Liceo Scientifico “V. Volterra” di Ciampino (ROMA)
Programmazione didattica per la Fisica nel Biennio
Anno scolastico 2012-2013
1. Obiettivi generali
Lo studio della fisica contribuisce alla formazione della personalità dell’allievo e
costituisce una base per la costruzione di un profilo culturale polivalente. L’insegnamento
della fisica, in cooperazione con le altre discipline, si propone i seguenti obiettivi generali:
• la comprensione dei procedimenti caratteristici dell’indagine scientifica e la
capacità di utilizzarli;
• l’acquisizione di un linguaggio corretto e sintetico;
• lo sviluppo della capacità di analizzare e schematizzare situazioni reali e di
affrontare problemi concreti anche al di fuori dello stretto ambito disciplinare;
• l’abitudine al rispetto dei fatti, al vaglio e alla ricerca di un riscontro obiettivo
delle proprie ipotesi interpretative;
• l’acquisizione di atteggiamenti fondati sulla collaborazione interpersonale e di
gruppo.
2. Obiettivi specifici
L'insegnamento della Fisica mira al raggiungimento degli obiettivi generali guidando gli
allievi verso lo sviluppo delle conoscenze e delle competenze elencate di seguito.
L'asterisco indica le competenze avanzate. I capitoli si riferiscono al libro di testo adottato:
U. Amaldi, L’Amaldi 2.0 multimediale. Le misure, l’equilibrio e il moto. Con esperimenti
sul calore e la luce, Edizione Blu, Zanichelli
Classi prime
Modulo 1
La misurazione delle grandezze fisiche e la scoperta delle leggi esistenti tra grandezze
fisiche correlate
Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: Le grandezze
fisiche (cap. 1). La misurazione della lunghezza, dell’area, del volume, della massa, del
tempo, della densità (cap. 1). La notazione scientifica e l’arrotondamento (cap. 2 e cap. 3).
L’incertezza di una misura (cap. 3). I grafici cartesiani (cap. 2). Le grandezze direttamente
proporzionali (cap. 2). Altre relazioni matematiche: la correlazione lineare, quella quadratica
e quella inversa (cap. 2).
Le competenze: Valutare l’errore di lettura associato ad una misurazione. Calcolare l’errore
relativo di una misura. Calcolare il valore (comprensivo dell’errore corrispondente) da
associare ad una grandezza in presenza di misure ripetute (media e scarto quadratico medio
oppure valore centrale e semi-dispersione). Calcolare la propagazione dell’errore per la
somma, la differenza, il prodotto e il rapporto tra due grandezze fisiche (*). Usare la
1
notazione scientifica (*). Rappresentare una tabella riguardante due grandezze correlate
mediante un grafico cartesiano. Riportare le incertezze sperimentali sul grafico cartesiano
(*). Stabilire se tra due grandezze correlate esiste una proporzionalità diretta, una relazione
lineare, una relazione di proporzionalità quadratica. Stabilire se tra due grandezze correlate
esiste una relazione di proporzionalità inversa (*). Rappresentare su un piano cartesiano la
proporzionalità lineare e quadratica tra due grandezze correlate. Calcolare la pendenza di
una retta in un grafico cartesiano. Effettuare le operazioni grafiche di interpolazione ed
estrapolazione. Effettuare le operazioni di interpolazione ed estrapolazione mediante il
calcolo algebrico (*).
Modulo 2
Le grandezze vettoriali: gli spostamenti e le forze
Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: Gli spostamenti
(cap. 4). Le forze (cap. 4). Gli allungamenti elastici e il dinamometro (cap. 4). Le operazioni
sulle forze (cap. 4). La forza peso, la forza elastica e la forza di attrito radente (cap. 4)
Le competenze: Distinguere le grandezze scalari dalle grandezze vettoriali. Sommare
graficamente due vettori. Calcolare graficamente la differenza tra due vettori. Scomporre
graficamente un vettore rispetto ad una coppia di direzioni assegnate. Utilizzare l’esperienza
sul comportamento elastico di una molla per stabilire la proporzionalità diretta tra l’intensità
della forza elastica e la corrispondente deformazione della molla. Distinguere tra l’intensità
presentata dalla forza di attrito statico e il valore massimo raggiungibile da tale intensità.
Individuare la forza premente da cui dipende la forza di attrito statico e dinamico.
Distinguere la massa e il peso di un oggetto.
