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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.2010-2011
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
D.Allasia, V.Montel, G.Rinaudo, LA FISICA per maestri, Libreria Cortina Torino
INTRODUZIONE
Perché la Fisica per la formazione degli insegnanti della Scuola Primaria
L’educazione scientifica e l’introduzione dei bambini allo studio della natura.
L’educazione unitaria e le discipline. Obiettivi della didattica delle scienze.
Lo studio della natura e le specializzazioni. L’interdisciplinarità.
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
Gli ordini di grandezza e le unità di misura
Misure ed errori, strumenti di misura.
L’osservazione di oggetti di diverse dimensioni: l’occhio e gli strumenti ottici.
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.
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?
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. Le legge di Ohm.
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.
Come parlare di elettricità e magnetismo nella scuola primaria?