Lo studio della fisica nel triennio è caratterizzato dai seguenti aspetti
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210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 1 di 12 PIANO DI PROGRAMMAZIONE DIDATTICA Anno scolastico: 2010/2011 Materia: FISICA E LABORATORIO Appr. in R.d.M. in data: 7/09/2010 Indirizzo scolastico: Liceo Appr. in C.d.C. in data: 23/11/2010 Classe: QUINTA Scientifico Tecnologico Insegnanti: BOCELLI SILVIA, ROMANO ELENA Quadro orario (ore settimanali): 4 Finalità Lo studio della fisica nel triennio è caratterizzato dai seguenti aspetti fondamentali: la sistemazione disciplinare che cura particolarmente gli aspetti di concettualizzazione e di formalizzazione teoriche; in questo ambito è essenziale il ruolo della matematica come strumento di pensiero che accompagna il passaggio dal concreto all’astratto; la trattazione in chiave storica di alcuni argomenti che metta in luce il cammino non sempre lineare della conoscenza, le ragioni dello sviluppo scientifico; l’esame delle problematiche di ordine filosofico ed epistemologico connesse ai principi fisici e, in generale, l'impiego di un metodo di indagine che permetta di superare lo stretto ambito disciplinare, estendendosi ad altri campi del sapere; la necessità di evidenziare i legami tra scienza e tecnologia; Pertanto le finalità sono: 1- comprensione dei procedimenti caratteristici dell’indagine scientifica, che si articolano in un continuo rapporto tra costruzione teorica e attività sperimentale; 2- acquisizione di un sistema organico di metodi e di contenuti, finalizzati a una adeguata interpretazione della natura; 3- capacità di reperire informazioni, di utilizzarle in modo autonomo e finalizzato e di comunicarle con un linguaggio scientifico; 4- capacità di analizzare e schematizzare situazioni reali e di affrontare problemi concreti anche al di fuori dello stretto ambito disciplinare; 5- abitudine all’approfondimento, alla riflessione individuale e all’organizzazione del lavoro personale; 6- capacità di apprezzare l’utilità del confronto di idee e dell’organizzazione del lavoro di gruppo; 7- capacità di riconoscere i fondamenti scientifici presenti nelle attività tecniche; 8- consapevolezza delle potenzialità, dello sviluppo e dei limiti delle conoscenze scientifiche; 9- capacità di cogliere le relazioni tra lo sviluppo delle conoscenze fisiche e quello del contesto umano storico e tecnologico; 10- capacità di cogliere l’importanza del linguaggio matematico come potente strumento nella descrizione del mondo e capacità di utilizzarlo adeguatamente. 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 2 di 12 Analisi della situazione di partenza Profilo generale della classe (caratteristiche cognitive, comportamentali, atteggiamento verso la materia, interesse, partecipazione): Il comportamento della classe è adeguato, collaborativo e interessato, anche se talvolta un po’ troppo esuberante. Alcuni alunni, tuttavia, rivelano fin da subito difficoltà nell’apprendimento della materia e uno studio piuttosto mnemonico. Fonti di rilevazione del profilo generale della classe: griglie e questionari conoscitivi del progetto accoglienza colloqui con gli alunni colloqui con le famiglie colloqui con gli insegnanti delle scuole medie (classi prime) colloqui con gli insegnanti dell’anno precedente (classi successive) altro: ripasso, discussione…………………………………………….. Livelli di profitto: LIVELLI Gravemente Insufficiente Insufficiente Sufficiente Buono Ottimo NUM. ALLIEVI 0 2 13 7 2 Fonti di rilevazione dei livelli di profitto: test d’ingresso lavoro individuale estivo valutazione dello studio autonomo % 0 8,3 54,2 29,2 8,3 % AGGREGATE 8,3 54,2 37,5 risultati dell’anno precedente altro: ripasso……………………………………………………….. 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 3 di 12 Obiettivi di Competenza (competenze da acquisire) 1- analizzare fenomeni individuando le variabili che li caratterizzano; 2- definire grandezze e concetti in modo operativo, associandoli per quanto possibile a procedimenti di misura; 3- mettere in atto le abilità operative connesse con l’uso degli strumenti; 4- esaminare dati e ricavare informazioni significative da tabelle, grafici e altra documentazione; 5- valutare l’attendibilità dei risultati sperimentali ottenuti; 6- comunicare in modo chiaro e sintetico le procedure seguite nelle proprie indagini, i risultati raggiunti e il loro significato; 7- riconoscere l’ambito di validità delle leggi scientifiche; 8- applicare in contesti diversi le conoscenze acquisite; 9- inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse, riconoscendo analogie e differenze, proprietà varianti e invarianti; 10- collegare le conoscenze acquisite con le implicazioni della realtà quotidiana; 11- conoscere e utilizzare strumenti matematici adeguati e interpretarne il significato fisico; 12- distinguere la realtà fisica dai modelli costruiti per la sua interpretazione; 13- utilizzare il linguaggio specifico della disciplina; 14- utilizzare semplici programmi all’elaboratore per la soluzione di problemi, simulazioni, gestione di informazioni; 15- utilizzare, con l’aiuto dell’insegnante, le informazioni reperite anche in documenti originali quali memorie storiche, articoli scientifici, articoli divulgativi. 