Programmazione disciplinare Fisica 2016-2017 classe 2A

PROGRAMMAZIONE DIDATTICA ANNUALE
ANNO SCOLASTICO 2016/2017
DOCENTE: PROF.SSA ELENA IOLI
MATERIA DI INSEGNAMENTO: FISICA E LABORATORIO
CLASSE :
2A
Risultati di apprendimento in termini di Competenze (*)
1) Formulare ipotesi, sperimentare e/o interpretare leggi fisiche, proporre e utilizzare modelli e
analogie per investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali.
2) Analizzare fenomeni fisici e applicazioni tecnologiche, riuscendo a individuare le grandezze
fisiche caratterizzanti e a proporre relazioni quantitative tra esse.
3) Spiegare le più comuni applicazioni della fisica nel campo tecnologico, con la consapevolezza
della reciproca influenza tra evoluzione tecnologica e ricerca scientifica, e collocando le scoperte
scientifiche e le innovazioni tecnologiche in una dimensione storico-culturale ed etica.
4) Risolvere problemi utilizzando il linguaggio algebrico e grafico, nonché il Sistema Internazionale
delle unità di misura.
5) Padroneggiare l’uso di strumenti tecnologici e di laboratorio in condizioni di sicurezza nei luoghi
di lavoro e di tutela del territorio e dell’ambiente.
6) Utilizzare gli strumenti e le reti informatiche nelle attività di studio e ricerca.
7) Coordinare attività mentali e procedimenti manuali.
8) Utilizzare procedure e tecniche per trovare soluzioni a problemi specifici dello studio della fisica.
9) Utilizzare gli strumenti culturali e metodologici per porsi con atteggiamento razionale, critico e
responsabile di fronte alla realtà, ai suoi fenomeni e ai suoi problemi.
10) Riconoscere i criteri scientifici di affidabilità delle conoscenze e delle conclusioni che vi
afferiscono.
11) Acquisire un linguaggio scientifico adeguato per esprimere le conoscenze apprese.
Abilità (*) e Conoscenze/Contenuti del programma
Scansione temporale dei moduli di apprendimento
1° Trimestre
0)Energia meccanica e sua conservazione,
-La definizione di lavoro.
- La potenza.
- Il concetto di energia.
- L’energia cinetica e il teorema dell’energia
cinetica.
- L’energia potenziale gravitazionale
e l’energia elastica.
- Il principio di conservazione dell’energia
meccanica.
- La conservazione dell’energia totale.
- Calcolare il lavoro compiuto da una forza.
- Calcolare la potenza.
- Ricavare l’energia cinetica di un corpo, anche
in relazione al lavoro svolto.
- Calcolare l’energia potenziale gravitazionale di
un corpo e l’energia potenziale elastica di un
sistema oscillante.
- Applicare il principio di conservazione
dell’energia meccanica.
- Riconoscere e spiegare le leggi di
conservazione dell’energia in varie situazioni
della vita quotidiana.
1) Equilibrio termico, temperatura, gas
perfetto in equilibrio
- Termoscopi e termometri.
- La definizione operativa di temperatura.
- Le scale di temperatura Celsius e assoluta.
- La dilatazione lineare dei solidi.
-La dilatazione volumica dei solidi e dei
liquidi; comportamento anomale dell’acqua.
- Le trasformazioni di un gas.
- La legge di Boyle e le due leggi di GayLussac.
- Il modello del gas perfetto e la sua equazione
di stato.
- Comprendere la differenza tra termoscopio e
termometro.
- Calcolare la variazione di corpi solidi e liquidi
sottoposti a riscaldamento.
- Riconoscere i diversi tipi di trasformazione di
un gas.
- Applicare le leggi di Boyle e Gay-Lussac alle
trasformazioni di un gas.
- Riconoscere le caratteristiche di un gas perfetto
e saperne utilizzare l’equazione di stato.
2) Il calore e i cambiamenti di stato
- Calore e lavoro come forme di energia in
transito.
- Unità di misura per il calore.
- Capacità termica e calore specifico.
- Quantità di energia e variazione di
temperatura.
- Il calorimetro e la misura del calore specifico.
- La temperatura di equilibrio.
