Liceo Classico e Linguistico “G. Carducci” - Bolzano
Anno scolastico 2016/2017
PIANO DI LAVORO INDIVIDUALE del Prof. Leonardo COLLETTI
per la classe: V A (Classico)
materia: Fisica
COMPETENZE GENERALI DELLA DISCIPLINA
Si insegna e si apprende la FISICA in virtù dei seguenti aspetti:
è una palestra per la mente in quanto a spirito di osservazione, a analisi di modelli esplicativi,
a sintesi da una pluralità di eventi;
è la disciplina rappresentativa del procedimento scientifico, in quanto metodo intersoggettivo
per eccellenza attraverso il quale l'umanità apprende delle relazioni tra gli eventi del mondo;
illustra la realtà materiale e tecnologica che ci circonda.
COMPETENZE SPECIFICHE
Obiettivi minimi da perseguire
L'obiettivo minimo principale è contribuire allo sviluppo di un sistema di pensiero critico, autonomo,
argomentativo, capace di ascolto, di correzione e di miglioramento. Questo è il nobilissimo obiettivo
minimo principale, al di là dei singoli contenuti disciplinari, ed è perseguito sebbene non sia di facile,
valutazione: esso si lega infatti all'aspetto della persona stessa dello studente.
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Dal punto di vista dei contenuti, l'acquisizione di un progresso verso un tale sviluppo dovrà essere
dimostrato attraverso la conoscenza dei principi teorici e pratici dei temi dell'elettromagnetismo e
della fisica moderna (atomica, nucleare, cosmologica). La scelta di parlare anche di argomenti in sé
altamente specialistici (come quelli della fisica moderna) va vista anche come attività di orientamento
e di educazione alla cittadinanza, nel senso di offrire uno sguardo su quali siano i temi di cui si
occupa la ricerca, e di tentativo di fascinazione verso la cultura scientifica.
Eventuali obiettivi di eccellenza
Esercizi/ concetti in cui è richiesto un livello di astrazione leggermente o di poco superiore a quanto
affrontato in classe e/o esercizi per cui è richiesta velocità di esecuzione. Tali esercizi/concetti
vengono proposti nelle prove scritte e in quelle orali quando se ne presenti il caso e consentono, se
risolti o parzialmente risolti, il voto massimo (10) o quasi (9), rispettivamente. La correzione in
classe sarà poi occasione di approfondimento per tutti.
Altri obiettivi (di metodo di studio, comportamentali ecc.)
Capacità di illustrare il problema, matematico o fisico, con il linguaggio opportuno; capacità di
inserire la problematica nel contesto più vasto disciplinare ed extra-disciplinare; apprezzamento dello
sforzo conoscitivo compiuto dall'uomo, apprezzamento dell'approccio conoscitivo dialogico, serio,
lieto, curato, approfondito, con uno sfondo di ricerca di significato.
CONTENUTI DISCIPLINARI
La legge di Coulomb. Il campo elettrico. Definizione operativa. Le linee di forza. Il campo elettrico
della carica puntiforme e del dipolo.
Potenziale elettrico come proprietà del campo elettrico, differenza di potenziale o voltaggio o
tensione. Analogia col campo gravitazionale.
Il campo magnetico. Caratteristiche del campo magnetico. L'importanza della scoperta di Volta.
L’esperimento di Oersted: la corrente elettrica come sorgente di un campo magnetico. L'effetto di
un campo magnetico su una carica in moto: la forza di Lorentz. Direzione, verso, intensità. Il
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prodotto vettoriale, la regola della mano destra. Unità di misura del campo magnetico. Il campo
magnetico generato da filo rettilineo, spira, solenoide: dipendenza dalla intensità di corrente e
dalla distanza. Legge di Biot-Savart.
Applicazioni della forza di Lorentz: il tubo catodico (effetto termoelettronico), il ciclotrone di
Lawrence: ruolo di campo magnetico e di campo elettrico. Utilizzo medico del ciclotrone (cenni).
La scoperta di Faraday: l'induzione elettromagnetica. Il concetto di flusso di un vettore. La legge
di Faraday-Neumann-Lenz. Forza elettromotrice indotta e ddp. Significato del segno meno. Il
principio di funzionamento della dinamo. Cenni alle centrali idroelettriche. “Il fisico furbetto con
l'elettrodotto sopra al tetto”; il sistema antitaccheggio.
