Programmaz_dipart_Fisica_Primo_Biennio - Liceo B Croce

Liceo Scientifico Statale
“Benedetto Croce”
Palermo
a.s. 2013/2014
Dipartimento di
Matematica e Fisica
Programmazione annuale
di Fisica
1° Biennio
Premessa
La “Formazione” nella disciplina di Fisica è parte integrante dell’educazione scientifica del cittadino che ha
avuto inizio nella scuola primaria, è cresciuta nella scuola secondaria di primo grado e trova nel Liceo il suo
completamento concettuale e formale.
La programmazione didattica redatta dai docenti del Dipartimento di Matematica e Fisica del Liceo
Scientifico “Benedetto Croce” di Palermo, è stata elaborata tenendo conto delle linee generali proposte dalla nuova
riforma delle scuole superiori. La presente programmazione, unica per tutte le classi del Primo Biennio, in
particolare per la classi prime del corrente anno scolastico, vuole essere un vero e proprio syllabus dove vengono
elencati modulo per modulo e unità per unità, oltre agli obiettivi e ai contenuti, le abilità operative che ciascuno
alunno deve acquisire ossia i saperi minimi indispensabili. Ciò non toglie che è flessibile alle necessità reali della
classe e il singolo insegnante può integrarla purché si rispettino i tempi di attuazione. Pertanto, la definizione degli
obiettivi specifici di apprendimento intende fornire un quadro di riferimento per lo sviluppo coerente di conoscenze
ed abilità che coniughino gli aspetti cognitivi con quelli più specificatamente culturali della Disciplina Scientifica,
ovvero come strumento di conoscenza scientifica della realtà e di valorizzazione della Fisica, all’interno del
pensiero scientifico, come elemento che interagisce e si integra con altre forme di pensiero (matematico, filosofico,
tecnologico,…) contribuendo alla evoluzione storica delle idee.
La scelta di presentare ordinate le “Conoscenze” e le “Abilità” non vuole indicare una via sequenziale nello
svolgere l’attività didattica, anzi si ritiene che, sia l’esperienza didattica dei docenti che la sensibilità nel cogliere le
varie opportunità, possono indicare percorsi alternativi ugualmente efficaci per il successo formativo.
La presente programmazione si articola in:
1.
Comuni per il 1° Biennio
a) Finalità
b) Obiettivi
c) Metodologia
2. Moduli articolati in unità di apprendimento
Classe Prima
Modulo Uno
Strumenti matematici per la Fisica
Entro metà ottobre
Modulo Due
Grandezze Fisiche ed Errori
Entro novembre
Modulo Tre
Moto Rettilineo
Entro febbraio
Modulo Quattro
I vettori
Entro aprile
Modulo Cinque
Moto in due dimensioni
Entro maggio
Nota: I moduli Tre e Quattro si possono invertire in relazione alle esigenze di percorso del libro di testo ed il
modulo Cinque può essere suddiviso tra la prima e la seconda classe in relazione alla risposta didattica del gruppo
classe.
Classe Seconda
Entro dicembre
Modulo Uno
Principi della Dinamica
Modulo Due
Forze e Moto
Entro marzo
Modulo Tre
Statica dei fluidi
Entro maggio
2
1.
Finalità
Obiettivi
Metodologia
Finalità
Lo studio della Fisica deve concorrere alla formazione dell’allievo per la maturazione del ragionamento e
dell’analisi critica oggettiva, e deve:
 Evidenziare il carattere unitario della scienza e il ruolo fondamentale della fisica;
 sviluppare capacità deduttive, di formalizzazione e di astrazione a livelli sempre più elevati;
 potenziare e sviluppare le capacità intellettive;
 individuare la procedura risolutiva dei problemi;
 Sviluppare atteggiamenti di curiosità e di ricerca rispetto alla realtà naturale e di riflessione delle
proprie esperienze.
Obiettivi
L’insegnamento della Fisica si propone di fornire all’alunno strumenti per:
 individuare la natura dei fenomeni osservati;
 acquisire la precisione del linguaggio scientifico;
 saper individuare l’evolversi di situazioni reali;
 saper descrivere, risolvere e rappresentare problemi scegliendo il Modello matematico pertinente;
 conoscere i principali momenti della storia della Fisica.
Metodologia
Ogni modulo viene presentato nell’ordine di svolgimento e viene specificato il tempo previsto per
svilupparlo;
Gli allievi devono essere messi nelle condizioni più favorevoli per l’apprendimento: il docente sarà un tutor
sia nelle fasi di apprendimento che di verifica formativa. Attraverso questa interazione docente-discente, lo studente
verrà spronato a dare risposte utilizzando le sue conoscenze e anche l’intuizione che dovranno, comunque e sempre,
essere riorganizzate dal docente affinché non avvengano deformazioni del sapere. L’acquisizione del linguaggio
formale, all’occorrenza, per facilitare la comprensione, potrà essere anche sostituito da un linguaggio più comune
che conduca gradualmente alla corretta formalizzazione espositiva dopo che lo studente ha acquisito il significato di
“ ciò che è o ciò fa”. Il punto di forza del docente sarà la comunicazione col discente: se questi attraverso il dialogo
non si sentirà inibito, potrà esprimere le sue difficoltà e farsi condurre alla riflessione più attenta e
all’autocorrezione. Se ogni azione verrà considerata un momento formativo anche l’errore dello studente potrà
essere occasione di coinvolgimento costruttivo. E’ importante che lo studente abbia la consapevolezza dei suoi
errori e che anche lui abbia la chiarezza dei traguardi da conseguire: questo potrà avvenire solo se il docente
assumerà un atteggiamento collaborativo soprattutto nelle fasi di esercitazioni dialogate e di laboratorio.
Il Laboratorio di Fisica deve essere considerato uno strumento valido di ricerca, di verifica
dell’apprendimento in itinere, di approfondimento o recupero di un percorso formativo. L’uso dell’elaboratore potrà
servire ad esplorare, verificare e rappresentare le leggi fisiche apprese e risolvere problemi di varia.
La continua verifica sperimentale delle nozioni apprese teoricamente rafforzerà negli allievi l’astrazione e la
formalizzazione. Si potranno utilizzare schede di lavoro, tabelle e carta millimetrata. La scelta dei softwares non è
vincolante: il docente potrà scegliere lo strumento digitale più idoneo ad espletare l’attività di laboratorio
programmata. Al fine di realizzare una didattica che stimoli l’atteggiamento emotivo-ricettivo, si potranno utilizzare
prodotti digitali, intesi come risorse spendibili in tutte le fasi di apprendimento che, attraverso l’audio, il visivo e
l’interazione, rendono la didattica più vicina ai sistemi di apprendimento dello studente.
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SCHEDA DI LABORATORIO
(LABORATORY FORM)
Allievo (Name):
Classe (class):
Titolo dell’esperienza (Title of Experiment):
Richiamo teorico (Theoretical aspects):
Materiale occorrente (Science lab apparatus and materials needed):
Precauzioni di sicurezza (Safety precautions):
Descrizione dell’esperimento (Description of experiment):
Sorgenti di errori (Sources of error):
Raccolta dati (Data collection):
Interpretazione dei risultati e conclusioni (Results and summary):
4
2.
Moduli
Classe Prima
MODULO Uno
Strumenti matematici per la fisica
TEMPI: entro metà ottobre
OBIETTIVI:




