ALLEGATO I
Istituto di Istruzione
La Rosa Bianca di Cavalese
Monte ore
60
Disciplina: Fisica
Periodo
Primo biennio
Autore
Prof. Roberto Pisati
A. Premessa
Lo studio della Fisica, fin dagli albori di questa materia, è avvenuto
sempre ad opera delle maggiori personalità del tempo o che,
proprio grazie ai loro studi, lo sono diventate. In generale, lo
studio dei fenomeni naturali è stata una delle priorità, materiali e
spirituali, dell'umanità intera. Tuttavia, tali studi sono stati resi
possibili dalle più avanzate conoscenze matematiche che tali
personalità possedevano e che hanno acquisito nel corso degli
anni trascorsi a tentare di spiegare l'osservazione dei fenomeni
posti sotto indagine; anzi, in taluni casi, proprio per l'impossibilità
di riuscere a spiegarli con i mezzi matematici a disposizione, sono
state introdotti nuovi metodi e nuove vie alle conoscenze
matematiche e geometriche sono state aperte.
Nei nuovi piani didattici, invece, si nota un'inversione di tendenza
nell'apprendimento di queste discipline, con l'introduzione di ore
di studio della Fisica anche nel biennio, prima che gli studenti
abbiano acquisito le basi minime e le conoscenze necessarie ad
una reale comprensione della materia. A mio parere questa
tendenza non può che creare molte difficoltà, sia negli alunni che
nei docenti. Tali difficoltà derivano sostanzialmente
dall'impossibilità di ottenere dai neo-studenti la comprensione di
uno qualsiasi dei fenomeni fisici, mancando in essi
l'apprendimento degli strumenti con i quali questi fenomeni
vengono studiati; in sostanza si segnala la continua rincorsa tra I
programmi delle due materie (Matematica e Fisica), con una
inevitabile confusione e commistione che obbliga in alcuni casi I
docenti di Fisica ad introdurre concetti matematici che verranno
svolti nei programmi di Matematica solo negli anni successivi.
Siffatti metodi didattici risultano, come credo ovvio per la maggior parte
dei docenti, causa di notevoli incomprensioni da parte degli
alunni che si vedono spiegare a più riprese lo stesso argomento
senza che si riesca mai ad averne una visione organica.
Date tali premesse, ritengo che nel biennio lo studio della Fisica debba
concentrarsi più che altro nel porre le basi logiche della materia,
senza addentrarsi troppo nell'approfondimento di argomenti
specifici, nonchè in alcune esperienze di laboratorio che si
ritengono di facile comprensione e che non necessitino di
particolari facoltà di analisi matematiche. A tal riguardo, alcune di
queste proposte didattiche sono state di seguito esposte
nell'Allegato II.
In questo contesto, il docente di fisica dovrebbe concorrere a far
conseguire allo studente del primo biennio risultati
d'apprendimento che lo mettono in grado di:
• comprendere il inguaggio formale specifico della matematica,
saper utilizzare le procedure tipiche del pensiero matematico,
conoscere I contenuti fondamentali delle teorie alla base della
descrizione della realtà
• essere in grado di utilizzare criticamente strumenti informatici,
comprendere la valenza metodologica dell'informatica nella
formalizzazione e modellizzazione dei processi complessi e
nell'individuazione di procedimenti risolutivi
• saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati
scientifici nella vita quotidiana
B. Competenze da promuovere
Ai fini del raggiungimento dei risultati d'apprendimento in esito al
percorso del primo biennio, nella propria azione didattica ed educativa il
docente persegue l'obiettivo di far acquisire allo studente le seguenti
competenze specifiche:
1. osservare ed identificare fenomeni naturali
2. formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi
3. formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti
matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione
4. fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti
del metodo sperimentale, dove l'esperimento è inteso come
interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle
variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e
dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o
validazione di modelli
5. comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che
interessano la società in cui vive
6. seguire con consapevolezza l'evoluzione storica delle idee e delle
interpretazioni dei fenomeni fisici
In particolare,nel primo biennio, il docente persegue nella propria azione
didattica ed educativa l'obiettivo prioritario di far acquisire allo studente
le competenze di base attese a conclusione dell'obbligo di istruzione,
diseguito richiamate.
