LICEO SCIENTIFICO “N. TRON” SCHIO
PROGRAMMAZIONE DI FISICA classe 1ID
INDIRIZZO SCIENTIFICO OPZIONE SCIENZE APPLICATE
A.S. 2016/2017
INDICE
A) Linee generali e competenze
B) Obiettivi specifici di apprendimento
C) Competenze chiavi di cittadinanza
D) Indicazioni didattiche
E) Modalità di verifica e valutazione
F) Programmazione classe I
G) Obiettivi minimi classe I
A) LINEE GENERALI E COMPETENZE (dalle linee guida per i licei scientifici)
Lo studente, al termine del percorso liceale avrà appreso i concetti fondamentali della fisica, le leggi
e le teorie che li esplicitano, acquisendo consapevolezza del valore conoscitivo della disciplina e del
nesso tra lo sviluppo della conoscenza fisica ed il contesto storico e filosofico in cui essa si è
sviluppata.
In particolare, lo studente avrà acquisito le seguenti competenze:
osservare e identificare fenomeni;
formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi;
formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per
la sua risoluzione;
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;
comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive.
Sarà cura dell’insegnante trovare un raccordo con altri insegnamenti (in particolare con quelli di
matematica, scienze, storia e filosofia) e promuovere collaborazioni tra la sua Istituzione scolastica
e Università, enti di ricerca, musei della scienza e mondo del lavoro, soprattutto a vantaggio degli
studenti degli ultimi due anni.
B) OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO (da realizzare nell’arco del primo e
secondo biennio)
La definizione degli Obiettivi Specifici di Apprendimento (OSA) per la fisica intende fornire un
quadro di riferimento per lo sviluppo coerente di conoscenze e abilità che coniughino gli aspetti
cognitivi con quelli più specificamente culturali della disciplina: da un lato la disciplina come
strumento di conoscenza scientifica della realtà, dall’altro l’analisi di come la fisica si colloca
all'interno del pensiero scientifico e di come, interagendo e integrandosi con altre forme di pensiero
(matematico, filosofico, tecnologico, …) contribuisce all'evoluzione storica delle idee.
La presentazione degli OSA è fatta ripartendoli in quattro aree fenomenologiche (Fenomeni
Meccanici, Fenomeni Termici, Fenomeni Elettromagnetici ), un’area che descrive conoscenze e
abilità legate alle procedure e agli strumenti della indagine scientifica (Strumenti, Modelli e
Procedure), un’area che descrive concetti e applicazioni della fisica nell’astronomia e
nell’astrofisica (Terra e Universo) ed un’area che presenta il percorso di conoscenza della materia
dalle sue proprietà macroscopiche alla sua struttura microscopica (Struttura della Materia,
Particelle e Campi). L’ordine di presentazione non è legato all’ordine in cui gli argomenti verranno
proposti in classe dal docente.
I contenuti delle tabelle che seguono, indicano abilità di processo che devono accompagnare gli
studenti lungo tutto il percorso in fisica. Non sono relativi ad un unico periodo, ma distribuiti lungo
tutto l’arco del 1° e 2° biennio.
STRUMENTI, MODELLI E PROCEDURE
Conoscenze
Abilità
Esplorare, misurare, comunicare,
interpretare
- Il metodo sperimentale: osservare, formulare
ipotesi, sperimentare, interpretare, formulare
leggi.
- La definizione operativa delle grandezze
fisiche: grandezze scalari e vettoriali; grandezze
intensive ed estensive.
- Unità di misura e dimensionalità delle
grandezze fisiche. Il sistema internazionale di
misura (SI).
- Leggi fenomenologiche e leggi teoriche.
- Formulazione di modelli descrittivi ed
interpretativi.
- Procedure di utilizzazione di fogli elettronici e
altri strumenti informatici per la
modellizzazione di fenomeni fisici.
- Potere predittivo e limiti di validità di un
modello.
Esplorare, misurare, comunicare,
interpretare
- Descrivere un fenomeno fisico
individuandone le variabili rilevanti.
- Predire relazioni tra variabili.
- Valutare le caratteristiche degli strumenti di
misura: portata, sensibilità, eventuale frequenza
di campionamento.
- Individuare le caratteristiche di trasduzione di
alcuni strumenti.
- Individuare la differenza tra metodi di
misurazione diretti e indiretti.
- Applicare semplici algoritmi per determinare
l'incertezza di misure indirette.
- Valutare, in situazioni sperimentali diverse,
l'attendibilità dei valori misurati: intervallo
d'incertezza, precisione.
- Leggere e costruire, manualmente e con
l’ausilio di strumenti informatici, grafici
cartesiani, istogrammi e tabelle a più entrate.
- Tracciare, manualmente e con l’ausilio di
strumenti informatici, linee di tendenza di dati
sperimentali linearizzati, determinando i valori.
di coefficienti e intercette, interpretandone i
significati fisici.
