DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E FISICA
FISICA - PROGRAMMAZIONE ANNUALE
INDICE
LICEO
LICEO SCIENTIFICO
PAGINA
QUADRO ORARIO LICEO SCIENTIFICO
3
LINEE GENERALI E COMPETENZE
3
PRIMO BIENNIO
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
3
SECONDO BIENNIO
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
4
QUINTO ANNO
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
5
QUADRO RIASSUNTIVO DEGLI OBIETTIVI SPECIFICI
DI APPRENDIMENTO PER IL LICEO SCIENTIFICO
6
CHE COS’E’ LA COMPRENSIONE
7
I SEI ASPETTI DELLA COMPRENSIONE
8
VERIFICA E VALUTAZIONE
DELL’APPRENDIMENTO
TIPOLOGIE DI ACCERTAMENTO
10
LIVELLI DI COMPRENSIONE IN FISICA
11
CRITERI DI VALUTAZIONE
12
I ANNO LICEO
SCIENTIFICO
TEMI E CONTENUTI
13
I I ANNO LICEO
SCIENTIFICO
TEMI E CONTENUTI
17
III ANNO LICEO
SCIENTIFICO
TEMI E CONTENUTI
20
IV ANNO LICEO
SCIENTIFICO
TEMI E CONTENUTI
26
1
V ANNO LICEO
SCIENTIFICO
TEMI E CONTENUTI
30
LICEI CLASSICO –
LINGUISTICO-DELLE
SCIENZE UMANE
QUADRO ORARIO
33
LINEE GENERALI E COMPETENZE
33
SECONDO BIENNIO
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
33
QUINTO ANNO
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
34
QUADRO RIASSUNTIVO DEGLI OBIETTIVI SPECIFICI
DI APPRENDIMENTO PER LICEI CLASSICO –
LINGUISTICO-DELLE SCIENZE UMANE
35
CHE COS’E’ LA COMPRENSIONE
35
I SEI ASPETTI DELLA COMPRENSIONE
36
TIPOLOGIE DI ACCERTAMENTO
38
LIVELLI DI COMPRENSIONE IN FISICA
39
CRITERI DI VALUTAZIONE
40
III ANNO CLASSICOLINGUISTICO UMANISTICO
TEMI E CONTENUTI
41
IVANNO CLASSICOLINGUISTICO UMANISTICO
TEMI E CONTENUTI
43
V ANNO CLASSICOLINGUISTICO UMANISTICO
TEMI E CONTENUTI
45
VERIFICA E VALUTAZIONE
DELL’APPRENDIMENTO
2
FISICA
LICEO SCIENTIFICO
Quadro orario
1° Biennio
2° Biennio
Prima
Seconda
Terza
Quarta
2h
2h
3h
3h
5° Anno
Quinta
3h
LINEE GENERALI E COMPETENZE
Al termine del percorso liceale lo studente avrà appreso i concetti fondamentali della fisica, le
leggi e le teorie che li esplicitano, acquisendo consapevolezza del valore conoscitivo della
disciplina e del nesso tra lo sviluppo della conoscenza fisica ed il contesto storico e filosofico in
cui essa si è sviluppata.
In particolare, lo studente avrà acquisito le seguenti competenze: osservare e identificare
fenomeni; formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi; formalizzare un
problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua
risoluzione; fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo
sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni
naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di
un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli; comprendere e valutare le scelte
scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive.
La libertà, la competenza e la sensibilità dell’insegnante − che valuterà di volta in volta il
percorso didattico più adeguato alla singola classe − svolgeranno un ruolo fondamentale nel
trovare un raccordo con altri insegnamenti (in particolare con quelli di matematica, scienze,
storia e filosofia) e nel promuovere collaborazioni tra la sua Istituzione scolastica e Università,
enti di ricerca, musei della scienza e mondo del lavoro, soprattutto a vantaggio degli studenti
degli ultimi due anni.
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
PRIMO BIENNIO
Nel primo biennio si inizia a costruire il linguaggio della fisica classica (grandezze fisiche scalari
e vettoriali e unità di misura), abituando lo studente a semplificare e modellizzare situazioni
reali, a risolvere problemi e ad avere consapevolezza critica del proprio operato.
Al tempo stesso gli esperimenti di laboratorio consentiranno di definire con chiarezza il campo
di indagine della disciplina e di permettere allo studente di esplorare fenomeni (sviluppare
abilità relative alla misura) e di descriverli con un linguaggio adeguato (incertezze, cifre
significative, grafici). L’attività sperimentale lo accompagnerà lungo tutto l’arco del primo
biennio, portandolo a una conoscenza sempre più consapevole della disciplina anche mediante
la scrittura di relazioni che rielaborino in maniera critica ogni esperimento eseguito.
3
Attraverso lo studio dell’ottica geometrica, lo studente sarà in grado di interpretare i fenomeni
della riflessione e della rifrazione della luce e il funzionamento dei principali strumenti ottici.
Lo studio dei fenomeni termici definirà, da un punto di vista macroscopico, le grandezze
temperatura e quantità di calore scambiato introducendo il concetto di equilibrio termico e
trattando i passaggi di stato.
Lo studio della meccanica riguarderà problemi relativi all’equilibrio dei corpi e dei fluidi; i moti
saranno affrontati innanzitutto dal punto di vista cinematico giungendo alla dinamica con una
prima esposizione delle leggi di Newton, con particolare attenzione alla seconda legge.
Dall’analisi dei fenomeni meccanici, lo studente incomincerà a familiarizzare con i concetti di
lavoro ed energia, per arrivare ad una prima trattazione della legge di conservazione
dell’energia meccanica totale.
I temi suggeriti saranno sviluppati dall’insegnante secondo modalità e con un ordine coerenti
con gli strumenti concettuali e con le conoscenze matematiche già in possesso degli studenti o
contestualmente acquisite nel corso parallelo di Matematica (secondo quanto specificato nelle
relative Indicazioni). Lo studente potrà così fare esperienza, in forma elementare ma rigorosa,
del metodo di indagine specifico della fisica, nei suoi aspetti sperimentali, teorici e linguistici.
SECONDO BIENNIO
Nel secondo biennio il percorso didattico darà maggior rilievo all’impianto teorico (le leggi della
fisica) e alla sintesi formale (strumenti e modelli matematici), con l’obiettivo di formulare e
risolvere problemi più impegnativi, tratti anche dall’esperienza quotidiana, sottolineando la
natura quantitativa e predittiva delle leggi fisiche. Inoltre, l’attività sperimentale consentirà allo
studente di discutere e costruire concetti, progettare e condurre osservazioni e misure,
confrontare esperimenti e teorie.
Saranno riprese le leggi del moto, affiancandole alla discussione dei sistemi di riferimento
inerziali e non inerziali e del principio di relatività di Galilei.
L’approfondimento del principio di conservazione dell’energia meccanica, applicato anche al
moto dei fluidi e l’affronto degli altri principi di conservazione, permetteranno allo studente di
rileggere i fenomeni meccanici mediante grandezze diverse e di estenderne lo studio ai sistemi
di corpi. Con lo studio della gravitazione, dalle leggi di Keplero alla sintesi newtoniana, lo
studente approfondirà, anche in rapporto con la storia e la filosofia, il dibattito del XVI e XVII
secolo sui sistemi cosmologici.
Si completerà lo studio dei fenomeni termici con le leggi dei gas, familiarizzando con la
semplificazione concettuale del gas perfetto e con la relativa teoria cinetica; lo studente potrà
così vedere come il paradigma newtoniano sia in grado di connettere l’ambito microscopico a
quello macroscopico. Lo studio dei principi della termodinamica permetterà allo studente di
generalizzare la legge di conservazione dell’energia e di comprendere i limiti intrinseci alle
trasformazioni tra forme di energia, anche nelle loro implicazioni tecnologiche, in termini
quantitativi e matematicamente formalizzati.
Si inizierà lo studio dei fenomeni ondulatori con le onde meccaniche, introducendone le
grandezze caratteristiche e la formalizzazione matematica; si esamineranno i fenomeni relativi
alla loro propagazione con particolare attenzione alla sovrapposizione, interferenza e
diffrazione. In questo contesto lo studente familiarizzerà con il suono (come esempio di onda
meccanica particolarmente significativa) e completerà lo studio della luce con quei fenomeni
che ne evidenziano la natura ondulatoria.
Lo studio dei fenomeni elettrici e magnetici permetterà allo studente di esaminare criticamente
il concetto di interazione a distanza, già incontrato con la legge di gravitazione universale, e di
4
arrivare al suo superamento mediante l’introduzione di interazioni mediate dal campo elettrico,
del quale si darà anche una descrizione in termini di energia e potenziale, e dal campo
magnetico.
QUINTO ANNO
Lo studente completerà lo studio dell’elettromagnetismo con l’induzione magnetica e le sue
applicazioni, per giungere, privilegiando gli aspetti concettuali, alla sintesi costituita dalle
equazioni di Maxwell. Lo studente affronterà anche lo studio delle onde elettromagnetiche,
della loro produzione e propagazione, dei loro effetti e delle loro applicazioni nelle varie bande
di frequenza.