- La trasmissione del calore per conduzione e
convezione.
- L’irraggiamento.
- I cambiamenti di stato: fusione e
solidificazione, vaporizzazione e
condensazione, sublimazione.
- Comprendere come riscaldare un corpo con il
calore o con il lavoro.
- Distinguere fra capacità termica dei corpi e
calore specifico delle sostanze.
- Calcolare il calore specifico di una sostanza con
l’utilizzo del calorimetro e la temperatura di
equilibrio.
- Descrivere le modalità di trasmissione
dell’energia termica e calcolare la quantità di
calore trasmessa da un corpo.
- Descrivere i passaggi tra i vari stati di
aggregazione molecolare.
- Calcolare l’energia impiegata nei cambiamenti
di stato.
- Interpretare il concetto di calore latente.
3) La termodinamica
- Il moto di agitazione termica e la
temperatura.
- Gas reali e gas perfetto.
- L’energia interna e gli scambi energetici fra
un sistema termodinamico e l’ambiente.
- Il primo principio della termodinamica
e le sue applicazioni.
- Macchine termiche e secondo principio della
termodinamica.
- Il rendimento di una macchina termica e il
rendimento di Carnot.
- Comprendere la relazione fra la temperatura e
l’energia cinetica media delle molecole di un gas.
- Distinguere un gas perfetto da un gas reale.
- Interpretare l’energia interna come funzione
di stato.
- Calcolare il lavoro di un sistema
termodinamico.
- Enunciare correttamente il primo principio della
termodinamica e applicarlo ai diversi tipi di
trasformazione.
- Applicare alle macchine termiche il secondo
principio della termodinamica.
- Calcolare il rendimento di una macchina
termica.
4) Acustica e ottica
- Le onde.
- Onde su corda, onde trasversali/longitudinali,
onde meccaniche/elettromagnetiche.
- Onde periodiche e loro caratteristiche:
lunghezza d’onda, ampiezza, frequenza e
periodo e velocità di propagazione.
- Onde sonore e relative caratteristiche:altezza,
intensità e timbro. Velocità del suono.
- Scala deciBel.
- La luce: sorgenti di luce, propagazione
rettilinea e velocità di propagazione.
- La riflessione della luce e le sue leggi.
- La rifrazione della luce e le sue leggi.
- La riflessione totale e le fibre ottiche.
- Analizzare le caratteristiche di un’onda.
- Distinguere le caratteristiche delle onde
trasversali da quelle delle onde longitudinali.
- Definire un’onda periodica.
- Definire e calcolare lunghezza d’onda,
ampiezza, periodo e frequenza di un’onda.
- Descrivere le caratteristiche delle onde sonore.
- Analizzare la natura della luce.
- Descrivere il fenomeno della riflessione e le sue
applicazioni.
- Descrivere il fenomeno della rifrazione.
- Comprendere il concetto di riflessione totale,
con le sue applicazioni tecnologiche (prisma e
fibre ottiche).
2° Pentamestre
5) Elettrostatica
-Elettrizzazione per strofinio e per contatto.
- Convenzioni sui segni delle cariche.
- Conduttori e isolanti.
- La definizione operativa della carica.
- L’elettroscopio.
-L’unità di misura della carica nel SI e la carica
elementare.
- La legge di Coulomb.
- L’elettrizzazione per induzione.
- La polarizzazione.
- Campo elettrico e sua rappresentazione
grafica.
- Campo elettrico prodotto da una carica
puntiforme e da più cariche (principio di
sovrapposizione)
- Rappresentazione del campo elettrico
attraverso linee di campo.
- Lavoro elettrico, potenziale e differenza di
potenziale.
- Relazione tra campo elettrico e differenza di
potenziale.
- Capacità elettrica e condensatore piano.
- Confronto fra campo elettrico e campo
gravitazionale: analogie e differenze.
6) Elettrodinamica
- Intensità della corrente elettrica.
- Corrente continua e generatori di tensione.
- Prima legge di Ohm.
- Seconda legge di Ohm.
- Resistori in serie e in parallelo .
- Lo studio dei circuiti elettrici e l’inserimento
degli strumenti di misura in un circuito.
