗ (mL) | Khối lượng vật rắn (g) | Khối lượng riêng của vật (g/mL) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| viên bi thủy tinh | | | | 5.74 | |
| đai ốc và bu lông | | | | 24.14 | |
| đinh | | | | 6.13 | |
Bảng 3. Khối lượng riêng của vật rắn trong dầu.
| Vật rắn | Thể tích 1 (mL) | Thể tích 2 (mL) | Thể tích bị chiếm chỗ (mL) | Khối lượng vật rắn (g) | Khối lượng riêng của vật (g/mL) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| viên bi thủy tinh | | | | 5.74 | |
| đai ốc và bu lông | | | | 24.14 | |
| đinh | | | | 6.13 | |
A. Vẽ đồ thị khối lượng riêng của vật theo loại chất lỏng dùng để đo khối lượng riêng. Mỗi vật rắn được cấp dùng một đồ thị riêng.
[Ba đồ thị: ____________________]
B. Dựa vào các đồ thị, khối lượng riêng của một vật có khác nhau khi được đo bằng các chất lỏng khác nhau không? Giải thích câu trả lời.
[Trả lời: ____________________]
C. Dựa vào thí nghiệm, những yếu tố quan trọng để xác định khối lượng riêng của một vật rắn là gì?
[Trả lời: ____________________]
**2. Xác định khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ**
Vì khối lượng riêng thể hiện quan hệ giữa khối lượng và thể tích, có thể tính thể tích của vật từ khối lượng và khối lượng riêng của nó. Quan hệ giữa thể tích vật rắn và thể tích chất lỏng bị chiếm chỗ được biểu diễn như sau:
$$\frac{m_1}{D_1}=\frac{m_2}{D_2}$$
trong đó:
- $m_1$ = khối lượng của vật
- $m_2$ = khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ
- $D_1$ = khối lượng riêng của vật
- $D_2$ = khối lượng riêng của chất lỏng
| Chất lỏng | Thể tích bị chiếm chỗ (mL) | Khối lượng viên bi thủy tinh (g) | Khối lượng riêng của vật (g/mL) | Khối lượng riêng chất lỏng (g/mL) | Khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ (g) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| nước | | | | 0.99 | |
| dung dịch muối | | | | 1.07 | |
| dầu | | | | 0.89 | |
a. Em đã xác định khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ như thế nào? Viết công thức vào chỗ trống trong phiếu trả lời.
[Công thức: ____________________]
b. Việc dùng phương pháp trên để xác định khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ có ý nghĩa gì?
[Trả lời: ____________________]
**D. Kết luận**
Sau khi tiến hành thí nghiệm, viết (các) kết luận vào chỗ trống trong phiếu trả lời.
[(Các) kết luận: ____________________]
### Thí nghiệm 1
### Giới thiệu
Vào khoảng năm 250 trước Công nguyên, nhà toán học Hy Lạp Archimedes được giao nhiệm vụ xác định liệu một người thợ có lừa vua Hero I của Syracuse bằng cách thay một phần vàng trong vương miện của nhà vua bằng bạc hay không. Archimedes suy nghĩ về vấn đề này khi thư giãn trong bồn tắm. Khi bước vào bồn, ông nhận thấy nước tràn qua thành bồn. Ông nhận ra rằng lượng nước tràn ra có thể tích bằng phần không gian cơ thể ông chiếm chỗ. Điều này đột nhiên gợi cho ông cách phân biệt vương miện pha bạc và vàng với vương miện bằng vàng nguyên chất. Vì một lượng bạc chiếm nhiều chỗ hơn một lượng vàng có cùng khối lượng, Archimedes đặt vương miện của người thợ và một vương miện vàng nguyên chất có cùng khối lượng vào hai bồn nước. Ông thấy nước tràn ra nhiều hơn khi nhúng vương miện của người thợ. Hóa ra người thợ đã lừa nhà vua! Tương truyền Archimedes vui mừng đến mức chạy trần truồng qua các đường phố Sicily và reo "Eureka! Eureka!" (tiếng Hy Lạp nghĩa là "Tôi đã tìm ra!").
Archimedes đã dùng khái niệm khối lượng riêng để vạch trần sự gian lận. Khối lượng riêng là một tính chất vật lý của vật chất, thể hiện mối quan hệ giữa khối lượng và thể tích. Càng có nhiều khối lượng trong một khoảng không gian cho trước, vật càng có khối lượng riêng lớn. Trong hóa học và vật lý, khối lượng riêng là khái niệm quan trọng khi phân tích sự tương tác của các chất và vật liệu trong cơ học chất lưu, thời tiết, địa chất, khoa học vật liệu và kỹ thuật. Trong sinh học, mật độ là khái niệm quan trọng trong sinh thái học quần thể cũng như phân tích thảm thực vật.
Hãy hào hứng khám phá và thí nghiệm với các vật liệu được cung cấp khi tìm hiểu khối lượng riêng của một số vật rắn.
### Danh sách vật liệu
Lưu ý: Trước khi bắt đầu, hãy kiểm tra xem em đã có đầy đủ bộ vật liệu thí nghiệm chưa.
