Obiettivi minimi per l`insegnamento della Fisica

Introduzione
Il presente documento contiene la programmazione per il Dipartimento di Matematica e Fisica. Il
documento è diviso in due parti, relative agli indirizzi Generale e Biologico e ricalca lo schema
individuato nella Circolare N.1 del 02/09/2009.
Indirizzo Generale
Obiettivi minimi per l’insegnamento della matematica
Classe
Prima
Seconda
Contenuti
Geometria del piano e dello spazio.
Conoscere e comprendere:
 piano euclideo: figure e loro proprietà; congruenze; teorema di Pitagora e semplici applicazioni ai
triangoli;
 principali teoremi sulla congruenza delle figure piane e più precisamente dei triangoli;
 rapporto tra gli angoli ed i lati dei triangoli.
Insiemi numerici e calcolo.
Conoscere e comprendere:
 operazioni, ordinamento e loro proprietà dei numeri naturali, interi e razionali;
 introduzione intuitiva dei numeri reali;
 calcolo letterale: monomi, polinomi e loro proprietà;
 semplici equazioni di primo grado e loro applicazione.
Geometria del piano e dello spazio:
Conoscere e comprendere:
 poligoni equiscomponibili; teorema di Pitagora e sue applicazioni ai triangoli ed ai parallelogrammi;
teorema di Talete;
 applicazioni dei principali teoremi sulla congruenza delle figure piane e più precisamente dei triangoli;
Equazioni e sistemi lineari:
 Rappresentare una retta in un piano cartesiano
 Interpretare sistemi lineari di due equazioni in due incognite
 Risolvere un sistema lineare di due equazioni in due incognite
Equazioni e disequazioni di 2° grado:
 Risolvere un’equazione di secondo grado
 Risolvere semplici disequazioni di secondo grado
Obiettivi minimi per l’insegnamento della fisica
Classe
Prima
Seconda
Contenuti
Meccanica.
Conoscere, comprendere ed utilizzare:
 unità di misura e Sistema Internazionale;
 principi fondamentali della Statica, Cinematica e Dinamica.
Termologia.
Conoscere, comprendere ed utilizzare:
 le scale termometriche;
 i concetti di calore e temperatura;
 le leggi dei gas;
Elettromagnetismo
Conoscere, comprendere:
 i fenomeni elettrici elementari;
 i fenomeni magnetici elementari;
Dipartimento di matematica e fisica 2009 – pag. 1
Ottica
Conoscere e comprendere:
 i fondamenti della fisica della luce
Organizzazione dei contenuti per quadrimestre – Matematica e Fisica
Classe
Quadr.
1
Prima
2
1
Seconda
2
Contenuti
1.
2.
3.
4.
5.
6.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.
2.
3.
4.
5.
1.
2.
3.
4.
5.
Operazioni, ordinamento e loro proprietà negli insiemi
Valori approssimati ed introduzione nei n. reali
Calcolo letterale ed operazioni con monomi
Operazioni con i polinomi
Le unità di misura
La meccanica
I prodotti notevoli
Scomposizione dei polinomi
Equazioni di primo grado
Elementi geometrici nel piano
Teorema di Pitagora e Talete
Statica
Cinematica
Equazioni di primo grado
Equazioni di 2° grado
Rappresentazione grafica di una retta nel piano
Dinamica
Termologia, le scale termometriche.
Disequazioni semplici
Elementi geometrici nel piano
Teorema di Pitagora e Talete
Concetto di calore e temperatura
Leggi ed equazione dei gas
Competenze certificabili alla fine del biennio iniziale ( Matematica e
fisica)
 Utilizzare le tecniche e le procedure del calcolo aritmetico ed algebrico
 Confrontare ed analizzare figure geometriche individuando relazioni
 Individuare le strategie per la risoluzione di quesiti
 Analizzare dati ed interpretarli sviluppando deduzioni e ragionamenti, usando consapevolmente
gli strumenti di calcolo
 Osservare, descrivere ed analizzare fenomeni della realtà naturale
 Analizzare i fenomeni legati alle trasformazioni di energia a partire dall’esperienza
 Essere consapevole delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie nel contesto socio-culturale in
cui vengono applicate
Dipartimento di matematica e fisica 2009 – pag. 2
Indirizzo Biologico
Obiettivi minimi per l’insegnamento della matematica
Classe
Prima
Seconda
Terza
Quarta
Quinta
Contenuti
Geometria del piano e dello spazio.