- Forza elettromotrice.
- Resistenza interna.
- Effetto Joule.
- Cenni su corrente nei liquidi e nei gas,celle a
- Comprendere la differenza tra cariche positive e
cariche negative, tra corpi elettricamente carichi
e corpi neutri.
- Usare in maniera appropriata l’unità di misura
della carica.
- Calcolare la forza tra corpi carichi applicando
la legge di Coulomb.
- Saper distinguere la ridistribuzione della carica
in un conduttore per induzione e in un isolante
per polarizzazione.
- Descrivere il concetto di campo elettrico
e calcolarne il valore in funzione della carica
che lo genera.
- Calcolare la forza agente su una carica posta in
un campo elettrico.
- Disegnare le linee di campo per rappresentare il
campo elettrico prodotto da una carica o da una
distribuzione di cariche.
- Comprendere il significato di differenza di
potenziale e di potenziale elettrico.
- Individuare la direzione del moto spontaneo
delle cariche prodotto da una differenza di
potenziale.
- Descrivere il condensatore piano e le sue
caratteristiche.
- Comprendere il concetto di corrente elettrica.
- Confrontare le caratteristiche dei campi
gravitazionale ed elettrico con particolare
riferimento all’analogia tra dislivello e differenza
di potenziale.
- Applicare correttamente le leggi di Ohm.
- Spiegare il funzionamento di un resistore in
corrente continua.
- Realizzare e risolvere semplici circuiti in
corrente continua con collegamenti in serie e
in parallelo.
- Comprendere il ruolo della resistenza interna di
combustibile, cella fotovoltaica.
un generatore.
- Calcolare la potenza dissipata per effetto Joule
in un conduttore.
7) Il campo magnetico
- Attrazione e repulsione tra poli magnetici.
- Caratteristiche del campo magnetico e
rappresentazione grafica delle linee di campo.
- L’esperienza di Oersted e l’interazione tra
magneti e correnti.
- L’esperienza di Faraday e le forze tra fili
percorsi da corrente.
- La legge di Ampère.
- Forza magnetica su un filo percorso da
corrente.
- Forza di Lorentz ; moto di una carica in un
campo magnetico uniforme.
- Il campo magnetico di un filo rettilineo, di
una spira e di un solenoide.
- L’elettromagnete.
7) Induzione elettromagnetica e onde
elettromagnetiche
- Corrente indotta e flusso del campo
magnetico.
- La legge di Faraday-Neumann-Lenz e verso
della corrente indotta.
- L’alternatore.
- Il trasformatore.
- Propagazione del campo elettromagnetico e
onde elettromagnetiche : classificazione in
base alla frequenza o lunghezza d’onda.
- Confrontare le caratteristiche del campo
magnetico e del campo elettrico.
- Rappresentare l’andamento di un campo
magnetico disegnandone le linee di campo.
- Determinare direzione e verso di un campo
magnetico prodotto da un filo percorso da
corrente.
- Calcolare l’intensità della forza che si manifesta
tra fili percorsi da corrente e la forza magnetica
su un filo percorso da corrente.
- Calcolare la forza su una corrente e su una
carica in moto in un campo magnetico e
disegnare la traiettoria.
- Descrivere i fenomeni di auto e mutua
induzione.
- Descrivere il funzionamento dell’alternatore
e il meccanismo di produzione della corrente
alternata.
- Descrivere il funzionamento del trasformatore e
calcolare i valori delle tensioni in entrata e in
uscita.
- Distinguere le varie parti dello spettro
elettromagnetico.
- Descrivere le proprietà delle onde appartenenti
alle varie bande dello spettro elettromagnetico e
le loro interazione con la materia vivente.
Metodologie: strategie educative, strumenti e tecniche di lavoro, attivita’ di laboratorio,
attivita’ di progetto, didattica innovativa attraverso l’uso delle LIM, forme di apprendimento
attraverso la didattica laboratoriale
La fisica si configura come una disciplina nuova (intesa come materia curricolare)ma in realtà
legata a doppio filo a discipline scientifiche come matematica, scienze e chimica. Si cercherà nelle
fasi iniziali di analizzare insieme agli studenti il programma preventivo e di presentare
estesamente le finalità della materia.