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 4 di 12 MODULI DIDATTICI: articolazione degli obiettivi di competenza in abilità e conoscenze MODULO 1 Fenomeni elettrici COMPETENZE1 analizzare fenomeni caratterizzano; individuando le variabili che li definire grandezze e concetti in modo operativo, associandoli per quanto possibile a procedimenti di misura; mettere in atto le abilità operative connesse con l’uso degli strumenti; esaminare dati e ricavare informazioni significative da tabelle, grafici e altra documentazione; valutare l’attendibilità dei risultati sperimentali ottenuti; comunicare in modo chiaro e sintetico le procedure seguite nelle proprie indagini, i risultati raggiunti e il loro significato; riconoscere l’ambito di validità delle leggi scientifiche; applicare in contesti diversi le conoscenze acquisite; inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse, riconoscendo analogie e differenze, proprietà varianti e invarianti; collegare le conoscenze acquisite con le implicazioni della realtà quotidiana; conoscere e utilizzare strumenti matematici adeguati e interpretarne il significato fisico; distinguere la realtà fisica dai modelli costruiti per la sua interpretazione; utilizzare il linguaggio specifico della disciplina; utilizzare semplici programmi all’elaboratore per la soluzione di problemi, simulazioni, gestione di informazioni; utilizzare, con l’aiuto dell’insegnante, le informazioni reperite anche in documenti originali quali memorie storiche, articoli scientifici, articoli divulgativi. 1 Far riferimento agli obiettivi di competenza del punto precedente CAPACITA’/ABILITA’ CONTENUTI/CONOSCENZE Applicare il principio di conservazione della carica elettrica Applicare la legge di Coulomb Calcolare il campo elettrico in un punto anche in presenza di più cariche sorgenti Calcolare il flusso del campo elettrico Applicare il teorema di Gauss Determinare l'energia potenziale elettrica Determinare il potenziale elettrico Calcolare la capacità di un conduttore o di un condensatore Trovare la capacità equivalente di un sistema di condensatori Calcolare il lavoro di carica di un condensatore Realizzare un circuito elementare ed eseguire misure di intensità di corrente e di ddp Applicare le leggi di Ohm Calcolare la resistenza equivalente di un circuito Applicare i principi di Kirchoff Determinare l'energia e la potenza scambiate in un circuito Analizzare un circuito RC Utilizzare il concetto di potenziale di estrazione in vari contesti Misurare la ddp e l'intensità di corrente in semplici circuiti elettrici Verificare per via sperimentale le leggi Ohm; Verificare per via sperimentale i processi di carica e scarica di un condensatore. La differenza tra isolanti e conduttori Le caratteristiche dei fenomeni di elettrizzazione: strofinio, contatto, induzione elettrostatica Il principio di conservazione della carica Le proprietà della forza elettrica La legge di Coulomb Come si distribuisce la carica sulla superficie dei conduttori Le caratteristiche del generatore di Van de Graaff La definizione di campo elettrico La definizione del flusso di campo elettrico Il teorema di Gauss La definizione di energia potenziale elettrica La definizione di potenziale elettrico La definizione di capacità di un conduttore e di un condensatore Come avviene la conduzione nei metalli La definizione di intensità di corrente elettrica Gli elementi di un circuito elettrico elementare Le leggi di Ohm e la definizione di resistenza elettrica Che cos'è la forza elettromotrice Il concetto di resistenza equivalente I principi di Kirchoff Gli strumenti di misura delle grandezze elettriche L'effetto Joule Le caratteristiche dei circuiti RC Il concetto di potenziale di estrazione Le caratteristiche dell'effetto termoionico Le leggi dell'effetto Volta Gli aspetti essenziali dell'effetto Seebeck Le caratteristiche della conduzione elettrica nei liquidi e nei gas. Attività