Definire gli obiettivi di un esperimento di inquiry. Misurare la forza

IIS “G. Bruno – R. Franchetti”
a.a 2013-14
IIS “G. BRUNO – R. FRANCHETTI” – A.S. 2013-14
CLASSE SECONDA F
CONTENUTI E CURRICOLO DEL CORSO DI FISICA
Equilibrio di una leva.
Misurare la forza che
mantiene in equilibrio una
leva. Dipendenza dalla
posizione della forza rispetto
al fulcro. Dipendenza della
direzione della forza rispetto
al braccio della leva.
LE LEVE
Laboratorio di fisica
Definire gli obiettivi di un esperimento di inquiry. Misurare la forza
per equilibrare una leva di primo genere.
Esperimento N.1: il dinamometro è fisso ad un estremo della leva e
agisce in direzione normale al braccio della leva; il contrappeso da
equilibrare scorre lungo il braccio della leva. Esperimento N.2: il
dinamomentro è fisso ad un estremo della leva e agisce secondo
direzioni inclinate rispetto al braccio della leva; il contrappeso è fisso
all’altro estremo della leva
Problemi di base
Definizione operativa di una grandezza meccanica che dipende da più
variabili: la grandezza è il prodotto della distanza del punto di applicazione
della forza equilibratrice per la componente della forza stessa nella direzione
normale al braccio. Separare le variabili in esperimento di inquiry.
Raccogliere dati in una tabella. Effettuare operazioni con dati rilevati per
ricavare grandezze misurate indirettamente. Effettuare calcoli con le cifre
significative. Interpolare dati sperimentali a occhio. Regressione lineare e
calcolo del coefficiente angolare e dell’intercette di un’interpolazione.
Determinazione delle componenti di una forza secondo due direzioni.
Uso del foglio elettronico
Elaborazione dei dati e regressione lineare: tabelle, cifre significative, grafici,
regressione lineare.
Problemi
Discussione dei risultati. Significato fisico del coefficiente angolare e
dell’intercetta di un’interpolazione lineare. Significato della divisione tra
grandezze non omogenee.
Ricostruzione del percorso
Quaderno di laboratorio. Relazione dell’attività secondo specifiche. Libro di
testo.
LO STUDIO DEL MOTO DI UN CARRELLO IN PRESENZA DI FORZE DIVERSE
Laboratorio di fisica
Legge oraria. Grandezze
Definire gli obiettivi di un esperimento di inquiry. Usare i sensori per studiare
cinematiche: posizione,
tempo e velocità. Misurare la dipendenza della posizione di un carrello in movimento in funzione del
la posizione in funzione dl tempo. Superare i problemi tecnici dovuti all’uso dei sensori.
tempo. Ricavare la velocità Realizzare l’apparato sperimentale per lo studio del moto di un carrello
trainato da una forza costante in presenza di attrito. Misurare la legge oraria
dalle tabelle posizionedel carrello in tre situazioni diverse: trainato da un peso in presenza di attrito;
tempo. Forza e concavità
trainato da un peso e frenato dalle correnti indotte da due magneti in presenza
della legge oraria. Forza e di attrito; trainato da un peso per un tratto di tempo e poi soggetto dalla sola
pendenza della velocità in forza d’attrito.
funzione del tempo.
Problemi di base
Uso dei sensori per
Definizione operativa delle grandezze cinematiche utilizzate per discutere i
l’acquisizione dei dati. Uso dati: posizione, tempo, velocità. Leggere le tabelle di dati prodotti dai sensori
e processate dalle calcolatrici grafiche. Disegnare la legge oraria del carrello
della calcolatrice grafica
per analizzare l’andamento e distinguerla dalla traiettoria. Calcolare la velocità data la posizione e il
tempo. Rappresentare graficamente la legge oraria e l’andamento della
della legge oraria
velocità nel tempo.
Uso del foglio elettronico
Elaborazione dei dati: tabelle, cifre significative, grafici.
Corso di fisica
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Costruire e far funzionare un
circuito. Misurare la carica
elettrica con una cella a
idrogeno. Misurare la carica
elettrica con un amperometro
e un cronometro. Usare un
multimetro digitale in
funzione di amperometro.
Conservazione della carica
elettrica. Influenza dello
strumento di misura sul
circuito. La carica elettrica
per liberare un atomo di
idrogeno e un atomo di
ossigeno.
Usare un calorimetro con
riscaldatore o un calorimetro
delle mescolanze. Misurare il
calore assorbito da una
sostanza. Misurare il calore
scambiato da due sostanze.
Misurare la temperatura col
termometro a mercurio.
Determinare le caratteristiche
strumentali del termometro.
La caloria. La capacità
termica. Il calore specifico.
Scarto quadratico medio
della media. Diagrammi delle
prove ripetute. La media.
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Problemi
Discussione dei risultati. Lettura dei grafici di posizione-tempo e di velocitàtempo. Discussione del significato fisico degli andamenti: relazione tra la
concavità della legge oraria e l’azione delle forze; relazione tra andamento
della velocità nel tempo e fasi del moto (accelerazione e decelerazione).
Ricostruzione del percorso
Quaderno di laboratorio. Relazione dell’attività secondo specifiche. Libro di
testo.
LA CARICA ELETTRICA
Laboratorio di fisica
Circuiti elettrici: realizzare un circuito con pile, fili, lampadine, batterie, ecc.
e descrivere gli effetti del passaggio di corrente.
Misurare la carica elettrica con una cella a idrogeno. Celle in serie e celle in
parallelo. Usare un multimetro digitale in funzione di amperometro. Misurare
la carica elettrica con un amperometro e un cronometro.
