FISICA
A. IMPOSTAZIONE GENERALE DELL’INSEGNAMENTO
Gli obiettivi generali e quelli specifici comuni a tutto il settore della matematica e delle
scienze sperimentali sono definiti nel Piano cantonale degli studi liceali, al quale si
rimanda.
B. OBIETTIVI E ARGOMENTI DI STUDIO
CLASSE PRIMA
Obiettivi
Allo scopo di porre al centro dell’attenzione il processo di apprendimento da parte
dell’alunno, nell’insegnamento della fisica verrà data grande importanza al lavoro in
laboratorio; in tal modo si vuole abituare lo studente all’autonomia e ad assumere un
atteggiamento critico nei confronti del proprio lavoro. Perciò, ogni qual volta se ne presenti
l’occasione, la lezione stessa si riferirà direttamente alle esperienze acquisite in
laboratorio. In particolare il gruppo disciplinare di questo liceo – convinto che sia più
formativo per gli studenti concentrarsi su un numero inferiore di concetti, ma con maggiore
approfondimento, piuttosto che disperdersi in un numero eccessivo di nozioni – ha stabilito
i seguenti obiettivi specifici per la fisica:
– analizzare un fenomeno o un problema riuscendo sia a individuare gli elementi
significativi, le relazioni, i dati superflui, sia a collegare premesse e conseguenze;
– eseguire in modo corretto semplici misure, con consapevolezza delle operazioni
effettuate;
– raccogliere, ordinare e rappresentare i dati ricavati, valutando ordini di grandezza e
approssimazioni;
– esaminare dati e ricavare informazioni significative dalle tabelle;
– inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse;
– trarre semplici deduzioni teoriche e confrontarle con i risultati sperimentali.
Argomenti di studio
Gli argomenti di studio sono indicati nella tabella che segue. Nella prima colonna sono
elencati gli obiettivi di conoscenze e capacità corrispondenti ai singoli argomenti e/o
laboratori. La colonna centrale e quella di destra, strettamente legate l’una all’altra,
presentano gli argomenti e le corrispondenti esperienze eseguite in laboratorio.
OBIETTIVI
(CONOSCENZE E CAPACITÀ)
•
•
•
•
Conoscere il metodo sperimentale
Acquisire il concetto di grandezze
fisiche; loro misura
Saper operare semplici misure di
grandezze fisiche
Saper presentare i risultati di misure
effettuate
ARGOMENTI
Introduzione alle grandezze
fisiche; loro misura, diretta e
indiretta
LABORATORIO
Misura di alcune grandezze fisiche:
• Determinazione della densità di
alcuni solidi
• Determinazione della densità di
alcuni liquidi
• Determinazione della densità
dell’aria
Riflessione e rifrazione della luce;
lente di ingrandimento
continua
1
(continuazione della tabella precedente)
OBIETTIVI
(CONOSCENZE E CAPACITÀ)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
ARGOMENTI
Distinguere grandezze scalari e
vettoriali
Saper operare con grandezze vettoriali
Conoscere gli effetti statici di una forza
Saper misurare una forza staticamente
Riconoscere le forze che si oppongono
al moto di un corpo
Conoscere le grandezze caratteristiche
dei fluidi
Conoscere i principi dell’idrostatica
•
Conoscere e saper determinare
grandezze cinematiche
Distinguere il moto uniforme da quello
uniformemente accelerato con
partenza da fermo
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
LABORATORIO
Presentazione di situazioni Equilibrio di forze in un piano:
nelle quali sono individuabili • Misura del coefficiente d’attrito
delle interazioni (forze)
statico
Confronto e misura di forze
• Misura della flessione di sbarre
valutando le deformazioni
Misura di attriti e resistenze
• Misura della spinta idrostatica:
principio di Archi mede
Pressione in un liquido
• Verifica della legge di Stevino
Pressione atmosferica
• Misura della pressione
Spinta di Archimede
atmosferica
Pressione sanguigna
Osservazione e descrizione
di un moto
Effetto stroboscopico
Moto stazionario nei liquidi
Portata
Galileo e la legge d’inerzia
(binario a cuscinetto d’aria)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Svuotamento di un recipiente
pieno d’acqua
Misura della velocità di un carrello
trainato da un pesino
Velocità di un carrello su un piano
inclinato
Caduta dei gravi
Conoscere la relazione di causa-effetto
tra forza e accelerazione
Conoscere i principi della dinamica
Conoscere il concetto di massa