- Usare modelli matematici per descrivere le
relazioni tra le variabili coinvolte in un dato
fenomeno.
- Utilizzare i rapporti incrementali e
l’integrazione numerica per elaborare semplici
modelli di fenomeni.
1) FENOMENI MECCANICI
Conoscenze
Abilità
Interazione e forza
- Forze come descrittori delle interazioni fra
corpi (meccaniche, elettriche, magnetiche).
- Terzo principio della dinamica.
- Massa e peso.
- Attrito e resistenza del mezzo.
- Momento di una forza e di una coppia di
forze.
- Equilibrio tra forze in situazioni statiche.
- Primo e secondo principio della dinamica.
- Impulso della forza e variazione della quantità
di moto.
- Sistemi isolati: conservazione della quantità di
moto.
Aspetti storici
- Evoluzione dei concetti di massa, di forza e di
interazione.
Interazione e forza
- Progettare ed eseguire esperimenti per
misurare le intensità delle forze agenti su corpi
ed esprimere i risultati nelle corrette unità di
misura.
- Sommare e scomporre forze.
- Individuare in modo grafico e sperimentale il
baricentro di corpi di forma semplice.
- Misurare la forza d’attrito tra solidi in
situazioni statiche e dinamiche.
- Individuare e descrivere le interazioni tra
corpi vincolati e vincoli.
- Descrivere l’effetto prodotto dall’applicazione
di coppie di forze ed effettuare misurazioni per
determinare il momento risultante in situazioni
di equilibrio.
- Realizzare, misurare e discutere situazioni di
moto in cui la risultante delle forze è nulla o
diversa da zero.
- Rilevare moti di caduta di corpi diversi e fare
ipotesi sulle cause di eventuali differenze
riscontrate.
- Eseguire esperimenti sulla conservazione
della quantità di moto in sistemi isolati.
- Spiegare, con riferimento a esempi concreti, la
connessione tra conservazione della quantità di
moto e terzo principio della dinamica.
Spazio, tempo, moto
- Sistemi di riferimento spazio-temporali e
descrizione dei moti.
- Spostamento, velocità e accelerazione come
vettori.
- Moto relativo e composizione delle velocità.
- Moti periodici e oscillatori.
Aspetti storici
- Galilei e la nascita del metodo sperimentale.
Spazio, tempo, moto
- Misurare distanze e intervalli di tempo con
metodi diversi; esprimere le misure in unità di
misura diverse.
- Rappresentare e descrivere le traiettorie di uno
stesso moto visto da riferimenti spaziali diversi.
- Distinguere tra velocità medie e istantanee.
- Rappresentare moti vari osservati nella vita
quotidiana in grafici (s, t) e (v, t) e utilizzarli
per risolvere problemi.
- Ricavare l’equivalenza tra rappresentazioni
grafiche e algebriche di moti uniformi e vari.
- Applicare le proprietà vettoriali di
spostamento, velocità e accelerazione per
analizzare moti in due e in tre dimensioni.
- Descrivere situazioni di moto relativo e
comporre velocità in una e in due dimensioni.
- Ricavare vettorialmente direzione e verso
dell’accelerazione per moti qualsiasi su
traiettoria curva e applicare i risultati al caso
del moto circolare uniforme.
- Misurare la frequenza di fenomeni periodici
con riferimento alla misurazione del tempo.
- Misurare posizioni, velocità e accelerazioni di
un corpo e porle in relazione con le forze
agenti.
Onde meccaniche
- Propagazione di perturbazioni nella materia:
vari tipi di onde.
- Frequenza, intensità e sovrapposizione di
onde armoniche.
- Principio di sovrapposizione e interferenza.
- Riflessione e rifrazione.
- Intensità del suono e sua misura. Timbro e
altezza del suono.
Aspetti storici
- L’evoluzione storica della comprensione dei
fenomeni sonori.
Energia e lavoro
- Lavoro e trasferimento di energia.
- Energia potenziale in configurazioni diverse.
- Energia dei corpi in movimento.
- Conservazione e dissipazione dell’energia
meccanica.
- Bilanci energetici. Rendimento dei
trasferimenti di energia.
- Potenza.
Aspetti storici
- Evoluzione storica del concetto di energia: il
moto perpetuo e il principio di conservazione
dell’energia.
Onde meccaniche
- Produrre onde impulsive in una e due
dimensioni,
descriverne qualitativamente i caratteri,
misurarne le velocità di propagazione.
- Produrre, osservare e descrivere fenomeni di
riflessione e di rifrazione di onde.
- Descrivere le proprietà delle onde armoniche
in relazione alla sorgente e al mezzo:
frequenza, ampiezza, velocità di propagazione,
lunghezza d’onda, fase.
- Misurare l'intensità del suono in funzione
della distanza dalla sorgente ed esprimerla
usando la scala dei decibel.