Modulo 3
L'equilibrio dei corpi solidi
Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: L’equilibrio di un
oggetto puntiforme (cap. 5). L’equilibrio su un piano inclinato (cap. 5). Il momento delle
forze (cap. 5). Le coppie di forze (cap. 5). Le leve e il baricentro (cap. 5).
Le competenze: Individuare le forze (forza-peso, forza di attrito statico e dinamico, forza di
reazione vincolare, forza elastica) agenti su un oggetto puntiforme, specificandone la
direzione, il verso e, laddove possibile, l’intensità. Determinare la risultante delle forze
agenti su un oggetto puntiforme mediante l’applicazione grafica della regola del
parallelogrammo e/o mediante la scomposizione grafica delle forze agenti lungo direzioni
opportune. Scomporre graficamente la forza-peso agente su un oggetto appoggiato su un
piano inclinato lungo la direzione parallela e quella perpendicolare al piano stesso.
Scomporre la forza-peso agente su un oggetto appoggiato su un piano inclinato lungo la
direzione parallela e perpendicolare al piano stesso mediante la similitudine dei triangoli e/o
l’uso delle funzioni seno e coseno (*). Applicare la legge della leva. Controllare l’esistenza
dell'equilibrio meccanico per sistemi meccanici elementari. Individuare il baricentro in
sistemi meccanici elementari(*). Calcolare la coppia di forze agente su sistemi meccanici
elementari (*).
2
Classi seconde
Modulo 4
L'equilibrio dei fluidi
Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: La pressione (cap.
6). La legge di Pascal (capitolo 6). I vasi comunicanti (cap. 6). La pressione atmosferica
(cap. 6). La spinta di Archimede (cap. 6).
Le competenze: Calcolare la pressione esercitata su una superficie note la forza applicata e
l’area della superficie. Applicare la legge di Stevino e la legge di Pascal. Comprendere il
ruolo della pressione atmosferica nell’equilibrio dei liquidi. Calcolare la spinta idrostatica
per un corpo completamente immerso in un liquido. Risolvere problemi sul galleggiamento
di un corpo (*).
Modulo 5
Calore e temperatura
Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: La misura della
temperatura (cap. 13). La dilatazione termica (cap. 13). La legge fondamentale della
calorimetria (cap. 13). I cambiamenti di stato e il calore latente (cap. 13).
Le competenze: Ricavare la variazione della lunghezza di un’asta metallica dalla
conoscenza della variazione della temperatura dell’asta e viceversa. Interpretare un grafico
(T, Q). Applicare le leggi Q = c m ΔT e Q = λ m.
Modulo 6
Ottica geometrica
Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: La propagazione
della luce (cap. 14). La riflessione della luce e lo specchio piano (cap. 14). La riflessione
della luce e gli specchi curvi (cap. 14). La rifrazione della luce (cap. 14). La riflessione
totale (cap. 14). Le lenti (cap. 14).
Le competenze: Tracciare il raggio riflesso da o incidente su una superficie noto il raggio
incidente o quello riflesso. Ricavare in modo grafico l’indice di rifrazione noti il raggio
incidente e quello rifratto. Ricavare in modo analitico l’indice di rifrazione noti il raggio
incidente e quello rifratto (*). Tracciare con il metodo grafico il raggio rifratto noti il raggio
incidente e l’indice di rifrazione. Ricavare l’indice di rifrazione noto l’angolo limite (*).
Tracciare il percorso ottico attraverso una lastra a facce piane e parallele. Costruire
l’immagine prodotta da specchi piani. Costruire l’immagine prodotta da specchi curvi (*).
Costruire l’immagine reale prodotta da una lente sottile convergente. Costruire l’immagine
reale e virtuale di una lente sottile convergente e divergente (*). Applicare la formula delle
lenti sottili (*).
Modulo 7
Il moto rettilineo
Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: Lo studio del moto (cap.
7). La velocità (cap. 7). Il moto rettilineo uniforme (cap. 7). L’accelerazione (cap. 8). Il moto
rettilineo uniformemente accelerato (cap. 8). Il moto uniformemente accelerato con velocità iniziale
diversa da zero (cap. 8).