Conoscere e comprendere:
 piano euclideo: figure e loro proprietà; congruenze; teorema di Pitagora e applicazioni alle figure
piane;
 principali teoremi sulla congruenza delle figure piane con la loro applicazione nella risoluzione di
semplici problemi;
 rapporto tra gli angoli ed i lati dei triangoli con applicazioni nella risoluzione di semplici problemi.
Insiemi numerici e calcolo algebrico.
Conoscere e comprendere:
 operazioni, ordinamento e loro proprietà degli insiemi dei numeri naturali, interi e razionali;
 introduzione intuitiva dei numeri reali;
 calcolo letterale: monomi, polinomi e loro proprietà;
 semplici equazioni di primo grado e loro uso.
Informatica.
Conoscere, comprendere ed utilizzare:
 Concetti di base dell'Information Tecnology
 Generalità su Hardware e Software
 Il sistema operativo Windows
 Il foglio elettronico Excel
 Excel e Geogebra per la soluzione di semplici problemi
Conoscere , comprendere ed utilizzare:
 Insiemi numerici e calcolo algebrico
 calcolo letterale: operazioni con monomi, polinomi e loro proprietà;
 i principali prodotti notevoli e scomposizione dei polinomi;
 le regole elementari sui radicali;
 le equazioni di 2° grado;
 le dissequazioni semplici;
Informatica
 Excel e Geogebra per la soluzione di semplici problemi
 Comprendere ed usare il linguaggio proprio della matematica
 Operare con il simbolismo matematico riconoscendo le regole sintattiche di trasformazione di formule
 Conoscere le definizioni delle principali coniche, le equazioni e le principali caratteristiche
 Saper risolvere semplici problemi di geometria analitica
 Conoscere le principali funzioni goniometriche e i loro grafici
 Saper risolvere semplici problemi sui triangoli con l'uso del teorema dei seni e di Carnet
 Saper risolvere semplici equazioni goniometriche
 Conoscere i metodi, i linguaggi e gli strumenti informatici introdotti
 Conoscere le funzioni logaritmiche ed esponenziali
 Saper risolvere semplici equazioni e disequazioni logaritmiche ed esponenziali
 Conoscere il concetto di funzione
 saper classificare e riconoscere le proprietà delle funzioni
 Saper tracciare il grafico delle funzioni elementari
 Saper determinare il dominio delle funzioni.
 Conoscere il concetto di limite di una funzione
 Saper verificare il limite di una funzione.
 Saper enunciare e dimostrare i teoremi fondamentali sui limiti.
 Conoscere i metodi, i linguaggi e gli strumenti informatici introdotti
 Comprendere il significato degli elementi fondamentali dell'analisi matematica
 Rielaborare e utilizzare le informazioni in modo adeguato alle situazioni
 Comprendere i concetti trasversali della disciplina
 Saper determinare gli elementi fondamentali dell'analisi matematica
 Saper disegnare il grafico di semplici funzioni
Dipartimento di matematica e fisica 2009 – pag. 3
 Saper calcolare semplici integrali
 Conoscere i principali elementi del calcolo delle probabilità
 Acquisire la capacità di impostare e risolvere semplici problemi con approcci diversi mediante l'uso di
strumenti matematici ed informatici adeguati.
Obiettivi minimi per l'insegnamento della Fisica
Classe
Terza
Quarta
Contenuti
 Apprendere l'uso del metodo scientifico;
 Osservare e descrivere i fenomeni, identificando le grandezze fisiche che intervengono e le loro unità
di misura;
 Rappresentare, analizzare ed elaborare i dati;
 Valutare l'incertezza associata alla misura;
 Comunicare le osservazioni e le deduzioni con linguaggio scientifico;
 Sviluppare le capacità di analisi e risolvere semplici problemi
 Consolidare l'uso del metodo scientifico;
 Osservare e descrivere i fenomeni, identificando le grandezze fisiche che intervengono e le loro unità
di misura;
 Rappresentare, analizzare ed elaborare i dati;
 Comunicare le osservazioni e le deduzioni con linguaggio scientifico;
 Sviluppare le capacità di analisi e risolvere adeguatamente i problemi.
Organizzazione dei contenuti per quadrimestre – Matematica ed
Informatica
Classe
Quadr.
