Corso di Laurea in Scienze della Formazione Primaria
Fondamenti di Fisica
Prof. Giovanna Puddu
Dipartimento di Fisica – Cittadella Universitaria di Monserrato
Tel. 070-675-4901 (4983) ; e-mail: [email protected]
Programma svolto AA.2007-2008
La frequenza del corso é stata vivamente consigliata
Sono state realizzate esercitazioni dedicate alla preparazione di lezioni per la Scuola elementare
BIBLIOGRAFIA
Testo di base proposto: Ugo Amaldi, Corso di Fisica (2 vol.), Zanichelli (2000) oppure
Tipler, Invito alla Fisica, Zanichelli.
Consultazione: Fisica a cura del PSSC, Zanichelli
Programmi per la scuola elementare proposti dalla Commissione Ministeriale
J.S.Walker, Fondamenti di Fisica, Zanichelli (2005) .
INTRODUZIONE
Perché la Fisica per la formazione degli insegnanti della Scuola Primaria
L’educazione scientifica e l’introduzione dei bambini allo studio della natura.
I periodi di sviluppo della Fisica: Fisica classica, moderna e contemporanea.
La funzione dell’esperimento nello sviluppo della scienza.
Il metodo Galileiano. Ruolo e interazione teoria-esperimento.
Il liguaggio matematico e l’uso dei ‘modelli’ in Fisica.
Limiti delle teorie e approssimazioni.
MISURE
Unità di misura
Cifre significative, notazione scientifica.
Misure ed errori, strumenti di misura.
L’elaborazione e la presentazione dei dati.
LA LUCE
L’importanza dello studio della luce.
Comportamento della luce nell’approssimazione dell’ottica geometrica:
Sorgenti luminose e propagazione della luce. La velocità della luce.
Localizzazione degli oggetti da parte dell’occhio.
Il principio di sovrapposizione.
Interazione fra la luce e i corpi: assorbimento, trasmissione, riflessione, diffusione,
rifrazione e riflessione totale, dispersione.
Specchi, prisma, lenti sottili, microscopio. La formula degli specchi sferici e delle lenti.
Le immagini: similitudine, simmetria, ingrandimento lineare.
La costruzione delle immagini e delle ombre.
Correzione dei difetti dell’occhio con lenti.
Come insegnare l’ottica nella scuola primaria?
MECCANICA
Introduzione: studio del movimento dei corpi.
Posizionamento di un punto e sistemi di riferimento.
Il cambio di posizione e lo spostamento.
La velocità e il principio di inerzia.
La legge oraria nel moto rettilineo uniforme.
L’accelerazione. Forza ed accelerazione: il secondo principio della dinamica.
L’interazione gravitazionale e la legge di gravitazione universale.
Massa e peso. L’accelerazione di gravità.
Forze e scomposizione di forze.
La reazione vincolare e il piano inclinato.
Condizioni di equilibrio per un corpo puntiforme. Il baricentro.
Lavoro di una forza ed energia cinetica. Teorema dell’energia cinetica.
Lavoro delle forze peso e delle forze di attrito.
Forze conservative ed energia potenziale.
Principio di conservazione dell’energia meccanica.
Come insegnare la meccanica nella scuola primaria?
STRUTTURA DELLA MATERIA
Gli stati di aggregazione della materia: solidi, liquidi e gas.
La massa, il volume e la densità.
Strutture e costituenti elementari della materia:
Molecole ed atomi
La struttura dell’atomo: nucleo e elettroni.
La struttura del nucleo: protoni e neutroni.
La struttura dei nucleoni: i quark.
Le interazioni fondamentali
La legge di gravitazione universale e la massa.
La legge di Coulomb e la carica elettrica.
La forza elettrica e l’atomo.
La forza forte e il nucleo dell’atomo.
Le forze come grandezze vettoriali:
La somma delle forze.
Corpi soggetti a più forze: la risultante.
I legami chimici e le molecole.
Come parlare di strutture nella scuola primaria?
SOLIDI E FLUIDI
Caratteristiche generali di solidi e fluidi.
Densità.
Cenni a: deformazione dei materiali sotto sforzo. Compressione e trazione.
Sforzi di taglio e deformazioni di scorrimento.
La pressione idrostatica e l’andamento della pressione con la quota (nei liquidi e nell’atmosfera).
Il principio di Archimede ed il galleggiamento dei corpi.
Calcolo della densità media e cenni sulla media pesata.
Liquidi immiscibili e quote raggiunte in vasi comunicanti.
Il principio di Pascal e sue applicazioni (la pressa idraulica).
Fluidi in moto: il principio di continuità. Velocità e pressione in sezioni di diversa area..
Come parlare di fluidi nella scuola primaria?
TERMODINAMICA
I sistemi termodinamici e l’ambiente. Sistemi aperti, chiusi e isolati.
Grandezze macroscopiche e microscopiche. La termodinamica classica e la meccanica statistica.
La temperatura e l’energia media delle molecole. Temperatura assoluta e scala Celsius.
La energia interna, la pressione. Grandezze intensive ed estensive
Le differenze di temperatura e gli scambi di calore.
Gas ideali, stati di equilibrio e l’equazione di stato dei gas perfetti.
Scambi di energia: lavoro e calore.
Il primo principio della termodinamica.
Come parlare di calore nella scuola primaria?
ELETTROMAGNETISMO
La carica elettrica e la forza di Coulomb.
Dalla concezione di interazione come forze a distanza alla concezione di campo.
Il campo elettrico e il principio di sovrapposizione.
Portatori di carica nei metalli. Conduttori in equilibrio e cariche indotte.
Forza su una carica in campo elettrico e sua accelerazione.
Le correnti elettriche e l’intensità di corrente.
Correnti elettriche nei metalli: resistenza e effetto Joule.
La legge di Ohm e e la legge di Kirchhoff ai nodi (conservazione della carica).
Magneti permanenti e poli magnetici. Le correnti elementari nei magneti permanenti.
Correnti elettriche e campo magnetico. Il vettore B.
Linee di campo per il campo magnetico e ago di una bussola.
Il campo magnetico terrestre.
Azione di un campo magnetico su una carica in moto.
Come parlare di elettricità e magnetismo nella scuola primaria?
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