Le competenze: Riconoscere il sistema di riferimento associato ad un moto. Calcolare la
velocità o la distanza percorsa o l’intervallo di tempo impiegato in un moto rettilineo
uniforme note le altre due grandezze. Calcolare la velocità media di un moto rettilineo vario
(*). Calcolare e interpretare la pendenza del grafico distanza-tempo. Calcolare
3
l’accelerazione media in un moto vario (*). Interpretare i grafici distanza-tempo e velocitàtempo nel moto rettilineo uniformemente accelerato. Stabilire se un moto è uniformemente
accelerato a partire dal grafico velocità-tempo. Calcolare l’accelerazione da un grafico
velocità-tempo di un moto rettilineo uniformemente accelerato. Ricavare la distanza
percorsa da un oggetto puntiforme a partire dalla conoscenza dell’accelerazione di un moto
rettilineo uniformemente accelerato. Risolvere problemi elementari sul moto rettilineo
uniforme e sul moto rettilineo uniformemente accelerato. Risolvere problemi elementari sul
moto di caduta libera con velocità iniziale nulla. Risolvere problemi elementari sul moto di
caduta libera con velocità iniziale verticale rivolta verso l’alto (*). Risolvere problemi
cinematici sul confronto del moto contemporaneo di due oggetti (*).
Al termine del biennio gli studenti dovranno, inoltre, essere in grado di:
• utilizzare il righello graduato, il cronometro, il cilindro graduato, il dinamometro,
il termometro;
• scrivere il risultato di una misurazione nella forma G = ( g ± ∆g) unità di misura;
• riportare i risultati di un esperimento in una tabella;
• disegnare lo schema dell’apparato sperimentale utilizzato in un’esperienza;
• compilare una relazione di laboratorio sull’esperienza svolta;
• elaborare i risultati di un esperimento mediante il foglio elettronico (*);
• utilizzare correttamente le unità di misura delle grandezze studiate;
• impostare e portare a termine lo svolgimento strutturato di un esercizio con il
corretto utilizzo delle unità di misura.
4
3. La scansione temporale dei contenuti
I moduli didattici indicati nel §.2 saranno svolti sulla base della seguente scansione
temporale.
TAB. 1 - Primo anno
MODUL
O
1
2
3
TITOLO
MESE
LA MISURAZIONE DELLE GRANDEZZE FISICHE E LA
SCOPERTA DELLE LEGGI ESISTENTI TRA
GRANDEZZE FISICHE
LE GRANDEZZE VETTORIALI:
GLI SPOSTAMENTI, LE FORZE
L’EQUILIBRIO DEI CORPI SOLIDI
SettembreDicembre
DicembreAprile
AprileGiugno
TAB. 2 - Secondo anno
MODULO
TITOLO
4
L’EQUILIBRIO DEI FLUIDI
5
LA TEMPERATURA E IL CALORE
6
L’ OTTICA GEOMETRICA
7
IL MOTO RETTILINEO
MESE
SettembreOttobre
NovembreGennaio
FebbraioAprile
AprileGiugno
5
L’attività di laboratorio del biennio sarà svolta sulla base della seguente scansione
temporale:
TAB. 3 - Attività di laboratorio
Classi
Esperienze
Statica dei fluidi
Lancio monete
Misurazione periodo pendolo semplice
(prima puntata)
29 ottobre – 3 novembre
Legge di Archimede
5 novembre - 10 novembre Elaborazione legge di Archimede
12 novembre - 17
Elaborazione dati lancio monete
novembre
Elaborazione dati periodo pendolo
semplice
14 gennaio - 19 gennaio
Fusione ghiaccio
21 gennaio - 26 gennaio
Costante elastica
4 febbraio - 9 febbraio
Elaborazione costante elastica
18 febbraio – 23 febbraio
Piano inclinato
11 marzo – 16 marzo
Rifrazione ottica
25 marzo – 30 marzo
Elaborazione piano inclinato
1 aprile – 6 aprile
Elaborazione rifrazione ottica
15 aprile – 20 aprile
Periodo pendolo (seconda puntata)
29 aprile - 4 maggio
Elaborazione periodo pendolo
6 maggio - 11 maggio
Bolla d'aria oppure discesa grave lungo
piano inclinato
27 maggio - 1 giugno
Elaborazione bolla d'aria oppure discesa
grave lungo piano inclinato
Settimana
8 ottobre - 13 ottobre
15 ottobre - 20 ottobre
Seconde
Prime
Seconde
Seconde
Prime
Seconde
Prime
Prime
Prime
Seconde
Prime
Seconde
Prime
Prime
Seconde
Seconde
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È prevista la possibilità di una diversa scansione temporale degli argomenti e di una diversa
rosa di esperienze di laboratorio in relazione alle scelte metodologiche del docente e alle
specificità della classe. In ogni caso, le variazioni dovranno:
• essere coerenti con le indicazioni ministeriali;
• mirare al raggiungimento degli obiettivi specifici elencati nel §.2;
• sincronizzare l’attività di laboratorio della classe con la programmazione stabilita
a livello d’Istituto per l’uso del laboratorio di Fisica.