sperimentali: - Elettrizzazione Legge di Coulomb Spettri elettrici Condensatori: condensatore di Epino, condensatori in serie e in parallelo Uso del tester come voltmetro ed amperometro Verifica sperimentale delle leggi di Ohm Carica e scarica di un condensatore 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 5 di 12 MODULO 2 – Fenomeni magnetici CAPACITA’/ABILITA’ COMPETENZE2 analizzare fenomeni caratterizzano; individuando le variabili che li definire grandezze e concetti in modo operativo, associandoli per quanto possibile a procedimenti di misura; mettere in atto le abilità operative connesse con l’uso degli strumenti; esaminare dati e ricavare informazioni significative da tabelle, grafici e altra documentazione; valutare l’attendibilità dei risultati sperimentali ottenuti; comunicare in modo chiaro e sintetico le procedure seguite nelle proprie indagini, i risultati raggiunti e il loro significato; riconoscere l’ambito di validità delle leggi scientifiche; applicare in contesti diversi le conoscenze acquisite; inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse, riconoscendo analogie e differenze, proprietà varianti e invarianti; collegare le conoscenze acquisite con le implicazioni della realtà quotidiana; conoscere e utilizzare strumenti interpretarne il significato fisico; matematici adeguati e distinguere la realtà fisica dai modelli costruiti per la sua interpretazione; utilizzare il linguaggio specifico della disciplina; utilizzare semplici programmi all’elaboratore per la soluzione di problemi, simulazioni, gestione di informazioni; utilizzare, con l’aiuto dell’insegnante, le informazioni reperite anche in documenti originali quali memorie storiche, articoli scientifici, articoli divulgativi. 2 Far riferimento agli obiettivi di competenza del punto precedente Disegnare le linee di forza del campo magnetico generato da magneti o da correnti Determinare intensità direzione e verso del vettore B Verificare sperimentalmente la relazione F = Bil. Determinare la forza di interazione tra magnete e corrente Determinare la forza di interazione tra correnti Applicare il teorema della circuitazione di Ampere Calcolare il flusso dell'induzione magnetica Trovare il momento torcente di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente Determinare le caratteristiche cinematiche del moto di una particella carica in un campo elettrico Sviluppare calcoli relativi all'esperimento di Millikan Calcolare la forza di Lorentz Determinare le caratteristiche cinematiche del moto di una particella carica in un campo magnetico Sviluppare calcoli relativi a dispositivi sperimentali simili a quello di Thomson Eseguire calcoli relativi allo spettrografo di massa Determinare la fem di Hall in una lamina metallica Eseguire semplici esperienze di induzione em Applicare la legge di Faraday - Neumann – Lenz Calcolare l'induttanza di un circuito Grafici sulle extracorrenti di apertura e di chiusura Fare il bilancio energetico di un circuito RL Determinare le grandezze caratteristiche della corrente alternata Calcolare la reattanza e l'impedenza di un circuito Trovare la potenza assorbita in un circuito in ca Risolvere problemi relativi a trasformatori Eseguire misure su un circuito RL e su un trasformatore Calcolare la circuitazione del campo elettrico indotto Risolvere semplici problemi relativi alle onde elettromagnetiche Analizzare un circuito LC Analizzare ed eseguire misure su un circuito RCL. CONTENUTI/CONOSCENZE Le caratteristiche dei magneti Il campo magnetico generato da magneti Il campo magnetico generato da correnti Le interazioni tra magneti e correnti La definizione operativa del vettore B Le interazioni tra correnti L'enunciato del teorema della circuitazione di Ampere La definizione di flusso dell'induzione magnetica La classificazione delle sostanze in base alla permeabilità magnetica Quali effetti il campo magnetico produce sulla materia La definizione dei vettori intensità magnetica H e magnetizzazione M Le caratteristiche delle sostanze ferromagnetiche Come si muove una particella carica in un campo elettrico Considerazioni sull'esperimento di Millikan Le caratteristiche della forza di Lorentz Traiettoria, velocità, accelerazione di una carica elettrica in un campo magnetico Come si originano le fasce di Van Allen Apparato sperimentale, considerazioni teoriche relativi all'esperimento di Thomson Che cos'è lo spettrografo di massa Come si separano gli isotopi Le caratteristiche generali di alcuni acceleratori di particelle Gli aspetti più importanti dell'effetto Hall Alcuni semplici casi di induzione em L'enunciato