2011-12 linee programmatiche fisica triennio
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LICEO SCIENTIFICO “VITO VOLTERRA” ANNO SCOLASTICO 2011-2012 FISICA TRIENNIO PROGRAMMAZIONE DIDATTICA Prof. Rita Sebastio Pagina 1 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Indice Finalità, Obiettivi generali, Livello di partenza, Livelli di competenza, Metodi, Mezzi, Valutazione, Criteri di valutazione globale, Tipologia e numero delle prove, Attività integrativa di sostegno, Griglia di controllo…...................................................................................…………….........pag. 3 Cronogramma..................................................................................................................pag. 8 Classi Terze: Obiettivi disciplinari, Saperi essenziali, Programma dettagliato, ........................................................................................................... .pag. 9 Classi Quarte: Obiettivi disciplinari, Saperi essenziali, Programma dettagliato, .............................................................................................................. pag.12 Classi Quinte: Obiettivi disciplinari, Saperi essenziali, Programma dettagliato, ......................................................................................................…....... pag.15 Elenco degli esperimenti realizzabili in laboratorio……………………………..........……………………………………………………………..………......pag.18 Elenco degli esperimenti previsti per il corrente anno scolastico……………….…..………………………………………………………………………………………..…....pag.19 Griglie di correzione: a) Griglia per una verifica con esercizi o problemi..................................……………………………………………………………………………..…,..…pag.21 b) Griglia per una verifica con domande a risposta aperta ( tipologia A)................……………………………………………………………………………………………………………,…..pag.22 c) Griglia per una verifica con domande a risposta aperta (tipologia B) (punteggio espresso in decimi) ……………………………………………………………………………………………………………………………….……….pag.24 d) Griglia per una verifica con domande a risposta aperta (tipologia B) . (punteggio espresso in quindicesimi)… ……….…………………………....…………………………………………………………………....……………………..pag.25 e) Corrispondenza tra voti in decimi e in quindicesimi....................................…………………………………………………….……………….........pag.25 f) Griglia per la relazione di laboratorio..................................... ……………..………………………………………………………………………………………………………..……..…...pag.25 g) Griglia per il compito di laboratorio.....................…….…………………………..………………..… pag.26 Appendice: Istruzioni per una relazione di laboratorio…………………………………..…………………………………………………………..…………….…. pag.27 Pagina 2 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. FINALITÀ La Fisica partecipa alla formazione culturale completa degli studenti, alla maturazione di soggetti capaci di una lettura consapevole della realtà. Nel triennio, quindi, l’insegnamento dovrà spostare l’attenzione dagli aspetti puramente empirici a quelli concettuali, mettendo in evidenza i collegamenti culturali, i riferimenti storici, bibliografici ed epistemologici. I concetti affrontati saranno formalizzati in relazione allo sviluppo intellettivo raggiunto dagli allievi e alle conoscenze matematiche acquisite, gli argomenti trattati nel biennio non saranno ripresi. Il laboratorio permetterà di fornire una conoscenza più significativa di fenomeni, nonché di sottolineare la problematicità delle elaborazioni dei dati e della loro interpretazione. OBIETTIVI GENERALI Gli obiettivi generali, intesi come competenze e capacità da acquisire nel corso del triennio, sono i seguenti: • l’acquisizione di un corpo organico di contenuti e metodi finalizzati ad un’adeguata interpretazione della natura; • la capacità di analizzare e schematizzare situazioni reali e di affrontare problemi concreti anche al di fuori dello stretto ambito disciplinare; • l’acquisizione di atteggiamenti fondati sulla collaborazione interpersonale e di gruppo; • la capacità di “leggere” la realtà tecnologica; • la comprensione del rapporto esistente fra lo sviluppo della fisica e quello delle idee, della tecnologia, del sociale. Pagina 3 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. LIVELLO DI PARTENZA Gli allievi hanno già affrontato lo studio della Fisica nel biennio e quindi dovrebbero essere in condizioni di saper interpretare in modo corretto la realtà sperimentale e di comprendere i procedimenti caratteristici dell’indagine scientifica LIVELLI DI COMPETENZA Essenziale ( 6,0 – 6,9 ): espone in modo chiaro le conoscenze acquisite, si orienta nella risoluzione di semplici problemi, utilizza consapevolmente alcuni metodi di calcolo Intermedio ( 7,0 - 8,4 ): usa un linguaggio appropriato per esporre la conoscenze acquisite, riesce ad analizzare e rielaborare i dati di un problema per arrivare a soluzione, usa correttamente le strategie