Fisica I-II anno scientifico, scienze applicate

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Anno Scolastico 2016-2017
PROGRAMMAZIONE PER IL PRIMO BIENNIO
adottata dal Dipartimento Disciplinare di Matematica, Fisica e Informatica
sulla base delle Indicazioni Nazionali per i Licei (D.P.R. n. 211 del 7 ottobre 2010)
FISICA
dei seguenti Indirizzi Liceali:
- Liceo Scientifico
- Liceo Scientifico opzione Scienze Applicate
I docenti della disciplina
1
PRIMO BIENNIO
OBIETTIVI GENERALI
L’insegnamento di fisica nel biennio del liceo scientifico e del liceo scientifico opzione scienze
applicate, attraverso l’acquisizione delle metodologie e delle conoscenze proprie della disciplina,
deve concorrere alla formazione della personalità dell’allievo, favorendo lo sviluppo di una cultura
tale da consentire una comprensione critica e propositiva della realtà e costruire una solida base per
la formazione di una personalità polivalente e flessibile.
FINALITÀ GENERALI
Le finalità del corso fisica, in stretto raccordo con le altre discipline scientifiche, come indicato nei
Piani di Studio, sono di sviluppare:
1. l’attitudine a cogliere e ad apprezzare l’utilità del confronto di idee e dell’organizzazione del
lavoro;
2. l’abitudine ad un lavoro organizzato come mezzo per ottenere risultati significativi;
3. l’atteggiamento critico nei confronti delle informazioni incontrollate e delle immagini della
scienza che ci vengono presentate;
4. la capacità di analizzare un fenomeno complesso, scomponendolo in elementi più semplici, e la
capacità di ricomporre gli elementi, sapendone vedere le interazioni;
5. la capacità progettuale di fronte ai problemi;
6. la capacità di osservare in modo sistematico, di raccogliere dati e di esaminarli criticamente;
7. la capacità operativa manuale utile non solo in laboratorio, ma anche nella vita quotidiana;
8. la consapevolezza della possibilità di descrivere in termini scientifici molti eventi osservabili
anche al di fuori dei laboratori scolastici;
9. la comprensione dell’utilità di formulare una legge empirica oppure un’ipotesi e della necessità di
valutarne il grado di attendibilità attraverso una verifica;
10. la comprensione del rapporto tra fatti empirici e loro interpretazione modellistica e dell’utilità
operativa e dei limiti dei modelli interpretativi.
FINALITÀ SPECIFICHE
Alla fine del biennio gli studenti dovranno essere in grado di:
1. eseguire in modo corretto semplici misure con chiara consapevolezza delle operazioni effettuate,
raccogliendo, ordinando e rappresentando graficamente i dati ricavati;
2. saper descrivere chiaramente, anche per mezzo di schemi, le apparecchiature e le procedure
usate;
3. valutare gli ordini di grandezza e le approssimazioni dei dati sperimentali, mettendo in evidenza
l'incertezza associata alle misure, confrontando anche i dati raccolti con quelli provenienti da altri
gruppi di lavoro o da fonti esterne;
4. individuare relazioni tra due variabili misurate e valutare i limiti di validità delle corrispondenti
leggi empiriche;
2
5. controllare più variabili e, in qualche caso semplice, comprendere il procedimento per stabilire
relazioni tra esse;
6. acquisire una prima comprensione del modo di organizzarsi di una teoria scientifica con i due
momenti di formulazione di ipotesi unificanti ed esplicative e di verifica delle loro conseguenze;
7. utilizzare semplici modelli esplicativi per la descrizione e l’interpretazione di fenomeni
complessi, comprendendone l’utilità e i limiti;
8. arrivare, in qualche semplice caso, alla formulazione di ipotesi e di modelli fondati e verificabili.
Trarre semplici deduzioni teoriche e confrontarle con i risultati sperimentali.
INDICAZIONI METODOLOGICHE
Dal punto di vista didattico, nelle singole classi, il lavoro viene realizzato avendo sempre presente
come principio di base il metodo della scoperta e della ricerca autonoma, guidata ma non imposta
dall’insegnante, portando quindi gli studenti ad acquisire un corretto metodo di indagine atto a
sviluppare creatività, spirito d’osservazione e atteggiamento critico di fronte a qualsiasi problema.
In pratica il lavoro viene articolato secondo i seguenti punti:
1. osservazione;
2. formulazione di ipotesi;
3. proposta e progettazione di esperienze semplici, ma allo stesso tempo significative;
4. analisi dei dati sperimentali ottenuti e loro interpretazione nell'ambito e nei limiti delle ipotesi
formulate;
5. costruzione di modelli;
6. controllo sperimentale della validità di un modello.
In concreto, ha una forte incidenza il lavoro sperimentale eseguito, quando possibile, direttamente
dagli allievi, nel laboratorio di fisica. Con il lavoro di gruppo e mediante l’uso di strumenti che, dal
punto di vista tecnico, sono il meno sofisticato possibile, si educano i ragazzi a riconoscere
l’importanza dell’ordine e della serietà nel lavoro, e si forniscono loro autonomia e sicura manualità.
Le esperienze tuttavia sono utili solo se, pur con lavoro di gruppo, diventano conquista del singolo: a
questo scopo sono molto importanti le osservazioni personali, le ipotesi, i passaggi logici per le
interpretazioni dei fenomeni. In pratica quindi la lezione è un continuo alternarsi di esperienze e di
momenti di discussione in cui si cerca di educare gli allievi ad ascoltarsi, a criticarsi ed a ricercare le
conclusioni più ragionevoli, sempre sotto la guida dell’insegnante.
Oltre al libro di testo in adozione, si fa uso di dispense didattiche.
Viene resa obbligatoria la tenuta di un quaderno di appunti personale per sollecitare gli allievi a
tenere una traccia chiara, sintetica, completa di tutto quello che si fa a scuola: ciò consente agli
studenti di ricostruire quando vogliono con i loro dati e le loro osservazioni un intero esperimento,
l’ambito e le motivazioni che lo hanno determinato. A casa i ragazzi devono riordinare e meditare su
ciò che hanno appreso a scuola e svolgere gli esercizi di consolidamento assegnati.
MODALITÀ DI VERIFICA E VALUTAZIONE
La verifica della preparazione e la valutazione del profitto avvengono con i seguenti criteri:
1. Continuamente con brevi, ma frequenti "interrogazioni", che possono essere anche soltanto una
proposta da parte dell’allievo per una esperienza o un’osservazione opportuna che mette in luce
quanto egli ha compreso del significato di ciò che si sta facendo.
3
2. Relazioni individuali scritte successive ad una o più prove svolte in laboratorio.
3. Valutazione del quaderno di appunti, facendo particolare attenzione alla valutazione di tipo
formativo. Gli errori commessi dagli allievi durante il processi di apprendimento potranno così
fornire preziose indicazioni per diversificati interventi didattici, finalizzati anche all'attività di
sostegno.
4. Elaborazione scritta di questionari e problemi da risolvere tramite i concetti e la metodologia
acquisita: questi elaborati costituiscono la premessa ad una discussione in classe che permette
all’insegnante di valutare le conoscenze, le capacità di rielaborazione personale e di
ragionamento dei singoli alunni.
5. Si ritiene anche importante l’evoluzione della capacità dell’allievo di dare il suo apporto
personale al lavoro di laboratorio e di comunicare verbalmente ragionamenti e risultati.
COMPETENZE GENERALI
1. Osservare e identificare fenomeni.
2. Formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi.
3. Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti
per la sua risoluzione.
4. Fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale.
5. Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società.
ARTICOLAZIONE DEI CONTENUTI