Domande dal posto sin dalle prime lezioni e discussioni in classe guidate dall’insegnante
serviranno a verificare il possesso dei pre-requisiti necessari e la disponibilità all’ascolto e allo
studio degli argomenti proposti.
L’analisi dei fenomeni, approfondita con il dibattito in classe ed effettuata sotto la guida
dell’insegnante, dovrà gradualmente e con continuità sviluppare negli allievi la capacità di
schematizzare fenomeni via via più complessi e di proporre modelli.
L’individuazione delle grandezze fisiche in gioco e la valutazione degli ordini di grandezza,
obiettivo essenziale del primo anno di studio della fisica, continueranno a rappresentare la base per
l’analisi di fenomeni fisici di natura termica, elettrica e magnetica.
Inoltre la progettazione degli interventi didattici deve tener conto delle esigenze di coordinamento
con quelle delle altre discipline in particolare della matematica e della chimica.
Posto che la prassi dell’insegnamento della fisica si articolerà secondo 3 momenti fondamentali
(elaborazione teorica, realizzazione di esperimenti in laboratorio, applicazione dei contenuti a
problemi ed esercizi tematici), la metodologia didattico-educativa si servirà delle seguenti
strategie operative:
- metodo induttivo (dal particolare al generale, dai fatti ai principi);
- utilizzo del libro di testo anche in classe con lettura guidata e individuazione di
concetti e parole chiave;
- lezioni il più possibile interattive, semplici ma scientificamente rigorose: uso quotidiano della LIM,
svolgimento di semplici esperimenti di laboratorio povero anche in classe, per far vedere che la fisica è lo
studio del mondo che ci circonda;
- proiezione di filmati video (P.S.S.C. e altri proposti dall’insegnante) e uso di mappe interattive
tramite LIM durante momenti di apprendimento collettivo;
- utilizzo del laboratorio: realizzazione di esperimenti da parte del docente e degli allievi,
singolarmente o in gruppo, con strumentazione sia semplice che sofisticata a seconda degli
argomenti affrontati, con relativa elaborazione della relazione di laboratorio.
- applicazione dei contenuti acquisiti attraverso esercizi e problemi che non devono essere intesi
come un’automatica applicazione di formule, ma come occasioni per effettuare un’analisi critica
del fenomeno studiato e come strumento idoneo per educare gli allievi a giustificare logicamente le
varie fasi del progetto di risoluzione.
L’attività in laboratorio sarà condotta normalmente da piccoli gruppi di studenti sotto la guida degli
insegnanti teorico e tecnico-pratico mediante l’esecuzione di semplici misure, esperimenti e
attraverso la rappresentazione e l’elaborazione dei dati sperimentali.
Con l’attività di laboratorio gli allievi devono :
-sviluppare la capacità di proporre semplici esperimenti atti a fornire risposte a problemi di natura
fisica
-imparare a descrivere, anche per mezzo di schemi, le apparecchiature e le procedure utilizzate e
aver sviluppato abilità operative connesse con l’uso degli strumenti
-acquisire flessibilità nell’affrontare situazioni impreviste di natura scientifica e/o tecnica
-imparare a osservare spontaneamente le più comuni norme antinfortunistiche.
Principali esperienze da svolgere in laboratorio di fisica
0) Energia e sua conservazione
- Conservazione dell’energia meccanica, con l’uso della rotaia a cuscino d’aria e/o tramite lo studio
dell’oscillazione di una molla.
- Verifica sperimentale del teorema dell’energia cinetica, con l’uso della rotaia a cuscino d’aria.
1) Termologia e termodinamica
- Misura della dilatazione termica lineare tramite dilatometro.
- Conduzione termica e convezione.
- Termometro a gas.
- Uso del calorimetro e determinazione del calore specifico del rame.
2) Ottica
- Formazione delle immagini nel caso di specchi curvi.
- Esperienze di riflessione e formazione di immagini con lenti (banco ottico).
3) Elettrostatica
- Elettrizzazione per strofinio, per contatto e induzione.
- Elettroscopio e pendolino elettrico.
- Macchina elettrostatica di Van de Graaf e potere delle punte.