matematiche in suo possesso, riesce a collegare autonomamente i concetti studiati. Avanzato ( 8,5 – 10 ): con terminologia appropriata riesce ad esporre in modo personale, mettendo in rapporto le conoscenze acquisite con il proprio contesto, facendo paragoni e simmetrie in modo interdisciplinare. Riesce ad intravedere aspetti non esplicitati, oltre ad una conoscenza approfondita della materia. Risolve velocemente i problemi proposti. METODI L’organizzazione del corso si articolerà sulla necessità metodologica e didattica di insistere: • • • sulla natura sperimentale delle leggi fisiche, ritenendo che lo studio della fisica integrato con esercitazioni pratiche è senz'altro più interessante e proficuo, come già fatto nel corso del biennio; sulla necessità di fare uso del linguaggio logico-matematico per la deduzione delle relazioni fra grandezze fisiche e per poter fare previsioni quantitative con tali grandezze; sulla generalizzazione in chiave teorica di alcune idee, che hanno permesso lo sviluppo di nuovi campi della fisica nel corso del tempo. Questi ultimi due punti sono specifici del triennio e dovrebbero permettere uno studio più approfondito della fisica, sfruttando le più ampie competenze matematiche degli allievi e la loro maggiore capacità di astrazione rispetto al biennio. Pagina 4 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. MEZZI Oltre al libro di testo e a lucidi presentati con lavagna luminosa l’insegnamento farà ricorso – se necessario - a fotocopie e ad altri libri per letture di approfondimento ed esercitazioni integrative. E’ prevista anche la visione di filmati per presentare o approfondire alcuni temi. Il laboratorio permetterà di fornire una conoscenza più significativa di fenomeni, nonché di sottolineare la problematicità delle elaborazioni dei dati e della loro interpretazione . TEMPI E SPAZI L’attività didattica verrà suddivisa in un trimestre, fino al 22 dicembre e un pentamestre, fino al 9 giugno. I temi da sviluppare sono stati riparti con un cronogramma orientativo. Le lezioni si terranno nelle aule e nel laboratorio di fisica. VALUTAZIONE Le verifiche per stimare il grado di apprendimento raggiunto saranno svolte attraverso: • • • colloqui sui temi trattati; test di verifica con problemi, oppure domande a risposta strutturata e non; svolgimento di prove scritte volte a verificare quanto appreso dagli esperimenti di laboratorio. TIPOLOGIA E NUMERO DELLE PROVE Si è convenuto sulla seguente densità e tipologia di prove, intese come numero minimo: nel trimestre - 2 VERIFICHE SCRITTE - 2 VERIFICHE ORALI nel pentamestre - 3 VERIFICHE SCRITTE - 2 VERIFICHE ORALI Da sottolineare che le prove ( sia scritte che orali) possono essere articolate con varie modalità quali compito scritto con esercizi e/o domande aperte, tests, relazioni di laboratorio e interrogazioni. Pagina 5 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Il compito di laboratorio è costituito da una serie di domande che hanno l’obiettivo di verificare la comprensione dell’alunno dell’esperimento svolto. In esso verranno richiesti: - Gli obiettivi dell’esperimento - Il modello teorico - Il metodo usato per la misurazione delle varie grandezze - Grafici a partire da dati sperimentali - Analisi dei dati sperimentali CRITERI DI VALUTAZIONE GLOBALE Per la valutazione conclusiva si terrà conto dei seguenti criteri generali: • • • • • La partecipazione all’attività didattica; l’impegno; il progresso; le conoscenze acquisite; le abilità raggiunte. Pagina 6 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. ATTIVITÀ INTEGRATIVE DI SOSTEGNO A seconda dei casi, l’attività potrà essere rivolta a tutta la classe e svolta durante l’orario scolastico, oppure potrà essere attivato uno sportello e/o un corso di recupero al di fuori dell’orario scolastico dedicato a chiarimenti specifici. GRIGLIA DI CONTROLLO Viene proposta la seguente griglia per verificare lo svolgimento dei singoli moduli: METODOLOGIA E VERIFICHE del MODULO FASE ARTICOLAZIONE del Modulo (contenuto) METODOLOGIE UTILIZZATE VERIFICHE SCRITTE ORE UTILIZZATE 1 2 3 4 5 6 Pagina 7 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. CRONOGRAMMA 2011-2012 Classi Terze Primo periodo Secondo periodo Scadenza 09/10 30/10 26/11 22/12 15/1 12/2 19/3 14/5 9/6 Argomenti Vettori Moto rettilineo Dinamica I: Forze ed equilibrio (corpo rigido) Dinamica II: Principi Dinamica Composizione moti Meccanica dei moti circolari Lavoro ed energia/Conservazione dell’energia Conservaz. quantità di moto e momento angolare Gravitazione universale (Parte 1) N. ore 12 9 9 9 9 9 15 18 6 Classi Quarte Primo periodo Secondo periodo Scadenza 02/10 16/10 6/11 13/11 22/12 05/2 12/3 7/5 9/6 Argomenti Gravitazione universale (Parte 2) Termologia (Esp. laboratorio) Gas perfetti +Teoria cinetica dei gas Cambiamenti di stato Primo principio della Termodinamica e cicli Secondo principio della