Si precisa che la seguente programmazione è suscettibile di eventuali modifiche da parte del
Dipartimento o del singolo docente, anche nel corso dell’anno scolastico se, alla luce
dell’esperienza nelle classi, lo si riterrà opportuno.
Ogni docente stabilirà quali e quante esperienze di laboratorio trattare, tenendo conto delle
esigenze della singola classe e della disponibilità del laboratorio.
4
CLASSE PRIMA
Unità didattica 1: Le grandezze fisiche e la loro misura
Periodo: Settembre/Ottobre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Metodo sperimentale
 Grandezze fisiche e Sistema
Internazionale
 Intervallo di tempo, lunghezza e
area
 Le cifre significative
 La notazione scientifica
 L’ordine di grandezza
 Strumenti di misura
 Valore medio e incertezza di una
misura
 Errore assoluto, relativo e
percentuale
 Propagazione degli errori nelle
misure indirette
 Struttura di una relazione
scientifica
Contenuti opzionali:
Abilità
 Utilizzare multipli e
sottomultipli
 Utilizzare la notazione
scientifica
 Effettuare misure dirette e
indirette
 Calcolare l’errore assoluto
e l’errore percentuale sulla
misura di una grandezza
 Valutare l’attendibilità del
risultato di una misura
 Verificare la compatibilità
di due o più misure
 Data una formula saper
ricavare una formula
inversa
Competenze
1, 4
Esperienze di laboratorio
 Misura del perimetro di
un banco
 Misura del periodo di un
pendolo
Competenze
1, 4
Esperienze di laboratorio
 Misure di volume per
immersione in acqua
 La bilancia a bracci
uguali
 La conservazione della
massa e la non additività
del volume
 La densità di un metallo
incognito
Unità didattica 2 : Volume, massa, densità
Periodo: Ottobre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Definizione di volume e sue
unità di misura
 Definizione operativa di massa e
sue unità di misura
 La bilancia a bracci uguali
 Legge di conservazione della
massa
 Definizione di densità
Contenuti opzionali:
Abilità
 Calcolare il volume di
solidi regolari
 Misurare i volumi di corpi
irregolari per spostamento
d’acqua
 Utilizzare la bilancia a
braccia uguali
 Utilizzare la formula della
densità e le sue formule
inverse
 Utilizzare le tabelle di
densità
 Verificare la non additività
del volume
Unità didattica 3: Strumenti matematici e la rappresentazione di dati e fenomeni
Periodo: Novembre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Tabelle, grafici e formule per
rappresentare un fenomeno
 Rappresentazione grafica dei
dati sperimentali
 Relazioni fra grandezze
(proporzionalità diretta, inversa,
quadratica, correlazione lineare)
Abilità
 Lavorare con i grafici
cartesiani
 Data una formula o un
grafico, riconoscere il tipo
di legame che c’è fra due
variabili
Contenuti opzionali:

Competenze
1, 3, 4
Esperienze di laboratorio
Costruzione di tabelle e
grafici con Excel
5
Unità didattica 4: Le grandezze vettoriali
Periodo: Dicembre/Gennaio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Definizione di grandezze
vettoriali e grandezze scalari
 Operazioni con vettori
 Seno, coseno e tangente
 Componenti cartesiane di un
vettore
Abilità
 Dati due vettori, disegnare
il vettore somma e
differenza
 Applicare la regola del
parallelogramma e del
punta-coda
 Scomporre un vettore e
calcolare le sue componenti
 Sommare e sottrarre vettori
per componenti
 Date le componenti
calcolare modulo e angolo
di un vettore
Competenze
1,3
Esperienze di laboratorio
 La regola del
parallelogramma con
dinamometri
Competenze
1, 2, 3, 4
Esperienze di laboratorio
 Taratura di una molla
 Misura del coefficiente
di attrito statico
Competenze
1, 2, 3, 4, 5
Esperienze di laboratorio
 Esperienze con vasi
comunicanti e tubi a U
 Esperienze con bottiglie
forate e “botte di Pascal”
 Comportamenti dei
liquidi legati alla
pressione atmosferica
 Esperienza di Torricelli
 Esperienze con la
campana a vuoto
 Spinta di Archimede in
liquidi e gas
Contenuti opzionali:
Unità didattica 5: Le forze e l’equilibrio
Periodo: Febbraio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Alcune proprietà delle forze
 La forza peso
 La forza vincolare
 La forza elastica
 La legge di Hooke
 L’attrito statico e dinamico
 La forza di primo distacco
 Punto materiale e corpo rigido
 L’equilibrio statico di un punto
materiale
 L’equilibrio su un piano
inclinato
Abilità
 Utilizzare il dinamometro
 Applicare la legge degli
allungamenti elastici
 Scomporre il peso sul piano
inclinato
 Calcolare la forza di attrito
 Usare la condizione di
equilibrio statico per
dedurre tutte le forze
applicate
 Utilizzare il diagramma di
corpo libero per risolvere
problemi di equilibrio
Contenuti opzionali:
 L’equilibrio di un corpo rigido
 Il momento di una forza
 Le leve
 Il baricentro
Unità didattica 6: L’equilibrio dei fluidi
Periodo: Marzo/Aprile
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Definizione di pressione
 Diverse unità di misura della
pressione
 Legge di Stevino
 Vasi comunicanti, tubi a U
 Principio di Pascal
 Esperimento di Torricelli
 Pressione atmosferica
 Principio di Archimede
 Galleggiamento dei corpi
Abilità
 Calcolare la pressione di un
fluido
 Applicare la legge di
Stevino
 Equivalenze tra diverse
unità di misura della
pressione
 Leggere un barometro
 Calcolare la spinta di
Archimede
 Prevedere il
comportamento di un solido
immerso in un fluido (es.
spiegare il comportamento
6