inerziale
Conoscere il concetto di lavoro e di
potenza
Conoscere le diverse forme di energia
meccanica
Conoscere il concetto di trasformazione
di energia meccanica da una forma
all’altra
Conoscere casi di conservazione
dell’energia meccanica
•
Newton e la legge del moto
(forza costante che agisce
su un corpo)
•
Verifica della legge di Newton dal
moto di un carrello caricato da
masse diverse e trainato da pesini
di masse diverse
•
•
Concetto di lavoro
Energia cinetica, energia
potenziale gravi azionale e
energia elastica
Trasformazioni fra energie
meccaniche
Energia meccanica totale
Conservazione dell’energia
meccanica
•
Energia cinetica, energia
potenziale ed energia potenziale
elastica di un carrello lanciato da
una molla schiacciata
•
Pendolo semplice, periodo di
oscillazione, conservazione
dell’energia meccanica
Saper distinguere sistemi conservativi
da sistemi dissipativi (in presenza di
attrito)
Acquisire i concetti di calore e
temperatura
Conoscere il processo di equilibrio
termico
Saper misurare una quantità di calore
Saper determinare la dilatazione
termica
Saper interpretare i cambiamenti di
stato
Conoscere i modi di propagazione del
calore
Conoscere la corrente elettrica
continua e le sue applicazioni
elementari
Conoscere la trasformazione di energia
elettrica in energia termica
•
•
Dilatazione termica lineare di un
solido
Dilatazione termica di un liquido,
determinazione del coefficiente di
dilatazione dell’alcool
Scambi di energia termica,
calorimetria, calore specifico di
alcuni metalli
Determinazione del calore
specifico di fusione del ghiaccio
Calcolo del calore latente di
condensazione di vapore acqueo
a 100 C
Equivalente elettromeccanico del
calore
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Temperatura e flusso
termico
Misura del calore scambiato
Calore specifico di un corpo
Effetto del riscaldamento o
del raffreddamento di un
corpo
Gli stati di aggregazione
La propagazione del calore
Conduttori e isolanti
Corrente elettrica
•
•
•
•
•
•
Energia e potenza elettrica
2
CLASSE SECONDA
Tema dell’insegnamento della fisica nel secondo anno di liceo è la fisica dei modelli. Si
intende presentare agli studenti alcuni temi che consentano loro di percepire come a
singoli fenomeni e leggi empiriche soggiacciano concezioni di ampio respiro, delineate e
consolidate nel corso del tempo, e caratteristiche dei vari campi della fisica. Il percorso
scelto deve consentire un adeguato sviluppo dei temi trasversali basilari (energia, leggi di
conservazione, struttura della materia), presentare i modelli fondamentali (corpuscolare e
ondulatorio) nelle loro situazioni tipiche, fornire agli studenti esempi dei vari tipi di leggi
impiegate per la descrizione dei fenomeni fisici.
Argomenti di studio
Il gruppo disciplinare di fisica di questo Istituto ha deciso di differenziare i contenuti
programmatici fra le classi con studenti che hanno scelto l’opzione specifica nelle scienze
sperimentali (in ‘fisica e applicazioni della matematica’, oppure in ‘biologia e chimica’) e
quelle che hanno scelto opzioni specifiche umanistiche, linguistico-moderne o economicogiuridiche. Ricordiamo che per i primi è prevista in seconda una dotazione oraria di 3 ore
settimanali (poiché il corso ordinario di fisica si conclude in seconda liceo), per i secondi di
2 ore settimanali (poiché è prevista una ulteriore ora di scienze sperimentali in terza liceo).
Pertanto, per ragioni organizzative, agli studenti che abbiano scelto un’opzione
specifica nelle scienze sperimentali verranno presentati nell’ordine i seguenti temi:
– gravitazione universale;
– elettromagnetismo;
– onde;
– termodinamica;
– struttura della materia.
Nel corso destinato agli studenti che abbiano scelto le altre opzioni specifiche verranno
invece presentati nell’ordine:
– elettromagnetismo;
– onde;
– gravitazione universale.
Per maggiori precisazioni si rinvia alle tabelle nelle pagine seguenti.
Argomenti di studio per gli indirizzi con opzione specifica nelle scienze
sperimentali
Nella prima colonna sono indicati i temi da trattare nel corso dell’anno; nella seconda
colonna sono elencati obiettivi di conoscenze e capacità corrispondenti ai singoli
argomenti, a loro volta allineati nella terza colonna.