Il percorso didattico comprenderà le conoscenze sviluppate nel XX secolo relative al
microcosmo e al macrocosmo, accostando le problematiche che storicamente hanno portato ai
nuovi concetti di spazio e tempo, massa ed energia. L’insegnante dovrà prestare attenzione a
utilizzare un formalismo matematico accessibile agli studenti, ponendo sempre in evidenza i
concetti fondanti.
Lo studio della teoria della relatività ristretta di Einstein porterà lo studente a confrontarsi con
la simultaneità degli eventi, la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze; l’aver
affrontato l’equivalenza massa-energia gli permetterà di sviluppare un’interpretazione
energetica dei fenomeni nucleari (radioattività, fissione, fusione).
L’affermarsi del modello del quanto di luce potrà essere introdotto attraverso lo studio della
radiazione termica e dell’ipotesi di Planck (affrontati anche solo in modo qualitativo), e sarà
sviluppato da un lato con lo studio dell’effetto fotoelettrico e della sua interpretazione da parte
di Einstein, e dall’altro lato con la discussione delle teorie e dei risultati sperimentali che
evidenziano la presenza di livelli energetici discreti nell’atomo. L’evidenza sperimentale della
natura ondulatoria della materia, postulata da De Broglie, ed il principio di indeterminazione
potrebbero concludere il percorso in modo significativo.
La dimensione sperimentale potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi
non solo nel laboratorio didattico della scuola, ma anche presso laboratori di Università ed enti
di ricerca, aderendo anche a progetti di orientamento.
In quest’ambito, lo studente potrà approfondire tematiche di suo interesse, accostandosi alle
scoperte più recenti della fisica (per esempio nel campo dell’astrofisica e della cosmologia, o
nel campo della fisica delle particelle) o approfondendo i rapporti tra scienza e tecnologia (per
esempio la tematica dell’energia nucleare, per acquisire i termini scientifici utili ad accostare
criticamente il dibattito attuale, o dei semiconduttori, per comprendere le tecnologie più attuali
anche in relazione a ricadute sul problema delle risorse energetiche, o delle micro e nanotecnologie per lo sviluppo di nuovi materiali).
5
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
QUADRO RIASSUNTIVO
Primo biennio
Acquisizione del linguaggio
della fisica per modellizzare
situazioni reali
Esperimenti di laboratorio
per acquisire il metodo
sperimentale con relazioni di
laboratorio
Ottica geometrica
Fenomeni termici
macroscopici
Equilibrio dei corpi e dei
fluidi
Cinematica e dinamica con
una prima esposizione delle
leggi di Newton
Prima trattazione della
conservazione dell’energia
meccanica
Secondo biennio
Maggior rilievo all’impianto
teorico con modelli
matematici
Ripresa delle leggi del moto
e approfondimento della
conservazione dell’energia
Altri principi di
conservazione
Gravitazione
Completamento dei
fenomeni termici, teoria
cinetica e termodinamica
Fenomeni ondulatori con
suono e luce
Campo elettrico e magnetico
Quinto anno
Induzione elettromagnetica,
equazioni di Maxwell e onde
elettromagnetiche
Relatività ristretta
Radioattività,
fissione,fusione
Ipotesi di Planck, effetto
fotoelettrico, livelli
energetici discreti, ipotesi di
De Broglie, principio di
indeterminazione
Approfondimenti a scelta
della fisica moderna:
Astrofisica e cosmologia,
particelle, energia nucleare,
semiconduttori, micro e
nanotecnologie
6
VERIFICA E VALUTAZIONE DELL’”APPRENDIMENTO”/”COMPRENSIONE”.
Che cos’è la comprensione?
Per chiarire alcuni aspetti fondamentali della verifica e della valutazione del processo di apprendimento
/comprensione degli studenti (aspetti che inevitabilmente coinvolgono lo spirito con cui i docenti
intendono operare) si legga questo passo tratto da un lavoro di David Perkins (1998).
“Che cos’è la comprensione? Quando gli studenti comprendono di aver raggiunto qualcosa? Tutti
vogliono che gli studenti escano da scuola o da altre esperienze di apprendimento con un buon repertorio di
conoscenze, di abilità ben sviluppate e con una comprensione del significato, del valore e dell’uso di ciò che
hanno studiato. Pertanto è importante chiedersi quale concezione di conoscenza, di abilità e di
comprensione sottostia a ciò che accade nelle classi fra gli insegnanti e gli studenti per favorire il
conseguimento di questo obbiettivo.
E’ facile rispondere con rapidità quando si tratta di dire cosa intendiamo per conoscenza e abilità.
Conoscere significa avere una informazione prontamente disponibile. Ci sentiamo sicuri che lo studente
possiede una conoscenza quando lo studente può riprodurla nel momento in cui gli viene richiesta. Lo
studente può dirci che cosa fece Magellano, dove sta il Pakistan, che cosa è stata la Magna Carta, qual è la
prima legge del movimento di Newton. E , se la conoscenza è un’informazione prontamente disponibile, le
abilità sono prestazioni di routine prontamente disponibili. Scopriamo che le abilità sono presenti nel
momento in cui sono sollecitate.
Ma la comprensione appare come qualche cosa di più sottile. Certamente non si riduce a semplice
conoscenza. Comprendere che cosa ha fatto Magellano o qual è la prima legge di Newton significa indicare
più del mero riprodurre l’informazione. Comprendere è anche più di un’abilità di routine ben automatizzata.
Lo studente che con abilità risolve problemi di fisica o tratta per iscritto un argomento, può non
comprendere molto di fisica, dello scrivere o di ciò che sta scrivendo. Mentre la conoscenza e l’abilità
possono essere trasferite come informazioni e prestazioni di routine prontamente disponibili, la
comprensione si scosta da questi semplici standard.
Pertanto, che cos’è comprendere? In una frase, comprendere è l’abilità di pensare e di agire con
flessibilità usando ciò che si conosce. Per dirlo in altro modo: la comprensione di un argomento è la “
capacità flessibile di una prestazione” con una sottolineatura per la parola”flessibilità”. Stabilito questo,
apprendere per la comprensione è come apprendere una prestazione flessibile – più come apprendere a
improvvisare jazz o tenere una buona conversazione o scalare una roccia che non apprendere la tavola
pitagorica o le date dei presidenti o che F = m a. Apprendere fatti può essere uno sfondo cruciale
dell’apprendere per comprendere, ma apprendere fatti non è apprendere per comprendere …
“Che cos’è comprendere” è una questione complicata. Ma in termini pratici le persone non sono così
disorientate. La vera comprensione si coglie quando è presente. Gli insegnanti e la maggior parte di noi
sembriamo condividere una buona intuizione di come misurare la comprensione. Si chiede agli allievi non
solo di conoscere, ma di pensare con ciò che conoscono1.
1
David Perkins (1998) What is understanding. In M.S.Wiske (Ed.), Teaching for understanding. San Francisco.
7
I sei aspetti di una comprensione significativa.
Seguendo Grant Wiggins e Jay McTighe2, rispetto a una definizione generica e approssimativa di
“apprendimento” o di “comprensione profonda”, individuiamo e descriviamo sei aspetti di quella che
possiamo con gli autori citati chiamare “comprensione significativa”, che considero il fondamentale
obbiettivo del nostro lavoro.
Questi aspetti sono: “spiegare”, “interpretare”, “applicare”, “prospettiva”, “empatia”,
“autoconoscenza”.
In altre parole, quando noi comprendiamo veramente, siamo in grado di:
Spiegare:
offrire resoconti esaustivi e giustificati di fenomeni, fatti e dati;
Interpretare:
raccontare storie significative, offrire traduzioni appropriate, fornire una significativa dimensione
storica o personale a idee ed eventi e renderla personale o accessibile attraverso immagini,
aneddoti, analogie e modelli;
Applicare:
usare efficacemente e adattare ciò che sappiamo a una diversità di contesti;
Avere prospettiva:
vedere e sentire punti di vista attraverso occhi e orecchi critici; vedere il quadro generale;
Empatizzare:
trovare valore in ciò che altri possono considerare strano, estraneo o non plausibile; percepire in
modo sensibile a partire da precedenti esperienze dirette;
Avere autoconoscenza:
percepire lo stile personale, i pregiudizi, le proiezioni e gli abiti mentali che plasmano, pervadono,
ma anche compromettono la nostra comprensione. Siamo consapevoli che ciò che non
comprendiamo e del perché è così difficile comprendere.
I sei aspetti sono diversi, ma collegati nello stesso modo in cui si usano criteri diversi per giudicare
la qualità di una prestazione.
Gli aspetti riflettono le diverse connotazioni del termine comprensione e comunque, una
comprensione completa e matura implica tutti e sei i tipi di comprensione.
Di seguito si forniscono alcune domande che potrebbero aiutare alunni e genitori ad addentrarsi
nella “comprensione” e, nel caso in esame, nei criteri di valutazione della comprensione degli
2
Grant Wiggins e Jay McTighe(2004) Fare progettazione, Las -Roma
8
alunni che ci proponiamo di utilizzare e che, prima di tutto, gli alunni stessi dovrebbero utilizzare
come guida alla autovalutazione delle loro prestazioni.