del diavoletto di Cartesio)
Utilizzare il peso e il peso
apparente di un corpo
totalmente immerso in un
fluido per determinare la
densità del corpo
Contenuti opzionali:
Unità didattica 7: Calore e temperatura
Periodo: Aprile/Maggio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Scale termometriche
 Il calore e le sue unità di misura
 Equilibrio termico
 Calore specifico e capacità
termica
 La legge fondamentale della
calorimetria
 Stati della materia e
cambiamenti di stato
 I punti fissi delle sostanze
 Calore latente
Abilità
 Identificare i punti fissi nel
grafico temperatura-calore
 Applicare la legge
fondamentale della
calorimetria per calcolare le
quantità di calore scambiate
 Determinare la temperatura
di equilibrio di due sostanze
a contatto termico
 Calcolare il calore latente
 Tarare un termoscopio
 Interpretare grafici di
riscaldamento e
raffreddamento di sostanze
diverse
 Saper misurare il calore
specifico di un solido
Competenze
1, 2, 3, 4, 5
Esperienze di laboratorio
 Taratura del
termoscopio
 Punti fissi delle sostanze
 Mescolanze e
raggiungimento
dell’equilibrio termico
(masse uguali e masse
diverse)
 Misura del calore
specifico di un metallo
incognito
Contenuti opzionali:
 Dilatazione termica
 Conduzione, convezione,
irraggiamento
7
CLASSE SECONDA
Unità didattica 8: Introduzione all’energia
Periodo: Settembre/Ottobre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Energia potenziale
gravitazionale
 Energia cinetica
 Energia potenziale elastica
 Energia meccanica e sua
conservazione
Abilità
 Valutare l’energia
potenziale e l’energia
cinetica di un corpo
 Descrivere le
trasformazioni di energia da
una forma a un’altra
 Applicare la conservazione
dell’energia meccanica per
risolvere problemi sul moto
Competenze
1, 2, 3, 4, 5
Esperienze di laboratorio
 Calore prodotto in
cadute frenate verticali e
oblique
 Calore prodotto in
cadute con velocità
finale
 Calore prodotto in
cadute con molle
Competenze
2, 3
Esperienze di laboratorio
Competenze
1, 2, 3, 4, 5
Esperienze di laboratorio
 Uso rotaia a cuscino
d’aria con marcatempo
 Uso rotaia con
acquisizione dati
computerizzata
 Moto rettilineo uniforme
 Moto uniformemente
accelerato
 Piano inclinato
 Caduta libera, tubo di
Newton
 Caduta in aria
Contenuti opzionali:
Unità didattica 9: Energia e lavoro
Periodo: Ottobre/Novembre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 La definizione di lavoro
 La definizione di potenza e sue
unità di misura
 Definizione di macchina e di
rendimento
 L’enunciato del teorema
dell’energia cinetica
Contenuti opzionali:
Abilità
 Calcolare il lavoro di una o
più forze costanti
 Applicare il teorema
dell’energia cinetica
Unità didattica 10: Il moto rettilineo
Periodo: Dicembre/Gennaio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Definizione di velocità media e
accelerazione media, velocità
istantanea e accelerazione
istantanea
 Segno della velocità e
dell’accelerazione
 Differenza tra moto rettilineo
uniforme e moto uniformemente
accelerato
 La legge oraria del moto
rettilineo uniforme
 Le leggi del moto
uniformemente accelerato
 Accelerazione di gravità
 Caduta libera, effetto della
resistenza dell’aria sulla caduta
libera
Abilità
 Calcolare grandezze
cinematiche mediante le
rispettive definizioni
 Applicare la legge oraria
del moto rettilineo
uniforme
 Applicare le leggi del moto
uniformemente accelerato
 Calcolare grandezze
cinematiche con metodo
grafico
 Studiare il moto di caduta
libera
 Studiare le leggi che
regolano il moto sul piano
inclinato
 Saper utilizzare un
marcatempo e saper
costruire i grafici del moto
a partire dai punti su una
striscia
 Saper interpretare grafici
posizione-tempo, velocitàtempo e accelerazionetempo ottenuti con presa
8