Le (quattro) equazioni di Maxwell: presentazione euristica e significato. Le onde elettromagnetiche
come propagazione della perturbazione del campo elettrico. L'aspetto "congetturale" del lavoro di
Maxwell e l'aspetto "corroborativo" della scoperta di Hertz. Lo spettro elettromagnetico. La storia
dell'elettromagnetismo come esempio del caratteristico procedere del pensiero scientifico: dalla
scoperta tecnica di Volta, a Oersted, a Faraday, alla formalizzazione e predizione di Maxwell, alla
corroborazione di Hertz, alla tecnologia di Marconi. Le ricadute tecnologiche e i legami con lo
sviluppo della società, ad es. l'emancipazione della donna.
L'ipotesi atomica da suggestione poetica (Lucrezio) a congettura scientifica operativa.
Il modello di atomo di Thomson, il senso dell'esperimento di Rutherford e il modello nucleare di
atomo. Problema con l'atomo di Rutherford; la soluzione di Bohr. Il modello di atomo
contemporaneo: orbitali atomici come distribuzione di probabilità di trovare l'elettrone.
Il nucleo atomico. L'interazione forte tra i nucleoni e sue caratteristiche: strong,
charge-independent, short-range. La forza secondo Yukawa. I quark: up e down, carica frazionaria.
Quark e leptoni. Quali sono le quattro interazioni fondamentali. Il problema (newtoniano) della
forza "a distanza" e il concetto di campo come mediatore delle forze. Dimostrazione euristica del
campo gravitazionale come deformazione della geometria spaziale attorno alle masse. L'idea di
quantizzazione del campo: gluoni, fotoni, gravitoni, W, Z (Rubbia). Numero atomico e numero di
massa di un atomo. Il concetto di isotopo. La stability valley. Radiazioni alpha, beta, gamma: in
che cosa consistono. Catena di decadimento e tempi di dimezzamento. Fissione dell’uranio,
esempio di un canale di decadimento. Conservazione della carica elettrica e del numero di
nucleoni. Il difetto di massa dei prodotti e la sua trasformazione in energia secondo la legge di
Einstein E = mc². Reazione a catena controllata, il rallentamento dei neutroni e l'esperimento della
vasca dei pesci rossi. Schema di una centrale nucleare: barre di combustibile (il problema
dell'arricchimento dell'Uranio, soglia del 4% e utilizzi bellici), barre di moderazione, barre di
controllo o assorbimento, circuito di raffreddamento. Cenni all'incidente di Chernobyl. La fusione
nucleare: il ciclo (di Bethe) protone-protone. Il Sole: età e ciclo di vita. Il ciclo di vita delle stelle:
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nana bruna, gigante rossa, supernova, stella di neutroni, buco nero. Età e origine dell'Universo: il
red-shift, l'espansione dell'Universo e la legge di Hubble. Penzias e Wilson e la scoperta della
radiazione di fondo. Spiegazione euristica della variazione di frequenza della radiazione di fondo e
del red-shift utilizzando una slinky. Cenni alla radiazione di corpo nero, in particolare a 3K.
L'ipotesi del Big-Bang. L'equilibrio tra spinta inerziale espansiva e attrazione gravitazionale: il
parametro "massa oscura" nelle equazioni di Fridman e Einstein sul destino dell'Universo.
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METODOLOGIE E STRUMENTI
Mi propongo di coltivare l'interesse e di essere esplicito nell'indicare il livello di capacità richiesto, il
metodo di valutazione, la finalità del corso. Come sempre si farà ogni sforzo per comunicare un
orizzonte della disciplina il più allargato possibile, ovvero sollecitando il pensiero trasversale tra le
discipline. Inoltre si cercherà di alleggerire la parte formale e di badare alla sostanza, senza
banalizzare la disciplina, ma rendendola concreta. La lezione sarà intervallata da momenti di dialogo
anche extradisciplinari, con l'intento di togliere l'eventuale tensione e di alleggerire la mattinata degli
studenti [che continuo a ritenere di durata e varietà eccessiva, e controproducente per
l'apprendimento] e di integrare l'azione educativa.
Ci sarà occasione per sperimentare e osservare eventi in laboratorio.
Tipicamente una lezione si svolge così:
- alla lavagna, o camminando tra i banchi, introducendo un tema, cercando di partire da quanto è già
noto, oppure da un orizzonte di senso molto generale, e stimolando le prime domande e i primi
tentativi di risposta;
- introduzione delle prime definizioni per impostare il problema, disegni e commenti esplicativi alla
lavagna; esortazione a prendere appunti autonomamente;
-momento di riflessione, di spazio per domande e considerazioni; eventuale dettatura dell'essenziale
sull'argomento;
- breve momento di stacco dall'argomento, riferimento alla cronaca, alla vita scolastica, a desideri e
aspirazioni degli alunni (es. orientamento post-diploma, festival, eventi sportivi, culturali, fatti di
cronaca, problematiche sociali...), eventualmente anche con possibili collegamenti all'argomento
svolto;
- riassunto del senso della lezione, del "today's take-home point", definizione delle linee guida per lo
studio casalingo, rimando a bibliografia o altro.