Spiegazione
Perché è così? Cosa spiega questi eventi?, Che cosa giustifica tale effetto?
Come possiamo provarlo?A che cosa si collega? Come funziona? Che cosa
è implicato?
Interpretazione
Che cosa significa? Perché è importante? E con ciò? Che cosa illustra o
illumina nell’esperienza umana?In che modo a che fare con me? Che
cosa ha senso?
Applicazione
Dove posso usare queste conoscenze, questa abilità o questo processo?In
quali modi le persone applicano questa comprensione nel mondo fuori
della scuola? Come dovrei modificare il mio modo di pensare d i agire per
rispondere alle esigenze di questa particolare situazione?
Prospettiva
Da quale punto di vista? Da quale angolatura? Che cosa c’è di supposto o
di implicito che necessita di essere considerato e reso esplicito? Che cosa
è giustificato o attestato? E’ ragionevole? Quali sono i punti di forza e di
debolezza di questa idea? E’ plausibile? Quali sono i suoi limiti? E allora?
Empatia
Come sembra a te? Cosa vedono che io non vedo? Cosa ho bisogno di
sperimentare se voglio comprendere? Che cosa il docente, l’artista o
l’attore vede e sente e che vuole farmi percepire e vedere?
Autoconoscenza
Come il mio io plasma le mie opinioni? Quali sono i limiti della mia
comprensione? Quali sono i miei punti deboli? Che cosa tendo a
comprendere erroneamente a causa di pregiudizi, abitudini e stili
mentali?
9
Nel raccogliere le evidenze di una comprensione profonda pertanto si terrà conto di una varietà
equilibrata di strumenti e metodi di accertamento e valutazione: controlli informali della
comprensione, osservazione/dialogo,questionari/test, questioni accademiche (domande aperte,
quesiti), risoluzione di problemi, compiti di prestazione/progetti. Lo schema seguente le illustra.
Tipologie di accertamento
1. Controlli della comprensione.
Domande orali, osservazioni e dialoghi informali
2. Item di questionari e test
Si tratta di domande semplici e focalizzate sul contenuto. Esse vanno ad accertare
informazioni fattuali, concetti e abilità isolate. Usano il formato della risposta breve o
selezionata.
3. Domande
Si tratta di domande aperte, quesiti o problemi che richiedono allo studente di pensare
criticamente e non solo di richiamare informazioni e successivamente, di preparare una
risposta, un prodotto o una prestazione. Richiedono di formulare le risposte in condizione
di compito in classe. Non c’è spesso una risposta unica e migliore, una strategia migliore per
risolvere problemi, richiedono lo sviluppo di una strategia, spiegazione, giustificazione dei
metodi adottati.
4. Compiti di prestazione (esperienze di laboratorio) e progetti.
Presentano un contesto reale o simulato che presuppone i limiti, il rumore di fondo, gli
incentivi e le opportunità che un adulto potrebbe trovare in una situazione simile.
Richiedono normalmente di rivolgersi a un pubblico ben identificato. Possono presentare
diversi gradi di complessità.
10
La seguente rubrica mostra come possono essere distinti i diversi livelli di comprensione in Fisica
LIVELLO
DESCRIZIONE
VOTO (espresso in
decimi)
Mostra una
comprensione raffinata
dei contenuti disciplinari
I concetti, le evidenze, i ragionamenti, le precisazioni fatte, le questioni poste o i
metodi usati sono intuitivi e penetranti e superano nettamente la comprensione
della materia che generalmente si riscontra a questo livello di esperienza. Coglie
l’essenza dell’idea o del problema e applica i più efficaci strumenti per risolverlo. Il
lavoro eseguito con cura, indica che lo studente è in grado di effettuare distinzioni
sottili e di collegare una particolare sfida a principi più importanti, complessi o ampi.
10
Mostra una
comprensione matura dei
contenuti disciplinari
I concetti, le evidenze, i ragionamenti, le precisazioni fatte, le questioni poste o i
metodi usati sono avanzati e significativi. Coglie l’essenza dell’idea o del problema e
applica efficaci strumenti per affrontarlo o risolverlo. Lo studente compie, quando
necessario, importanti distinzioni e precisazioni. Realizza prestazioni con
competenza e abilità, accuratezza eseguendo significativi collegamenti con principi
e teorie.
9
Mostra una buona
comprensione dei
contenuti disciplinari
I concetti, le evidenze, i ragionamenti, le precisazioni fatte, le questioni poste o i
metodi usati sono a un livello avanzato di difficoltà e di efficacia. Inquadra
adeguatamente i contenuti per questo grado di esperienza. Ci possono essere limiti
alla comprensione, oppure una certa ingenuità o un’eccessiva loquacità nelle
risposte, ma non si evidenziano fraintendimenti o comprensioni errate, oppure
aspetti del lavoro eccessivamente semplicistici. Realizza prestazioni con adeguata
competenza, eseguendo collegamenti con principi e teorie.
8
Mostra una adeguata
comprensione dei
contenuti disciplinari
Il lavoro rivela controllo delle conoscenze, dei concetti o dei metodi che gli
consentono di risolvere il problema al livello di difficoltà designato. Evidenzia minore
sottigliezza/ discriminazione/sfumatura di significati rispetto a un lavoro più
raffinato e ci possono essere delle evidenze di una certa comprensione errata di
alcune idee chiave. Anche se il lavoro sortisce risposte corrette, tuttavia
approccio/concetti/ metodi usati sono più semplicistici di quello che ci si
aspetterebbe a questo livello di esperienza
7
Mostra una
comprensione ingenua o
limitata delle idee e
delle questioni implicate
Vengono usate semplici regole/formule/approcci/concetti, laddove il lavoro ne
richiede di più raffinati, che sono disponibili dagli apprendimenti e dalle esperienze
pregressi. Idee, esperienze importanti possono essere fraintese o applicate
erroneamente. Anche se il lavoro dello studente può considerarsi adeguato per
affrontare tutti o la maggior parte degli aspetti del problema, tuttavia i concetti e i
metodi utilizzati sono ancora semplicistici.
6
Livello
di sufficienza
Non mostra una chiara
comprensione delle idee
sottese e delle questioni
implicate nel problema
Utilizza o applica una conoscenza del problema inappropriata o inadeguata. Il
resoconto e l’analisi delle esperienze sono semplicistiche.
5
Non mostra comprensione
delle idee sottese e delle
questioni implicate nel
problema
Non sa cogliere gli elementi costitutivi di un insieme anche non molto complesso.
Non sa applicare anche a singoli casi semplici principi, regole, metodi.
Se
talvolta giustifica le scelte operate si esprime in maniera impropria e molto
scorretta
4
Evidenze insufficienti nella
risposta.
Non sono presenti evidenze sufficienti nella risposta per valutare le conoscenze del
contenuto disciplinare implicato in questo problema da parte dello studente. In
questi casi vi è un mancato completamento del lavoro.
3
o inferiore
11
Criteri utilizzati nella valutazione
Questo insieme di criteri di prestazione è utilizzato dai docenti del dipartimento nella valutazione per misurare la
risoluzione dei problemi di fisica. I compiti sono analizzati utilizzando le stesse guide generiche di analisi. Le stesse
guide sono utilizzate per la valutazione delle prestazioni nelle interrogazioni orali degli alunni. Il punteggio è attribuito
in DECIMI
Conoscenza
Saper
applicare e/o
risolvere
(Capacità)
Espressione
PUNTEGGIO
Nessuna
Non sa
applicare ai
singoli casi
principi, regole,
metodi.
Non sa cogliere
gli elementi
costitutivi di un
insieme
complesso e non
sa organizzare le
singole parti in
un tutto
Frammentaria e
superficiale
Completa ma
non
approfondita
Applica
erroneamente ai
singoli casi principi,
regole, metodi.
apprezzare
Coglie solo
parzialmente gli
elementi costitutivi
di un insieme e
organizza in modo
parziale e impreciso
le singole parti in un
tutto
Applica ai singoli
Affronta
casi complessi
problemi con la
principi, regole e
Applica ai singoli
propria
metodi.
casi
principi,
capacità di
maniera
del tutto
regole, metodi.
astrazione .
Coglie gli
Coglie gli
elementi
Coglie gli
elementi
costitutivi di un
elementi
costitutivi di un
insieme e
costitutivi di un
insieme in modo
organizza
non approfondito autonomamente insieme in
modo
le singole parti in
approfondito
un tutto
Si esprime in
maniera
impropria e
molto scorretta
Si esprime in
maniera scorretta,
imprecisa e
frammentaria con
un discorso non
sempre coerente
2-3
4-5
Completa e
approfondita
Si esprime in
Si esprime in
maniera
maniera semplice
appropriata e
e coerente, ma
corretta con
nel complesso
discorso coerente
corretta
e organico
6
7-8
Completa,
ampliata e
approfondita
Si esprime in
maniera
appropriata,
corretta e ricca
Con coerenza e
organicità
9-10
12
TEMI E CONTENUTI
Primo anno
Tema
1.0
Argomento
I raggi luminosi
Contenuti
La propagazione della luce
La camera oscura
La riflessione e la rifrazione
La diffusione della luce
Leggi della riflessione
La riflessione su uno specchio piano
Costruzione delle immagini riflesse da uno specchio piano
Costruzione di : Periscopio, Telemetro, Caleidoscopio
Gli specchi curvi ottenuti dalla composizione di piccoli specchi piani.