Problemi di base
Definizione operativa di carica elettrica. La conservazione della carica
elettrica. L’effetto del misuratore di carica sul circuito. Carica, corrente
elettrica e tempo. Distinguere la grandezza dall’unità di misura con cui viene
espressa. Determinare il fattore di conversione delle misure di carica elettrica
ottenute con celle a idrogeno e con orlogio e amperometro. La carica per
atomo dell’idrogeno e dell’ossigeno. Determinare l’incertezza di misura della
corrente elettrica utilizzando i data sheet del costruttore.
Raccogliere dati in una tabella. Effettuare operazioni con dati rilevati per
ricavare grandezze misurate indirettamente. Effettuare calcoli con le cifre
significative. Interpolare dati sperimentali a occhio. Regressione lineare e
calcolo del coefficiente angolare di una retta d’interpolazione.
Uso del foglio elettronico
Elaborazione dei dati e regressione lineare: tabelle, cifre significative, grafici,
regressione lineare.
Problemi
Discussione dei risultati. Calcolo con le potenze di 10. Significato del
coefficiente angolare di un’interpolazione lineare. Significato della divisione
tra grandezze non omogenee. Interpretazione delle specifiche del costruttore
per il calcolo delle incertezze di misura con i data sheet.
Ricostruzione del percorso
Quaderno di laboratorio. Relazione dell’attività secondo specifiche. Libro di
testo.
IL CALORE
Laboratorio di fisica
Calibrare e utilizzare i calorimetri con riscaldatore per confrontare quantità di
calore. Riscaldamento di masse d’acqua diverse. Riscaldamento di sostanze
diverse. Usare il calorimetro delle mescolanze per misurare il calore ceduto o
assorbito da una sostanza. Misurare la capacità termica di un solido e il calore
specifico di una sostanza utilizzando il calorimetro delle mescolanze.
Problemi di base
Usare il termometro. Determinare le caratteristiche di un termometro.
Costruire e adoperare un calorimetro a riscaldatore e un calorimetro delle
mescolanze. Misurare il calore scambiato.
Definire la caloria, la capacità termica e il calore specifico.
Uso del foglio elettronico
Elaborazione dei dati: tabelle, cifre significative, uso di formule, grafici,
interpolazione a occhio, regressione lineare, linearizzzione di una
proporzionalità inversa.
Problemi
Riconoscere una proporzionalità inversa. Determinare la costante di
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proporzionalità. Interpolare a occhio. Linearizzare una proporzionalità
inversa.
Attribuire significato alla costante di proporzionalità.
Pianificare e realizzare un progetto di un esperimento di misura: la
misurazione della capacità termica di un oggetto e del calore specifico della
sostanza di cui è fatto.
Calcolare le incertezze di misura in un esperimento di misurazione. Usare la
media, lo scarto quadratico medio e lo scarto quadratico medio della media
per confrontare misurazioni
Ricostruzione del percorso
Relazione dell’attività secondo specifiche. Quaderno di laboratorio. Libro di
testo. Prova esperta di gruppo in laboratorio (misurare il calore specifico e la
capacità termica di oggetti di metallo usando il calorimetro delle mescolanze)
CALORE E CARICA ELETTRICA
Grandezze che dipendono da
Laboratorio di fisica
più di una variabile.
L’effetto termico di una corrente elettrica. Il calore prodotto in funzione del
Regressione lineare. Modello numero di pile. Misurare la tensione con un voltmetro.
matematico e interpretazione
Problemi di base
fisica: calcolo delle costanti Pianificare lo studio della dipendenza di una grandezza da più variabili.
di proporzionalità e
Il lavoro elettrico. Utilizzare un voltmetro. Usare i data sheet per
attribuzione di significato.
determinare l’incertezza di misura del voltmetro. Conversione di unità
Usare un multimetro digitale di misura: il fattore di conversione calore-lavoro. Costruire grafici di
come voltmetro. Misurare la dipendenza tra grandezze fisiche. Interpolare linearmente. Calcolare i
tensione e il lavoro elettrico.
parametri delle dipendenze lineare e valutarne l’intervallo di tolleranza
Equivalenza calore-lavoro.
Problemi
Costante di conversione delle
Progettare e realizzare una serie di esperimenti per studiare la dipendenza di
unità con cui si misurano
una grandezza da più variabili. Il calore prodotto in funzione del voltaggio e
calore ed energia.
della carica. Il calore e il lavoro elettrico sono grandezze direttamente
proporzionali. Tecniche per realizzare delle misurazioni di calore attendibili
tenendo conto delle dispersioni termiche. Interpretare dal punto di vista fisico
le costanti di proporzionalità. Definire le unità di misura con cui esprimere le
costanti di proporzionalità.
Uso del foglio elettronico
Elaborazione dei dati e calcolo della retta di regressione lineare adoperando i
metodi ricorsivi di minimizzazione degli scrti quadratici
Ricostruzione del percorso
Relazione dell’attività secondo specifiche. Quaderno di laboratorio. Il libro di
testo con esercizi. Prova esperta individuale su tabelle di dati per la
costruzione e lo studio di diagrammi tensinoe-corrente per lo studio dei
conduttori ohmici (i riscaldatori)
ATIVITÀ PER L’ESTATE
Attività di studio e consolidamento
Rivedere le relazioni di laboratorio e rifare quelle non sufficienti. Per lo studio e il consolidamento dei
concetti, oltre al quaderno degli appunti e delle osservazioni di laboratorio, il testo di riferimento per lo
sviluppo del curricolo è IPS Scienza fisica due, Zanichelli.
2 giugno 2014
Francesco Minosso
Corso di fisica
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