imparare a costruire il linguaggio della fisica classica;
apprendere il significato del modello fisico di una situazione reale;
sviluppare le conoscenze matematiche propedeutiche all’apprendimento dei contenuti di fisica;
interiorizzare il metodo di indagine specifico della fisica e delle scienze; nei suoi aspetti
sperimentali, teorici e linguistici.
U. A. Strumenti matematici





CONTENUTI
Il concetto di rapporto, proporzione e
percentuale;
Formule, equazioni;
Funzioni e grafici cartesiani;
Leggi di proporzionalità diretta, inversa
e quadratica.;
Misura degli angoli in radianti.
ABILITA’ OPERATIVE
 Usare i modelli matematici per descrivere le relazioni tra le
variabili coinvolte in un dato fenomeno;
 Sapere eseguire le operazioni e risolvere equazioni
elementari;
 Leggere e costruire, manualmente o con l’ausilio di strumenti
informatici, grafici cartesiani, istogrammi e tabelle a più
entrate;
 Tracciare manualmente o con l’ausilio di strumenti
informatici, linee di tendenza di dati sperimentali linearizzati,
determinando i valori di coefficienti e intercette e
interpretandone i significati fisici;
 Conoscere la definizione della misura in radianti di un angolo
e confrontarla con la misura in gradi.
U. A. LABORATORIO
 Raccolta dati e costruzione di tabelle;
 Costruzione di grafici tramite il foglio di lavoro;
 Sapere tabulare dati e rappresentarli graficamente;
 Sapere eseguire trasformazioni elementari del grafico di funzioni
simmetrie, moduli);
(traslazioni, contrazioni, dilatazioni,
5
MODULO Due
Grandezze fisiche ed errori
TEMPI: entro novembre
OBIETTIVI:





Acquisire dimestichezza con il Metodo sperimentale;
Conoscere il concetto intuitivo di Grandezza Fisica;
Acquisire dimestichezza con la definizione operativa delle grandezze fisiche scalari e vettoriali, intensive ed
estensive;
Riconoscere unità di misura e dimensionalità delle grandezze fisiche;
Riconoscere i limiti di validità di un modello.
U. A. 1. Grandezze Fisiche e strumenti
CONTENUTI
ABILITA’ OPERATIVE




Il metodo sperimentale
Concetto di Grandezza fisica: grandezze
scalari e vettoriali;
Sistema di misura internazionale;
Strumenti di misura analogici e digitali;





Aspetti storici:
Galilei e la nascita del metodo sperimentale.
Conoscere le fasi del metodo sperimentale;
Saper riconoscere la definizione operativa di una grandezza
fisica;
Saper utilizzare le equivalenze tra multipli e sottomultipli delle
unità di misura esprimendo le misure in unità di misura
differenti;
Riconoscere gli strumenti analogici e digitali;
Conoscere le proprietà della portata, sensibilità e prontezza
degli strumenti.
U. A. 2. Incertezze, Errori e Ordini di grandezza
CONTENUTI
ABILITA’ OPERATIVE







Errore sulle misure;
Errore assoluto ed errore relativo;
Cifre significative di una misura;
Errori sistematici ed errori casuali;
Errore su una misura indiretta;
Notazione scientifica;
Ordine di grandezza delle misure.







Comprendere l’errore sulla misura come elemento
fondamentale nel processo di misura;
Sapere riconoscere le cifre significative di una determinata
misura;
Riconoscere gli errori sistematici e casuali;
Valutare la stima dell’errore mediante lo scarto quadratico
medio o l’errore percentuale;
Comprendere la differenza tra valore probabile e “Misura di
una grandezza”
Saper operare con le potenze di 10;
Riconoscere l’ordine di grandezza di una data Grandezza fisica.
U. A. LABORATORIO




Sperimentazione del metodo di ricerca;
Esperienze di calcolo di superficie o di volume di oggetti vari;
Esperienze che valorizzino misure a cronometro;
Esperienze con numero “n” di misure di una grandezza
6
MODULO Tre
Moto rettilineo
TEMPI: entro febbraio
OBIETTIVI:




Appropriarsi in modo graduale del linguaggio corretto e sintetico proprio della fisica;
Conoscere e interpretare il Moto come concetto relativo;
Conoscere le caratteristiche del moto rettilineo uniforme;
Conoscere le caratteristiche del moto uniformemente accelerato;
 Uso delle conoscenze delle leggi orarie e leggi del moto per la previsione dell’evolversi
del moto di un punto mobile.
CONTENUTI





U. A. 1: Moto rettilineo uniforme
ABILITA’ OPERATIVE
sistema di riferimento;
traiettoria, posizione e distanza;
velocità media e istantanea;
legge oraria del moto rettilineo uniforme;
grafico spazio – tempo.





comprendere il significato di un sistema di riferimento;
riconoscere la differenza tra traiettoria e posizione di un corpo;
interpretare la condizione di un moto uniforme;
comprendere e gestire il concetto della legge oraria;
comprendere il significato della pendenza in relazione alla
velocità in un grafico spazio – tempo.
U. A. 2: Moto uniformemente accelerato
CONTENUTI
ABILITA’ OPERATIVE





accelerazione;
legge velocità – tempo;
legge oraria;
Legge spazio – velocità.
I grafici nel moto uniformemente
accelerato;
Caduta libera