Gli specchi sferici concavi e convessi
La costruzione dell’immagine per gli specchi sferici concavi e convessi
Immagini reali e immagini virtuali
La legge dei punti coniugati e l’ingrandimento di uno specchio sferico
Le leggi della rifrazione
Gli indici di rifrazione relativo e assoluto
La riflessione totale
La dispersione della luce
Lo spettro della luce
I colori della luce: semplice teoria del colore
1.1
Le lenti, l’occhio e
strumenti ottici
Le lenti sferiche
Lenti sferiche convergenti
Immagini formate da lenti sottili
La formula delle lenti sottili
13
Lenti sferiche divergenti
Lenti spesse e sistemi ottici
Le aberrazioni delle lenti
La macchina fotografica e il proiettore
Costruzione di camere oscure con lente obbiettivo
Costruzione di proiettori (Episcopi)
Costruzione di proiettori per diapositive
Costruzione di proiettori per preparati microscopici
Il cinema
L’occhio
Microscopi, cannocchiali, telescopi
2.0
La descrizione
scientifica dei
fenomeni: le
grandezze fisiche
Descrizione dei fenomeni e grandezze fisiche:
Lunghezza,Tempo, Superficie, Volume, Angolo
Unità di misura e sistema internazionale
Criteri per la misura di grandezze e loro scrittura
Incertezze ed errori nella misura
Cifre significative
Ordine di grandezza
Operazioni con valori numerici delle grandezze
Grandezze fondamentali e grandezze derivate
La misura di grandi distanze: triangolazioni
La misura di Eratostene della circonferenza terrestre
La misura della distanza Terra Luna
La misura del diametro del Sole
Costruzione di un telemetro
Leggi Fisiche: primi esempi e riflessioni su
Propagazione rettilinea della luce
La riflessione della luce (Specchio piano)
14
2.1
La misura di una
grandezza fisica
Misure di tipo diretto e indiretto di una grandezza fisica, misure con strumenti
tarati
Metro e costruzione dei sottomultipli
Errori nella misura di una grandezza e loro tipologia
Il risultato di una misura e la sua incertezza
Sensibilità di uno strumento di misura: Il Nonio, il Calibro, il Micrometro
Risultato di una misura ottenuta con una singola misurazione
Risultato di una misura ottenuta con una serie di misurazioni: valore medio
Incertezza assoluta e relativa
Scarto quadratico medio
Cifre significative ed espressione del valore che esprime una misura
Esempi ed esperienze di laboratorio relative a procedure di misura
3.1
Forza e pressione
La lunghezza di un ago di pino
La lunghezza di un chiodo
La taratura di un cilindro graduato
La taratura di una molla
Il periodo di oscillazione di un pendolo
La misura del rapporto Circonferenza/diametro
La misura del rapporto Area della superficie del cerchio/Diametro
La misura del rapporto Area della superficie del cerchio/Diametro 2
Presentazione di una serie di esperienze relative all’elaborazione di:
Schemi concettuali del fare forza:esperienze
Il peso come forza
Misura di una forza mediante una molla
Taratura di una molla
Il dinamometro
Le caratteristiche vettoriali di una forza
Forze distribuite: la Pressione. Unità di misura della pressione: il Pascal
15
3.2
La massa di un
corpo
Presentazione di una serie di esperienze relative all’elaborazione di: schemi
concettuali della massa
Unità di misura
Strumenti di misura: Bilancia a bracci uguali, bilance elettroniche
La densità assoluta dei corpi
Misure di densità assoluta
Il Peso specifico
3.3
Misure di peso specifico
Sistemi in equilibrio Schemi concettuali: Corpo rigido e punto materiale
per traslazioni
Fili, Pulegge, aste
Equilibrio di un corpo al quale sono applicate due forze
Equilibrio di un corpo al quale sono applicate tre forze
Somma e sottrazione di forze e loro rappresentazione mediante vettori
Scomposizione di forze secondo due direzioni assegnate
Il problema del galleggiamento dei corpi
Il piano inclinato
Le forze di attrito: attrito statico e attrito radente
Attrito volvente
3.4
Sistemi in equilibrio Sbarre omogenee che possono ruotare attorno al loro centro
per rotazioni
Condizioni di equilibrio per una sbarra che può ruotare attorno al proprio
baricentro
Momento di una forza rispetto a un asse
La rappresentazione vettoriale dei momenti
Leve
L’equilibrio per le rotazioni
16
TEMI E CONTENUTI
Secondo anno
Tema
1.0
Argomento
Sistemi di
riferimento.
Moto uniforme e
moto accelerato
uniformemente.
Moto rettilineo
uniforme e moto
rettilineo
uniformemente
accelerato
Contenuti
Punti in movimento.
Sistemi di riferimento
Moti lungo una linea.
Velocità media .
Verso il concetto di velocità istantanea
Moti rettilinei (rilevati e commentati con l’uso della scheda di acquisizione
elettronica)
Il moto rettilineo uniforme
Leggi orarie e loro interpretazione.
Il moto vario su una retta
Accelerazione media
Il grafico velocità - tempo
Moto uniformemente accelerato;Moto rettilineo uniformemente accelerato
Le relazioni s=s0 +v0t + ½ at2 e v=v0 +at
2.0
Forze e movimento
Misure di velocità e di accelerazione
Come si produce il moto di un corpo.
Sistemi di riferimento
Il principio di inerzia o di Galilei
I principi della Meccanica o di Newton
Verifiche sperimentali della legge F = m a
La massa come inerzia al moto
Unità di misura di forza e la costante g
La misura di g
Dalle forze alla descrizione del moto (Moti rettilinei)
Il terzo principio della meccanica
17
Forze di attrito
2.1
Moti nel piano
La descrizione del moto in due dimensioni
Vettori posizione,spostamento, velocità.
Il moto dei proiettili
Il moto circolare uniforme
La velocità e l’accelerazione nel moto circolare uniforme
Il moto armonico
Il pendolo
La composizione di moti.
3.0
La conservazione
dell’energia
meccanica
Presentazione di una serie di esperienze relative all’elaborazione di: schemi
concettuali del’ energia
Il lavoro di una forza costante parallela allo spostamento
Il lavoro di una forza costante
Il lavoro di una forza variabile
Il lavoro compiuto dalle forze in interazione fra corpi
Forze conservative e forze dissipative
L’energia cinetica
L’energia potenziale gravitazionale
Il piano inclinato
Esperienze con il piano inclinato
Forza di gravità e conservazione dell’energia meccanica
L’energia potenziale elastica
La legge di conservazione dell’energia meccanica
La conservazione dell’energia totale
La potenza
18
4.0
Fenomeni Termici
La dilatazione volumica delle sostanze per effetto del calore
Esperienze sulla dilatazione lineare e volumica in relazione a corpi in
diversi stati di aggregazione
Il termometro
Costruzione di semplici termometri e loro taratura
Stato termico ed equilibrio termico
La temperatura come misura dello stato termico
Scale termometriche
La misura della quantità di calore
Equazione della calorimetria
4.1
Passaggi di stato
Tipologia dei passaggi di stato
Caratteristiche degli stati della materia
Passaggi di stato solido-liquido per sostanze cristalline
Passaggio di stato liquido – gas
Passaggio di stato solido- gas: sublimazione e brinamento
Modelli per gli stati di aggregazione della materia.