- Riconoscere forme d’onda risultanti dalla
sovrapposizione di onde armoniche di uguale o
diversa frequenza.
- Caratterizzare un segnale attraverso il suo
spettro di frequenze.
Energia e lavoro
- Individuare e descrivere, con esempi tratti
dalla vita quotidiana, situazioni in cui l’energia
meccanica si presenta come cinetica e come
potenziale (elastica o gravitazionale) e diversi
modi di trasferire, trasformare e immagazzinare
energia.
- Calcolare, anche con l’aiuto di grafici (F, x), il
lavoro di una forza, esprimerlo nelle corrette
unità di misura e metterlo in relazione con i
trasferimenti di energia avvenuti.
- Leggere, costruire e interpretare schemi
grafici che rappresentano flussi di energia tra
sistemi interagenti.
- Servirsi della conservazione dell’energia
meccanica per analizzare situazioni anche
complesse in sistemi con attriti trascurabili, tra
cui il moto di corpi che si muovono nello
spazio interplanetario.
- Applicare il principio di conservazione
dell’energia alla soluzione di semplici problemi
anche in presenza di forze dissipative.
- Descrivere il funzionamento di macchine
semplici.
- Misurare in casi semplici la potenza utile di
macchine e del corpo umano ed esprimere il
risultato nelle corrette unità di misura.
2) FENOMENI TERMICI
Conoscenze
Abilità
Processi ed equilibri
- Equilibrio termico e temperatura.
- Differenze di temperatura e flusso di energia
termica: il calore.
- Capacità termica e calore specifico.
- Conducibilità termica, isolanti e conduttori.
- Stati della materia e cambiamenti di stato.
- Scala assoluta di temperatura ed equazione di
stato dei gas.
- Esperimento di Joule e primo principio della
termodinamica.
Processi ed equilibri
- Descrivere fenomeni in cui avviene un
trasferimento di energia in presenza di una
differenza di temperatura.
- Misurare quantità di calore ed esprimere i
risultati nelle corrette unità di misura.
- Rilevare temperature in diversi fenomeni (di
riscaldamento, raffreddamento, cambiamento di
stato) e analizzarne l’andamento in funzione del
tempo.
- Realizzare esperimenti per confrontare la
conducibilità termica di diversi materiali.
- Misurare variazioni di pressione, volume e
temperatura nei gas e cercare le relazioni tra i
dati.
- Misurare il calore specifico di diversi
materiali.
- Misurare il rapporto joule/caloria.
- Descrivere i flussi di energia occorrenti per
mantenere mediamente costante la temperatura
del pianeta Terra.
Aspetti storici
- Teoria del calorico e primi sviluppi della
teoria termodinamica.
3) FENOMENI ELETTRICI E MAGNETICI
Conoscenze
Abilità
Forze elettriche e magnetiche
- Forze tra cariche elettriche. Legge di
Coulomb.
- Capacità elettrica.
- Differenza di potenziale elettrico.
- Intensità di corrente.
- Isolanti e conduttori: solidi, liquidi e gassosi.
- Resistenza elettrica. Legge di Ohm.
- Potenza elettrica. Potenza dissipata. Effetto
Joule.
- Forze magnetiche (fra magneti, fra corrente
elettrica e magnete, fra correnti elettriche).
- Nodi e maglie nei circuiti elettrici.
- Riconoscere in circuiti semplici la
conservazione della corrente (prima legge di
Kirchhoff).
Forze elettriche e magnetiche
- Eseguire esperimenti in cui si evidenziano
forze di attrazione e repulsione tra cariche
elettriche.
- Risolvere problemi sulle forze reciproche
agenti su due o più cariche elettriche
puntiformi.
- Eseguire e interpretare esperimenti in cui si
evidenziano fenomeni di induzione e di
polarizzazione elettrostatica.
- Realizzare semplici circuiti elettrici con
alimentatori, carichi ohmici, interruttori,
deviatori, collegamenti in serie e parallelo.
- Misurare intensità di corrente, differenze di
potenziale e resistenze elettriche, utilizzando le
corrette unità di misura e riconoscendo
- Risolvere semplici problemi relativi al
bilancio energetico del circuito elettrico
(seconda legge di Kirchhoff).
- Lampade e rendimenti luminosi.
Aspetti storici
- Le origini della teoria dell’elettricità e del
magnetismo.
relazioni di conservazione e di proporzionalità.
- Le origini della teoria dell’elettricità e del
magnetismo.
- Riconoscere sperimentalmente materiali
isolanti e conduttori dell’elettricità.
- Misurare variazioni di resistenza elettrica con
la temperatura.
- Spiegare il funzionamento del condensatore.
- Misurare i tempi di scarica di un condensatore
in un circuito RC ed elaborare un semplice
modello descrittivo dei dati.
- Eseguire esperimenti in cui si evidenziano
forze di attrazione e repulsione magnetica.