I docenti che intendono adottare varianti al piano di lavoro indicato nel presente
documento sono tenuti alla presentazione di una scheda e alla illustrazione della stessa in
una riunione del Dipartimento. La scheda sarà allegata al piano di lavoro del Dipartimento.
4. Indicazioni metodologiche
L’attività di laboratorio svolge un ruolo centrale nell’insegnamento della Fisica. Tale
attività va inserita organicamente nello svolgimento delle unità e nella successione
temporale delle lezioni.
Si prevede, in particolare, che, dopo le esperienze di laboratorio, la classe discuta i risultati
ottenuti, li inserisca in un coerente quadro concettuale e sia guidata dal docente, nelle
modalità stabilite da quest’ultimo, verso una rielaborazione scritta dell’esperimento svolto.
Si prevede, inoltre, la possibilità che, dopo lo svolgimento e la discussione dell’esperienza,
la classe torni in laboratorio, compatibilmente con l’uso dello stesso da parte delle altre
classi dell’Istituto, per elaborare i risultati dell’esperienza con l’ausilio del foglio elettronico
e/o di altri strumenti informatici.
Qualora lo ritenga proficuo, il docente farà uso, oltre che del libro di testo, di altri
materiali a stampa, di lucidi, del software didattico, dei CD-DVD e delle videocassette in
possesso dell’Istituto.
5. La valutazione
Nella classe prima saranno svolte almeno due verifiche nel trimestre e almeno tre verifiche
nel pentamestre. Nella classe seconda saranno svolte almeno tre verifiche nel trimestre e
almeno quattro verifiche nel pentamestre. Sia nella classe prima che nella classe seconda è il
singolo docente a stabilire, sulla base del percorso didattico seguito per raggiungere gli
obiettivi sopra indicati, il tipo di prova da effettuare per procedere ad una congrua
valutazione degli alunni.
Nella valutazione della prova orale si prenderanno in esame i seguenti indicatori:
• conoscenza e comprensione degli argomenti
• capacità di motivare le risposte fornite
• pertinenza delle risposte
• fluidità e proprietà dell’esposizione.
Nella valutazione della prova scritta si prenderanno in esame i seguenti indicatori:
• conoscenza degli argomenti oggetto della prova
• grado di completezza dell’elaborato
• motivazione delle risposte fornite
• pertinenza delle risposte
• correttezza del calcolo
• qualità dell’esposizione.
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La valutazione dell’attività di laboratorio terrà conto:
• delle modalità di lavoro dello studente nel laboratorio;
• delle relazioni e/o delle eventuali prove scritte/orali sulle esperienze svolte.
Nella valutazione delle relazioni e delle eventuali prove scritte/orali sulle esperienze di
laboratorio svolte si terrà conto dei seguenti indicatori:
• completezza dello svolgimento
• correttezza dell’elaborazione dei dati
• qualità delle tabelle e dei grafici
• qualità dell’esposizione e della composizione grafica.
La valutazione globale al termine del primo trimestre e al termine dell’anno scolastico sarà
elaborata:
• in funzione degli obiettivi specifici raggiunti;
• sulla base degli elementi che emergeranno dalle interrogazioni orali, dai
compiti in classe, dall’attività di laboratorio, dalle modalità di lavoro degli
studenti nell’ambito del gruppo-classe;
• in relazione all’impegno di studio e al metodo di lavoro messi in campo dagli
allievi;
• in relazione ai progressi compiuti rispetto ai livelli di partenza.
Si precisa che i voti assegnati si riferiscono alla preparazione in Fisica dello studente e non
rappresentano un giudizio sulla personalità dello studente.
6. Il recupero
L'attività di recupero sarà svolta in itinere e si avvarrà, se l’Istituto disporrà dei fondi
necessari, dello sportello e dei corsi di recupero attivati nell’Istituto.
L’attività di recupero in itinere troverà i suoi momenti centrali nella correzione in classe
degli esercizi assegnati, nella discussione delle richieste di chiarimento degli studenti, nelle
interrogazioni, nella disamina dei risultati emersi nelle verifiche scritte e in eventuali lezioni
appositamente programmate.
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