19
TEMI E CONTENUTI
Terzo anno
Tema
1.1
Argomento
Il moto uniforme
Contenuti
La traiettoria e il punto materiale
I sistemi di riferimento
Il moto rettilineo; La velocità nel moto rettilineo uniforme
La legge del moto uniforme; La pendenza del grafico spazio-tempo
1.2
Moto
uniformemente
accelerato
Il moto vario
La velocità media e la velocità istantanea; L’accelerazione nel moto
uniformemente accelerato; La velocità nel moto uniformemente accelerato
La legge del moto uniformemente accelerato;L’accelerazione media e
l’accelerazione istantanea
2.1
Vettori
Il moto di un punto su una traiettoria qualsiasi e la sua rappresentazione
mediante vettori
Lo spostamento e i vettori;La somma di più spostamenti
Vettori e scalari; Operazioni su vettori: somma e differenza
Prodotto scalare e prodotto vettoriale
L’espressione in coordinate cartesiane di vettori
2.2
Il vettore velocità; Il vettore accelerazione
Moti nel piano e
nello spazio: il moto
Il moto circolare uniforme
circolare
La velocità angolare
L’accelerazione centripeta; forza centripeta e forza centrifuga apparente
Il moto armonico; L’accelerazione nel moto armonico
La composizione dei moti
3.1
Le forze
Concetto di forza,Dinamometro e la misura delle forze;Le forze come grandezze
vettoriali
Equilibrio di un punto materiale libero; Vincoli
20
Equilibrio di un punto materiale su un piano inclinato
Il corpo rigido
Il momento di una forza
Momento di una coppia di forze
Effetto di una forza applicata a un corpo rigido
Effetto di più forze applicate a un corpo rigido
Il centro di gravità
Condizioni di equilibrio per un corpo rigido
Diversi tipi di equilibrio
Forze di attrito
3.2
I principi della
dinamica
Il principio di inerzia
Il moto senza attrito
Sistemi di riferimento inerziali
Il principio di relatività galileiana
Moto di un oggetto soggetto a forza costante
Inerzia di un corpo e massa inerziale
Il secondo principio della dinamica
Le unità di misura della massa e della forza
Il terzo principio della dinamica
3.3
Le forze e il
movimento
La forza peso e la caduta libera
La massa e il peso
Il moto su un piano inclinato
Il moto dei proiettili
Il moto dei satelliti
La forza centripeta
21
La forza centrifuga apparente
Il moto armonico di una molla
Il pendolo
4.1
La conservazione
dell’energia
meccanica
Variazione e conservazione
L’energia
Il lavoro di una forza costante parallela allo spostamento
Il lavoro di una forza costante
Il lavoro di una forza variabile
Il lavoro compiutola forze in interazione fra corpi
Forze conservative e forze dissipative
La potenza
L’energia cinetica
L’energia potenziale
L’energia potenziale elastica
La conservazione dell’energia meccanica
Le macchine semplici
La conservazione dell’energia totale
4.2
Conservazione della La quantità di moto
quantità di moto
La legge di conservazione della quantità di moto
L’impulso di una forza
I principi della dinamica e la legge di conservazione della quantità di moto
Gli urti su una retta
Gli urti obliqui
4.3
Conservazione del
momento angolare
Il momento angolare
Conservazione e variazione del momento angolare
Il momento di inerzia
22
Il centro di massa
Le leggi di conservazione
5.1
Gravitazione
Moti celesti
Le leggio di Keplero
La legge di gravitazione universale
Massa inerziale e gravitazionale
La deduzione delle leggi di Keplero
Il campo gravitazionale
Energia potenziale gravitazionale
Forza di gravità e conservazione dell’energia meccanica
6.1
La temperatura
La dilatazione lineare nei solidi
La dilatazione volumica nei solidi
La dilatazione volumica dei liquidi
La dilatazione dei gas
La definizione operativa della temperatura. Il principio zero della
termodinamica.
6.2
Trasformazioni nei
gas
La prima legge di Gay-Lussac (a pressione costante)
La seconda legge di Gay-Lussac (a volume costante)
La legge di Boyle
Il gas perfetto
L’ipotesi di Avogadro
Atomi e molecole
La mole e il numero di Avogadro
L’equazione di stato del gas perfetto.
23
6.3
Calore
Calore e lavoro
Energia in transito
La capacità termica e calore specifico
Il calorimetro
Conduzione e convezione
Irraggiamento
7.1
Il modello
microscopico della
materia
Il moto browniano
La pressione del gas perfetto: calcolo della pressione del gas perfetto
La temperatura dal punto di vista microscopico
La velocità quadratica media e la distribuzione di Maxwell
L’energia interna
Gas reali
7.2
Cambiamenti di
stato
I passaggi tra stati di aggregazione
Fusione e solidificazione
Vaporizzazione e condensazione
Vapore saturo e la sua pressione
La condensazione e la temperatura critica.
La sublimazione.
7.3
Il Primo principio
della
termodinamica
Gli scambi di energia
Energia interna di un sistema fisico
Principio zero della termodinamica
Trasformazioni reali e trasformazioni quasi statiche
Il lavoro termodinamico
Il primo principio della termodinamica
I calori specifici del gas perfetto
Le trasformazioni adiabatiche.
24
7.4
Il secondo principio
della
termodinamica
Le macchine termiche
Primo enunciato di Lord Kelvin
L’enunciato di Clausius
Terzo enunciato: il rendimento
Trasformazioni reversibili e irreversibili
Il teorema di Carnot
Il ciclo di Carnot
Il rendimento di una macchina di Carnot
7.5
Entropia e disordine La disuguaglianza di Clausius
L’entropia
L’entropia di un sistema isolato
Il quarto enunciato del secondo principio
L’entropia di un sistema non isolato
Il secondo principio da un punto di vista molecolare
Stati macroscopici e stati microscopici
L’equazione di Boltzmann per l’Entropia
Il terzo principio della Termodinamica.
25
TEMI E CONTENUTI
Quarto anno
1.1
Oscillazioni e onde
meccaniche
Oscillazioni attorno all’equilibrio
Il moto armonico
Relazioni tra moto circolare uniforme e moto armonico
Il pendolo
Energia e oscillatore armonico
Onde meccaniche
Dall’oscillazione delle particelle del mezzo alla propagazione dell’onda
Rappresentazione matematica delle onde
Onde su una corda
Onde stazionarie su una corda con estremi fissi.
1.2
Il suono
Le onde sonore
Altezza e timbro dei suoni
Intensità dei suoni
Interferenza di onde sonore
L’effetto Doppler
1.3
Ottica fisica
Ottica geometrica e ottica fisica
Esperimento delle due fenditure di Young
Interferenza su lamine sottili
Diffrazione
Reticoli di diffrazione
2,1
La carica elettrica e la
legge di Coulomb.
L’elettrizzazione per strofinio.
L’elettrone.
I conduttori e gli isolanti.
26
L’elettrizzazione per contatto.
La carica elettrica.
La legge di Coulomb.
La costante dielettrica assoluta del vuoto.
La forza di Coulomb nella materia.
L’induzione elettrostatica.
La polarizzazione degli isolanti.
La conservazione della carica elettrica.
2.2
Il campo elettrico
Il concetto di campo elettrico.
Il vettore campo elettrico: definizione e il campo gravitazionale g, analogie e
differenze
Il principio di sovrapposizione.
Le linee di campo.
Il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie. Il flusso del campo
elettrico.
Il teorema di Gauss per il campo elettrico.
Applicazioni del teorema di Gauss a particolari situazioni teorico-sperimentali:Il
campo elettrico generato da una distribuzione piana infinita di carica.
Il campo elettrico generato da una distribuzione rettilinea infinita di carica.
Il campo elettrico generato da un guscio di carica.
Distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico.
Il campo elettrico in un conduttore in equilibrio elettrostatico.
Il problema generale dell’elettrostatica
L’esperimento di Millikan.
2.3
Il potenziale elettrico
Campi scalari.
Il concetto di energia potenziale elettrica e suo confronto con l’energia
potenziale gravitazionale
La definizione dell’energia potenziale elettrica per due cariche puntiformi.
Energia potenziale di più cariche puntiformi.
Il potenziale elettrico.
27
La definizione della differenza di potenziale
Il potenziale elettrico di una carica puntiforme.
Le superfici equipotenziali.
La deduzione del campo elettrico dal potenziale.
La circuitazione.
La circuitazione del campo elettrostatico.
Campo elettrico e superfici equipotenziali
Derivazione del campo elettrico dal potenziale.
2.4
Fenomeni di
elettrostatica.
La capacità di un conduttore.
Capacità di una sfera conduttrice isolata.
Il condensatore.
Campo elettrostatico in un condensatore piano.
Capacità di un condensatore piano.
Condensatori in serie e in parallelo.
Energia immagazzinata in un condensatore.
Densità di energia elettrica in un condensatore.
L’elettrometro.
2.5
La corrente elettrica
continua.
La corrente elettrica. I generatori di corrente
La corrente continua.
I generatori di tensione.
Il circuito elettrico.
La prima legge di Ohm.
Resistori e resistenze: connessioni in serie e in parallelo
Le leggi di Kirchhoff: prima e seconda legge.
Conduttori ohmici in serie e in parallelo.
Trasformazioni dell’energia elettrica.
La potenza elettrica.
La forza elettromotrice e la resistenza interna di un generatore di tensione.
28
2.6
La corrente elettrica
nei metalli
I conduttori metallici.
La seconda legge di Ohm: la resistività di un conduttore.
L’effetto Joule.
La dipendenza della resistività dalla temperatura.
Effetto Termoionico
3.1
Fenomeni magnetici
fondamentali.
Magneti naturali e artificiali.
Le linee del campo magnetico.
Confronto tra il campo magnetico e il campo elettrico.
Forze che si esercitano tra magneti e correnti e tra correnti e magneti.
La definizione di Ampere.
L’origine del campo magnetico.
L’intensità del campo magnetico.
Forza esercitata da un campo magnetico su un filo percorso da corrente.
Il motore elettrico.
L’amperometro e il voltmetro.
Il campo magnetico di un filo rettilineo percorso da corrente.
Il campo magnetico di una spira e di un solenoide.
3.2
Il campo magnetico
La forza di Lorentz per il campo magnetico.
Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme.
Il flusso del campo magnetico.
La circuitazione del campo magnetico.
Le proprietà magnetiche dei materiali.
Il ciclo di isteresi magnetica.
L’elettromagnete.
29
TEMI E CONTENUTI
Quinto anno
Tema
1.1
Argomento
L’induzione
elettromagnetica.