Termodinamica+ Entropia Onde I (Osc.armonico; onde elastiche) Onde II (Suono; luce; ottica fisica) Relatività ristretta N. ore 8 5 9 3 14 10 16 17 10 Classi Quinte Primo periodo Scadenza 25/9 20/11 22/12 26/2 19/3 Secondo periodo 09/4 9/6 Argomenti Legge di Coulomb Campo elettrico e potenziale Corrente elettrica e circuiti elettrici Campo magnetico I (fino al teo. Ampère e appl.) Campo magnetico II(magn. nei mezzi materiali; moto cariche in c. elettrico e in c. magnetico) Induzione elettromagnetica + Equazioni di Maxwell Meccanica Quantistica Pagina 8 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. N. ore 5 24 12 12 9 10 20 Tale cronogramma sarà una guida per i docenti non un obbligo. Ogni singolo docente potrà, se lo ritiene opportuno, posporre o anticipare un argomento sempre con l’accortezza di rispettare i tempi previsti dal calendario del laboratorio. CLASSI TERZE GRIGLIE DI COMPETENZA Conoscenze Cinematica Statica Dinamica Principi di conservazione dell’energia, della quantità di moto e del momento angolare. Competenze Saper descrivere un fenomeno identificando le grandezze che in esso intervengono Comunicare le proprie conoscenze con un linguaggio adeguato Identificare le operazioni effettuate e gli strumenti utilizzati nell’analisi di un fenomeno. Capacità Acquisire il concetto di modello nella scienza Acquisire la capacità di analizzare un fenomeno fisico sulla base di un dato modello Sviluppare atteggiamenti fondati sulla collaborazione interpersonale e di gruppo. SAPERI ESSENZIALI Per la classe terza vengono stabiliti i seguenti saperi minimi: - Cinematica unidimensionale e bidimensionale (moto circolare e moto del proiettile); - Dinamica; - Conservazione dell’energia meccanica e della quantità di moto. PROGRAMMA DETTAGLIATO Pagina 9 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Gli argomenti contrassegnati dall’asterisco (*) si considerano facoltativi. Vettore spostamento Composizione e scomposizione di vettori, vettori in comp. cartesiane Algebra dei vettori: somma, differenza, prodotto di vettori I vettori Moto rettilineo Forze ed equilibrio Principi della dinamica Composizione dei moti Meccanica dei moti circolari Lavoro ed energia Moto uniforme Moto vario e velocità Moto vario e accelerazione Moto uniformemente accelerato Caduta dei gravi e sue leggi Concetto di forza Misura statica delle forze Forze come vettori Forze fondamentali della natura (gravitazionale, elettrica, nucleare) Forze non fondamentali (elastica, attrito) Equilibrio di un punto materiale Momento di una forza e di un sistema di forze Equilibrio di un corpo rigido Baricentro Stabilità dell’equilibrio Primo principio della dinamica Secondo principio della dinamica Caduta dei gravi Terzo principio della dinamica Moto parabolico di un proiettile Composizione di spostamenti, velocità e accelerazioni Principio di relatività classico *Sistemi di riferimento non inerziali e Forze apparenti Moto circolare uniforme Forza centripeta e moto circolare *Moto armonico (si può fare in quarta) Lavoro di una forza Potenza Il concetto di energia Energia cinetica Energia potenziale gravitazionale Pagina 10 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Energia potenziale elestica Conservazione dell’energia meccanica: caso gravitazionale Conservazione dell’energia meccanica: caso elastico Forze conservative e forze dissipative Quantità di moto e momento angolare Moto nel campo gravitazionale Quantità di moto e sistemi isolati Impulso di una forza Principi della dinamica e conservazione della quantità di moto Urti elastici in una dimensione Momento angolare e sua conservazione Importanza dei principi di conservazione *Il momento torcente e la dinamica di un corpo rigido Moto dei pianeti e leggi di Keplero Legge di gravitazione universale Massa inerziale e massa gravitazionale Concetto di campo: campo gravitazionale Conservazione dell’energia nel campo gravitazionale Moto dei pianeti e moto dei satelliti CLASSI QUARTE GRIGLIE DI COMPETENZA Conoscenze • Termodinamica: aspetti microscopici e macroscopici • Fenomeni ondulatori: onde meccaniche e luminose Pagina 11 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. • • Competenze • Comunicare le proprie conoscenze con un linguaggio adeguato Identificare le operazioni effettuate e gli strumenti utilizzati nell’analisi di un fenomeno Saper giustificare logicamente le varie fasi del processo esaminato sia sul piano teorico che applicativo. Capacità Acquisire il concetto di modello nella scienza Acquisire la capacità di analizzare un fenomeno fisico sulla base di un dato modello • Sviluppare atteggiamenti fondati sulla collaborazione interpersonale e di gruppo. SAPERI ESSENZIALI Per la classe quarta i saperi minimi vengono stabiliti come segue: - Gas perfetti; - Primo e secondo principio della Termodinamica; - Oscillatore armonico; - Equazione delle onde; - Fenomeni ondulatori: (a