- Realizzare una elettrocalamita.
- Spiegare l’andamento del campo
geomagnetico.
4) FENOMENI LUMINOSI
Conoscenze
Abilità
Luce
- Sorgenti luminose e propagazione della luce.
- Ottica geometrica e formazione di immagini.
- Principio di Fermat del tempo minimo di
propagazione.
- Dispersione della luce e spettro della luce
visibile, infrarossa e ultravioletta.
- Illuminazione di un corpo: intensità luminosa
riflessa, diffusa, trasmessa e assorbita. I colori
dei corpi.
- Meccanismo della visione.
Luce
- Realizzare esperienze di riflessione, rifrazione
e diffusione e descriverle utilizzando il modello
dell’ottica geometrica.
- Spiegare la trasmissione di luce mediante
fibre ottiche.
- Misurare distanze focali e rapporti
d’ingrandimento lineari e angolari.
- Utilizzare microscopi, cannocchiali e
telescopi e descriverne il funzionamento.
- Misurare intensità luminose incidenti, riflesse
e trasmesse da corpi trasparenti in funzione del
loro spessore e della distanza dalla sorgente,
utilizzando le relative unità di misura.
- Evidenziare sperimentalmente alcune
proprietà dell’occhio umano.
- Misurare il riscaldamento prodotto dalla
radiazione (visibile e infrarossa) emessa da una
lampadina.
Aspetti storici
- Modelli interpretativi della fenomenologia di
propagazione della luce.
5) TERRA E UNIVERSO
Conoscenze
Abilità
La Terra e il sistema solare
- Metodi di misurazione di grandi distanze.
Unità
di misura astronomiche.
La Terra e il sistema solare
- Spiegare le differenze tra misure del tempo
“naturali” e “convenzionali” e le necessità che
le hanno determinate.
- I moti della Terra: rotazione, precessione,
rivoluzione.
- Modelli geocentrico ed eliocentrico del
sistema
solare.
- Sistemi di riferimento astronomici.
- Descrivere misure eseguibili con metodi di
triangolazione, parallasse e con metodi radar,
dandone esempi e argomentandone i campi di
applicabilità.
Aspetti storici
- La misurazione del tempo e la suddivisione
del giorno e dell’anno nelle antiche società e
oggi.
- Il passaggio dal sistema geocentrico
(geostatico) al sistema eliocentrico.
- Osservare in modo sistematico i moti
apparenti del Sole, della Luna, dei pianeti, delle
stelle, utilizzando le coordinate geografiche e
astronomiche.
- Riconoscere e descrivere il moto degli astri;
spiegare i moti apparenti in termini di sistemi di
riferimento geocentrico ed eliocentrico.
- Descrivere strumenti ottici che consentono di
studiare il cielo da Terra (telescopi rifrattori e
riflettori) e il loro ruolo nel miglioramento della
visione dell’Universo fisico e nel progresso
delle conoscenze scientifiche.
6) STRUTTURA DELLA MATERIA
Conoscenze
Dalle proprietà dei materiali alla struttura
microscopica della materia
- Proprietà dei materiali in termini di
fenomenologie e grandezze fisiche
macroscopiche indicative della loro struttura
microscopica.
- Modello atomico-molecolare della materia dal
punto di vista fisico-chimico per solidi, liquidi
e gas.
- Cariche elettriche nella materia.
- L’elettrone e le sue proprietà.
- Modello di Rutherford: elettroni e nuclei
atomici.
Abilità
Dalle proprietà dei materiali alla struttura
microscopica della materia
- Individuare grandezze fisiche (densità,
elasticità, plasticità, viscosità, calore specifico,
conducibilità termica o elettrica) indicative
della struttura microscopica della materia.
- Misurare, con opportuni metodi, la densità di
corpi solidi, liquidi e gassosi al fine di
osservarne la variazione nei passaggi di stato.
- Descrivere e argomentare gli indizi che
supportano l’ipotesi atomico-molecolare della
materia e le idee sulla struttura degli atomi.
- Individuare fenomeni elettrici o magnetici
come spie della esistenza di cariche negli
atomi.
Aspetti storici
- L’evoluzione della teoria atomico-molecolare: - Descrivere gli esperimenti di Thomson e
dalla chimica alla fisica atomica.
Millikan in relazione alla scoperta dell’elettrone
e alla misura della carica elementare.
- Discutere i modelli atomici di Thomson e
Rutherford alla luce dell’esperimento di Geiger
e Marsden.
- Riconoscere l’ordine di grandezza delle
dimensioni delle molecole, degli atomi e dei
nuclei.
C) COMPETENZE CHIAVE DI CITTADINANZA
Imparare ad imparare:
o organizzare il proprio apprendimento, individuando, scegliendo ed utilizzando varie
fonti e varie modalità di informazione e di formazione ( libri, risorse on-line ecc.)