Contenuti
Le correnti indotte.
Il ruolo del flusso del campo magnetico.
La legge di Faraday-Neumann.
La legge di Lenz.
Le correnti di Foucault.
L’autoinduzione e la mutua induzione.
Energia e densità di energia del campo magnetico.
L’alternatore.
Gli elementi circuitali fondamentali in corrente alternata.
I circuiti in corrente alternata.
La trasformazione della corrente alternata.
1.2
Le equazioni di
Maxwell e le onde
elettromagnetiche.
Il campo elettrico indotto.
Il termine mancante.
Le onde elettromagnetiche.
La velocità delle onde elettromagnetiche.
Le onde elettromagnetiche piane.
Lo spettro elettromagnetico.
Le onde radio e le microonde.
Le radiazioni infrarosse, visibili e ultraviolette.
I raggi X e i raggi gamma.
La legge di Stefan-Boltzmann.
La radio.La televisione.
30
2.1
Teoria della
relatività
Sistemi di riferimento
I postulati della teoria della relatività
La relatività del tempo e la dilatazione del tempo
La relatività delle lunghezze
La composizione relativistica delle velocità
Quantità di moto e massa relativistica
Energia relativistica e E = mc2
Teoria della relatività e Cosmologia
3.1
La crisi della Fisica
Classica e la Teoria
Quantistica
Il corpo nero e l’ipotesi di Planck
L’effetto fotoelettrico
La quantizzazione della luce secondo Einstein
L’effetto Compton
Lo spettro dell’atomo di Idrogeno
La quantizzazione dell’energia nella materia
La vecchia meccanica quantistica
Le proprietà ondulatorie della materia
Le onde di probabilità
Il principio di indeterminazione
4.1
Il modello
dell’atomo di
Rutherford- Bohr
L’esperienza di Rutherford.
Il modello di Bohr.
L’energia di legame di un elettrone in un atomo.
5.1
Meccanica
quantistica
Il dualismo corpuscolare - ondulatorio della luce
Il dualismo corpuscolare - ondulatorio della materia
Il principio di indeterminazione di Heisenberg
Concetti fondamentali della meccanica quantistica
L’atomo quantistico
Emissione di luce da parte dell’atomo
Processi ottici nei materiali
31
6.1
Lo stato solido
I semiconduttori
Il diodo a semiconduttore
La teoria quantistica e il magnetismo della materia
Il ferromagnetismo
La superconduttività
7.1
Elementi di fisica
nucleare
I nuclei degli atomi
Le forze nucleari e l’energia di legame dei nuclei
Fissione e fusione nucleare
La radioattività naturale
L’interazione debole
Applicazioni dei radioisotopi
I reattori a fissione
I reattori a fusione
32
FISICA
LICEO LINGUISTICO- LICEO CLASSICO- LICEO SCIENZE UMANE
Quadro orario
1° Biennio
2° Biennio
Prima
Seconda
Terza
Quarta
==
==
2h
2h
5° Anno
Quinta
2h
FISICA
LINEE GENERALI E COMPETENZE
Al termine del percorso liceale lo studente avrà appreso i concetti fondamentali della fisica,
acquisendo consapevolezza del valore culturale della disciplina e della sua evoluzione storica
ed epistemologica.
In particolare, lo studente avrà acquisito le seguenti competenze: osservare e identificare
fenomeni; affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici
adeguati al suo percorso didattico; avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo
sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni
naturali, analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o
validazione di modelli; comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che
interessano la società in cui vive.
La libertà, la competenza e la sensibilità dell’insegnante − che valuterà di volta in volta il
percorso didattico più adeguato alla singola classe e alla tipologia di Liceo all’interno della
quale si trova ad operare svolgeranno un ruolo fondamentale nel trovare un raccordo con altri
insegnamenti (in particolare con quelli di matematica, scienze naturali, storia e filosofia) e nel
promuovere collaborazioni tra la sua Istituzione scolastica e Università, enti di ricerca, musei
della scienza e mondo del lavoro, soprattutto a vantaggio degli studenti degli ultimi due anni.
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
SECONDO BIENNIO
Si inizierà a costruire il linguaggio della fisica classica (grandezze fisiche scalari e vettoriali e
unità di misura), abituando lo studente a semplificare e modellizzare situazioni reali, a
risolvere problemi e ad avere consapevolezza critica del proprio operato. Al tempo stesso,
anche con un approccio sperimentale, lo studente avrà chiaro il campo di indagine della
disciplina ed imparerà ad esplorare fenomeni e a descriverli con un linguaggio adeguato.
Lo studio della meccanica riguarderà problemi relativi all’equilibrio dei corpi e dei fluidi e al
moto, che sarà affrontato sia dal punto di vista cinematico che dinamico, introducendo le leggi
di Newton con una discussione dei sistemi di riferimento inerziali e non inerziali e del principio
di relatività di Galilei. Dall’analisi dei fenomeni meccanici, lo studente incomincerà a
33
familiarizzare con i concetti di lavoro, energia e quantità di moto per arrivare a discutere i
primi esempi di conservazione di grandezze fisiche. Lo studio della gravitazione, dalle leggi di
Keplero alla sintesi newtoniana, consentirà allo studente, anche in rapporto con la storia e la
filosofia, di approfondire il dibattito del XVI e XVII secolo sui sistemi cosmologici.
Nello studio dei fenomeni termici, lo studente affronterà concetti di base come temperatura,
quantità di calore scambiato ed equilibrio termico. Il modello del gas perfetto gli permetterà di
comprendere le leggi dei gas e le loro trasformazioni. Lo studio dei principi della
termodinamica lo porterà a generalizzare la legge di conservazione dell’energia e a
comprendere i limiti intrinseci alle trasformazioni tra forme di energia.
L’ottica geometrica permetterà di interpretare i fenomeni della riflessione e della rifrazione
della luce e di analizzare le proprietà di lenti e specchi.
Lo studio delle onde riguarderà le onde meccaniche, i loro parametri, i fenomeni caratteristici e
si concluderà con elementi essenziali di ottica fisica.
I temi indicati dovranno essere sviluppati dall’insegnante secondo modalità e con un ordine
coerenti con gli strumenti concettuali e con le conoscenze matematiche in possesso degli
studenti, anche in modo ricorsivo, al fine di rendere lo studente familiare con il metodo di
indagine specifico della fisica.
QUINTO ANNO
Lo studio dei fenomeni elettrici e magnetici permetterà allo studente di esaminare criticamente
il concetto di interazione a distanza, già incontrato con la legge di gravitazione universale, la
necessità del suo superamento e dell’introduzione di interazioni mediate dal campo elettrico,
del quale si darà anche una descrizione in termini di energia e potenziale, e dal campo
magnetico.
Lo studente completerà lo studio dell’elettromagnetismo con l’induzione elettromagnetica;
un’analisi intuitiva dei rapporti fra campi elettrici e magnetici variabili lo porterà a comprendere
la natura delle onde elettromagnetiche, i loro effetti e le loro applicazioni nelle varie bande di
frequenza.
La dimensione sperimentale potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi
non solo nel laboratorio didattico della scuola, ma anche presso laboratori di Università ed enti
di ricerca, aderendo a progetti di orientamento.
E’ auspicabile che lo studente possa affrontare percorsi di fisica del XX secolo, relativi al
microcosmo e/o al macrocosmo, accostando le problematiche che storicamente hanno portato
ai nuovi concetti di spazio e tempo, massa e energia.
Alla professionalità del docente si deve intendere affidata la responsabilità di declinare in modo
coerente alla tipologia del Liceo in cui opera, i percorsi di cui si sono indicate le tappe
concettuali essenziali.
34
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
QUADRO RIASSUNTIVO
Secondo biennio
Quinto anno
Acquisizione del linguaggio della fisica per
modellizzare situazioni reali
Equilibrio dei corpi e dei fluidi
Cinematica e dinamica
Conservazione dell’energia meccanica e della
quantità di moto
Gravitazione
Fenomeni termici, leggi dei gas e loro
trasformazioni, principi della termodinamica
Ottica geometrica e ottica ondulatoria
Campo elettrico e magnetico
Induzione, campi variabili e onde
elettromagnetiche
Approfondimenti su percorsi di fisica
moderna:microcosmo e macrocosmo, spazio e
tempo, massa ed energia.
VERIFICA E VALUTAZIONE DELL’”APPRENDIMENTO”/”COMPRENSIONE”.
Che cos’è la comprensione?
Per chiarire alcuni aspetti fondamentali della verifica e della valutazione del processo di apprendimento
/comprensione degli studenti (aspetti che inevitabilmente coinvolgono lo spirito con cui i docenti
intendono operare) si legga questo passo tratto da un lavoro di David Perkins (1998).
“Che cos’è la comprensione? Quando gli studenti comprendono di aver raggiunto qualcosa? Tutti
vogliono che gli studenti escano da scuola o da altre esperienze di apprendimento con un buon repertorio di
conoscenze, di abilità ben sviluppate e con una comprensione del significato, del valore e dell’uso di ciò che
hanno studiato. Pertanto è importante chiedersi quale concezione di conoscenza, di abilità e di
comprensione sottostia a ciò che accade nelle classi fra gli insegnanti e gli studenti per favorire il
conseguimento di questo obbiettivo.
