fisica - StudioMatematica
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LICEO CLASSICO ANDREA DA PONTEDERA PIANO DI LAVORO DI FISICA CLASSI QUINTE A.S. 2010-2011 OBIETTIVI L'insegnamento della fisica nell’ultimo anno del liceo, come naturale prosecuzione dell'attività didattica svolta l’anno precedente, sposterà gradualmente l'attenzione dagli aspetti prevalentemente empirici e di osservazione analitica verso gli aspetti concettuali, la formalizzazione teorica e i problemi di sintesi e valutazione. Si richiede che gli studenti sviluppino specifiche capacità di astrazione, nonché capacità di vagliare e correlare le conoscenze e le informazioni scientifiche, recependole criticamente e inquadrandole in un unico contesto. Al termine del corso degli studi gli studenti dovranno aver acquisito una cultura scientifica di base che permetta loro una visione critica ed organica della realtà sperimentale. Dovranno inoltre: • sapere che cosa è la fisica • conoscere le definizioni di tutte le grandezze fisiche considerate e le relative unità di misura • sapere scrivere correttamente e interpretare il risultato di una misura • sapere utilizzare in modo corretto le unità di misura del S. I. • sapere operare con le grandezze fisiche vettoriali • conoscere le caratteristiche, le proprietà, i limiti di validità dei fenomeni fisici studiati • conoscere e aver compreso il significato dei principi di conservazione • conoscere i risultati principali della fisica del XX secolo identificando le novità concettuali introdotte nella fisica classica • saper risolvere esercizi e problemi applicando in modo corretto le leggi studiate. Con l'attività di laboratorio gli studenti dovranno: • aver sviluppato la capacità di effettuare semplici esperimenti (esperienze con i circuiti elettrici, verifica sperimentale della legge di Joule, determinazione dell’equivalente meccanico della caloria) • aver imparato a elaborare i dati, anche con l’uso del calcolatore, e a esprimere considerazioni sui risultati. METODOLOGIA Si dedicherà all’elettromagnetismo la prima parte dell’anno scolastico, posticipando al secondo quadrimestre lo studio della termodinamica. Questo per esaminare nel periodo dell’anno in cui i ragazzi sono meno stanchi i concetti e gli esercizi sui campi vettoriali che spesso risultano di più difficile comprensione rispetto a quelli relativi alla termologia e calorimetria, oltretutto già noti agli studenti perché inseriti nei programmi di scienze degli anni precedenti. Le teorie saranno introdotte mettendone in evidenza l'evoluzione e il progressivo affinamento. Saranno sempre discussi i campi di validità dei modelli oggetto di studio. Si introdurranno nozioni di storia della fisica, come parte importante della formazione culturale dello studente e si inviteranno gli studenti, come in seconda liceo, a leggere testi scientifici. Si illustrerà come alcuni concetti siano stati spesso oggetto di riflessione in campo filosofico. L'attività di laboratorio prevederà sia esperimenti eseguiti dagli alunni sia altri presentati dall'insegnante che saranno comunque sempre oggetto di discussione e riflessione mentre l’insegnante li illustra. L' uso dell' elaboratore aiuterà a comprendere le conseguenze di determinate ipotesi e le implicazioni di un modello. Inoltre si potranno effettuare programmi di simulazione per lo studio degli aspetti che non si prestano ad esercitazioni in laboratorio. Le prove scritte comprenderanno esercizi e problemi non limitati ad una automatica applicazione di formule, ma orientati sia all' analisi critica del fenomeno considerato, sia alla giustificazione logica delle varie fasi del processo di risoluzione. Si procederà in parallelo tra le classi delle diverse sezioni del liceo classico prevedendo anche lezioni in parallelo in parallelo per consolidare e approfondire gli argomenti oggetto di studio e prove di verifica in parallelo concordate tra i docenti delle sezioni come momento conclusivo del lavoro svolto. Si effettueranno frequenti verifiche orali brevi in modo da coinvolgere la classe