1. Ống đong chia độ — 1 chiếc (50 mL)
2. Các chất lỏng đựng trong chai — nước; dung dịch muối
3. Dầu ăn — 1 gói (50 mL)
4. Viên bi thủy tinh — 1 viên
5. Đai ốc và bu lông — 1 bộ
6. Đinh bê tông — 1 chiếc
7. Túi rác — 1 chiếc
8. Khăn sạch — 1 chiếc
9. Hộp nhựa có nắp (để chứa chất lỏng thải) — 3 hộp (nước, dầu và dung dịch muối)
### Phương pháp
Mục tiêu chính của thí nghiệm là xác định và so sánh khối lượng riêng của các vật rắn được cấp. Với các vật liệu nêu trên, hãy thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn dưới đây.
**A. Chuẩn bị thiết kế thí nghiệm**
1. Lập kế hoạch thí nghiệm bằng cách nghĩ ra một thiết kế dựa trên các vật liệu được cung cấp.
2. Viết thiết kế thí nghiệm dưới dạng lưu đồ.
3. Vẽ thiết kế vào ô được dành sẵn, rồi ghi nhãn hoặc mô tả ở phía đối diện hình vẽ.
[Chỗ trình bày lưu đồ, hình bố trí thí nghiệm, nhãn và mô tả của em: ____________________]
**B. Tiến hành thí nghiệm**
Thực hiện thí nghiệm em đã thiết kế.
Lưu ý:
- Hãy cẩn thận khi làm thí nghiệm để tránh làm vỡ đồ thủy tinh. Đồ thủy tinh bị vỡ sẽ không được thay mới.
- Xử lý chất lỏng đúng cách. Em được cấp các hộp riêng để chứa chất lỏng và phải đặt chúng vào túi rác sau thí nghiệm.
**C. Ghi kết quả**
Ghi dữ liệu của em bằng cách hoàn thành các bảng dưới đây:
**1. Khối lượng riêng của vật rắn**
Bảng 1. Khối lượng riêng của vật rắn trong nước.
| Vật rắn | Thể tích 1 (mL) | Thể tích 2 (mL) | Thể tích bị chiếm chỗ (mL) | Khối lượng vật rắn (g) | Khối lượng riêng của vật (g/mL) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| viên bi thủy tinh | | | | 5.74 | |
| đai ốc và bu lông | | | | 24.14 | |
| đinh | | | | 6.13 | |
Bảng 2. Khối lượng riêng của vật rắn trong dung dịch muối.
| Vật rắn | Thể tích 1 (mL) | Thể tích 2 (mL) | Thể tích bị chiếm chỗ (mL) | Khối lượng vật rắn (g) | Khối lượng riêng của vật (g/mL) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| viên bi thủy tinh | | | | 5.74 | |
| đai ốc và bu lông | | | | 24.14 | |
| đinh | | | | 6.13 | |
Bảng 3. Khối lượng riêng của vật rắn trong dầu.
| Vật rắn | Thể tích 1 (mL) | Thể tích 2 (mL) | Thể tích bị chiếm chỗ (mL) | Khối lượng vật rắn (g) | Khối lượng riêng của vật (g/mL) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| viên bi thủy tinh | | | | 5.74 | |
| đai ốc và bu lông | | | | 24.14 | |
| đinh | | | | 6.13 | |
A. Vẽ đồ thị khối lượng riêng của vật theo loại chất lỏng dùng để đo khối lượng riêng. Mỗi vật rắn được cấp dùng một đồ thị riêng.
[Ba đồ thị: ____________________]
B. Dựa vào các đồ thị, khối lượng riêng của một vật có khác nhau khi được đo bằng các chất lỏng khác nhau không? Giải thích câu trả lời.
[Trả lời: ____________________]
C. Dựa vào thí nghiệm, những yếu tố quan trọng để xác định khối lượng riêng của một vật rắn là gì?
[Trả lời: ____________________]
**2. Xác định khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ**
Vì khối lượng riêng thể hiện quan hệ giữa khối lượng và thể tích, có thể tính thể tích của vật từ khối lượng và khối lượng riêng của nó. Quan hệ giữa thể tích vật rắn và thể tích chất lỏng bị chiếm chỗ được biểu diễn như sau:
$$\frac{m_1}{D_1}=\frac{m_2}{D_2}$$
trong đó:
- $m_1$ = khối lượng của vật
- $m_2$ = khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ
- $D_1$ = khối lượng riêng của vật
- $D_2$ = khối lượng riêng của chất lỏng
| Chất lỏng | Thể tích bị chiếm chỗ (mL) | Khối lượng viên bi thủy tinh (g) | Khối lượng riêng của vật (g/mL) | Khối lượng riêng chất lỏng (g/mL) | Khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ (g) |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| nước | | | | 0.99 | |
| dung dịch muối | | | | 1.07 | |
| dầu | | | | 0.89 | |
a. Em đã xác định khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ như thế nào? Viết công thức vào chỗ trống trong phiếu trả lời.
[Công thức: ____________________]
b. Việc dùng phương pháp trên để xác định khối lượng chất lỏng bị chiếm chỗ có ý nghĩa gì?
[Trả lời: ____________________]
**D. Kết luận**
Sau khi tiến hành thí nghiệm, viết (các) kết luận vào chỗ trống trong phiếu trả lời.
[(Các) kết luận: ____________________]