ISTITUTO DI ISTRUZIONE SUPERIORE
LICEO SCIENTIFICO-CLASSICO-LINGUISTICO-ARTISTICO
Rossano (CS)
PROGETTAZIONE MODULARE PER
L’INSEGNAMENTO DELLA FISICA
NELLE CLASSE QUINTA
LICEO LINGUISTICO
ANNO SCOLASTICO 2014/2015
CLASSE QUINTA
TEMPI
(in ore)
ELETTRICITÀ
ELETTROMAGNETICA
MAGNETISMO E
INDUZIONE
FISICA
MODERNA
MODULO 1
MODULO 3
MODULO 2
UNITÀ DIDATTICHE
U1. LE CARICHE ELETTRICHE
U2. IL CAMPO ELETTRICO E IL POTENZIALE
U3. LA CORRENTE ELETTRICA
8
8
8
24
U1. IL CAMPO MAGNETICO
U2. L’INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
U3. LE ONDE ELETTROMAGNETICHE
9
9
8
26
U1. RELATIVITÀ E QUANTI
U2. DALL’ENERGIA NUCLEARE AI QUARK
U3. LA FISICA OGGI
6
6
4
16
TOTALE ORE
66
Metodologia e strumenti didattici
Il processo di insegnamento si baserà su diversi momenti: lezione frontale, per la proposizione e l’elaborazione
teorica degli argomenti; lezione partecipata con svolgimento di esercizi in classe per illustrare i concetti, chiarirli e
metterli in relazione reciproca; svolgimento di esercizi a casa.
Valutazione e strumenti di verifica
La verifica sommativa sarà effettuata mensilmente utilizzando come griglia di valutazione quella d’Istituto. Come
strumenti di verifica verranno utilizzati: colloquio orale, con svolgimento di esercizi alla lavagna, brevi
interrogazioni dal posto, prove scritte semistrutturate (esercizi) e strutturate (comprendenti domande a risposta
multipla, risposta aperta, semplici esercizi applicativi), relazioni di laboratorio.
OBIETTIVI
MODULO 1: ELETTRICITÀ
LE CARICHE ELETTRICHE
COMPETENZE DI BASE
Osservare ed identificare fenomeni
Avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei
fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli.
Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al suo percorso didattico.
CONOSCENZE
Elettrizzazione per strofinio
I conduttori e gli isolanti
La carica elettrica
La legge di Coulomb
L’elettrizzazione per induzione
ABILITÀ
Identificare il fenomeno dell’elettrizzazione.
Descrivere l’elettroscopio e definire la carica elettrica elementare.
Definire e descrivere l’elettrizzazione per strofinio, contatto e induzione.
Definire la polarizzazione.
Definire i corpi conduttori e quelli isolanti.
Riconoscere che la carica che si deposita su oggetti elettrizzati per contatto e per induzione ha lo stesso segno di quella
dell’induttore.
Formulare e descrivere la legge di Coulomb.
Definire la costante dielettrica relativa e assoluta.
Interrogarsi sul significato di “forza a distanza”.
Utilizzare le relazioni matematiche appropriate alla risoluzione dei problemi proposti.
ILCAMPO ELETTRICO E POTENZIALE
COMPETENZE DI BASE
Osservare ed identificare fenomeni
Avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei
fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli.
Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al suo percorso didattico.
CONOSCENZE
Il vettore campo elettrico.
I campo elettrico di una carica puntiforme
Le linee de campo elettrico
Il flusso di un campo elettrico e il teorema di Gauss
L’energia elettrica
La differenza di potenziale
La circuitazione del campo elettrostatico
Il condensatore piano
ABILITÀ
Definire il concetto di campo elettrico.
Rappresentare le linee del campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi.
Calcolare il campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi.
Definire il concetto di flusso elettrico e formulare il teorema di Gauss per l’elettrostatica.
Definire il vettore superficie di una superficie piana immersa nello spazio.
Applicare il teorema di Gauss a distribuzioni diverse di cariche per ricavare l’espressione del campo elettrico prodotto.
Applicare le relazioni appropriate alla risoluzione dei problemi proposti.
Mettere a confronto campo elettrico e campo gravitazionale
Definire l’energia potenziale elettrica.