Comunicare:
o comunicare e comprendere messaggi di genere diverso (tecnico, scientifico) e di
complessità diversa, trasmessi utilizzando linguaggi diversi (verbale, matematico,
scientifico, simbolico, ecc.) e mediante diversi supporti (cartacei, informatici e
multimediali)
o rappresentare i fenomeni utilizzando linguaggi diversi (verbale, matematico,
scientifico, grafico, ecc.) ed esprimere le conoscenze disciplinari mediante diversi
supporti (cartacei, informatici e multimediali)
Collaborare e partecipare:
o interagire in gruppo, soprattutto nella realizzazione di una esperienza o di un
progetto, discutendo e rispettando i diversi punti di vista, valorizzando le proprie e le
altrui capacità, gestendo la conflittualità, contribuendo al meglio all’apprendimento
comune ed al successo del gruppo.
Risolvere problemi:
o affrontare i fenomeni e problematiche ad essi correlate costruendo e verificando
ipotesi, individuando fonti e risorse adeguate, raccogliendo e valutando i dati e
proponendo soluzioni
Individuare collegamenti e relazioni:
o individuare e rappresentare, elaborando argomentazioni coerenti, collegamenti e
relazioni tra situazioni/fenomeni diversi..
Acquisire ed interpretare l’informazione:
o valutare la credibilità/coerenza dei risultati. Assumere un atteggiamento critico nei
confronti delle varie informazioni reperite, ricorrendo sempre a diverse fonti.
D) Indicazioni didattiche
Partendo dalle più semplici esperienze e scegliendo di conseguenza gli esperimenti più adatti, gli
studenti vengono guidati ad acquisire metodologie e procedure proprie dell’indagine scientifica. La
progettualità è una vera e propria attività trasversale a cui corrispondono come contenuti specifici
l’analisi dei problemi e lo studio degli esperimenti e come abilità la costruzione di schemi a blocchi
e diagrammi di flusso, con l’indicazione delle variabili in entrata, intermedie e in uscita. Ogni fase
di lavoro deve essere riconosciuta dallo studente come parte di un itinerario di ricerca precostituito,
ma che può richiedere adattamenti e decisioni durante la realizzazione. Mettere in luce i gradi di
libertà delle esperienze serve a rendere gli studenti consapevoli di quali scelte siano consentite
all’interno del protocollo di lavoro. E’ bene abituare gli studenti a prevedere tra le variabili anche
l’errore e l’imprevisto, perché possono essere utili per migliorare il progetto di ricerca con
successive approssimazioni e per ulteriori esplorazioni.
Per quanto riguarda la fase esecutiva é opportuno che gli studenti lavorino in piccoli gruppi: nel
lavoro di gruppo svolge infatti un ruolo essenziale l’interazione “tra pari”. Esperienze eseguite dal
docente possono essere motivate da problemi di sicurezza o logistici. La descrizione delle tecniche
strumentali risulta più concreta e accessibile agli studenti se viene svolta in laboratorio davanti alla
strumentazione.
Fin dall’inizio del corso si presterà attenzione ai problemi di sicurezza illustrando adeguatamente
agli studenti la natura dei rischi e i mezzi di difesa ed esigendo uno scrupoloso rispetto delle norme.
Sono inoltre momenti didattici molto formativi la valutazione dei pregi e dei limiti dell’esperimento
rispetto agli obiettivi prefissati, la discussione della coerenza dei risultati e la ricerca delle eventuali
cause di errore.
L’esperienza di laboratorio può anche aver lo scopo di far emergere domande ed esigenze di
chiarificazione. Nell’affrontare i vari temi può essere utile una prima fase di carattere esplorativo in
cui gli studenti “interrogano la natura” e gradualmente imparano “a far domande”. Poi, una volta
emerso un concetto importante, é indispensabile vederne le implicazioni, ad esempio attraverso la
conferma o meno delle previsioni che l’utilizzazione del concetto permette di fare.
Man mano che vengono costruite nuove conoscenze é opportuno utilizzarle oltre che in nuove
situazioni sperimentali anche in esercizi e problemi, scelti non per applicare banalmente le formule,
ma per stimolare e verificare le capacità progettuali dello studente attraverso l’analisi della
situazione reale, la scelta delle modalità più opportune per conseguire il risultato e la giustificazione
logica delle varie fasi della soluzione.
In casi simili a quelli studiati sperimentalmente è bene che gli studenti siano gradualmente portati a
fare previsioni dell’ordine di grandezza del risultato prima ancora di effettuare i calcoli.
Il computer sarà utilizzato soprattutto per l’elaborazione dei dati e come ausilio nella stesura di
relazioni. La simulazione di esperienze non sarà introdotta prima del secondo anno, in modo che gli
studenti abbiano già chiaro il rapporto tra mondo reale e modellizzazione e non confondano la
simulazione (che è comunque un modello semplificato) con la realtà.