E’ facile rispondere con rapidità quando si tratta di dire cosa intendiamo per conoscenza e abilità.
Conoscere significa avere una informazione prontamente disponibile. Ci sentiamo sicuri che lo studente
possiede una conoscenza quando lo studente può riprodurla nel momento in cui gli viene richiesta. Lo
studente può dirci che cosa fece Magellano, dove sta il Pakistan, che cosa è stata la Magna Carta, qual è la
prima legge del movimento di Newton. E , se la conoscenza è un’informazione prontamente disponibile, le
abilità sono prestazioni di routine prontamente disponibili. Scopriamo che le abilità sono presenti nel
momento in cui sono sollecitate.
Ma la comprensione appare come qualche cosa di più sottile. Certamente non si riduce a semplice
conoscenza. Comprendere che cosa ha fatto Magellano o qual è la prima legge di Newton significa indicare
più del mero riprodurre l’informazione. Comprendere è anche più di un’abilità di routine ben automatizzata.
Lo studente che con abilità risolve problemi di fisica o tratta per iscritto un argomento, può non
comprendere molto di fisica, dello scrivere o di ciò che sta scrivendo. Mentre la conoscenza e l’abilità
35
possono essere trasferite come informazioni e prestazioni di routine prontamente disponibili, la
comprensione si scosta da questi semplici standard.
Pertanto, che cos’è comprendere? In una frase, comprendere è l’abilità di pensare e di agire con
flessibilità usando ciò che si conosce. Per dirlo in altro modo: la comprensione di un argomento è la “
capacità flessibile di una prestazione” con una sottolineatura per la parola”flessibilità”. Stabilito questo,
apprendere per la comprensione è come apprendere una prestazione flessibile – più come apprendere a
improvvisare jazz o tenere una buona conversazione o scalare una roccia che non apprendere la tavola
pitagorica o le date dei presidenti o che F = m a. Apprendere fatti può essere uno sfondo cruciale
dell’apprendere per comprendere, ma apprendere fatti non è apprendere per comprendere …
“Che cos’è comprendere” è una questione complicata. Ma in termini pratici le persone non sono così
disorientate. La vera comprensione si coglie quando è presente. Gli insegnanti e la maggior parte di noi
sembriamo condividere una buona intuizione di come misurare la comprensione. Si chiede agli allievi non
solo di conoscere, ma di pensare con ciò che conoscono3.
I sei aspetti di una comprensione significativa.
Seguendo Grant Wiggins e Jay McTighe4, rispetto a una definizione generica e approssimativa di
“apprendimento” o di “comprensione profonda”, individuiamo e descriviamo sei aspetti di quella che
possiamo con gli autori citati chiamare “comprensione significativa”, che considero il fondamentale
obbiettivo del nostro lavoro.
Questi aspetti sono: “spiegare”, “interpretare”, “applicare”, “prospettiva”, “empatia”,
“autoconoscenza”.
In altre parole, quando noi comprendiamo veramente, siamo in grado di:
Spiegare:
offrire resoconti esaustivi e giustificati di fenomeni, fatti e dati;
Interpretare:
raccontare storie significative, offrire traduzioni appropriate, fornire una significativa dimensione
storica o personale a idee ed eventi e renderla personale o accessibile attraverso immagini,
aneddoti, analogie e modelli;
Applicare:
usare efficacemente e adattare ciò che sappiamo a una diversità di contesti;
Avere prospettiva:
vedere e sentire punti di vista attraverso occhi e orecchi critici; vedere il quadro generale;
3
David Perkins (1998) What is understanding. In M.S.Wiske (Ed.), Teaching for understanding. San Francisco.
4
Grant Wiggins e Jay McTighe(2004) Fare progettazione, Las -Roma
36
Empatizzare:
trovare valore in ciò che altri possono considerare strano, estraneo o non plausibile; percepire in
modo sensibile a partire da precedenti esperienze dirette;
Avere autoconoscenza:
percepire lo stile personale, i pregiudizi, le proiezioni e gli abiti mentali che plasmano, pervadono,
ma anche compromettono la nostra comprensione. Siamo consapevoli che ciò che non
comprendiamo e del perché è così difficile comprendere.
I sei aspetti sono diversi, ma collegati nello stesso modo in cui si usano criteri diversi per giudicare
la qualità di una prestazione.
Gli aspetti riflettono le diverse connotazioni del termine comprensione e comunque, una
comprensione completa e matura implica tutti e sei i tipi di comprensione.
Di seguito si forniscono alcune domande che potrebbero aiutare alunni e genitori ad addentrarsi
nella “comprensione” e, nel caso in esame, nei criteri di valutazione della comprensione degli
alunni che ci proponiamo di utilizzare e che, prima di tutto, gli alunni stessi dovrebbero utilizzare
come guida alla autovalutazione delle loro prestazioni.
Spiegazione
Perché è così? Cosa spiega questi eventi?, Che cosa giustifica tale effetto?
Come possiamo provarlo?A che cosa si collega? Come funziona? Che cosa
è implicato?
Interpretazione
Che cosa significa? Perché è importante? E con ciò? Che cosa illustra o
illumina nell’esperienza umana?In che modo a che fare con me? Che
cosa ha senso?
Applicazione
Dove posso usare queste conoscenze, questa abilità o questo processo?In
quali modi le persone applicano questa comprensione nel mondo fuori
della scuola? Come dovrei modificare il mio modo di pensare d i agire per
rispondere alle esigenze di questa particolare situazione?
Prospettiva
Da quale punto di vista? Da quale angolatura? Che cosa c’è di supposto o
di implicito che necessita di essere considerato e reso esplicito? Che cosa
è giustificato o attestato? E’ ragionevole? Quali sono i punti di forza e di
debolezza di questa idea? E’ plausibile? Quali sono i suoi limiti? E allora?
37
Empatia
Come sembra a te? Cosa vedono che io non vedo? Cosa ho bisogno di
sperimentare se voglio comprendere? Che cosa il docente, l’artista o
l’attore vede e sente e che vuole farmi percepire e vedere?
Autoconoscenza
Come il mio io plasma le mie opinioni? Quali sono i limiti della mia
comprensione? Quali sono i miei punti deboli? Che cosa tendo a
comprendere erroneamente a causa di pregiudizi, abitudini e stili
mentali?
Nel raccogliere le evidenze di una comprensione profonda pertanto si terrà conto di una varietà
equilibrata di strumenti e metodi di accertamento e valutazione: controlli informali della
comprensione, osservazione/dialogo,questionari/test, questioni accademiche (domande aperte,
quesiti), risoluzione di problemi, compiti di prestazione/progetti. Lo schema seguente le illustra.
Tipologie di accertamento
5. Controlli della comprensione.
Domande orali, osservazioni e dialoghi informali
6. Item di questionari e test
Si tratta di domande semplici e focalizzate sul contenuto. Esse vanno ad accertare
informazioni fattuali, concetti e abilità isolate. Usano il formato della risposta breve o
selezionata.
7. Domande
Si tratta di domande aperte, quesiti o problemi che richiedono allo studente di pensare
criticamente e non solo di richiamare informazioni e successivamente, di preparare una
risposta, un prodotto o una prestazione. Richiedono di formulare le risposte in condizione
di compito in classe. Non c’è spesso una risposta unica e migliore, una strategia migliore per
risolvere problemi, richiedono lo sviluppo di una strategia, spiegazione, giustificazione dei
metodi adottati.
8. Compiti di prestazione (esperienze di laboratorio) e progetti.
Presentano un contesto reale o simulato che presuppone i limiti, il rumore di fondo, gli
incentivi e le opportunità che un adulto potrebbe trovare in una situazione simile.
Richiedono normalmente di rivolgersi a un pubblico ben identificato. Possono presentare
diversi gradi di complessità.
38
La seguente rubrica mostra come possono venire distinti i diversi livelli di comprensione in Fisica
LIVELLO
DESCRIZIONE
VOTO (espresso in
decimi)
Mostra una
comprensione raffinata
dei contenuti disciplinari
I concetti, le evidenze, i ragionamenti, le precisazioni fatte, le questioni poste o i
metodi usati sono intuitivi e penetranti e superano nettamente la comprensione
della materia che generalmente si riscontra a questo livello di esperienza. Coglie
l’essenza dell’idea o del problema e applica i più efficaci strumenti per risolverlo. Il
lavoro eseguito con cura, indica che lo studente è in grado di effettuare distinzioni
sottili e di collegare una particolare sfida a principi più importanti, complessi o ampi.
10
Mostra una
comprensione matura dei
contenuti disciplinari
I concetti, le evidenze, i ragionamenti, le precisazioni fatte, le questioni poste o i
metodi usati sono avanzati e significativi. Coglie l’essenza dell’idea o del problema e
applica efficaci strumenti per affrontarlo o risolverlo. Lo studente compie, quando
necessario, importanti distinzioni e precisazioni. Realizza prestazioni con
competenza e abilità, accuratezza eseguendo significativi collegamenti con principi
e teorie.