nel suo complesso e stimolare così l’interesse e la partecipazione. Si controllerà assiduamente il lavoro svolto dagli studenti Si solleciterà l'autonomia dell’allievo a effettuare ragionamenti e dimostrazioni. STRUMENTI Esperienze in laboratorio di fisica Analisi dei dati in laboratorio di informatica Visione di filmati di particolare interesse scientifico Lezioni fuori sede e visite a musei MODULI • Elettrostatica • La corrente elettrica continua • Il campo magnetico e l’induzione elettromagnetica • Termologia, calorimetria, termodinamica • La fisica del XX secolo VERIFICHE • • • • Frequenti verifiche formative. Verifiche sommative orali Verifiche scritte: risoluzione di esercizi, prove semistrutturate o strutturate, quesiti a risposta multipla. Relazioni sulle esperienze in laboratorio RECUPERO-POTENZIAMENTO Durante le prime due settimane di lezione vengono ripassati con tutta la classe gli argomenti principali svolti durante l’anno precedente. Al termine viene proposta una verifica. Vengono inoltre organizzati corsi di recupero pomeridiano e previsti altri momenti di recupero/potenziamento in itinere. Gli alunni più capaci saranno segnalati per la partecipazione a giornate di studio presso centri di ricerca. CRITERI DI VALUTAZIONE • • • • • • • Il voto 3 viene assegnato sia alla prova che non presenta alcun dato relativo all’argomento proposto, sia alla prova da cui emerge che l’alunno non ha colto il senso delle richieste, sia alla prova nella quale viene utilizzato un linguaggio incomprensibile. Il voto 4 viene attribuito alla prova condotta in modo molto frammentario con gravi lacune nelle conoscenze e con un lessico povero e improprio. Il voto 5 viene attribuito alla prova che presenta lacune non particolarmente gravi nelle conoscenze e nelle tecniche risolutive ed è condotta utilizzando un linguaggio talvolta improprio e non specifico. Il voto 6 viene attribuito alla prova in cui siano stati colti gli elementi essenziali delle richieste, ma nella quale l’alunno ha commesso qualche errore di calcolo ed è riuscito a risolvere esclusivamente i quesiti che richiedevano la trasposizione meccanica di regole. Il voto 7 viene attribuito allo studente che pur con qualche incertezza riesce a ad orientarsi in maniera organica relativamente alle richieste. Il voto 8 viene attribuito allo studente che risolve correttamente gli esercizi ed usa un lessico appropriato e corretto pur rimanendo nell’ambito delle conoscenze note. I voti 9 e 10 stanno ad indicare che l’alunno conosce i vari argomenti in modo approfondito, è capace di formulare con linguaggio scientifico rigoroso procedimenti risolutivi personalizzati e sa utilizzare le conoscenze acquisite per risolvere situazioni nuove. Per una valutazione finale si terrà principalmente conto dei seguenti aspetti: il possesso delle nozioni e dei procedimenti propri della disciplina, la capacità di padroneggiare l’organizzazione complessiva dei contenuti, soprattutto sotto l’aspetto concettuale, la capacità di analizzare e interpretare un testo, l’assimilazione del metodo logico-deduttivo, la capacità di applicare leggi, principi, procedimenti e l’uso consapevole dei metodi di calcolo, la capacità di affrontare a livello critico situazioni problematiche di varia natura, le abilità linguistico espressive. Si terrà comunque conto, anche se in maniera minore, dell’impegno, dell’interesse, della continuità e della cura nello svolgimento degli esercizi assegnati per casa, del ritmo di apprendimento, della partecipazione alle lezioni. Per ogni altra informazione si fa riferimento a quanto stabilito nel P.O.F. e nella prima riunione del Consiglio di Classe. MODULO DIDATTICO 1 Elettrostatica PREREQUISITI Conoscere le grandezze fisiche: velocità, quantità di moto, forza, lavoro, potenza, energia cinetica Conoscere i vettori e le operazioni relative Utilizzare in modo corretto le unità di misura del S.I. OBIETTIVI Sapere • La carica elettrica e le sue proprietà • L’ elettrizzazione dei corpi • Il campo elettrico • L’energia potenziale elettrica • Il potenziale