dati on-line per moto su
rotaia a cuscino d’aria e per
moto di caduta libera
Saper ricavare la legge
oraria del moto dal
diagramma spazio-tempo
Contenuti opzionali:
Unità didattica 11: Le leggi della dinamica
Periodo: Febbraio/Marzo
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Contenuti irrinunciabili:
 Definizione di inerzia
 Sistemi di riferimento inerziali e
non inerziali
 Principio di relatività galileiano
 Prima legge della dinamica
 Seconda legge della dinamica
 Terza legge della dinamica
Contenuti opzionali:
Abilità
 Distinguere moti in sistemi
inerziali e non inerziali
 Proporre esempi di
applicazione dei tre principi
della dinamica
Competenze
1, 2, 3, 4, 5
Esperienze di laboratorio
 Esperienze sulla seconda
legge della dinamica con
la rotaia
Unità didattica 12: Il legame tra le leggi della dinamica, energia e lavoro
Periodo: Aprile
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Energia meccanica, energia
cinetica, energia potenziale e il
lavoro
 La conservazione dell’energia
meccanica
Abilità
 Individuare il lavoro come
prodotto scalare di forza e
spostamento
 Interpretare graficamente il
lavoro
 Individuare le procedure
per calcolare il lavoro totale
compiuto da più forze
 Rappresentare il legame tra
lavoro ed energia, e mettere
in relazione il lavoro con le
diverse forme di energia
 Formalizzare il teorema
dell’energia cinetica
 Esprimere i concetti di
forza conservativa e non
conservativa
 Formulare la conservazione
dell’energia meccanica
 Applicare la conservazione
dell’energia meccanica
nella soluzione dei
problemi
 Ragionare in termini di
energia dissipata e lavoro
compiuto da forze non
conservative
Competenze
2, 3
Esperienze di laboratorio
 La conservazione
dell’energia meccanica
con la rotaia
(continuazione
dell’esperienza sulla
seconda legge).
9
Unità didattica 13: La luce
Periodo: Maggio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Le leggi della riflessione su
specchi piani e curvi
 Conoscere la differenza tra
immagine reale e immagine
virtuale
 Le leggi della rifrazione della
luce
 Che cos’è l’angolo limite
Abilità
 Applicare le leggi della
rifrazione e della riflessione
 Costruire graficamente
l’immagine di un oggetto
dato da uno specchio o da
una lente
Contenuti opzionali:
 La differenza fra lenti
convergenti e lenti divergenti
 Definizione di ingrandimento di
uno specchio e di una lente
 L’occhio
 Gli strumenti ottici