Anche l’uso di film e audiovisivi può trovare una sua opportuna collocazione per mostrare
situazioni non gestibili direttamente a scuola o per ampliamenti, ma non come surrogato
dell’esperienza in laboratorio o sostituto della lezione.
E) MODALITÀ DI VERIFICA e VALUTAZIONE
La prova orale potrà consistere in interrogazioni tradizionali, discussioni con gli studenti anche a
gruppi e dal posto, in somministrazione di questionari. Per mezzo di un colloquio si cercherà di
chiarire eventuali dubbi su prove scritte e pratiche e di mettere in luce le modalità di ragionamento
seguite dagli alunni nella soluzione di problemi. (Griglia di valutazione allegata al PTOF)
La prova scritta verterà su esercizi e problemi riguardanti gli argomenti sviluppati, in modo da
verificare le conoscenze acquisite, le abilità applicative e le capacità logico-deduttive. A tale scopo,
gli esercizi e i problemi proposti non richiederanno solo la semplice applicazione delle formule
acquisite, ma anche una rielaborazione personale dell’argomento in modo che l’alunno giunga ad
una applicazione consapevole dei concetti appresi. (Griglia di valutazione allegata al PTOF)
Le relazioni sulle esperienze di laboratorio alle quali gli studenti prenderanno parte in modo diretto
o indiretto hanno lo scopo di aiutarli sia a riesaminare le ragioni per cui si è operato in un certo
modo, sia a considerare l’effetto delle incertezze nella misura, sia a individuare eventuali cause di
errore in modo che le conclusioni alle quali giungono siano significative, sia a rendere la loro
comunicazione sempre più puntuale, essenziale ed appropriata.
In sede di valutazione si terrà conto anche dei contributi nelle discussioni, del comportamento in
laboratorio, del successo nella soluzione di problemi e del grado di partecipazione e di impegno.
Altre volte agli studenti sarà richiesto di completare e consegnare delle schede appositamente
strutturate per il lavoro che si sta svolgendo in laboratorio. Tali schede, oltre ad essere un valido
strumento per verificare la comprensione di quanto i ragazzi stanno eseguendo, hanno lo scopo di
indirizzare il loro lavoro e far emergere problematiche che potrebbero, altrimenti, non affiorare.
Ulteriori elementi che potranno influenzare la valutazione coinvolgono il grado di partecipazione e
di impegno, il contributo nelle discussioni, l’atteggiamento tenuto in laboratorio.
Sono previste almeno due prove scritte per quadrimestre; tre al massimo nel primo periodo, quattro
al massimo nel secondo periodo
Il voto conclusivo, sia di periodo che dell'anno scolastico, verrà da una media pesata delle
valutazioni conseguite dall'alunno, (media pesata secondo criteri che il singolo insegnante avrà cura
di chiarire agli allievi). Importanza maggiore verrà comunque assegnata agli esiti delle verifiche
scritte e dei colloqui orali, visto che le relazioni di laboratorio sono per loro natura frutto di un
lavoro cooperativo nel quale è difficile riconoscere il contributo di ognuno.
Criteri di valutazione: secondo quanto previsto dalle griglie di valutazione di Dipartimento,
allegate al PTOF.
Note generali
Il programma di inizio anno è presentato in moduli suddivisi in unità, la cui numerazione
corrisponde a quella dei capitoli nel testo in adozione.
F) Programmazione classe PRIMA
NOTA: con il simbolo (*) vengono evidenziate esperienze di laboratorio fortemente consigliate
Testo: Antonio Caforio e Aldo Ferilli, FISICA! Pensare l’Universo, Le Monnier scuola.
SEZIONE A: Introduzione alla fisica
UNITA’ 1. La misura: il fondamento della fisica
OBIETTIVI
CONOSCENZE
CAPACITA’ /ABILITA’
COMPETENZE
Concetto di grandezza fisica e di
misura di una grandezza
Il sistema Internazionale di unità
Le grandezze fisiche fondamentali e
derivate: lunghezza, intervallo di
tempo, massa, area, volume, densità
Saper utilizzare multipli e
sottomultipli di una unità di misura
Saper utilizzare correttamente le
regole di scrittura dei simboli
Saper utilizzare la notazione
scientifica e valutare gli ordini di
Saper ricavare le dimensioni di una
grandezza derivata attraverso
l’analisi dimensionale
Saper convertire le unità di misura
tra loro.