elettrico • Le analogie e le differenze tra il campo elettrico e il campo gravitazionale • Le proprietà dei conduttori carichi in equilibrio elettrostatico • I condensatori Saper fare • scrivere in modo corretto e interpretare il risultato di una misura; • utilizzare in modo corretto le unità di misura del S.I.: • risolvere esercizi applicando in modo corretto le leggi CONTENUTI • La carica elettrica e le sue proprietà • L’elettrizzazione dei corpi • I conduttori e gli isolanti • La distribuzione della carica nei conduttori • La legge di Coulomb • Il campo elettrico • Le linee di campo elettrico • Il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie • Il teorema di Gauss per il campo elettrico • L’energia potenziale elettrica • Il potenziale elettrico • Le superfici equipotenziali • La capacità di un conduttore • Il condensatore e la sua capacità. TEMPI PREVISTI Ottobre-novembre-dicembre (24 ore) LABORATORIO DI FISICA Studio di fenomeni elettrostatici Macchine elettrostatiche Le linee di campo elettrico MEZZI AUDIOVISIVI Visione di filmati e/o documentari TIPOLOGIE E NUMERO DI VERIFICHE Verifiche orali brevi formative, verifiche orali articolate. Due verifiche scritte sommative con risoluzione di esercizi e domande semistrutturate. Quesiti a risposta multipla. MODULO DIDATTICO 2 La corrente elettrica continua PREREQUISITI Conoscere le grandezze fisiche: velocità, quantità di moto, forza, lavoro, potenza, energia, campo elettrico, potenziale elettrico Conoscere le cariche elettriche e le loro proprietà Risolvere equazioni di primo e di secondo grado Utilizzare in modo corretto le unità di misura del S.I. OBIETTIVI Sapere • Che cos’è la corrente elettrica • Che cos’è un circuito elettrico • Le leggi di Ohm • L’effetto Joule • La corrente elettrica nei liquidi e nei gas Saper fare • Scrivere correttamente e interpretare il risultato di una misura • Utilizzare in modo corretto le unità di misura del S. I. • Interpretare e risolvere semplici schemi di circuiti elettrici • Collegare resistenze in serie e in parallelo • Risolvere esercizi e problemi applicando in modo corretto le leggi dell’elettricità CONTENUTI • La corrente elettrica • Generatori di tensione • Il circuito elettrico • Le leggi di Ohm • Le leggi di Kirchhoff • Resistenze in serie e in parallelo • L’energia elettrica • La conservazione dell’energia • La forza elettromotrice • I conduttori metallici • L’effetto Joule TEMPI PREVISTI Gennaio-febbraio (12 ore) LABORATORIO DI FISICA Esperienze con i circuiti elettrici LABORATORIO DI INFORMATICA Rappresentazione di dati in tabelle e analisi di grafici TIPOLOGIE E NUMERO DI VERIFICHE Verifiche orali brevi formative, verifiche orali articolate, una o due verifiche scritte sommative con risoluzione di esercizi. Quesiti a risposta multipla. Trattazioni sintetiche di argomenti. MODULO DIDATTICO 3 Il campo magnetico e l’induzione elettromagnetica PREREQUISITI Argomenti dei moduli didattici precedenti OBIETTIVI Sapere • Concetti elementari sul magnetismo • Il campo magnetico • Le interazioni tra magneti e correnti • La forza di Lorentz • Il fenomeno dell’induzione Saper fare • Confrontare le caratteristiche dei vari campi di forza • Ricavare la legge di Faraday-Neumann • Applicare la legge di Lenz • Risolvere esercizi applicando in modo corretto le leggi del magnetismo CONTENUTI • • • • • • • • • • • • • • • • • Magneti naturali e artificiali Le linee di campo magnetico Confronto tra il campo elettrico e il campo magnetico Interazioni tra magneti e correnti e tra correnti e correnti L’esperienza di Oersted L’esperienza di Faraday L’esperienza di Ampere e la definizione di Ampere L’intensità del campo magnetico Il campo magnetico terrestre La forza esercitata da un campo magnetico su un filo percorso da corrente Il campo magnetico di un filo rettilineo, di una spira, di un solenoide La forza di Lorentz Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme Il flusso del campo magnetico Le correnti indotte La legge di Faraday-Neumann La legge di Lenz TEMPI PREVISTI marzo (10 ore) LABORATORIO