Comprendere il significato della variazione di velocità come
rapporto tra velocità e tempo;
Saper costruire grafici in relazione alle leggi proposte;
Saper descrivere e interpretare le condizioni di un moto in
caduta libera;
Comprendere il significato di sistema di riferimento in un moto
in caduta libera;
Comprendere i moti accelerati e decelerati.
U. A.: LABORATORIO






exercise-book
uso del binario a cuscinetto d’aria;
uso di carrelli mobili e cronometri;
uso di carta millimetrata per la costruzione di grafici;
uso di grafici per la simulazione di moti;
uso di software per la costruzione di grafici.
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MODULO Quattro
I VETTORI
TEMPI: entro marzo
OBIETTIVI:

Consolidare in modo graduale le capacità di astrazione l’acquisizione dei concetti relativi alle
grandezze vettoriali;
 Approfondire l’uso di un linguaggio adeguato alla disciplina fisica;
 Utilizzare consapevolmente grandezze vettoriali e applicarle nella realtà.
U. A. I Vettori e l’algebra vettoriale
CONTENUTI
ABILITA’ OPERATIVE


grandezze scalari e vettoriali;
operazione di addizione e sottrazione di
vettori;
moltiplicazione di un vettore per un
numero;
scomposizione di vettori lungo due
direzioni assegnate;
coordinate cartesiane dei vettori e
relative operazioni;
vettore spostamento, velocità e
accelerazione.











conoscere le caratteristiche dei vettori;
conoscere l’addizione dei vettori con il metodo punta – coda e
con il metodo della regola del parallelogrammo;
comprendere il significato del prodotto tra uno scalare ed un
vettore;
riconoscere la proiezione di un vettore lungo una direzione
assegnata.
saper rappresentare un vettore nel piano cartesiano;
saper operare con le coordinate cartesiane dei vettori;
riconoscere e rappresentare i vettori spostamento, velocità e
accelerazione.
U. A.: LABORATORIO



exercise-book
uso di carta millimetrata per la rappresentazione di vettori;
uso di software per la rappresentazioni di vettori;
MODULO Cinque
MOTO IN DUE DIMENSIONI
TEMPI:entro maggio
OBIETTIVI:





usare consapevolmente il linguaggio specifico della disciplina fisica;
Conoscere e interpretare la composizione vettoriale dei moti bidimensionali;
Interpretare il moto del proiettile;
Interpretare il moto circolare uniforme
Interpretare il moto armonico.
U.A. 1: Composizione di moti rettilinei
CONTENUTI
ABILITA’ OPERATIVE
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 Principio di composizione dei moti;
 Legge della composizione classica di
moti indipendenti nelle direzioni degli
assi cartesiani;
 Moto nel piano inclinato.
CONTENUTI
 Comprendere la composizione vettoriale lungo gli assi cartesiani;
 Conoscere e discutere il moto di un oggetto sottoposto a moti
indipendenti.
 Saper discutere in merito al moto di un oggetto su un piano
inclinato.
U.A. 2: Moto del proiettile
ABILITA’ OPERATIVE
 Principio di composizione dei moti;
 Legge della composizione classica delle
velocità;
 Moto parabolico del proiettile
CONTENUTI




U.A. 3: Moto circolare uniforme
ABILITA’ OPERATIVE
 Conoscere la misura i radianti di un angolo percorso da un raggio
vettore rispetto ad una direzione di riferimento fissa;
 Comprendere la distinzione tra velocità angolare e velocità
tangenziale;
 Comprendere la presenza di una accelerazione nonostante il
modulo della velocità tangenziale resti costante.
Misura in radianti di angoli;
Moto circolare uniforme;
Accelerazione centripeta;
Moto armonico.
CONTENUTI
 Comprendere la composizione vettoriale lungo gli assi cartesiani;
 Conoscere e discutere il moto di un proiettile lanciato in direzione
orizzontale;
 Conoscere e discutere il moto di un proiettile lanciato in direzione
obliqua.
U.A. 4: Moto armonico
ABILITA’ OPERATIVE
 Moto armonico;
 Grandezze significative del moto
armonico.
 Comprendere il moto armonico come proiezione su una
dimensione del moto circolare uniforme;
 Conoscere ed usare le grandezze significative del moto armonico.
U. A.: LABORATORIO