9
Mostra una buona
comprensione dei
contenuti disciplinari
I concetti, le evidenze, i ragionamenti, le precisazioni fatte, le questioni poste o i
metodi usati sono a un livello avanzato di difficoltà e di efficacia. Inquadra
adeguatamente i contenuti per questo grado di esperienza. Ci possono essere limiti
alla comprensione, oppure una certa ingenuità o un’eccessiva loquacità nelle
risposte, ma non si evidenziano fraintendimenti o comprensioni errate, oppure
aspetti del lavoro eccessivamente semplicistici. Realizza prestazioni con adeguata
competenza, eseguendo collegamenti con principi e teorie.
8
Mostra una adeguata
comprensione dei
contenuti disciplinari
Il lavoro rivela controllo delle conoscenze, dei concetti o dei metodi che gli
consentono di risolvere il problema al livello di difficoltà designato. Evidenzia minore
sottigliezza/ discriminazione/sfumatura di significati rispetto a un lavoro più
raffinato e ci possono essere delle evidenze di una certa comprensione errata di
alcune idee chiave. Anche se il lavoro sortisce risposte corrette, tuttavia
approccio/concetti/ metodi usati sono più semplicistici di quello che ci si
aspetterebbe a questo livello di esperienza
7
Mostra una
comprensione ingenua o
limitata delle idee e
delle questioni implicate
Vengono usate semplici regole/formule/approcci/concetti, laddove il lavoro ne
richiede di più raffinati, che sono disponibili dagli apprendimenti e dalle esperienze
pregressi. Idee, esperienze importanti possono essere fraintese o applicate
erroneamente. Anche se il lavoro dello studente può considerarsi adeguato per
affrontare tutti o la maggior parte degli aspetti del problema, tuttavia i concetti e i
metodi utilizzati sono ancora semplicistici.
6
Livello
di sufficienza
Non mostra una chiara
comprensione delle idee
sottese e delle questioni
implicate nel problema
Utilizza o applica una conoscenza del problema inappropriata o inadeguata. Il
resoconto e l’analisi delle esperienze sono semplicistiche.
5
Non mostra comprensione
delle idee sottese e delle
questioni implicate nel
problema
Non sa cogliere gli elementi costitutivi di un insieme anche non molto complesso.
Non sa applicare anche a singoli casi semplici principi, regole, metodi.
Se
talvolta giustifica le scelte operate si esprime in maniera impropria e molto
scorretta
4
Evidenze insufficienti nella
risposta.
Non sono presenti evidenze sufficienti nella risposta per valutare le conoscenze del
contenuto disciplinare implicato in questo problema da parte dello studente. In
questi casi vi è un mancato completamento del lavoro.
3
o inferiore
39
Criteri utilizzati nella valutazione
Questo insieme di criteri di prestazione è utilizzato dai docenti del dipartimento nella valutazione per misurare la
risoluzione dei problemi di fisica. I compiti sono analizzati utilizzando le stesse guide generiche di analisi. Le stesse
guide sono utilizzate per la valutazione delle prestazioni nelle interrogazioni orali degli alunni. Il punteggio è attribuito
in DECIMI
Conoscenza
Saper
applicare e/o
risolvere
(Capacità)
Espressione
PUNTEGGIO
Nessuna
Non sa
applicare ai
singoli casi
principi, regole,
metodi.
Non sa cogliere
gli elementi
costitutivi di un
insieme
complesso e non
sa organizzare le
singole parti in
un tutto
Frammentaria e
superficiale
Completa ma
non
approfondita
Applica
erroneamente ai
singoli casi principi,
regole, metodi.
apprezzare
Coglie solo
parzialmente gli
elementi costitutivi
di un insieme e
organizza in modo
parziale e impreciso
le singole parti in un
tutto
Applica ai singoli
Affronta
casi complessi
problemi con la
principi, regole e
Applica ai singoli
propria
metodi.
casi
principi,
capacità di
maniera del tutto
regole, metodi.
astrazione .
Coglie gli
Coglie gli
elementi
Coglie gli
elementi
costitutivi di un
elementi
costitutivi di un
insieme e
costitutivi di un
insieme in modo
organizza
non approfondito autonomamente insieme in
modo
le singole parti in
approfondito
un tutto
Si esprime in
maniera
impropria e
molto scorretta
Si esprime in
maniera scorretta,
imprecisa e
frammentaria con
un discorso non
sempre coerente
2-3
4-5
Completa e
approfondita
Si esprime in
Si esprime in
maniera
maniera semplice
appropriata e
e coerente, ma
corretta con
nel complesso
discorso coerente
corretta
e organico
6
7-8
Completa,
ampliata e
approfondita
Si esprime in
maniera
appropriata,
corretta e ricca
Con coerenza e
organicità
9-10
40
TEMI E CONTENUTI
Terzo anno
1
La misura delle
grandezze
Le grandezze fondamentali e le unità di misura
Le cifre significative e la notazione scientifica
Errori e incertezze nelle misure
L’errore casuale e valori medi
Errore percentuale e le misure indirette
2
L’analisi dei dati
sperimentali
La raccolta e la rappresentazione dei dati
Relazioni fra grandezze
Leggi fisiche
La relazione tra massa e volume di una sostanza
3
La misura della
posizione dello
spostamento
Vettori posizione e spostamento
I vettori
Somma e differenza di vettori
4
Le forze
Le forze e la loro misura
Composizione e scomposizione delle forze
Forze di attrito
5
Equilibrio dei corpi
solidi
Equilibrio di un punto materiale
La rotazione di un corpo rigido
Equilibrio di un corpo rigido
Il baricentro
Macchine semplici
6
Equilibrio dei fluidi
La pressione e la legge di Stevin
La pressione sulle pareti di un recipiente e il principio di Pascal
La forza di Archimede
La pressione nei gas e nell’atmosfera
7
Il moto rettilineo
Sistemi di riferimento e moto
La legge oraria di un moto rettilineo
41
La velocità
Il moto rettilineo uniforme
L’accelerazione
Il moto uniformemente accelerato
La legge oraria del moto uniformemente accelerato
8
Moti nel piano
Il vettore velocità
Il moto circolare
Il moto circolare uniforme
L’accelerazione nel moto circolare
Il moto armonico
9
I principi della
dinamica
Il primo principio della dinamica
Il secondo principio della dinamica
Il terzo principio della dinamica
La forza gravitazionale
Forza peso, massa gravitazionale e massa inerziale
Forze elastiche e oscillazioni
Forze apparenti
10
Gravitazione
La forza di gravitazione
Il moto dei pianeti e dei satelliti e di altri corpi celesti
11
Leggi di conservazione Il lavoro e la potenza
L’energia cinetica
La conservazione dell’energia meccanica
L’energia potenziale elastica
Le forze dissipative
Conservazione della quantità di moto
Gli urti
La rotazione dei corpi rigidi
La conservazione del momento angolare.
42
TEMI E CONTENUTI
Quarto anno
1
Il moto dei fluidi
La conservazione della portata
L’equazione di Bernoulli
2
Onde meccaniche
suono
Le onde meccaniche
Fenomeni dei moti ondosi
Il suono
Fenomeni sonori
3
La temperatura
La struttura della materia
La temperatura e la dilatazione dei corpi
4
Le leggi dei gas
Le trasformazioni dei gas
L’equazione di stato dei gas
Pressione, temperatura e moto molecolare
5
Calore e lavoro
Il calore come energia trasferita
La propagazione del calore
Transizioni di fase e calore latente
Il lavoro fatto dai gas
Il primo principio della termodinamica
Il secondo principio della termodinamica
Conseguenze del secondo principio della termodinamica
Macchine termiche
6
Elettricità statica
Fenomeni elettrostatici
La carica elettrica
La legge di Coulomb e la costante dielettrica
Il campo elettrico
Il potenziale elettrico
La pila
La capacità di un condensatore
43
7
La corrente elettrica
La corrente elettrica nei solidi
La prima legge di Ohm
La seconda legge di Ohm
La potenza elettrica e l’effetto Joule
Correnti elettriche nei liquidi e nei gas
8
Circuiti in corrente
continua
La resistenza nei circuiti elettrici
Resistenze in serie
Resistenze in parallelo
La resistenza interna
44
TEMI E CONTENUTI
Quinto anno
1
Proprietà magnetiche Il campo magnetico
della materia
Campi magnetici prodotti da correnti
Interazioni tra campo magnetico e correnti elettriche
Origine microscopica del magnetismo
Proprietà magnetiche della materia
2
Induzione
elettromagnetica
Il flusso del campo magnetico
La legge di Faraday
L’induttanza e l’autoinduzione
La corrente alternata
Il trasformatore
I circuiti in corrente alternata
Le onde elettromagnetiche
Onde elettromagnetiche nella materia
3
Ottica geometrica
La propagazione della luce
La riflessione della luce
Gli specchi
La velocità della luce e la rifrazione
Le lenti sottili
La formula delle lenti sottili
L’occhio umano e la vista
4
Approfondimenti su
percorsi di fisica
moderna
Microcosmo e macrocosmo,
spazio e tempo
massa ed energia
45
