Macrounità - Istituto “Balducci”

I.S.S. “E. Balducci”
Pontassieve
a.s. 2015-2016
Macrounità
Fisica e Laboratorio
Programmazione annuale di Fisica e Laboratorio I.T.T.
Classe 2A I.T.T.
Prof. Lusito Anna Rita
Unità didattiche:
La programmazione didattica si articola secondo le seguenti Unità e Macrounità. Si noti che la
numerazione usata si riferisce a quella del libro di testo in adozione (S. Fabbri e M. Masini, “Fisica”,
Ed. Sei) per facilitare gli allievi.
Macrounità 0: Raccordo con il primo anno
Macrounità 3: Il movimento
Unità 7: Moto circolare uniforme e moto armonico
Macrounità 4: Forze ed energia
Unità 9: Caduta libera e attrazione gravitazionale
Unità 10: Lavoro e forme di energia
Unità 11: Leggi di conservazione
Macrounità 5: La termologia
Unità 12/13: Temperatura e calore
Macrounità 7: L’elettrostatica
Unità 17: Fenomeni elettrostatici
Unità 18: Campi elettrici
Macrounità 8: La corrente elettrica
Unità 19/20: Corrente elettrica e circuito elementare
Macrounità 8: La corrente elettrica
Unità 19: Prima legge di Ohm
Unità 20: Circuiti elementari
Unità 21: Resistività dei materiali
Macrounità 10: Fenomeni ondulatori
Unità 25: Onde elastiche e suono
Unità 26: Luce e strumenti ottici
Segue una descrizione dettagliata degli argomenti specifici previsti per la trattazione delle
macrounità sopra elencate.
Macrounità 0 – RACCORDO CON IL PRIMO ANNO:
Richiami ed eventuale completamento dei moduli previsti al primo anno:
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Macrounità
Fisica e Laboratorio
Dalla macrounità 2: Le forze (statica)
- Unità 3: Vettori ed equilibrio
Dalla macrounità 3: Il movimento
- Unità 5: Moto rettilineo uniforme
- Unità 6: Moto rettilineo uniformemente accelerato
Dalla macrounità 4: Le forze (dinamica)
- Unità 8: Principi della dinamica
Macrounità 3 – IL MOVIMENTO:
Unità 7 – Moto circolare uniforme e moto armonico
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Obiettivi cognitivi (conoscenze)
Caratteristiche del moto circolare uniforme
Relazioni tra velocità tangenziale, periodo e frequenza
Caratteristiche del moto armonico
Legge del periodo del pendolo semplice
Proprietà delle grandezze inversamente proporzionali
Circonferenza goniometrica e principali funzioni goniometriche
Realizzazione del grafico della sinusoide e della cosinusoide su carta millimetrata
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Obiettivi operativi (competenze)
Applicazione delle leggi del moto circolare uniforme
Realizzazione del grafico (t, f) di grandezze inversamente proporzionali
Valutazioni delle conseguenze della proporzionalità inversa
Calcolo e rappresentazione vettoriale della velocità tangenziale
Analisi della legge del periodo del pendolo (lab)
Applicazione delle leggi del pendolo e misura del periodo
Riconoscimento dei moti periodici e delle loro caratteristiche in contesti diversi
Modalità di controllo delle variabili nell’esecuzione di un esperimento scientifico
Attività di laboratorio
 Pendolo semplice
 Moto armonico su rotaia
 Pendolo a molla
Macrounità 4 – FORZE ED ENERGIA:
Unità 9 – Caduta libera e attrazione gravitazionale
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Obiettivi cognitivi (conoscenze)
Caratteristiche della caduta libera
Caratteristiche del moto sul piano inclinato
Differenza tra massa e peso
Enunciato della legge di gravitazione universale
Concetto di campo gravitazionale e caratteristiche
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Fisica e Laboratorio
Obiettivi operativi (competenze)
Applicazione delle leggi del moto in caduta libera e del piano inclinato
Determinazione del peso di un corpo, conoscendo la massa e viceversa
Calcolo della forza di attrazione gravitazionale
Misura della g (lab)
Attività di laboratorio
 Realizzazione di spettri gravitazionali (grafico)
 Misura dell’accelerazione di gravità
Unità 10 – Lavoro e forme di energia
Obiettivi cognitivi (conoscenze)
 Significato di lavoro, di energia e di potenza
 Lavoro, potenza e energia
Energia cinetica
 Energia potenziale gravitazionale
 Energia potenziale elastica
 Definizione di Joule e Watt
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Obiettivi operativi (competenze)
Determinazione del lavoro compiuto da una forza e della potenza sviluppata
Calcolo dell’energia cinetica, potenziale gravitazionale ed elastica
Misurazione dell’energia cinetica e potenziale (lab)
Trasformazione del lavoro in energia cinetica o in energia potenziale (lab)
Unità 11 – Leggi di conservazione
Obiettivi cognitivi (conoscenze)
 Definizione dell’energia meccanica
 Significato del principio di conservazione dell’energia meccanica
Obiettivi operativi (competenze)
 Calcolo dell’energia meccanica
 Uso del principio di conservazione dell’energia meccanica
 Verifica del principio del principio di conservazione dell’energia meccanica (lab)
Attività di laboratorio Unità 10-11
 Pendolo a lametta
 Piano inclinato
 Pendolo a molla
 Oscillatore armonico
 Verifica della conservazione dell’energia meccanica con rotaia a cuscino d’aria