Indicare l’espressione matematica dell’energia potenziale e discutere la scelta del livello zero.
Definire il potenziale elettrico.
Definire la circuitazione del campo elettrico.
Utilizzare le relazioni matematiche e grafiche opportune per la risoluzione dei problemi proposti.
LA CORRENTE ELETTRICA
COMPETENZE DI BASE
Osservare ed identificare fenomeni
Avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei
fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli.
Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al suo percorso didattico.
Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive.
CONOSCENZE
L’intensità della corrente elettrica
I generatori di tensione. I circuiti elettrici e le leggi di Ohm
Resistori in serie e in parallelo. Lo studio dei circuiti elettrici
La forza elettromotrice
La trasformazione dell’energia elettrica
La corrente nei liquidi e nei gas
ABILITÀ
Definire la corrente elettrica
Analizzare la relazione esistente tra l’intensità di corrente che attraversa un conduttore e la differenza di potenziale ai suoi capi.
Definire la capacità elettrica.
Illustrare i collegamenti in serie e in parallelo di due o più condensatori..
MODULO 2 : MAGNETISMO E INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
COMPETENZE DI BASE
Osservare ed identificare fenomeni
Avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei
fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli.
Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al suo percorso didattico.
Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive
MAGNETISMO
CONOSCENZE
Magneti
La forza magnetica e le linee di campo magnetico
Forza tra magneti e correnti. Forza tra correnti
L’intensità del campo magnetico
La forza su una corrente e su una carica in moto
Il campo magnetico in un filo e in un solenoide
Il flusso del campo magnetico e il teorema di Gauss
La circuitazione del campo magnetico
Il motore elettrico. L’elettromagnete
ABILITÀ
Analizzare le proprietà magnetiche dei materiali.
Esporre il concetto di campo magnetico.
Definire il campo magnetico terrestre.
Analizzare le forze di interazione tra poli magnetici.
Mettere a confronto campo elettrico e campo magnetico
Interrogarsi sul perché un filo percorso da corrente generi un campo magnetico e risenta dell’effetto di un campo magnetico
esterno.
Analizzare il moto di una carica all’interno di un campo magnetico e descrivere le applicazioni sperimentali che ne conseguono.
Formalizzare il concetto di flusso del campo magnetico.
Definire la circuitazione del campo magnetico.
Discutere l’importanza e l’utilizzo di un elettromagnete.
Valutare l’impatto del motore elettrico in tutte le diverse situazioni della vita reale.
INDUZIONE
ELETTROMAGNETICA
COMPETENZE DI BASE
Osservare ed identificare fenomeni
Avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei
fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli.
Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive
CONOSCENZE
La corrente indotta
La legge di Faraday-Neumann
Il verso della corrente indotta
L’alternatore. Le centrali elettriche
Il trasporto dell’energia elettrica
Il trasformatore. Il consumo di energia elettrica.
ABILITÀ
Definire il fenomeno dell’induzione elettromagnetica.
Formulare e dimostrare la legge di Faraday-Neumann.
Analizzare il funzionamento delle centrali elettriche e nucleari.
Capire come avviene il trasporto dell’energia elettrica. Discutere l’importanza, e la necessità, di fonti rinnovabili di energia
elettrica.
Ragionare sul consumo di energia elettrica e sul risparmio energetico.
ONDE ELETTROMAGNETICHE
COMPETENZE DI BASE
Osservare ed identificare fenomeni
Fare esperienza e rendere ragione 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.
Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione.
Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive.
CONOSCENZE
Il campo elettrico indotto. Il campo magnetico indotto
Le equazioni di Maxwell e il campo elettromagnetico
La propagazione del campo elettromagnetico. La proprietà delle onde elettromagnetiche
Lo spettro elettromagnetico. Le onde radio e le microonde. Infrarosso, visibile e ultravioletto. Raggi X e raggi Gamma
ABILITÀ
Capire cosa genera un campo elettrico e cosa genera un campo magnetico.
Esporre il concetto di campo elettrico indotto
Capire se si può definire un potenziale elettrico per il campo elettrico indotto.
Esporre e discutere le equazioni di Maxwell nel caso statico e nel caso generale.
Definire le caratteristiche dell’onda elettromagnetica.