- Visualizzazione di campo elettrici.
- Condensatori
4) Elettrodinamica
- Strumenti per le misure elettriche e loro caratteristiche.
- Verifica della prima legge di Ohm.
- verifica della seconda legge di Ohm.
-Dipendenza della resistenza elettrica dalla temperatura.
5) Campo magnetico
- Visualizzazione del campo magnetico generato da magneti permanenti.
- Visualizzazione del campo magnetico generato dal conduttori percorsi da corrente elettrica (fili,
spire, solenoidi).
- Forze che si manifestano fra magneti e spire (o fili) percorsi da correnti elettriche.
- Motore elettrico.
Strumenti e metodologie per la valutazione degli apprendimenti
Per quanto riguarda l’attività di verifica e di valutazione, si ritiene opportuno prestare particolare
attenzione alla valutazione di tipo formativo. In questo modo, infatti, gli errori commessi dagli
allievi durante il processo di apprendimento possono servire a modulare meglio l’attività didattica,
anche ai fini di interventi di recupero.
Saranno effettuate anche prove scritte (valide per l’orale) composte prevalentemente da domande
aperte e problemi da impostare e risolvere. Significativa per la valutazione delle competenze sarà
anche la redazione di relazioni legate alle esperienze di laboratorio che prevedono allegati grafici,
diagrammi, tabelle espositive, con sviluppo ed analisi delle problematiche e dei dati ricavati, e
applicazione delle conoscenze teoriche e delle abilità a casi fisici concreti.
Si ritiene opportuno acquisire non meno di tre valutazioni per periodo in modo da potere avere un
quadro sufficientemente attendibile nell’ambito della attribuzione del voto globale. La prova orale
sarà comunque da prediligere come modalità di interazione con l’alunno ai fini della valutazione.
Le verifiche saranno strutturate con domande aperte, test e semplici problemi. Il collega Antonio
Perri di laboratorio di fisica somministra verifiche con l’uso dello smartphone: al fine di consentire
agli alunni un controllo più veloce degli apprendimenti e di disporre di una feedback immediato
dell’azione didattica, si è optato per adoperare un sistema informativo che consenta di svolgere le
verifiche di laboratorio tramite smartphone, così da rendere questo oggetto un ausilio all’attività
didattica.
Il giudizio di competenza sarà formulato tenendo conto:
- della partecipazione e dell’impegno/attenzione nel lavoro in classe;
- dell’impegno e regolarità nello studio, nell’esecuzione delle consegne e nel riordino degli
appunti;
- dei progressi conseguiti;
- degli elementi forniti dalle verifiche sommative orali e scritte e dalle verifiche formative
(controlli frequenti dei quaderni, risposte dal posto, ecc.) di teoria e di laboratorio.
- dell’elaborazione delle relazioni di laboratorio e della partecipazione alle attività
sperimentali.
Attività di supporto ed integrazione. Iniziative di recupero
Attività e iniziative di recupero verranno svolte in itinere durante l’intero anno scolastico, ogni
qualvolta si renderà necessario, a seguito di esiti negativi durante verifiche o interrogazioni,
riprendere e rispiegare concetti e temi fisici. Le iniziative di recupero sono dunque programmate in
modo armonico e costante durante tutto l’arco dell’anno scolastico, attraverso interventi continui
da parte dell’insegnante, allo scopo di coinvolgere, sia in fase di esposizione didattica, sia in fase di
verifica, gli allievi carenti, al fine di chiarire in modo sistematico e costante, le problematiche
incontrate.
L’attività didattica in classe e’ supportata dallo svolgimento di esperienze in laboratorio legate agli
argomenti teorici svolti. La frequentazione del laboratorio di fisica serve anche per rivedere
attraverso una modalità alternativa concetti e modelli introdotti da un punto di vista teorico,
applicandoli a situazioni concrete e a casi fisici reali.
Il metodo sperimentale e la teoria della misura devono rappresentare un riferimento costante
durante tutto il corso e saranno affrontati contestualmente ai problemi fisici concreti, come naturale
conseguenza dell’attività teorica.
L’attività di laboratorio, infatti, è da ritenersi fondamentale per l’educazione al saper operare.