della legge di Faraday – Neumann L'enunciato della legge di Lenz e la sua interpretazione Caratteristiche delle correnti di Foucault La definizione di induttanza Le proprietà del fenomeno dell'autoinduzione L'interpretazione energetica dell'induzione em Le caratteristiche del fenomeno della mutua induzione Come si produce corrente alternata Quali sono le proprietà della corrente alternata La definizione di reattanza e di impedenza Le caratteristiche di un trasformatore Lo schema di principio di una dinamo 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 6 di 12 Le proprietà del campo elettrico indotto La circuitazione del campo elettrico indotto L'ipotesi di Maxwell della corrente di spostamento L'enunciato delle leggi di Maxwell Come si genera un'onda elettromagnetica Le proprietà delle onde elettromagnetiche Lo spettro elettromagnetico. Attività sperimentali: - Spettri magnetici - Verifica della relazione F = Bil (- Bilancia delle correnti) - ( Filmato sull’esperimento di Millikan ) - Tubi a vuoto - Analisi qualitativa dell’induzione elettromagnetica - Circuito RL - Trasformatore - Circuiti RCL. 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 7 di 12 MODULO 3 – Fisica moderna CAPACITA’/ABILITA’ COMPETENZE3 analizzare fenomeni caratterizzano; individuando le variabili che li definire grandezze e concetti in modo operativo, associandoli per quanto possibile a procedimenti di misura; mettere in atto le abilità operative connesse con l’uso degli strumenti; esaminare dati e ricavare informazioni significative da tabelle, grafici e altra documentazione; valutare l’attendibilità dei risultati sperimentali ottenuti; comunicare in modo chiaro e sintetico le procedure seguite nelle proprie indagini, i risultati raggiunti e il loro significato; riconoscere l’ambito di validità delle leggi scientifiche; applicare in contesti diversi le conoscenze acquisite; inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse, riconoscendo analogie e differenze, proprietà varianti e invarianti; collegare le conoscenze acquisite con le implicazioni della realtà quotidiana; conoscere e utilizzare strumenti interpretarne il significato fisico; matematici adeguati e distinguere la realtà fisica dai modelli costruiti per la sua interpretazione; utilizzare il linguaggio specifico della disciplina; utilizzare semplici programmi all’elaboratore per la soluzione di problemi, simulazioni, gestione di informazioni; utilizzare, con l’aiuto dell’insegnante, le informazioni reperite anche in documenti originali quali memorie storiche, articoli scientifici, articoli divulgativi. 3 Far riferimento agli obiettivi di competenza del punto precedente Analizzare l'esperimento di Michelson e Morley Applicare le trasformazioni di Lorentz Calcolare la massa, la quantità di moto, l'energia in ambito relativistico Utilizzare, aiutato, lo spettrometro a prisma Effettuare semplici calcoli relativi allo spettro dell'atomo di idrogeno Sviluppare a livello analitico il modello di Bohr Effettuare semplici calcoli sul modello di Bohr Applicare il principio di Pauli Risolvere problemi relativi all'effetto fotoelettrico Risolvere problemi relativi all'effetto Compton Applicare la legge di Moseley Applicare il principio di indeterminazione di Heisenberg in semplici situazioni Calcolare la percentuale di isotopi di un dato elemento Determinare l'energia di legame di un nucleo o di un nucleone Calcolare l'attività di un nucleo Applicare la legge del decadimento radioattivo Determinare il raggio di un nucleo in base al numero di massa Calcolare l'energia sviluppata in una fissione o in una fusione nucleare. CONTENUTI/CONOSCENZE L'etere L'esperimento di Michelson e Morley Le trasformazioni di Lorentz I postulati della relatività ristretta Lo spazio-tempo quadridimensionale Come cambia il concetto di simultaneità La dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze La massa, la quantità di moto, l'energia nella dinamica relativistica Il principio di equivalenza Verifiche sperimentali della relatività generale Il percorso storico che porta alla scoperta dell'elettrone Le caratteristiche degli spettri di emissione e di assorbimento Le proprietà dello spettro dell'atomo di idrogeno e difficoltà per una sua spiegazione classica Il modello di Thomson Gli aspetti più significativi dell'esperimento di Rutherford Il modello di Rutherford Le idee alla base del modello di Bohr e i limiti di tale proposta L'enunciato del principio di Pauli e le sue conseguenze Le caratteristiche dello spettro del corpo nero I problemi connessi all'effetto fotoelettrico e la spiegazione di