Descrivere le diverse parti dello spettro elettromagnetico e le caratteristiche delle onde che le compongono.
Descrivere l’utilizzo delle onde elettromagnetiche nel campo delle trasmissioni radio, televisive e nei telefoni cellulari.
MODULO 3: FISICA MODERNA
COMPETENZE DI BASE
LA FISICA OGGI
DALL’ENERGIANUCLEARE AI
QUARK
RELATIVITÀ E QUANTI
Osservare ed identificare fenomeni
Avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei
fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli.
Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive
CONOSCENZE
La crisi della fisica classica.
L’invarianza della velocità della luce
La relatività del tempo e dello spazio
L’equivalenza massa-energia. I quanti di luce.
L’effetto fotoelettrico.
Dualità onda particella.
Il modello di Bohr
L’origine della luce
Fisica moderna e fisica classica
ABILITÀ
Descrivere e discutere l’esperimento di Michelson-Morley.
Formulare gli assiomi della relatività ristretta.
Spiegare perché la durata di un fenomeno non è la stessa in tutti i sistemi di riferimento.
Introdurre il concetto di intervallo di tempo proprio.
Descrivere la contrazione delle lunghezze e definire la lunghezza propria
Riformulare le trasformazioni di Lorentz alla luce della teoria della relatività.
Capire in che modo le teorie sulla relatività hanno influenzato il mondo scientifico.
COMPETENZE DI BASE
Osservare ed identificare fenomeni
Avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei
fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli.
Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive
CONOSCENZE
I nuclei degli atomi. La forza nucleare. La radioattività.
I quark. Le particelle fondamentali.
La medicina nucleare.
La fissione e la fusione nucleare. La scelta nucleare
ABILITÀ
Individuare le particelle del nucleo e le loro caratteristiche.
Descrivere le caratteristiche della forza nucleare.
Descrivere il fenomeno della radioattività.
Descrivere il funzionamento delle centrali nucleari e dei reattori a fusione nucleare.
Discutere rischi e benefici della produzione di energia nucleare.
COMPETENZE DI BASE
Avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei
fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli.
Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive
CONOSCENZE
La fisica oggi. Le frontiere
ABILITÀ
Essere in grado di orientarsi e saper maneggiare un certo numero di modelli scientifici, riconoscendo quando possono essere
applicati, è l’essenza della visione scientifica del mondo.
ATTIVITÀ COMPLEMENTARI
Animazioni e film
MODULO 1
U1
U2
U3
MODULO 2
U1
U2
Laboratori
• Corpi negativi e corpi positivi
• Il principio di sovrapposizione
• Induzione elettrostatica e
polarizzazione
• Funzionamento di un
elettroscopio
• Attrazioni elettriche
• La carica elettrica
• La legge di Coulomb
• Il vettore campo elettrico,
• Campo elettrico di più cariche
puntiformi
• Il potenziale elettrico non dipende
dalla carica di prova
• Spostamento spontaneo delle
cariche
• Capacità di un condensatore piano
• L’intensità di corrente
• Il generatore di tensione
• L’effetto Joule e la potenza
dissipata
• La forza elettromotrice
• I poli magnetici
• Esperimento di Faraday
• Le sostanze ferromagnetiche
• L’intensità della forza magnetica
• Intensità del campo magnetico
indotto
• La legge di Lenz,
• Le forze in campo
• Linee del campo elettrico
• Il campo elettrico
• Energia potenziale elettrica e differenza di
potenziale
• La seconda legge di Ohm
• Lampadine in serie e in parallelo
• Prima e seconda legge di Ohm
• Corrente elettrica nei metalli, nei liquidi e nei
gas
• Il campo magnetico di un filo
rettilineo percorso da corrente
• La forza magnetica
• L’intensità del campo magnetico
• Forze elettromotrici indotte
• La legge di Faraday-Neumann
• Corrente alternata e produzione di energia
elettrica
• Il campo elettromagnetico
• Lo spettro elettromagnetico
MODULO 3
U3
U1
• Tempo che si dilata,
U2
• Radioattività e contatore Geiger
• Decadimenti
U3
Mappe interattive
• La teoria della relatività di Einstein
• Quanti di luce e dualità onda corpuscolo
• Reazioni nucleari: fusione e fissione
• La radioattività e i quark