Esperienze con binario a cuscino d’aria;
Esperienze con carrelli meccanici;
Proiezione video.
9
3.
Moduli
Classe Seconda
MODULO Uno
Principi della Dinamica
TEMPI: entro dicembre
OBIETTIVI:





imparare a consolidare il linguaggio della fisica classica;
apprendere il significato del modello fisico di una situazione reale;
interiorizzare il metodo di indagine specifico della fisica e delle scienze; nei suoi aspetti
sperimentali, teorici e linguistici;
riconoscere il ruolo delle forze nel cambiamento di velocità o deformazione dei corpi.
Comprendere l’effetto di più forze applicate su un corpo.
U. A. 1: Primo Principio della dinamica
CONTENUTI
 Concetto fondamentale di Forza e di
Massa.
 Enunciato del Primo Principio della
Dinamica;
 Sistemi di riferimento inerziali.
ABILITA’ OPERATIVE
 Conoscere le unità di misura delle forze.
 Discutere il moto dei corpi quando la forza risultante è nulla;
 Riconoscere i sistemi di riferimento di tipo inerziale;
 Discutere sui concetti di Inerzia e Massa.
U. A. 2: Secondo Principio della dinamica
CONTENUTI
 Enunciato del Secondo Principio della
Dinamica;
 Diagramma di corpo libero;
 Massa e Peso.





ABILITA’ OPERATIVE
Discutere il moto dei corpi sottoposti all’applicazione di una
forza costante;
Riconoscere il secondo Principio come Legge fondamentale
della Dinamica;
Riconoscere che una forza produce un moto accelerato;
Riconoscere che l’accelerazione di un oggetto mobile è
proporzionale alla forza su di esso applicata.
Riconoscere la natura della Massa e della Forza Peso.
U. A. 3: Terzo Principio della dinamica
CONTENUTI
ABILITA’ OPERATIVE
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 Enunciato del Terzo Principio della
Dinamica.
 Discutere il moto dei corpi secondo il principio di azione e
reazione;
 Saper distinguere l’azione di forze su corpi diversi.
 Saper analizzare il fatto che le forze di reazione pur avendo i
moduli congrui, producono accelerazioni differenti in
relazione alla Massa dei corpi.
U. A.: LABORATORIO


Esperienze varie con binario a cuscino d’aria.
Esperienze con carrelli semplici.
Proiezione video.

MODULO Due
Forze e Moto
TEMPI: entro marzo
OBIETTIVI:




Potenziare la dimestichezza con il Metodo sperimentale;
Conoscere la natura delle forze fondamentali e non fondamentali;
Riconoscere le situazioni tra le differenti forme delle forze di attrito;
Riconoscere l’effetto di una forza sulla rotazione di un corpo rigido.
CONTENUTI





U. A. 1. Forze ed equilibrio
ABILITA’ OPERATIVE
La Forza Normale;
Le forze di attrito;
La Tensione su una corda
Momento di una forza e di una coppia di
forze.
L’equilibrio del punto materiale e del
Corpo rigido.






Aspetti storici:
Newton e la fisica classica.
Conoscere la forza Normale di un corpo, in relazione alla forza
peso;
Conoscere la forza di attrito statico;
Conoscere la forza di attrito dinamico.
Riconoscere la direzione ed il verso della Tensione su una
corda.
Comprendere l’equilibrio del Punto materiale e del Corpo
rigido.
Saper applicare il momento di una forza o di una coppia di
forze.
U. A. 2. Le Forze ed il movimento
CONTENUTI
ABILITA’ OPERATIVE



Moto di un corpo soggetto ad un sistema
di forze;
La Forza centripeta;
La Forza Elastica.



Saper operare con la regola di composizione delle forze come
vettori.
Comprendere il significato di forza centrifuga e forza
centrifuga.
Saper operare con la forza elastica.
U. A.: LABORATORIO
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

Esperienze varie con binario a cuscino d’aria.
Esperienze con carrelli semplici.
Pendolo semplice.

MODULO Tre
Statica dei fluidi
TEMPI: entro maggio
OBIETTIVI:




Consolidare il linguaggio corretto e sintetico proprio della fisica;
Conoscere e interpretare l’equilibrio dei fluidi.
Conoscere le caratteristiche della pressione atmosferica;
Comprendere le condizioni di galleggiamento di un corpo in relazione alla propria densità.
CONTENUTI


U. A. 1: Densità e Pressione
ABILITA’ OPERATIVE



Definizione di Densità;
Definizione di Pressione.

Comprendere il significato di densità di un corpo;
Saper applicare la legge di Pascal.
Operare con la legge di Stevino;
Operare con il principio di Archimede.
U. A.: LABORATORIO



Esperienze varie con vasi comunicanti.
Esperienza di Torricelli.
Esperienze di galleggiamento dei corpi.
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