OBIETTIVI
(CONOSCENZE E CAPACITÀ)
TEMA
•
•
Gravitazione universale
•
•
•
Conoscere la composizione dei
moti
Saper determinare la traiettoria di
un lancio
Saper determinare la traiettoria di
un corpo sottoposto a una forza
centripeta
Conoscere le leggi di Keplero e la
legge della gravitazione universale
Saper calcolare orbite circolari di
satelliti
ARGOMENTI
•
•
•
•
•
Cinematica e dinamica in due
dimensioni: moto parabolico e
circolare
Legge della gravitazione
universale
Sistema solare, orbite di satelliti
Energia potenziale gravitazionale
Energia di legame
continua
3
(continuazione della tabella precedente)
OBIETTIVI
(CONOSCENZE E CAPACITÀ)
TEMA
•
•
Elettromagnetismo
•
•
•
•
•
Onde
•
•
•
•
Termodinamica
Struttura della materia
•
•
•
•
ARGOMENTI
Conoscere le caratteristiche della
carica elettrica e il valore
dell’interazione elettrostatica
Conoscere il concetto di campo di
forze e la definizione di potenziale
elettrico
Sapere la definizione di corrente
elettrica e riconoscere i suoi effetti
termici e magnetici
Conoscere la forza agente su una
corrente elettrica esercitata da un
campo magnetico
Conoscere il principio
dell’induzione elettromagnetica
•
Conoscere le caratteristiche del
moto armonico e di un oscillatore
Saper misurare le grandezze che
caratterizza no un’onda: ampiezza,
frequenza, lunghezza, fase
Saper riconoscere i fenomeni
ondulatori: riflessione, rifrazione,
interferenza, diffrazione
Saper applicare il modello
ondulatorio in semplici situazioni
dell’esperienza quotidiana
•
Conoscere il modello molecolare
della mate ria e le forze di
coesione e adesione molecolare
Conoscere il concetto di energia
interna
Conoscere passaggi di stato e loro
caratteristiche
Conoscere le leggi dei gas ideali
Conoscere il primo principio della
termodinamica
Conoscere le trasformazioni
termodinamiche
•
4
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Comportamento elettrico della
materia
Forza coulombiana e campo
elettrico, analogia con la forza e il
campo gravitazionale
Potenziale elettrico e correnti
elettriche, analogia con un circuito
idraulico, effetto Joule
Effetti magnetici della corrente,
campi magnetici
Forza di Lorentz
Esperimenti sull’induzione
elettromagnetica
Moto armonico come effetto di
forze elastiche
Oscillazione e onda, risonanza
Rappresentazione di un’istantanea
di un’onda
Riflessione e rifrazione di onde
Interferenza e diffrazione di onde
Natura delle onde sonore, caratteri
dei suoni
Aspetto ondulatorio della luce:
calcolo della lunghezza d’onda con
l’esperienza di Young
Modello molecolare e forze
intermolecolari
Energia interna
Passaggi di stato, calore latente
Interpretazione microscopica della
pressione
Leggi dei gas
Trasformazioni termodinamiche
Primo principio della
termodinamica
Argomenti di studio per gli indirizzi con opzioni specifiche letterarie,
linguistiche ed economico-giuridiche
Nella prima colonna sono indicati i temi da trattare nel corso dell’anno; nella seconda
colonna sono elencati obiettivi di conoscenze e capacità corrispondenti ai singoli
argomenti, a loro volta allineati nella terza colonna.
OBIETTIVI
(CONOSCENZE E CAPACITÀ)
TEMA
•
Conoscere le caratteristi che della
carica elettrica e dell’interazione
elettrostatica
Conoscere il concetto di differenza
di potenziale
Conoscere il concetto di corrente
elettrica e riconoscere i suoi effetti
termici e magnetici
Conoscere la forza agente su una
corrente elettrica esercitata da un
campo magnetico
Conoscere il principio
dell’induzione elettromagnetica
•
•
Oscillatore come generatore
d’onde
•
•
Saper misurare le grandezze che
caratterizzano un’onda: ampiezza,
frequenza, lunghezza, fase
Saper riconoscere i fenomeni
ondulatori: riflessione, rifrazione,
interferenza, diffrazione
Saper applicare il mo dello
ondulatorio in semplici situazioni
dell’esperienza quotidiana
•
•
Elettromagnetismo
•
•
Onde
•
•
•
•
Gravitazione universale
ARGOMENTI
•
•
•
Conoscere la composizione dei
moti
Saper determinare la traiettoria di
un lancio
Saper determinare la traiettoria di
un corpo sottoposto a una forza
centripeta
Conoscere le leggi di Keplero e la
legge della gravitazione universale
Saper calcolare orbite circolari di
satelliti
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Comportamento elettrico della
materia
Differenza di potenziale elettrico,
correnti elettriche, analogia con un
circuito idraulico, effetto Joule
Effetti magnetici della corrente,
campi magnetici
Calcolo della forza agente su un
conduttore immerso in un campo
magnetico
Esperimenti sull’induzione
elettromagnetica
Oscillazione come effetto di forze
elastiche
Oscillazione e onda, risonanza
Rappresentazione di un’istantanea
di un’onda
Riflessione e rifrazione di onde
Interferenza e diffrazione di onde
Natura delle onde sono re,
caratteri dei suoni
Aspetto ondulatorio della luce:
calcolo della lunghezza d’onda con
l’esperienza di Young
Cinematica e dinamica in due
dimensioni: moto parabolico e
circolare
Legge della gravitazione
universale
Sistema solare, orbite di satelliti
Energia potenziale gravitazionale
Energia di legame
C. INDICAZIONI GENERALI DI METODO
Si rimanda alle parti discorsive della precedente sezione (pp. 119 ss.).
D. CRITERI GENERALI DI VALUTAZIONE
In prima liceo i voti semestrali e finali in fisica saranno assegnati tenendo conto delle
seguenti componenti:
– le competenze disciplinari ottenute attraverso il raggiungimento degli obiettivi specifici;
5
– le competenze raggiunte durante l’attività sperimentale in laboratorio;
– i risultati nei test sull’apprendimento.
In seconda liceo invece si concentrerà l’attenzione sulle competenze disciplinari
ottenute attraverso il raggiungimento degli obiettivi specifici (dimostrato con le attività in
classe) e sui risultati nei test sull’apprendimento.
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