scelta fra i seguenti argomenti): onde stazionarie; interferenza; effetto Doppler; prismi e riflessione totale. PROGRAMMA DETTAGLIATO Gli argomenti contrassegnati dall’asterisco (*) si considerano facoltativi. Termologia Definizione operativa di temperatura Dilatazione termica Temperatura assoluta e scala Kelvin Calore e sua misura Calore specifico Propagazione del calore Pagina 12 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Gas perfetti Teoria cinetica dei gas La mole e il numero di Avogadro Leggi dei gas Il gas perfetto e la sua equazione caratteristica Modello molecolare del gas perfetto Urti molecolari e pressione Energia cinetica e temperatura *Equipartizione dell’energia Cambiamenti di stato Premesse sulla struttura della materia Stati di aggregazione della materia Materia allo stati solido: cristalli Forze intermolecolari Fusione e solidificazione Evaporazione. Tensione del vapor saturo Ebollizione *Gas reali Primo principio della Termodinamica Principio di equivalenza: calore ed energia Trasformazioni reversibili e irreversibili Lavoro termodinamico Primo principio della Termodinamica Energia interna di un gas perfetto Relazioni tra i calori specifici dei gas perfetti *Trasformazioni adiabatiche Secondo principio della Termodinamica Entropia Onde elastiche Considerazioni generali Lavoro prodotto in un ciclo Impossibilità del moto perpetuo di seconda specie Enunciato di Kelvin Teorema e ciclo di Carnot Evoluzione spontanea dei fenomeni naturali Enunciato di Clausius Entropia nei processi reversibili Aumento di entropia nei processi naturali. Interpretazione statistica dell’entropia Ordine, disordine ed entropia Moto oscillatorio armonico Onde e loro proprietà Grandezze caratteristiche delle onde Pagina 13 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Equazione di un’onda Propagazione delle onde Riflessione delle onde Rifrazione delle onde Diffrazione delle onde Principio di Huygens Principio di sovrapposizione Interferenza Onde stazionarie Produzione e propagazione dei suoni Caratteristiche dei suoni *Ultrasuoni, onde supersoniche, rimbombo ed eco Interferenza e diffrazione del suono *Battimenti Onde stazionarie nei tubi Suono Propagazione e rifrazione della luce Sorgenti di luce. Corpi opachi e trasparenti. Propagazione rettilinea della luce Velocità della luce Riflessione della luce La luce: onda o corpuscolo? Rifrazione della luce e sue leggi Rifrazione della luce Rifrazione attraverso mezzi particolari trasparenti *Dispersione della luce Ottica fisica Relatività Modello ondulatorio della luce Diffrazione della luce; interferenza Polarizzazione della luce Richiami di relatività galileiana Il problema dell’etere Esperimento di Michelson e Morley Trasformazioni di Lorentz Postulati fondamentali della relatività ristretta Concetto di simultaneità Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze: conseguenze *Addizione delle velocità * Relazione tra massa ed energia Pagina 14 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. CLASSI QUINTE GRIGLIE DI COMPETENZA Conoscenze • • Fenomeni elettromagnetici Fisica Moderna • • Comunicare le proprie conoscenze con un linguaggio adeguato; Identificare le operazioni effettuate e gli strumenti utilizzati nell’analisi di un fenomeno; Saper giustificare logicamente le varie fasi del processo esaminato sia sul piano teorico che applicativo. Competenze • Capacità Acquisire il concetto di modello nella scienza Acquisire la capacità di analizzare un fenomeno fisico sulla base di un dato modello • Sviluppare atteggiamenti fondati sulla collaborazione interpersonale e di gruppo. SAPERI ESSENZIALI Per le classi quinte vengono stabiliti i seguenti saperi essenziali: - Forza elettrostatica; - Campo elettrostatico; - Circuiti elettrici: - Campo magnetico; - Induzione elettromagnetica; - Equazioni di Maxwell e Onde elettromagnetiche. PROGRAMMA DETTAGLIATO Gli argomenti contrassegnati dall’asterisco (*) si considerano facoltativi. Legge di Coulomb Corpi elettrizzati e loro interazione: isolanti e conduttori Induzione elettrostatica Interpretazione dei fenomeni di elettrizzazione Legge di Coulomb Distribuzione della carica sulla superficie dei conduttori Campo elettrico: concetto e definizione Pagina 15 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Campo elettrico Corrente elettrica e circuiti elettrici Campo magnetico Moto delle cariche nei campi elettrici e magnetici Induzione elettromagnetica Campo elettrico di una carica puntiforme Campo elettrico di alcune particolari distribuzioni di carica Flusso del campo elettrico e teorema di Gauss Applicazioni del teorema di Gauss Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico Campo e potenziale di un conduttore in equilibrio Capacità di un conduttore Condensatori Corrente elettrica nei conduttori metallici Resistenza elettrica e leggi di Ohm Forza elettromotrice Circuiti elettrici *Strumenti