Le potenze di 10 e loro proprietà
grandezza
Saper operare calcoli ponendo il
corretto numero di cifre significative
nei risultati
OBIETTIVI MINIMI:
Saper operare con la notazione scientifica dei numeri
Saper utilizzare multipli e sottomultipli di una unità di misura
Saper convertire la misura di una grandezza fisica da una unità di misura ad un’altra
Contenuti
Esperienze di laboratorio suggerite
Di cosa si occupa la fisica
Le grandezze fisiche
Il sistema internazionale
La misura delle grandezze fondamentali della
meccanica
Numeri grandi e numeri piccoli
Fare stime: i problemi di Fermi
Misure dirette e indirette
Uso del metro a nastro, del calibro e della
bilancia elettronica *
Misura di lunghezze col calibro *
Misure di area e volume
Tempi
Settembre Ottobre
UNITA’ 2. Elaborazione dei dati in fisica
OBIETTIVI
CONOSCENZE
ABILITA’/CAPACITA’
COMPETENZE
Le caratteristiche degli strumenti di
misura
L’incertezza nelle misure dirette e
indirette
Le cifre significative di una misura
I rapporti, le proporzioni.
I grafici
La proporzionalità diretta e inversa
La proporzionalità quadratica diretta e
inversa
Lettura e interpretazione di formule e
grafici
Distinguere tra i diversi tipi di errore
nella misura di una grandezza fisica
Saper effettuare semplici calcoli
matematici, impostare proporzioni e
ricavare percentuali
Saper ricavare le formule inverse
Saper valutare l’ordine di grandezza
di una misura e la sua precisione.
Saper rappresentare graficamente le
relazioni fra le grandezze fisiche
Saper calcolare l’incertezza di una
misura diretta e di una misura indiretta
Saper esprimere il risultato di una
misura con il corretto uso di cifre
significative
Saper leggere e interpretare formule e
grafici
OBIETTIVI MINIMI:
Rappresentare dati sperimentali e determinare gli errori nelle misure dirette ed indirette
Saper individuare relazioni di proporzionalità diretta ed inversa tra grandezze fisiche
Contenuti
Errori di misura
Stima dell’errore
La precisione di una
misura
Propagazione errori e
cifre significative
La costruzione di un
grafico cartesiano
Rappresentazioni di dati
sperimentali
Rappresentazione
matematica e grafica di
leggi fisiche
Esperienze di laboratorio suggerite
Sensibilità degli strumenti e incertezza: metro a nastro, calibro, bilancia
elettronica, cronometro
Misura delle dimensioni della massa e calcolo del volume di un
parallelepipedo e di un cilindro metallici con rispettivi errori.
Determinazione della densità dei metalli costituenti e confronto con i valori
riportati in letteratura *
Misura ripetuta del periodo di un pendolo
Relazione tra la massa agganciata ad una molla ed il suo allungamento:
rappresentazione grafica e determinazione analitica della costante di
proporzionalità
Tempi
Ottobre
Dicembre
UNITA’ 3. Grandezze scalari e grandezze vettoriali
OBIETTIVI
CONOSCENZE
ABILITA’/CAPACITA’
Il vettore spostamento
Due esempi di vettori: velocità e
accelerazione
Le operazioni con i vettori
La scomposizione di un vettore
Saper operare graficamente con i
Saper risolvere semplici problemi
vettori
relativi all’algebra vettoriale,
Saper distinguere tra grandezze scalari utilizzando le funzioni goniometriche
e vettoriali
COMPETENZE
OBIETTIVI MINIMI:
Essere in grado di distinguere tra grandezze scalari e grandezze vettoriali
Saper sommare e scomporre vettori sia per via grafica che per via algebrica
Contenuti
Esperienze di laboratorio suggerite
Lo spostamento: una grandezza fisica per
descrivere il movimento
Somma di spostamenti
Scalari e vettori
Alcune operazioni sui vettori
Scomposizione di un vettore
Verifica della natura vettoriale delle forze mediante
misura, a diversi angoli, delle due forze necessarie ad
equilibrare il peso di un corpo.
Tempi
gennaio
SEZIONE B: Le forze e l’equilibrio
UNITÀ 4 – La natura vettoriale delle forze
CONOSCENZE
ABILITA’/CAPACITA’
Concetto di forza. Il newton.