Applicare la legge dei punti
coniugati a specchi curvi e
a lenti
Calcolare l’ingrandimento
di uno specchio o di una
lente
Competenze
1, 2, 3, 4, 5
Esperienze di laboratorio
 Riflessione della luce
 Rifrazione della luce

Costruzione di immagini
con specchi e lenti
10
GRIGLIA DI VALUTAZIONE DELLA PROVA SCRITTA
Indicatori
CONOSCENZE
COMPETENZE
CAPACITA’
Descrittori
Dimostrare di conoscere i concetti, le
regole necessarie per la soluzione degli
esercizi proposti e il linguaggio formale.
Saper interpretare correttamente il testo
degli esercizi proposti.
Saper fornire una stesura del
procedimento risolutivo in forma chiara,
rigorosa e completa
Saper utilizzare le procedure con
correttezza di calcolo
Organizzazione e utilizzazione di
conoscenze e abilità per analizzare,
scomporre e elaborare
Scelta di procedure ottimali
Livelli di valutazione
Punti
Ottime/Buone
Sufficienti/Discrete
Insufficienti
Grav. Insufficienti
Ottime/Buone
Sufficienti/Discrete
Insufficienti
4
3
2
1
3
2
1
Ottime/Buone
Discrete/Sufficienti
Insufficienti
3
2
1
Voto assegnato
11
GRIGLIA PER LA VALUTAZIONE DELLA PROVA ORALE
OBIETTIVI
CONOSCENZE
DISCIPLINARI
COMPETENZE
LINGUISTICO
ESPRESSIVE
CAPACITA’ DI ANALISI
SINTESI E
COLLEGAMENTO
DESCRITTORI
GIUDIZIO
PUNTI
Conoscenza lacunosa e
frammentaria
Conoscenza essenziale, un po’
frammentaria
Conoscenza completa degli
argomenti trattati
Conoscenza completa,
approfondita e coordinata
Insufficienti
1
Sufficiente
2
Discrete – Buone
3
Ottime
4
Linguaggio non appropriato,
scarsa capacità argomentativa
Linguaggio semplice ma
abbastanza corretto
Linguaggio appropriato con
capacità argomentative
Insufficienti
1
Sufficienti –
Discrete
2
Analisi parziali, sintesi e
collegamenti parziali, limitati e
imprecisi
Analisi guidata sostanzialmente
corretta, sintesi e collegamenti
corretti se guidati
Analisi, sintesi e collegamenti
completi, corretti e autonomi
3
Buone - Ottime
Insufficienti
Sufficienti –
Discrete
1
2
3
Buone - Ottime
Voto assegnato
12
GRIGLIA DI VALUTAZIONE PER LA PROVA PRATICA
Indicatori
Descrittori
Dimostrare di conoscere le regole necessarie
CONOSCENZE per effettuare un’esperienza assegnata
Dimostrare di conoscere le leggi e i principi
fondamentali implicati nell’esperienza
COMPETENZE Saper interpretare correttamente lo scopo di
CAPACITA’
un’esperienza di laboratorio
Saper fornire una stesura del procedimento di
un esperimento in forma chiara e
appropriatamente rappresentata
Saper utilizzare il lessico specifico, la
simbologia appropriata con correttezza di
calcolo
Saper applicare consapevolmente le
conoscenze sull’uso della strumentazione di
laboratorio
Mostrare di possedere capacità di
osservazione, logiche ed espressive, di
elaborazione personale e originale nell’ambito
di procedimenti sperimentali
Mostrare di saper collaborare in un gruppo di
lavoro
Livelli di valutazione
Punti
Fino a

Insufficienti
1

Sufficienti/Discrete
2

Buone/Ottime
3

Grav. Insufficienti
1

Insufficienti
2

Sufficienti/Discrete
3

Buone/Ottime
4

Insufficienti
1

Sufficienti/Discrete
2

Buone/Ottime
3
Voto assegnato
/10
13
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