DI FISICA Le linee di campo magnetico TIPOLOGIE E NUMERO DI VERIFICHE Verifiche orali brevi formative, verifiche orali articolate, una verifica scritta sommativa con risoluzione di esercizi. Quesiti a risposta singola. MODULO DIDATTICO 4 Termologia, calorimetria, termodinamica PREREQUISITI Conoscere le grandezze fisiche; velocità, quantità di moto, forza, pressione, lavoro, energia, potenza, densità, pressione Conoscere le principali proporzionalità tra grandezze Saper scrivere e analizzare una tabella di dati Saper tracciare e interpretare un grafico Saper calcolare equivalenze tra unità di misura Saper risolvere equazioni di primo e di secondo grado. OBIETTIVI Sapere • La grandezza fisica temperatura; il termometro e la dilatazione termica dei solidi, liquidi e gas • Il comportamento dei gas: la legge di Boyle, le leggi di Gay-Lussac, il modello del gas perfetto, l’energia interna di un gas • Il significato della temperatura assoluta • La dilatazione • Calore e lavoro come modalità di trasferimento dell’energia • La capacità termica e il calore specifico • La propagazione del calore • I principi della termodinamica • Le trasformazioni del gas perfetto Saper fare • Scrivere correttamente e interpretare il risultato di una misura • Utilizzare in modo corretto le unità del S.I. nell’ambito della termologia • Utilizzare in modo corretto le scale Celsius e Kelvin • Collegare i concetti macroscopici della termodinamica con quelli microscopici • Interpretare i grafici pressione-volume per le trasformazioni di un gas • Distinguere le principali trasformazioni di un gas perfetto • Risolvere esercizi applicando in modo corretto le leggi della termologia CONTENUTI • • • • • • • • • • • • • • • • • • Il termoscopio L’equilibrio termico Il termometro La dilatazione termica lineare, dei solidi, dei liquidi, dei gas La legge di Boyle e le leggi di gay-Lussac Il gas perfetto L’equazione di stato del gas perfetto L’energia interna dei gas La trasmissione di energia mediante il calore e il lavoro L’esperimento di Joule La capacità termica e il calore specifico La caloria La propagazione del calore I sistemi termodinamici Le trasformazioni termodinamiche Trasformazioni reversibili e irreversibili Il primo principio della termodinamica Il secondo principio: enunciati di Clausius e Kelvin. TEMPI PREVISTI Aprile (12 ore) LABORATORIO DI FISICA Propagazione del calore Determinazione dell’equivalente meccanico della caloria TIPOLOGIE E NUMERO DI VERIFICHE Verifiche orali brevi formative, verifiche orali articolate, una o due verifiche scritte sommative con risoluzione di esercizi, domande semistrutturate e/o quesiti a risposta multipla. MODULO DIDATTICO 5 La fisica del XX secolo PREREQUISITI Conoscere i principi della dinamica Conoscere le grandezze fisiche velocità, quantità di moto, forza, lavoro, potenza, energia Conoscere le caratteristiche fondamentali delle onde e dei fenomeni ondulatori Conoscere le principali proprietà del campo elettromagnetico OBIETTIVI Sapere • I risultati principali della relatività ristretta e alcuni cenni alla relatività generale • La quantizzazione della luce secondo Einstein • Le proprietà ondulatorie della materia • Il principio di indeterminazione di Heisenberg • Le interazioni fondamentali • Le onde gravitazionali Saper fare Identificare le novità concettuali introdotte nelle teorie fisiche con l’avvento della relatività e della teoria quantistica CONTENUTI • • • • • • • • • La velocità della luce Il tempo assoluto e la simultaneità Gli assiomi della teoria della relatività La dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze L’equivalenza tra massa e energia Gravità e curvatura dello spazio Le onde gravitazionali Il principio di indeterminazione di Heisenberg Il dualismo onda-corpuscolo TEMPI PREVISTI Maggio (6 ore) STRUMENTI Lettura di brani di storia della scienza e di articoli su riviste scientifiche Visita all’ interferometro del progetto Virgo TIPOLOGIE E NUMERO DI VERIFICHE Verifiche orali brevi formative, verifiche orali articolate. Pontedera, 7 ottobre 2010