di misura Lavoro e potenza della corrente, effetto Joule *Circuiti RC Effetto termoionico e applicazioni, *Effetto Volta, *effetto Seebeck Magneti e loro interazioni, campo magnetico Campo magnetico di una corrente, interazione corrente-magnete Interazione corrente-corrente Campo magnetico di alcuni particolari circuiti: filo rettilineo Teorema di Ampère Interazione magnete-corrente Permeabilità relativa delle correnti Momenti magnetici atomici e molecolari Effetti di un campo magnetico sulla materia Ferromagnetismo e ciclo d’isteresi Moto di cariche in un campo elettrico uniforme Esperienza di Millikan Moto di cariche nel campo di una carica puntiforme Forza di Lorentz Moto di cariche in un campo magnetico *Applicazioni Correnti indotte Analisi quantitativa: Legge di Faraday-Neumann e legge di Lenz Induttanza di un circuito Correnti di Foucault Autoinduzione elettromagnetica *Circuiti RL *Correnti alternate Pagina 16 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Equazioni di Maxwell Legge di Faraday-Neumann e campo elettrico indotto Corrente di spostamento e campo magnetico Equazioni di Maxwell Onde elettromagnetiche *Lo spettro dell’atomo di idrogeno *Modello atomico di Rutherford *Quantizzazione dell’atomo nucleare: modello di Bohr e suoi limiti Struttura dell’atomo *Numeri quantici e Meccanica *Principio di Pauli Quantistica *Sistema periodico Crisi della fisica classica: spettro del corpo nero ed effetto fotoelettrico Effetto Compton Dualità onda-corpuscolo Equazione d’onda di Schroedinger Principio di indeterminazione Elettronica dello stato solido (*) Struttura cristallina dei solidi e bande di energia Semiconduttori drogati Diodo a semiconduttore; transistor e circuiti integrati *Cenni di superconduttività La radioattività naturale Elementi di fisica del Il decadimento alfa e l’effetto tunnel nucleo (*) Le forze nucleari La fissione nucleare La fusione nucleare N.B.: Si consiglia vivamente di introdurre nelle prove scritte, oltre ai tradizionali problemi, domande a risposta aperta (secondo la tipologia A o B della Terza Prova) in modo da abituare gli alunni a questa modalità di verifica, in vista degli esami di stato. ELENCO DEGLI ESPERIMENTI REALIZZABILI IN LABORATORIO CLASSE TERZA Titolo dell’esperimento Inerzia della massa Misure effettuate e/o osservazioni Caduta dei gravi Massa, spazio, tempo e accelerazione Misura di g, grafico velocità-tempo Balistica Quota e gittata Lezioni in laboratorio 1 2-3 2 Tipologia 1 solo apparato 1 solo apparato A gruppi Pagina 17 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Balistica al computer Leggi del pendolo Dal moto circolare uniforme al moto armonico semplice Oscillazione massa-molla, costante elastica di una molla Simulazione al computer Dipendenza da l Teoria Conservazione dell’energia meccanica Massa, spazio, tempo e accelerazione Misura del coefficiente di attrito fra due superfici Forza e massa Periodo, massa, costante elastica di una molla 1-2 1-2 1 Individuale A gruppi Dimostrativo 2 A gruppi 1 1 solo apparato 1 A gruppi CLASSE QUARTA Titolo dell’esperimento Calorimetria Raffreddamento di un corpo Primo principio della Termodinamica Temperatura critica Macchine termiche Oscillazioni e acustica Ottica fisica Ottica fisica Misure effettuate e/o osservazioni Equivalente in acqua del calorimetro, calore specifico del rame Variazione esponenziale della temperatura col tempo Equivalente meccanico della caloria Gas reale Velocità e lunghezza d’onda del suono Spetttroscopia Interferenza e diffrazione Lezioni in laboratorio Tipologia 2 A gruppi 2 A gruppi 1 1 1 varie 1 solo apparato Dimostrativo Dimostrativo Dimostrativo 1 volta o più 1 volta o più Dimostrativo Dimostrativo Lezioni in laboratorio Quante si vuole 1 minimo 1 minimo Tipologia Dimostrativo Dimostrativo 1 1 A gruppi A gruppi CLASSE QUINTA Titolo dell’esperimento Dimostrazioni sull’elettrostatica Scariche elettriche nell’aria Scariche elettriche nei gas rarefatti Strumenti di misura Circuiti elementari Misure effettuate e/o osservazioni Elettroscopio, isolanti e conduttori, fenomeni di elettrizzazione Solo se si è fatto in teoria Solo se si è fatto in teoria Amperometri e voltmetri d.d.p., corrente, resistenza interna di un generatore Dimostrativo Pagina 18 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Leggi di Ohm Effetto Joule Magnetismo Elettromagnetismo Corrente alternata Induzione elettromagnetica Raggi catodici Caratt. di una lampadina e/o resistenze in serie e in parallelo d.d.p., corrente, tempo/ equivalente meccanico della caloria Linee di forza Spettri, interazioni Generatori, oscilloscopio 1 minimo A gruppi 1 A gruppi 1 1 1 1 1 Dimostrativo Dimostrativo Dimostrativo Dimostrativo Dimostrativo Forza di Lorentz ELENCO DEGLI ESPERIMENTI DI LABORATORIO PREVISTI PER IL CORRENTE ANNO SCOLASTICO Classe terza Caduta dei gravi Moto in due dimensioni : lancio di un proiettile