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Facoltà di Scienze della Formazione
Corso di Laurea in Scienze della Formazione Primaria
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A.A. 2015-2016
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Fisica e Didattica della Fisica
(Laurea Magistrale)
Corso annuale 8 CFU
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Prof. Sante Centurioni
!Il corso intende affrontare alcune tematiche della Fisica Classica e Moderna da un punto di vista teorico e
sperimentale, inducendo lo studente ad una riflessione sui contenuti, sulle strategie di apprendimento e sui
linguaggi comunicativi più efficaci, che permettano al bambino un naturale e corretto avvicinamento alla
comprensione della realtà fisica che lo circonda.
Il corso sarà sviluppato con delle esperienze di laboratorio semplici adatte ai bambini, organizzate in modo
da stimolare la loro curiosità, in modo ludico, ma facendo in modo che percepiscano l’importanza attraverso
la serietà e il rigore con cui si opera pur divertendosi e giocando.
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Programma d’esame
Le radici della Scienza. Fisica come strumento di indagine del microcosmo e del macrocosmo. Trattazione
generale dei grandi interrogativi della Fisica del mondo atomico, nucleare e sub nucleare e della Cosmologia.
Grandezze fisiche. Misura di una grandezza fisica. Relazione tra Matematica e Fisica. Fisica sperimentale e
Fisica teorica. Elementi di analisi infinitesimale, concetto di funzione, ruolo nella Fisica. Concetto di limite e
di derivata. Metodo sperimentale, struttura, significato, importanza, limiti. Legge e teoria. Leggi e funzioni.
Rappresentazione delle leggi fisiche in un piano cartesiano. Vettori. Algebra elementare
in forma
geometrica. Vettori in forma cartesiana e operazioni. Concetto di errore in fisica. Tipi di errore. Elementi di
teoria di propagazione degli errori. Dai dati sperimentali alla legge fisica. Metodi matematici per ricavare
una legge. Elementi di Statistica, importanza nello studio di un fenomeno fisico. Analisi dimensionale, ruolo
e significato. Elementi di algebra dell’analisi dimensionale. La nascita di grandi idee: Galileo, Newton,
Gauss, Einstein, Noether, Lagrange, Hamilton, Schroedinger.
Meccanica: Elementi di cinematica del punto. Equazioni cinematiche. Sistemi di riferimento. Moti piani:
problema balistico. Cinematica rotatoria. Elementi di Dinamica. I principi. Seconda legge della Dinamica,
suo ruolo nella Fisica. Semplici applicazioni della legge di Newton. Oscillatore armonico. Elementi di
Statica. Concetto di equilibrio. Lavoro meccanico. Energia potenziale e cinematica. Principio di
conservazione dell’energia meccanica. Ruolo dell’energia nello studio di un sistema fisico. Quantità di moto.
Riformulazione della seconda legge di Newton come funzione della quantità di moto, conseguenze.
Conservazione della quantità di moto. Cenni sulla fisica del corpo rigido. Concetto di momento di una forza.
Momento angolare. I e II equazione cardinale. Problema generale della Statica, equilibrio traslazionale e
rotazionale. Teoria di gravitazione universale la più grande conquista dell’intelletto. Relatività galileiana,
relatività ristretta, approccio concettuale e cenni sulla trattazione analitica. Elementi di statica e dinamica dei
fluidi.
Termodinamica: Approccio macroscopico e microscopico. Concetto di temperatura. Sistema
termodinamico. Gas perfetto. Trasformazione reversibile e irreversibile. Equazione di stato dei gas perfetti.
Trasformazioni reversibili particolari, isobare, isocore, isoterme, adiabatiche. Esperienza di Joule. Lavoro
termodinamico. Funzione di stato. Primo principio della termodinamica. Semplici applicazioni. Ciclo
termodinamico. Secondo principio della termodinamica, significato. Rendimento di una macchina termica.
Ciclo di Carnot e sua importanza. Entropia e suo significato fisico. Dal ciclo di Carnot alla equazione di
Clausius.
Elettromagnetismo: Analisi storica ed epistemologica. Elettrostatica. Forza di Coulomb. Concetto di campo.
Campo elettrico e campo gravitazionale. Flusso. Equazione di Gauss. Potenziale elettrico. Concetto di
corrente elettrica. Circuiti elementari. Leggi di Ohm e di Kirchhoff. Proprietà magnetiche della materia.
Campo magnetico. Relazione tra corrente elettrica e campo magnetico. Forza magnetica. Legge di Ampere.
Teorema di Gauss per il campo magnetico. Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Equazioni di
Maxwell, ruolo nello studio dei fenomeni elettromagnetici. Concetto di campo elettromagnetico. Onde
elettromagnetiche e loro propagazione.Fenomeni ondulatori. Onde meccaniche. Onde elettromagnetiche.
Elementi di ottica geometrica e di ottica fisica.
Fisica moderna: Elementi di Cinematica relativistica. Elementi di Meccanica quantistica. Elementi di Fisica
atomica. Elementi di Fisica Nucleare. Radioattività. Particelle elementari e loro interazioni.
Astrofisica e Cosmologia: Introduzione all’evoluzione stellare. Elementi di Cosmologia. Storia
dell’Universo. La radiazione di fondo cosmico. I grandi problemi della Fisica moderna. Dalla Fisica delle
particelle subatomiche alla Fisica dell’Universo. Il futuro della Scienza e la teoria delle stringhe.
Semplici esperienze di laboratorio sui temi fondamentali del corso.
Evoluzione della ricerca in Didattica della Fisica. Valutazione delle competenze scientifiche.
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d’esame
!Arnold B. Arons, Guida all’insegnamento dellaTesti
Fisica, Zanichelli, Bologna (alcuni capitoli)
D. Allasia, V. Montel, G. Rinaudo, La Fisica per maestri, Ed Cortina, Torino (alcuni capitoli)
M. Gagliardi, E. Girolamo, Metodi e strumenti per l’insegnamento e l’apprendimento della Fisica, EdiSES,
Napoli
Dispense fornite dal docente durante il corso
!Uno dei seguenti libri a scelta:
R. Feynman, La legge fisica, Bollati Boringhieri, Torino
R Di Salle, Capire lo spazio-tempo, Bollati Boringhieri, Torino
S. Weinberg, I primi tre minuti, Mondadori, Milano
P. Maffei, I Mostri del cielo; Mondadori, Milano
!Testi di consultazione
G. Ianniello, M. De Maria, Storia e didattica della Fisica, Strumenti per insegnare, Aracne, Roma
Un testo di Fisica Generale tra: U. Amaldi, La Fisica di Amaldi. Idee ed esperimenti, vol 1, 2, 3, Zanichelli,
Bologna; oppure D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Fondamenti di Fisica: Meccanica, Termologia,
Elettromagnatismo, Fisica moderna, Zanichelli, Bologna
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dell’esame
!L’esame prevede una prova scritta che sarà Modalità
divisa in due parti: una prima parte contenente quesiti a risposta
multipla e a risposta breve sul contenuto del corso, una seconda parte dove sarà proposto un argomento sul
quale si dovrà sviluppare una relazione su come si intenderebbe svolgere una lezione ai bambini.
La prova orale è facoltativa, ad essa si potrà accedere solo se si è riportato allo scritto un punteggio non
inferiore a 20/30.
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Orario delle Lezioni
!Lunedì: 16.00 -18.00
Mercoledì: 16.00 -18.00
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!Mercoledì: 18.00 -19.00 nella sede della FacoltàRicevemento
di Scienze della Formazione Primaria in via Ostiense 138,
aula Docenti (su appuntamento).
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