Lo studio della fisica nel triennio è caratterizzato dai seguenti aspetti

210-A
Ed. 3 del 01/09/2009
Istituto Tecnico Industriale Statale con Liceo Scientifico Tecnologico
“Galileo Galilei” - CREMA
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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.
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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………………………………………………………..
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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.
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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
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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
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 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.
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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.
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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.
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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%
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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
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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