Macrounità 5 – LA TERMOLOGIA
Unità 12/13 - Temperatura e calore
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Obiettivi cognitivi (conoscenze)
Concetto di equilibrio termico
Interpretazione microscopica della temperatura e suo utilizzo nei cambiamenti di stato
Significato di calore e relativa unità di misura
Interpretazione microscopica del calore
Equazione fondamentale della calorimetria
Definizione di calore specifico e capacità termica, con le relative unità di misura
Modalità di propagazione del calore
Collegamento tra il concetto di calore e quello di lavoro
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Obiettivi operativi (competenze)
Trasformazione di una temperatura da una scala all’altra
Applicazione dell’equazione fondamentale della calorimetria
Analisi dei cambiamenti di stato dell’acqua
Analisi dell’andamento del volume in funzione della pressione di un gas a temperatura
costante
Attività di laboratorio
 Equivalenza tra calore e lavoro (calorimetro a treccia)
 Calorimetri
 Dilatazione di un gas a temperatura costante
Macrounità 7 – L’ELETTROSTATICA:
Unità 17 – Fenomeni elettrostatici
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Obiettivi cognitivi (conoscenze)
Descrizione e interpretazione dell’elettrizzazione per strofinio
Descrizione e interpretazione dell’elettrizzazione per contatto
Descrizione e interpretazione dell’elettrizzazione per induzione
Differenza tra conduttori, isolanti e semiconduttori
Legge di Coulomb, nel vuoto e nei mezzi materiali
Polarizzazione dei dielettrici
Costante dielettrica
Distribuzione della carica nei conduttori
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Obiettivi operativi (competenze)
Applicazione della legge di Coulomb nel vuoto
Applicazione della legge di Coulomb nella materia
Utilizzo della distribuzione della carica nei conduttori
Verifica sperimentale dei fenomeni di elettrizzazione, contatto e induzione (lab)
Utilizzo dell’elettroscopio per evidenziare la presenza di cariche (lab)
Studio delle modalità di elettrizzazione dei corpi (lab)
Unità 18 – Campi elettrici
Obiettivi cognitivi (conoscenze)
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Macrounità
Fisica e Laboratorio
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Concetto di campo elettrico
Definizione del vettore campo elettrico e sua rappresentazione tramite linee di forza
Significato e unità di misura dell’energia potenziale elettrica
Significato e unità di misura della differenza di potenziale
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Obiettivi operativi (competenze)
Utilizzazione della definizione di vettore campo elettrico
Rappresentazione grafica di un campo elettrico
Applicazione della definizione di differenza di potenziale elettrico
Affrontare situazioni problematiche relative alle interazioni tra cariche
Collegare l’azione delle forze elettriche al modello atomico
Affrontare situazioni problematiche relative ai campi elettrici
Individuare analogie tra il campo elettrico e il campo gravitazionale
Attività di laboratorio Unità 17-18
 Fenomeni di elettrizzazione
 Elettroscopio a fogli d’oro
 Separazione della carica elettrica
 Macchina elettrostatica di Van de Graaff
 Realizzazione di spettri elettrici
Macrounità 8 – LA CORRENTE ELETTRICA – prima parte (1° quadrimestre):
Unità 19/20 – Corrente elettrica e circuito elementare
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Obiettivi cognitivi (conoscenze)
Significato di corrente elettrica
Unità di misura dell’intensità di corrente elettrica
Generatore di tensione
Caratteristiche di un circuito elementare
Strumenti di misura: amperometro e voltmetro
Resistenze in serie e in parallelo
Obiettivi operativi (competenze)
Applicazione della definizione di corrente elettrica
Determinazione della resistenza equivalente nel collegamento di resistori di serie e in
parallelo
Realizzazione del collegamento di resistori in serie (lab)
Realizzazione del collegamento di resistori in parallelo (lab)
Attività di laboratorio
 Realizzazione di circuiti con lampade in serie e in parallelo
Macrounità 8 – LA CORRENTE ELETTRICA – seconda parte (2° quadrimestre):
Unità 19 – Prima legge di Ohm
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Obiettivi cognitivi (conoscenze)
Significato di corrente elettrica
Unità di misura dell’intensità di corrente elettrica
Generatore di tensione
Caratteristiche di un circuito elementare
Enunciato della prima legge di Ohm
Significato e unità di misura della resistenza elettrica
Interpretazione dell’effetto Joule
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Obiettivi operativi (competenze)
Applicazione della definizione di corrente elettrica
Applicazione della prima legge di Ohm
Rappresentazione del grafico ∆V, I e sua interpretazione
Determinazione della potenza dissipata da un conduttore
Verifica sperimentale della prima legge di Ohm (lab)
Macrounità
Fisica e Laboratorio
Unità 20 – Circuiti elettrici elementari
Obiettivi cognitivi (conoscenze)
 Significato di unità di misura della forza elettromotrice (f.e.m.)