La forza peso
Proprietà della forza elastica, delle
forze vincolari e delle forze di attrito
(statico e dinamico)
Riconoscere e distinguere la natura di Saper formalizzare e risolvere
forza peso, forza di attrito e reazioni
problemi relativi alla forza peso, forza
vincolari
di attrito e forza elastica
Applicare la legge di Hooke
COMPETENZE
OBIETTIVI MINIMI:
Saper formalizzare e risolvere semplici problemi relativi alla forza peso, forza di attrito e forza elastica
Contenuti
Esperienze di laboratorio suggerite
Tempi
Le forze e i loro effetti
Misura delle forze: il dinamometro
Natura vettoriale delle forze
La forza peso
Reazione ad una deformazione: la forza elastica
Le forze vincolari e di attrito (statico e
dinamico)
La legge di Hooke (eventuale rielaborazione esperienza febbraio
di cui all'unità 2, se già svolta)
Misure sulla forza di attrito radente statico e dinamico
(verifica della legge di attrito) *
UNITÀ 5: L’equilibrio dei solidi
CONOSCENZE
ABILITA’/CAPACITA’
I concetti di punto materiale e corpo Valutare l’effetto di più forze su un
rigido
corpo rigido
L’equilibrio del punto materiale e del Determinare l’equilibrio di un punto
COMPETENZE
Analizzare situazioni di equilibrio
statico di corpi puntiformi e rigidi
individuando le forze applicate
corpo rigido
Il momento di una forza e di una
coppia di forze
Le leve
Il baricentro e i tipi di equilibrio
materiale e di un corpo rigido
Ricavare le condizioni di equilibrio di
una leva e riconoscere i tipi di leva
Determinare le condizioni di
equilibrio di un corpo su un piano
inclinato
OBIETTIVI MINIMI:
Saper giustificare le condizioni di equilibrio statico di un punto materiale e di un corpo rigido
Conoscere le leve e saper risolvere problemi elementari inerenti ad esse
Contenuti
Esperienze di laboratorio suggerite
Tempi
L’equilibrio del punto materiale
Il momento di una forza e di un sistema di forze
Il momento di una coppia di forze
L’equilibrio di un corpo rigido
Baricentro e stabilità dell’equilibrio
Misura della componente parallela e perpendicolare Marzo
della forza peso di un corpo su di un piano inclinato Aprile
*
Equilibrio di un'asta vincolata
Il baricentro e l’equilibrio dei corpi rigidi (esperienza
dimostrativa col parallelepipedo deformabile,
paradosso meccanico del doppio cono)
UNITA’ 6. La pressione e l’equilibrio dei fluidi
OBIETTIVI
CONOSCENZE
ABILITA’/CAPACITA’
Gli stati di aggregazione molecolare
La definizione di pressione e le sue
unità di misura
Le leggi di Pascal e di Stevin
L’esperienza di Torricelli e le
caratteristiche della pressione
atmosferica
La spinta di Archimede e le
condizioni di galleggiamento
Saper determinare la pressione dovuta Saper formalizzare e risolvere
semplici problemi di statica dei fluidi,
ad una forza o esercitata da liquidi
utilizzando opportuni strumenti
sottoposti alla gravità.
matematici
Applicare le leggi di Pascal, Stevin e
Archimede nello studio dell’equilibrio
dei fluidi e dei corpi immersi nei
fluidi.
COMPETENZE
Comprendere il ruolo della pressione
atmosferica in diversi fenomeni.
OBIETTIVI MINIMI:
Conoscere e applicare le leggi di Pascal e di Stevin
Determinare le condizioni di equilibrio dei fluidi e dei corpi immersi nei fluidi.
Conoscere le caratteristiche della pressione atmosferica
Saper risolvere problemi elementari inerenti la statica dei fluidi e il torchio idraulico.
Contenuti
I fluidi e la pressione.
Il principio di Pascal.
Torchio idraulico e i freni delle automobili.
La pressione nei liquidi.
Variazione di pressione con la profondità: legge di
Stevino.
Vasi comunicanti.
La pressione atmosferica e la sua misura.
Il galleggiamento dei corpi: la spinta di Archimede.
Principio di Archimede.
Navi, sommergibili e palloni aerostatici.
Esperienze di laboratorio suggerite
Tempi
Esperienza dimostrativa sul principio di Pascal*
Misura della spinta di Archimede
Esperienza dimostrativa sulla legge di Stevin e sui
vasi comunicanti
Esperienze dimostrative sulla pressione
atmosferica mediante pompa del vuoto: emisferi di
Magdeburgo, crepavesciche, espansione palloncini
e schiume nella campana del vuoto, aspirazione di
liquidi.*
Aprile
Maggio
G) RIEPILOGO OBIETTIVI MINIMI
Al termine del primo anno lo studente dovrà acquisire le seguenti conoscenze e abilità ritenute obiettivi minimi:
Saper utilizzare multipli e sottomultipli di una unità di misura
Saper convertire la misura di una grandezza fisica da una unità di misura ad un’altra
Saper operare con la notazione scientifica dei numeri
Rappresentare dati sperimentali e determinare gli errori nelle misure dirette ed indirette
Saper individuare relazioni di proporzionalità diretta ed inversa tra grandezze fisiche
Essere in grado di distinguere tra grandezze scalari e grandezze vettoriali
Saper sommare e scomporre vettori sia per via grafica sia per via analitica
Saper giustificare le condizioni di equilibrio statico di un punto materiale, di un corpo rigido, di un fluido e le
condizioni di galleggiamento di un corpo in un fluido.
Conoscere le caratteristiche della pressione atmosferica
Conoscere le principali applicazioni pratiche della statica dei corpi rigidi e dei fluidi: leve e torchio
idraulico. Saper risolvere problemi elementari inerenti leve e torchio idraulico.
Comunicare usando in modo appropriato il linguaggio scientifico in maniera essenziale.
Schio, 26 ottobre 2016
Firma
Maria Cascone