1
Prima
2
1
Seconda
2
Contenuti


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Operazioni, ordinamento e loro proprietà negli insiemi
Valori approssimati ed introduzione nei n. reali
Calcolo letterale ed operazioni con monomi
Operazioni con i polinomi
I prodotti notevoli
Concetti di base dell'Information Tecnology
Generalità su Hardware e Software
Il sistema operativo Windows
I sistemi di numerazione, conversioni fra basi
Scomposizione dei polinomi
Equazioni di primo grado
Sistemo lineari di I°
Il foglio elettronico Excel
Utilizzo di Excel per la soluzione di problemi numerici
Utilizzo di Geogebra per la soluzione di problemi
Calcolo letterale ed operazioni con monomi
Operazioni con i polinomi
I prodotti notevoli
Scomposizione dei polinomi anche con Ruffini
I radicali
Equazioni di 2° grado
Applicazioni con Excel e Geogebra
Equazioni parametriche
Disequazioni semplici
Disequazioni di 2° grado intere e fratte
Geometria analitica: la retta
Applicazioni con Excel e Geogebra
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1
Terza
2
1
Quarta
2

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1
Quinta
2
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Ripetizione sulle disequazioni. Disequazioni con il valore assoluto
Introduzione alla geometria analitica. La retta.
Le coniche: circonferenza, parabola.
Applicazioni numeriche degli argomenti di matematica
Le coniche: ellisse, iperbole.
Goniometria. Formule goniometriche
Equazioni e disequazioni goniometriche.
Relazioni tra lati e angoli di un triangolo.
Applicazioni numeriche degli argomenti di matematica
Funzioni logaritmiche ed esponenziali.
Equazioni e disequazioni logaritmiche ed esponenziali
Nozioni di topologia su R: definizioni.
Applicazioni numeriche degli argomenti di matematica
Concetto di funzione reale di una variabile reale: principali definizioni. Determinazione del
dominio di una funzione.
Limite di una funzione: definizioni. Teoremi fondamentali sui limiti (di unicità, della
permanenza del segno, di confronto).
Algebra dei limiti di funzioni.
Applicazioni numeriche degli argomenti di matematica
Derivata di una funzione e suo significato geometrico. Esempi.
Continuità e derivabilità. Operazioni sulle derivate. Derivata di una funzione composta.
Derivate di ordine superiore.
Teoremi di Rolle, di Lagrange (con i corollari), di Cauchy e di De L'Hopital.
Massimi e minimi assoluti e relativi. Concavità e convessità. Punti di flesso. Gli asintoti.
Studio di funzione.
Applicazioni numeriche degli argomenti di matematica
Integrali indefiniti immediati.
Integrazione per parti.
Integrale definito. Proprietà e teoremi.
L'assioma di Euclide e le geometrie non euclidee. Modelli di geometrie non euclidee.
Zeri di funzioni ed integrazione numerica. Modelli matematici applicati alla microbiologia e
alla biochimica
Le definizioni di probabilità. Distribuzione di Bernoulli.
Applicazioni numeriche degli argomenti di matematica
Organizzazione dei contenuti per quadrimestre – Fisica (triennio)
Classe
Terza
Quadr.
1
Contenuti
La misura delle grandezze fisiche:
 Le grandezze fisiche
 La misura di lunghezze, aree, volumi
 La misura della massa
 La densità di una sostanza
 La notazione scientifica e l'arrotondamento
 L'incertezza di una misura; misure ed errori
La rappresentazione di dati e fenomeni:
 La rappresentazione di un fenomeno
 I grafici cartesiani
 Grandezze direttamente e inversamente proporzionali
 Proporzionalità quadratica
Dipartimento di matematica e fisica 2009 – pag. 5
2
Quarta
1
Le grandezze vettoriali:
 Gli spostamenti
 Le forze
 Gli allungamenti elastici
 Operazioni sulle forze
 Le forze di attrito
Le forze e l'equilibrio:
 L'equilibrio di un corpo
 Il momento di una forza
 Le coppie di forze
 Le macchine semplici
 Il baricentro
Laboratorio:
 Misura diretta del periodo di oscillazione del pendolo
 Calcolo degli errori
 Gli allungamenti elastici
 Il piano inclinato
L'equilibrio dei fluidi:
 La pressione
 Il principio di Pascal
 La legge di Stevin
 I vasi comunicanti
 La pressione atmosferica
 La spinta di Archimede
Il moto rettilineo:
 Lo studio del moto
 La velocità
 Il moto rettilineo uniforme
 L'accelerazione
 Il moto rettilineo uniformemente accelerato
Il moto nel piano:
 Il moto circolare uniforme
 La velocità angolare
 Il moto armonico