1. Osservare, descrivere ed analizzare fenomeni appartenenti alla
realtà naturale ed artificiale e riconoscere nelle sue varie forme i
concetti di sistema e di complessità
2. analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati
alle ttrasformazioni di energia a partire dall'esperienza
3. essere consapevole delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie
nel contesto culturale e sociale in cui vengono applicate
C. Articolazione delle abilità e conoscenze
Abilità
•
saper costruire conoscenze in base ad esperienze pratiche per
riconoscere caratteristiche e relazioni tra le grandezze fisiche
•
saper utilizzare linguaggio appropriato per comprendere,
interpretare, rappresentare ed argomentare fenomeni naturali
•
saper analizzare i dati, valutare situazioni, formulare ipotesi e
previsioni, sperimentare e motivare le proprie scelte, soluzioni e
procedimenti
•
saper utilizzare tecnologie e strumenti per eseguire operazioni
•
saper agire con autonomia, riflettere e valutare il proprio operato,
rispettare gli ambienti, le cose e le persone, collaborare e
cooperare all’interno del gruppo
Conoscenze: programma del I° biennio – Liceo Scientifico
Unità didattica 1: La misura
La fisica come materia sperimentale
Il metodo sperimentale di Galileo
Teorie fisiche e concetto di falsificabilità
Definizione di sistema di riferimento
Le grandezze fisiche e la loro misura
Unità di misura
Il Sistema Internazionale di misura
Misure dirette e indirette
Strumenti di misura
Inserto di matematica: la notazione scientifica
Unità didattica 2: Analisi dei dati sperimentali
Errori di misura
Calcolo degli errori
Cifre significative di una misura e dell’errore associato
Ricerca di una legge fisica
Inserto di matematica: interpolazione ed estrapolazione
Unità didattica 3: I vettori
Grandezze scalari e vettoriali
Ruolo dei vettori come descrittori di grandezze fisiche
La posizione e lo spostamento di un punto materiale
Definizione, composizione e scomposizione dei vettori
Algebra vettoriale
Unità didattica 4: Cinematica
Sistemi di riferimento e moto dei corpi
Equivalenza tra stato di quiete e di moto rettilineo uniforme
Moto vario: velocità ed accelerazione
La gravità ed il moto uniformemente accelerato
Moto curvilineo vario e moto armonico
Il moto circolare come sovrapposizione di moti armonici
Inserto di matematica: relazione tra moto armonico e funzioni
trigonometriche
Unità didattica 5: Introduzione alla dinamica
Forze ed equilibrio tra forze
Baricentro di un corpo e tipologia di equilibrio
I tre principi della dinamica di Newton
Massa e peso
Massa inerziale e massa gravitazionale
Data la natura squisitamente sperimentale della materia, si consiglia di
far uso degli strumenti presenti in laboratorio per l’acquisizione da parte
dell’alunno della consapevolezza che le leggi discusse nelle lezioni
frontali derivano prevalentemente da osservazioni di fenomeni naturali.
In particolare si suggerisce lo svolgimento di almeno una esperienza
pratica all'anno, da effettuare nella seconda parte dell'anno, per favorire
un apprendimento consapevole del fatto che le leggi fisiche non sono
altro che descrizioni intellettuali semplificate dei diversi e complessi
aspetti di tali fenomeni.
Nell’allegato II vengono descritte le modalità di svolgimento di due
serie di esperienze di sicuro interesse, le conoscenze e abilità necessarie
nonché le competenze da promuovere nelle ore di laboratorio.
ALLEGATO II
Istituto di Istruzione
La Rosa Bianca di Cavalese
UdA
Disciplina: Fisica
Titolo: Alla ricerca delle relazioni tra
le grandezze fisiche
Periodo: Secondo pentamestre
Classe: Prima
Autore: Prof. Roberto Pisati
La ricerca delle relazioni tra le grandezze fisiche coinvolte in un
determinato processo naturale è alla base del processo del metodo
scientifico o sperimentale. La parte iniziale dell'esperienza consiste
nell'individuazione delle varie grandezze fisiche coinvolte nel fenomeno
sotto indagine. Si procede quindi allo studio della relazione fra di esse.
E' necessario quindi trovare la relazione matematica che lega tra loro le
varie grandezze fisiche attraverso opportuni esperimenti. Il concetto di
relazione fra due o più grandezze non è per nulla scontato e necessita di
essere adeguatamente approfondito, attraverso la proposizione di
numerose attività di laboratorio e la loro successiva elaborazione (utilizzo
dei dati sperimentali, stesura e interpretazione di grafici...).
Gli esperimenti presentati mostreranno le relazioni più semplici
(proporzionalità diretta, inversa, lineare, quadratica), ma ciascuna di esse
dovrà essere approfondita in modo sufficiente da far sì che gli studenti la
possano poi applicare a tutte le possibili situazioni che incontreranno nel
loro percorso di studi.
Le leggi sotto studio dovranno quindi mostrare le seguenti relazioni tra
grandezze:
•
relazioni di proporzionalità diretta (allungamento di una molla e
forza applicata, area laterale cilindro e sua altezza)
•
relazioni di proporzionalità inversa (legge di Newton – relazione
tra accelerazione e massa di un corpo)
•
relazioni di proporzionalità lineare e quadratica (leggi del moto
rettilineo uniforme e uniformemente accelerato)
ALLEGATO II
Istituto di Istruzione
La Rosa Bianca di Cavalese
UdA
Disciplina: Fisica
Titolo: L'equilibrio dei corpi
Periodo: Secondo pentamestre
Classe: Seconda
Autore: Prof. Roberto Pisati
Spesso gli studenti hanno qualche informazione sull’argomento derivante
dagli studi nelle scuole medie inferiori e ciò può costituire un interessante
punto di partenza per approfondire la teoria, sperimentare in modo
esauriente e costruire un quadro completo dei diversi fenomeni che sono
spiegabili con l’equilibrio. E’ questo il primo tema dell’intero programma
del quinquennio che permette di far capire agli alunni lo straordinario
potere di sintesi che offre la scienza.
•
Introduzione: equilibrio tra due forze (condizioni, esempi con varie
forze: forza peso e reazione vincolare, forza elastica, forza di attrito,
tensione di una fune); equilbrio tra tre o più forze (sistemi di funi o molle
che sostengono un corpo)
•
Piano inclinato in presenza di attrito: il moto uniforme come
risultato dell'equilibrio tra la forza di gravità e la forza di attrito con il
piano
•
Ricerca del baricentro di figure piane: equilibrio tra la forza di
gravità e la reazione di uno o più vincoli (determinazione del baricentro
di un corpo)
•
Studio della densità di un corpo tramite l'applicazione della legge
di Archimede