Misura del coefficiente di attrito fra due superfici Classe quarta Termometro a gas Velocità del suono Interferenza e diffrazione Classe quinta Dimostrazioni sull’elettrostatica Leggi di Ohm Elettromagnetismo Pagina 19 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Ogni docente potrà aggiungere altre esperienze, previo accordo con il tecnico di laboratorio, nel caso in cui non si interferisca con le esperienze previste per il biennio. GRIGLIE DI CORREZIONE Si suggerisce l’uso di griglie di valutazione per le prove scritte sui modelli di seguito presentati. a) Griglia per una verifica con esercizi o problemi Alunno……………………………………………………..Classe……………….Data…………… Eserci zio Punt. pieno Punt. assegnato Non esegui to Incompl eto Er rat a strategia Non Motivata in moti modo vata incompleto o errato Con cet tuali Tota le Pagina 20 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. errori Calc o lo For mali/ unità di misu ra b) Griglia per una verifica con domande a risposta aperta (tipologia A) Aderenza alla traccia Conoscenze dell'argo mento Capacità argomentativa e comprensione Correttezza e proprietà linguistiche • Gravemente insufficiente Insufficiente Mediocre Sufficiente Discreto Buono Ottimo 2-4 5-7 8-9 10-11 12 13 - 14 15 Interpreta la traccia in modo incompleto e scorretto Interpreta la traccia in modo incompleto e solo parzialmen te corretto Interpreta la traccia in modo completo, ma con qualche imprecisione o in modo parziale ma corretto Interpreta la traccia in modo corretto e completo Interpreta la traccia in modo completo, corretto e approfondi to Interpreta la traccia in modo completo, corretto, approfondi to e personale Presenza corretta degli elementi fondamentali Conoscenza corretta e ampiamen te soddisfacente dell'argo mento Conoscenza corretta e approfondi ta Argomenta zione efficace Argomenta e coerente e zione semplice comprensione e coerente e soddisfacente comprensione / argomenta solo degli zione semplice elementi e coerente e essenziali comprensione piena Argomenta zione efficace, coerente e articolata e comprensione piena Argomenta zione puntuale, articolata e coerente e comprensione piena Semplici, ma nel complesso corrette, anche nell'uso del linguaggio specifico Varie, corrette e precise, anche nel linguaggio specifico Varie, rigorose e ricche Interpretazion e nulla o non interpreta correttamente la traccia Errate o presenza di Individuazione Presenza Presenza di pochi di alcuni superficiale elementi, solo pochi elementi elementi degli elementi parzialmen e solo fondamentali, fondamentali te corretti e/o accennati ma solo e/o presenza non quelli parzialmen corretta solo di fondamentali fondamentali te corretti alcuni di essi Argomenta zione assente o illogica e incoerente Gravemen te inesatte e prive del linguaggio specifico Argomenta zione carente e comprensione mnemonica e parziale Argomenta zione semplice e non sempre coerente e comprensione solo mnemonica Inesatte e con uso improprio del linguaggio specifico Generiche e con uso incerto del linguaggio specifico Corrette e appropriate, anche nell'uso del linguaggio specifico RISPOSTA ASSENTE O NON PERTINENTE: 1 Pagina 21 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Considerate le finalità specifiche delle domande di tipologia A (trattazione sintetica di argomenti, da 15 a 25 righe) e coerentemente ad esse, il punteggio verrà attribuito a ciascuna risposta sulla base della presente griglia con la procedura di seguito specificata. Si attribuirà il punteggio relativo all’aderenza alla traccia secondo i descrittori della prima riga. Se il punteggio attribuito è inferiore a 8, allora non si considereranno gli altri tre indicatori relativi alle conoscenze dell'argomento, alla capacità argomentativa e comprensione e alla correttezza e proprietà linguistiche e si attribuirà alla risposta il punteggio dell’aderenza alla traccia. Se quest’ultimo sarà invece uguale o superiore a 8, allora si attribuiranno anche i punteggi relativi agli altri tre descrittori e il punteggio attribuito alla risposta sarà uguale alla media aritmetica dei quattro punteggi relativi ai descrittori. GRIGLIA TIPOLOGIA A (riassunta) Descrittori ADERENZA ALLA TRACCIA CONOSCENZE DELL'ARGOMENTO CAPACITÀ ARGOMENTATIVA E COMPRENSIONE CORRETTEZZA E PROPRIETÀ LINGUISTICHE • Grav. Insuff. 