Nel quadro di riferimento delle scienze integrate (fisica, chimica e scienze), sono previste attività
di laboratorio che realizzino esempi di integrazione (per esempio, determinazione della densità di
rocce presenti sulla crosta terrestre, ecc.). Infatti l’attività sperimentale svolge un ruolo centrale per
l’apprendimento della fisica e delle discipline naturali, in quanto consente allo studente di essere
protagonista attivo, in collaborazione coi compagni, del suo avanzamento culturale, e si presta ad
applicare conoscenze e sviluppare competenze trasversali.
Eventuali altre attività (progetti specifici, forme di apprendimento di eccellenza per gruppi di
allievi, sperimentazione di didattiche alternative, moduli specifici per allievi DSA/BES ed H,
sviluppo di contenuti funzionali ai progetti e alle iniziative di alternanza scuola-lavoro ecc.)
Sono previsti momenti di didattica laboratoriale per gruppi di livello, da un lato per favorire
l’eccellenza (anche con approfondimenti mirati e ricerche individuali suggerite dal docente),
dall’altro per mettere in atto percorsi per obiettivi minimi e moduli di recupero per gli studenti con
difficoltà di apprendimento (BES/DSA), con valutazione del gradiente di maturazione e progresso.
La didattica laboratoriale verrà capillarmente potenziata anche proponendo divisioni in gruppi per
preparazione alle verifiche/interrogazioni, e ricorrendo a tecniche di apprendimento guidato
secondo il metodo dell’enquiry based learning.
Con i docenti del dipartimento delle Scienze Integrate, si è deciso di sviluppare alcuni moduli
integrati:
-Modulo di termodinamica (soggetto a valutazione di fattibilità alla fine del primo quadrimestre):
le macchine termiche spiegate dal punto di vista della fisica (ciclo di Carnot, macchine reversibili e
irreversibili, trasformazioni dei gas), della chimica (entropia, entalpia e trasformazioni dei gas),
della biologia (metabolismo nel corpo umano inteso come macchina termica).
- Modulo di elettrochimica: l’argomento sarà trattato in chimica (Pila Daniell, pile Piombo-rame) e
approfondito in fisica con le leggi sull’elettricità.
Gestione della quota di potenziamento (se prevista): elementi e suggerimenti emersi nelle
riunioni di dipartimento, accordi con vari docenti, attività progettuali e iniziative funzionali
alle esigenze dell’Istituto
Il dipartimento delle scienze integrate ha individuato i seguenti suggerimenti di utilizzo di tali
risorse:
- Utilizzo del docente di matematica per compresenze durante l’intero anno scolastico previo
accordo con i singoli docenti di fisica, chimica, scienze, e in particolare nella fase iniziale per
intervenire tempestivamente, ove si riterrà necessario, nel consolidamento degli strumenti
matematici propedeutici all’insegnamento della fisica. Questa modalità di integrazione con i
docenti dell’area di potenziamento sarà portata avanti e implementata durante l’intero anno
scolastico, nei momenti in cui se ne presenterà l’esigenza, in base alle necessità delle singole classi.
(*) «Conoscenze»: risultato dell'assimilazione di informazioni attraverso l'apprendimento. Le conoscenze
sono un insieme di fatti, principi, teorie e pratiche relative ad un settore di lavoro o di studio. Nel contesto
del Quadro europeo delle qualifiche le conoscenze sono descritte come teoriche e/o pratiche.
(*) «Abilità»: indicano le capacità di applicare conoscenze e di utilizzare know-how per portare a termine
compiti e risolvere problemi. Nel contesto del Quadro europeo delle qualifiche le abilità sono descritte come
cognitive (comprendenti l'uso del pensiero logico, intuitivo e creativo) o pratiche (comprendenti l'abilità
manuale e l'uso di metodi, materiali, strumenti).
(*) «Competenze»: comprovata capacità di utilizzare conoscenze, abilità e capacità personali, sociali e/o
metodologiche, in situazioni di lavoro o di studio e nello sviluppo professionale e personale. Nel contesto del
Quadro europeo delle qualifiche le competenze sono descritte in termini di responsabilità e autonomia.