La filosofia delle mie adozioni è quella di suggerire una ricerca di fonti per la consultazione
autonoma e alternativa degli argomenti. Il libro di testo è visto come una delle molte "altre
campane", mentre il ruolo di campana principale è ovviamente quello del docente e dei relativi
appunti. Gli studenti sono sempre incoraggiati ad utilizzare anche l'enciclopedia e i mezzi informatici
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di cui sono spesso fruitori (internet: wikipedia, youtube, google) per complementare gli argomenti
fatti in classe con immagini e filmati.
Il libro di testo, riferimento principale per gli esercizi assegnati a casa, è:
Caforio, Ferilli, Fisica!, Le Monnier.
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VERIFICHE E CRITERI DI VALUTAZIONE
Il punto essenziale di cui si tiene conto è se l'alunna/o abbia assorbito i nuclei fondamentali degli
argomenti proposti, ovvero se riesca a riprodurre i contenuti minimi in autonomia.
La valutazione scritta giunge al termine di ogni unità didattica, in modo che risulti evidente se lo
studente abbia raggiunto la sufficienza sulla stessa.
Nella valutazione scritta il range dei voti comprende, come previsto dalla delibera del collegio
docenti, tutti i voti dall'uno al dieci, comprese le frazioni di voto (mezzo voto, il “+” corrisponde a
+0.25, il “-” a -0.25).
Il voto uno corrisponde all'elaborato consegnato in bianco, o con la sola intestazione.
Il voto sei corrisponde alla sufficienza (sono segnalati esplicitamente, di volta in volta, gli esercizi la
cui soluzione corrisponde a tale livello).
Il voto otto o otto e mezzo corrisponde al saper risolvere senza errori di sorta esercizi del calibro
proposto e corretto in classe e a casa.
I voti nove e dieci corrispondono non solo al saper risolvere esercizi del calibro proposto in classe
ma
al
saper
almeno
impostare
e/o
risolvere
esercizi
dove
l'alunna/o
è
chiamata
/o a ragionare, utilizzando elementi noti, in un modo non preventivamente visto in classe. Non si può
dare dieci per la mera riproposizione dei contenuti visti in classe! Occorre far capire alle ragazze/i,
persone meritevoli di incoraggiamento alla speranza di poter fare qualcosa di originale, che si può
fare di più (senza per altro lasciare che si disperino se non vi riescono).
La valutazione orale comprende le interrogazioni vere e proprie e l'osservazione del livello di
partecipazione con interesse e curiosità, in modo costruttivo o anche solo intuitivo durante le lezioni
e sugli esercizi proposti in classe, la predisposizione ad un ascolto partecipe ed attivo, il portare il
materiale necessario e il mantenerlo in ordine, lo svolgere con precisione i compiti assegnati, in classe
e a casa, il seguire con attenzione la correzione di compiti, il saper trasferire in un nuovo contesto le
conoscenze acquisite. In tutti questi casi, oltre le valutazioni vere e proprie nelle situazioni più chiare
ed evidente, si farà uso in particolare di valutazioni “+” e “-” che denotano un intervento
significativamente positivo o la dimostrazione di una carenza, organizzativa, conoscitiva,
partecipativa a cui l'alunno/a deve porre rimedio.
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L'interrogazione vera e propria non viene di solito concordata con il docente ma viene somministrata
di preferenza agli alunni che risultino insufficienti nella prova scritta, in modo da poter valutare,
attraverso il dialogo, le difficoltà o la capacità di recupero sull'argomento specifico.
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EVENTUALI ATTIVITA' DI RECUPERO - ULTERIORI INDICAZIONI
Le alunne che risultano insufficienti nelle verifiche vengono invitate a rivedere gli elementi di base e
irrinunciabili del relativo modulo disciplinare, anche eventualmente con l'assegnazione di ulteriori
esercizi specifici e/o con l'invito ad approfittare dello sportello settimanale proposto dalla scuola
dove un docente è a disposizione per correggere gli esercizi e spiegare gli errori.
Bolzano, 22 settembre 2016
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