2-4 2-4 Insuffi ciente 5-7 5-7 Mediocr e 8-9 8-9 Suffi ciente 10 - 11 10 - 11 Discre to 12 12 Buono Ottimo 13 - 14 13 - 14 15 15 2-4 5-7 8-9 10 - 11 12 13 - 14 15 2-4 5-7 8-9 10 - 11 12 13 - 14 15 RISPOSTA ASSENTE O NON PERTINENTE: 1 Pagina 22 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. c) Griglia per una verifica con domande a risposta aperta (tipologia B) (punteggio espresso in decimi) Alunno……………………………………………………..Classe……………….Data…………… Graveme nte insufficie nte 0-3 INDICATORI Cono scenza contenuti e compe tenze specifi che Chiarezza e coerenza espositiva Uso del linguaggio specifico Cono scenze specifi che grave mente lacuno se Insufficie nte Sufficient e 4-5 6 Cono scenze specifi che superfi ciali e/o mnemoni che sintesi sufficient e Esposizion Esposizion Esposi e incoe e zione rente e superficial templi fram ee ce con menta disorga lievi ria nica impreci sioni Inesatto e/o impro prio Cono scenze specifi che incom plete e/o appros simate sintesi inadeguat a Generi co, con errori non gravi Templi ce con lievi impreci sioni Discreto 7 Buono 8 Ottimo/ eccellente 9-10 Cono scenze specifi che e sintesi adeguate, ma non appro fondite Cono scenze specifi che puntuali, sintesi completa Cono scenze molteplici ed esaustive, sintesi adegua ta e completa Esposi zione corretta ma non rigorosa o non del tutto esauri ente Corretto Esposi zione chiara, corretta e appropriata Esposizio ne chiara, coerente, ampia e rigorosa Appropriat o Puntuale, ricco e rigoroso Quesito non svolto: 0 Pagina 23 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Totale (media dei tre descrit tori) ......./10 d) Griglia per una verifica con domande a risposta aperta (tipologia B) (punteggio espresso in quindicesimi) Alunno……………………………………………………..Classe……………….Data…………… INDICATORI Conoscenze specifiche, individuazione degli elementi fondamentali Capacità di sintesi Gravemente insufficiente 4-5 Insufficiente Conoscenze gravemente lacunose ed errate Esposizione incoerente e frammentaria Mediocre 6-7 Sufficiente Discreto Buono Ottimo 8-9 10-11 12 13-14 15 Conoscenze lacunose Conoscenze incomplete o approssimate Conoscenze superficiali e/o mnemoniche Conoscenze adeguate, ma non approfondite Conoscenze puntuali e specifiche Conoscenze molteplici ed esaustive Esposizione incoerente e incomprensioni concettuali Esposizione superficiale e disorganica Esposizione semplice con lievi imprecisioni Esposizione corretta, ma non rigorosa Esposizione chiara e appropriata Esposizione coerente e ampia Totale (media dei tre descrittori) ........./15 Inesatto e/o improprio sia quello comune che quello specifico Quesito non svolto: 0 Correttezza e proprietà linguistiche Inesatto e/o improprio quello specifico Generico con errori non gravi Semplice Corretto Appropriato Puntuale e ricco Risposta non pertinente: 2-3 e) Corrispondenza tra voti in decimi e in quindicesimi Voto in 1 quindicesimi Voto in 1 decimi 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 8 9 10 Pagina 24 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. f) Griglia per la relazione di laboratorio 1) 2) 3) 4) Completezza (Tabelle, grafici, etc.) Ordine e correttezza formale Comprensione (adeguatezza dei commenti, etc.) Puntualità della consegna g) Griglia per il compito di laboratorio (esempio) 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) Obiettivo dell’esperimento Teoria dell’esperimento Metodo usato per realizzare l’esperienza Difficoltà incontrate nella realizzazione dell’esperienza Risultati sperimentali: Grafici Aspettative del modello usato Calcolo delle grandezze richieste partendo dai risultati Conclusioni Pagina 25 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Appendice: ISTRUZIONI PER UNA RELAZIONE DI LABORATORIO CONTENUTI Una buona relazione di laboratorio deve, a mio vedere, contenere le seguenti parti: • Titolo; • Obiettivo dell’esperimento; • Metodo usato (es.: tipo di misure effettuate; strumenti usati (descrizione sintetica); accorgimenti sperimentali adottati); • Risultati sperimentali (tabelle; grafici); • Analisi dei dati sperimentali: - Modello teorico dell’esperimento, in cui siano ben chiare le ipotesi di lavoro (ad esempio, conservazione dell’energia meccanica), con la deduzione dell’equazione (o delle equazioni) che legano fra loro le grandezze misurate; - Confronto fra i dati sperimentali e la teoria; - Commento riguardo all’accordo tra le aspettative del modello teorico e i risultati sperimentali; - Commento riguardo alle possibili ragioni di accordo o disaccordo. • Conclusioni: - Sintesi del lavoro effettuato, con particolare riguardo all’ultimo punto dell’analisi dei dati sperimentali; - Evidenziazione di ciò che comunque è stato possibile sapere tramite l’analisi sopra effettuata (ad esempio, è già un risultato interessante se si può rispondere alla seguente richiesta: se, con l’apparato sperimentale usato in laboratorio, voglio far arrivare la pallina in un dato punto del pavimento, da che altezza la devo lanciare?); - Suggerimenti per migliorare il lavoro fatto, attraverso un raffinamento del modello teorico (più adeguato alle condizioni sperimentali) e/o una ricerca di condizioni sperimentali più vicine a quelle ideali ipotizzate nel modello. Lo scopo di tutto questo è la possibilità di comprendere meglio il fenomeno studiato e di migliorare la capacità predittiva dell’esperimento stesso. Pagina 26 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. TABELLE E GRAFICI La tabella dei risultati ottenuti