 Comportamento dei resistori in serie e in parallelo
 Comportamento dei condensatori in serie e in parallelo
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Obiettivi operativi (competenze)
Determinazione della resistenza equivalente nel collegamento di resistori in serie e in
parallelo
Determinazione della capacità equivalente nel collegamento di condensatori in serie e in
parallelo
Realizzazione del collegamento di resistori in serie e in parallelo (lab)
Unità 21– Resistività dei materiali
Obiettivi cognitivi (conoscenze)
 Significato e unità di misura della resistività
 Enunciato della seconda legge di Ohm
 Relazione tra resistività e temperatura
Caratteristiche generali di semiconduttori
 Caratteristiche di semiconduttori
Obiettivi operativi (competenze)
 Applicazione della seconda legge di Ohm
 Applicazione della relazione tra resistività e temperatura
 Verifica sperimentale della seconda legge di Ohm (lab)
Attività di laboratorio Unità 19-20-21
 Realizzazione di circuiti con lampade in serie e in parallelo
 Strumenti di misura: amperometro e voltmetro
 Misure di resistenze in serie in parallelo
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Macrounità
Fisica e Laboratorio
 Verifica sperimentale della prima legge di Ohm
 Verifica sperimentale della seconda legge di Ohm
Macrounità 10 – I FENOMENI ONDULATORI:
Unità 25 – Onde elastiche e suono
Obiettivi cognitivi (conoscenze)
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Che cos’è un onda
Onde trasversali e onde longitudinali
Caratteristiche fondamentali delle onde
Fenomeni ondulatori: riflessione, diffusione, rifrazione, interferenza, diffrazione
Che cos’è il suono
Caratteristiche delle onde sonore
Fenomeno dell’eco e effetto Doppler e del rimbombo
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Obiettivi operativi (competenze)
Lettura dei grafici relativi alle onde
Manipolazione delle relazioni tra grandezze fondamentali delle onde
Rappresentazioni grafiche relative alla riflessione
Rappresentazioni grafiche relative alla rifrazione
Rappresentazioni grafiche relative alla interferenza
Rappresentazioni grafiche relative alla diffrazione
Utilizzo della formula della frequenza per l’analisi dell’effetto Doppler
Uso dell’ondoscopio per misurare la lunghezza d’onda (lab)
Unità 26 – La luce e strumenti ottici
Obiettivi cognitivi (conoscenze)
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Propagazione della luce
Riflessione: immagini virtuali degli specchi piani e curvi
Rifrazione e riflessione totale
Dispersione e colori
Diffrazione e interferenza
Modelli corpuscolari e ondulatori della luce
Cosa sono le onde elettromagnetiche
Spettro elettromagnetico: dalle onde radio ai raggi gamma
Natura elettromagnetica della luce
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Obiettivi operativi (competenze)
Applicazione delle leggi della riflessione
Applicazione delle leggi della rifrazione
Applicazione della relazione fondamentale
Riconoscimento del tipo di onda nelle diverse applicazioni
Studio della riflessione, rifrazione, dispersione, diffrazione e interferenza (lab)
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Macrounità
Fisica e Laboratorio
Attività di laboratorio Unità 25-26
 Le onde meccaniche e l’ondoscopio
 Misura della lunghezza d’onda
 Gli specchi piani e curvi
 Esperimento di Young
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