Einstein La spiegazione di Compton della diffusione elettromagnetica Le proprietà dei raggi X La dualità onda – corpuscolo L'enunciato e le conseguenze del principio di complementarità e del principio di indeterminazione di Heisenberg Gli isotopi; La definizione di massa atomica e numero di massa L'energia di legame dei nuclei; L'energia di legame per nucleone La radioattività; I raggi , , L'energia di disintegrazione di un nucleo Legge del decadimento radioattivo Periodo medio; Vita media La definizione di attività e le sue unità di misura Famiglie (serie) radioattive Le reazioni nucleari artificiali Le caratteristiche della fissione nucleare e della fusione nucleare. Attività sperimentali: - Spettrometro a prisma - Contatore Geiger. 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 8 di 12 Modalità di lavoro 12345678- lezioni frontali uso guidato del libro di testo discussioni guidate sulla conclusione di un’esperienza esercizi esempio svolti alla lavagna dall’insegnante esercizi svolti alla lavagna dagli alunni compiti a casa, correzione e commento dei compiti assegnati esperienze di laboratorio svolte a gruppi attività di recupero Per integrare le spiegazioni e per facilitare l’apprendimento si usano sussidi audiovisivi e, talvolta, specifici programmi applicativi. Strumenti di lavoro 12345- Libro di testo; Integrazioni con fotocopie; Strumenti di laboratorio; Software Audiovisivi. 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 9 di 12 Tipologie di verifica 1- prova scritta con domande e/o esercizi; 2- test a risposta multipla, vero/falso; 3- interrogazione orale. L’attività di laboratorio verrà verificata attraverso le seguenti modalità: 4- correzione delle relazioni svolte a gruppi durante ogni esperienza; 5- brevi prove pratiche individuali; 6- prova scritta con domande e/o esercizi; 7- test a risposta multipla, vero/falso. Griglia di valutazione / descrittori Peso Verifiche orali o scritte: Esercizi o problemi La capacità di applicare in semplici contesti noti le conoscenze acquisite La coerenza nello sviluppare la soluzione La correttezza formale La correttezza nei calcoli La capacità di effettuare analisi di situazioni non note Domande o quesiti La conoscenza delle definizione, dei termini, delle leggi La correttezza di linguaggio La capacità di applicare in semplici contesti noti le conoscenze acquisite La capacità di effettuare analisi di situazioni non note sotto la guida del docente Test a scelta multipla, vero /falso 30% 25% 25% 10% 10% 30% 25% 25% 20% ogni item avrà un punteggio definito dall’insegnante Pratiche: formulare lo scopo dell’esperienza; comprendere ed esporre le modalità operative; montare i dispositivi in modo corretto (abilità manuale); usare in modo appropriato gli strumenti di misura, leggere il valore ottenuto; indicare l’incertezza associata alla misura; raccogliere in modo ordinato i dati sperimentali (in tabelle e/o grafici); elaborare i dati sperimentali; formulare conclusioni adeguate e coerenti. 10% 10% 5% 15% 5% 20% 20% 15% 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 10 di 12 Valutazione A. B. C. D. Misura del profitto nelle singole prove Livelli di partenza Miglioramenti Impegno Modalità di recupero ripasso in base alle prove formative svolte in itinere revisione mirata per colmare le lacune più diffuse emerse da una verifica; utilizzo di nuovo materiale didattico svolgimento di esercizi consolidamento svolgimento di esercizi di recupero sia in classe che a casa correzione degli esercizi assegnati a casa o nelle verifiche coinvolgimento attivo durante le verifiche orali nuove esperienze per suscitare maggior interesse e per riprendere argomenti da un diverso punto di vista verifica di recupero Saperi minimi che devono essere raggiunti per poter affrontare il programma dell’anno successivo Evidenziati in grassetto nei moduli didattici 210-A Ed. 3 del 01/09/2009 Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico “Galileo Galilei” - CREMA Aggiornamento del: 7/09/2010 Pag. 11 di 12 SEQUENZA DI LAVORO Attività / Moduli Periodo Ore didattiche Prev.5 1. Fenomeni elettrici 2. Fenomeni magnetici 3. Fisica moderna 4 Settembre Ottobre Novembre Novembre Dicembre Gennaio Febbraio Marzo Marzo Aprile Maggio Prev. Cons. Tipologia verifiche Prev. Cons. Ore verifiche Prev. Cons. Totale ore Prev. 32 3 Teoria Pratica 5 40 36 4 Teoria Pratica 5 45 29 3 Teoria Pratica 3 35 Da compilare in sede di consuntivo di fine anno Prev. = definito in sede di programmazione 6 Cons. = valutato in sede di consuntivo di fine anno 5 Cons.6 Ore recupero Cons. Contenuti non trattati/aggiunti4