sintetizza i risultati dell’esperimento. In essa compariranno varie colonne, contenenti: • la variabile indipendente (con i valori disposti in ordine crescente), cioè la grandezza che si decide di variare (ad esempio, il dislivello h tra il punto di lancio della pallina e il punto di uscita); • l’errore sulla variabile indipendente; • la variabile dipendente (ad esempio, la gittata s ottenuta in corrispondenza a ciascun dislivello h); • l’errore sulla variabile dipendente (semidispersione dei valori ottenuti nelle varie prove, o sensibilità dello strumento); • la funzione della variabile dipendente che permette di linearizzare il grafico (ad esempio, se dal modello teorico mi aspetto che vi sia una relazione lineare fra s2 e h, la colonna conterrà i valori sperimentali di s2); • l’errore su tale misura indiretta (ad esempio l’errore su s2, calcolato come errore sulle misure indirette). Il grafico che verrà effettuato sarà tale da rappresentare (almeno in linea di principio) punti che ci si aspetta siano allineati (quindi nel nostro esempio, verrà effettuato un grafico di s2 in funzione di h). Infatti è abbastanza facile riconoscere se i punti stanno o meno su una retta, mentre non lo è se si tratta di riconoscere una parabola, una curva esponenziale etc.. Il grafico dovrà contenere: • Titolo; • Assi cartesiani, su cui viene riportata la grandezza misurata, con la rispettiva unità di misura. Sugli assi vanno riportati numeri ugualmente distanziati (“fettuccia metrica”), non i valori trovati nella tabella! Ad esempio, sugli assi scriveremo: 0,5,10,15,20....oppure 0, 100, 200, 300... non 28,5; 39,6... • La scala scelta deve: - utilizzare al massimo lo spazio del foglio a disposizione; - fare in modo da lasciare tra due numeri successivi un opportuno numero di quadretti, che faciliti l’operazione di trasferimento dei dati dalla tabella al grafico; (ad esempio lasciare 1 cm, 2 cm, 4 cm, 5 cm, 10 cm... non 3 cm!). • Il grafico deve: - contenere i punti corrispondenti ai dati sperimentali con l’errore sulle ascisse e sulle ordinate (si otterranno così delle crocette). Se l’errore è conosciuto solo per una delle due grandezze, si riporterà solo quello relativo a tale grandezza; se non si conosce l’errore per nessuna delle due, si faranno solo dei punti (abbastanza visibili). Teniamo presente che qualsiasi valore all’interno del rettangolo della crocetta è ugualmente accettabile. - Al grafico dovrà essere sempre annesso il foglio contenente la tabella, altrimenti non si può controllare se i punti sono stati graficati in modo corretto o no. La retta dei minimi quadrati è quella che meglio si adatta ai dati sperimentali, ovvero la retta i cui parametri sono tali da minimizzare la somma dei quadrati delle distanze fra i punti sperimentali e quelli della retta stessa. Essa potrebbe essere calcolata anche “a mano”, usando opportune formule. In pratica, se si ha a disposizione il computer, si usa EXCEL, che fa questo processo automaticamente. Pagina 27 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Si può anche procedere “ad occhio”, tracciando la retta che lascia un ugual numero di punti sperimentali al di sopra e al di sotto, in modo che la somma delle distanze dai punti “sopra” alla retta sia, all’incirca, uguale alla somma delle distanze dai punti “sotto” alla retta. Il coefficiente angolare della retta così ottenuta sarà il “coefficiente angolare sperimentale” (da confrontarsi eventualmente con quello che ci si aspetta dalla teoria). Un altro metodo empirico è quello di tracciare le rette di massima e minima pendenza, quindi quella di pendenza media, il cui coefficiente angolare sarà il coefficiente angolare sperimentale. Notare che il coefficiente angolare generalmente è rappresentato da un numero con unità di misura. Pagina 28 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I. Elenco docenti del dipartimento di Fisica triennio ALTOBELLI ----------------------------------------------- BERTELLI ------------------------------------------------ BOSSO ------------------------------------------------ BUCCETTI ------------------------------------------------ CALABRIA ------------------------------------------------- DE GIORGIO ------------------------------------------------- GIACHE’ ------------------------------------------------- MALIZIA ------------------------------------------------- MASTROIANNI -------------------------------------------------- MATTIACCI -------------------------------------------------- PAPARINI --------------------------------------------------- PESCE -------------------------------------------------- SEBASTIO --------------------------------------------------- SILVESTRI ---------------------------------------------------- SOPRANZI ---------------------------------------------------- Pagina 29 di pagine 30 del documento di programmazione di FISICA per le classi Terze , Quarte , Quinte PN.I.