 Il moto parabolico
 La composizione dei moti
I principi della dinamica:
 Primo secondo e terzo principio della dinamica
 Il moto oscillatorio
 La forza centripeta
 Le leggi di Keplero
 La forza gravitazionale
Energia e lavoro:
 Il lavoro
 La potenza
 Energia cinetica
 Energia potenziale
Laboratorio:
 Il principio di Archimede
 Moto rettilineo uniforme e moto uniformemente accelerato
 Verifica del 2° principio della dinamica
Calore e temperatura:
 La misura della temperatura
 La dilatazione termica
 La legge fondamentale della termologia
 Il calore latente
 La propagazione del calore
Dipartimento di matematica e fisica 2009 – pag. 6
2
Termodinamica:
 L'equilibrio dei gas
 L'effetto della temperatura sui gas
 La teoria cinetica dei gas
 Lavoro e calore
 Il rendimento delle macchine
 Il secondo principio della termodinamica
Le onde meccaniche:
 La propagazione delle onde
 Le onde sonore
 La riflessione del suono
 L'effetto Doppler
La luce:
 La propagazione della luce
 La riflessione della luce
 La riflessione sugli specchi curvi
 La rifrazione della luce
 La riflessione totale
 Le lenti
Laboratorio:
 Taratura di un termoscopio
 Dilatazione lineare di alcuni tubi metallici
 Verifica della legge fondamentale della calorimetria
 Determinazione del calore specifico di una sostanza
Fenomeni elettrostatici:
 Le cariche elettriche
 La legge di Coulomb
 Il campo elettrico
 Il moto di una carica elettrica
 La differenza di potenziale
 I condensatori
La corrente elettrica continua:
 Il circuito elettrico e la corrente
 La resistenza elettrica
 La seconda legge di Ohm
 Resistività e temperatura
 L'effetto termico della corrente
I circuiti elettrici:
 Resistenze in serie
 Resistenze in parallelo
 La resistenza interna
 La corrente nei liquidi e nei gas
Il campo magnetico:
 Fenomeni magnetici
 Calcolo del campo magnetico
 Forze su conduttori percorsi da corrente
 La forza di Lorentz
L'induzione elettromagnetica:
 Il flusso del vettore B
 La legge di Faraday-Neumann-Lenz
 Induttanza e autoinduzione
 I circuiti in corrente alternata
 Il trasformatore
 Il campo elettromagnetico
Dipartimento di matematica e fisica 2009 – pag. 7
Laboratorio
 Legge di Boyle
 Determinazione del coefficiente meccanico della caloria
 Verifica del secondo principio della riflessione e rifrazione
 Verifica della legge di ohm
Competenze certificabili alla fine del biennio iniziale (Matematica ed
Informatica)
 Utilizzare le tecniche e le procedure del calcolo aritmetico ed algebrico
 Confrontare ed analizzare figure geometriche individuando relazioni
 Individuare le strategie per la risoluzione di problemi
 Analizzare dati ed interpretarli sviluppando deduzioni e ragionamenti, usando consapevolmente
gli strumenti di calcolo, con l'ausilio di rappresentazioni di rappresentazioni grafiche ed
applicazioni specifiche di tipo informatico
 Essere consapevole delle potenzialità delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie nel contesto
culturale e sociale in cui vengono applicate
Competenze conseguite alla fine del corso quinquennale (Matematica
ed Informatica)
In aggiunta a quelle conseguite al termine del biennio
 Utilizzazione del metodo cartesiano in diversi contesti
 Saper operare con problemi su coniche e rette
 Saper operare ed applicare le nozioni di goniometria e trigonometria in ambito analitico
 Rappresentare funzioni esponenziali e logaritmiche; risolvere equazioni e disequazioni
esponenziali e logaritmiche
 Riconoscere alcune caratteristiche di una funzione attraverso la sua definizione o attraverso il
grafico: dominio, intersezione con gli assi, positività
 Riconoscere l'andamento di una funzione al finito o all'infinito
 Applicazione del teorema degli zeri alla risoluzione approssimata di equazioni
 Studio delle caratteristiche del grafico di una funzione, mediante le derivate e rappresentazione
completa di una funzione. Ricerca delle soluzioni approssimate con l'uso di metodi grafici
 Utilizzo del calcolo combinatorio per la determinazione della probabilità di un evento
Competenze conseguite alla fine del corso quinquennale (Fisica)
In aggiunta a quelle conseguite in Laboratorio di Fisica e Chimica al termine del biennio
 Distinguere nell'esame di una problematica gli aspetti scientifici dai presupposti ideologici,
filosofici, sociali ed economici.
 Inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse, riconoscendo analogie e differenze,
proprietà varianti e invarianti.
 Affrontare con flessibilità situazioni impreviste di natura scientifica e/o tecnica.
 Applicare in contesti diversi le conoscenze acquisite.
 Collegare le conoscenze acquisite con le implicazioni della realtà quotidiana.
Dipartimento di matematica e fisica 2009 – pag. 8
 Riconoscere l'ambito di validità delle leggi scientifiche.
 Conoscere, scegliere e gestire strumenti matematici adeguati e interpretare il significato fisico.
 Distinguere la realtà fisica dai modelli costruiti per la sua interpretazione.
 Definire concetti in modo operativo, associandoli, per quanto possibile ad apparati di misura.
 Formulare ipotesi di interpretazione dei fenomeni, dedurre conseguenze e proporre verifiche.
 Scegliere fra diverse schematizzazioni esemplificative la più idonea alla soluzione di un
problema reale.
 Analizzare fenomeni individuando le variabili che le caratterizzano.
 Stimare ordini di grandezza prima di usare strumenti o effettuare calcoli.
 Fare approssimazioni compatibili con l'accuratezza richiesta e valutare i limiti di tali
semplificazioni.
 Valutare l'attendibilità dei risultati sperimentali ottenuti.
 Mettere in atto le abilità operative connesse con l'uso degli strumenti.
 Esaminare dati e ricavare informazioni significative da tabelle, grafici e altra documentazione.
 Utilizzare il linguaggio scientifico specifico della disciplina.
 Comunicare in modo chiaro e sintetico le procedure seguite nelle proprie indagini, i risultati
raggiunti e il loro significato.
Griglia di Valutazione
GIUDIZIO
VOTO
Scarso
1-3
Insufficiente
4-5
Sufficiente
6
Buono
7-8
Eccellente
9 – 10
CONOSCENZE
(sapere)
Conoscenze
gravemente errate e
lacunose
Conoscenze carenti
con errori; impropria
applicazione degli
strumenti concettuali
Conoscenze quasi
complete sia pure
poco approfondite.
Corretta applicazione
degli strumenti
concettuali.
Conoscenze
complete, se guidato
sa approfondire. Uso
appropriato degli
strumenti concettuali
Conoscenze complete
con capacità di
approfondimento
autonomo.
CAPACITA’
(saper rielaborare)
Non si orienta,
compie analisi errate,
non sintetizza,
commette errori di
calcolo, non possiede
nessuna capacità di
rielaborazione
Applica le
Analisi, sintesi e
conoscenze minime
rielaborazione
con errori anche gravi scorretta o parziale
COMPETENZE
(saper fare)
Non riesce ad
applicare le minime
conoscenze; se
guidato, le applica
con gravi errori
Applica le
conoscenze minime
autonomamente ma
con qualche
imperfezione.
Applica
autonomamente e
correttamente le
conoscenze
Applica le
conoscenze in modo
autonomo, completo
e corretto anche a
Dipartimento di matematica e fisica 2009 – pag. 9
Coglie il significato,
interpreta
correttamente
semplici situazioni.
Rielaborazione
sufficientemente
corretta.
Rielabora
correttamente, coglie
le implicazioni .
Rielabora
correttamente, coglie
le tutte le
implicazioni in modo
problemi complessi.
autonomo ed
originale anche in
presenza di problemi
complessi
Descrizione dei livelli di valutazione
Voto
1-3
Livello
Scarso
4–5
Insufficiente
6
Sufficiente
7–8
Buono
9 – 10
Eccellente
Descrizione
Mancanza di linguaggio
appropriato, scarsa o nulla
conoscenza della materia,
scarse capacità di applicazione
Linguaggio improprio,
conoscenza frammentaria e
confusa
Linguaggio sufficientemente
corretto, conoscenza e
comprensione delle
informazioni essenziali,
capacità di applicare la teoria
con la guida dell’insegnante,
limitate capacità critiche.
Lessico corretto e appropriato,
capacità di risoluzione di
problemi semplici, se guidato
anche di problemi complessi.
Lessico corretto ed
appropriato, presentazione dei
contenuti in forma rielaborata
ed approfondita, applicazione
autonoma in situazioni
complesse, organizzazione
critica delle conoscenze,
completa autonomia
nell’esecuzione dei problemi.
Dipartimento di matematica e fisica 2009 – pag. 10