fisica - Maturità professionale

advertisement
PROGRAMMA D’ISTITUTO
per la Maturità Professionale Tecnica
Piano Disciplinare di Sede
FISICA
Il piano contiene indicazioni valide per tutti i corsi della sede. Eventuali differenziazioni per
i modelli per professionisti qualificati (anno a tempo pieno e corso serale) sono evidenziate
in grigio.
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
139
1. Premessa
La/il docente di fisica MP deve strutturare il suo corso tenendo ben presente gli obiettivi
generali e gli obiettivi fondamentali previsti dal PQ - MP e riportati nei capitoli seguenti.
Nell’insegnamento della fisica ognuno dei temi dei vari contesti proposti permette, tramite
degli adeguati percorsi di apprendimento, di raggiungere diversi degli obiettivi
fondamentali. Alcuni obiettivi, poi, si possono raggiungere solo mettendo assieme vari
contesti. Sta alla/al docente sviluppare il percorso di apprendimento più adatto alle sue
caratteristiche e a quelle delle/degli allieve/allievi.
Per meglio raggiungere gli obiettivi previsti dal PQ – MP, in questo Piano viene proposto
un approccio didattico per contesti. Questo tipo di didattica è da considerare una proposta
da affiancare ad un approccio didattico più tradizionale. L’invito alla/al docente è quello di
provare, e man mano integrare nel proprio insegnamento, percorsi d’apprendimento (da
poche ore lezione a interi semestri) che prevedano una didattica per contesti. Le
indicazioni sui contesti, che seguono, vanno lette in quest’ottica e non in un’ottica
prescrittiva.
2. Obiettivi generali
La fisica esplora, mediante esperimenti e metodi teorici, tutti quei fenomeni e processi
osservabili in natura che possono essere misurati e descritti mediante rappresentazioni
grafiche e matematiche. Le lezioni di fisica mettono in risalto l’approccio razionale e logicomatematico dell’uomo nei confronti della natura, concorrendo con le altre materie
scientifiche, alla comprensione e al rispetto della natura stessa.
Allieve e allievi imparano a conoscere i principi di base e i fenomeni principali della fisica in
una misura a loro adatta. Essi sono in grado di riconoscere e di descrivere le situazioni e i
processi che avvengono in natura o in applicazioni tecniche. Allieve e allievi imparano a
riconoscere i collegamenti tra la fisica e i fenomeni della vita quotidiana, inoltre essi
diventano consapevoli dei principali legami e interazioni che esistono tra le conoscenze
tecniche e scientifiche e la società e l'ambiente circostante.
Le lezioni di fisica favoriscono l'avvicinamento ai modelli scientifici del passato e del
presente, evidenziandone anche i limiti. Esse mostrano come la comprensione dei
fenomeni naturali sia un'importante componente nella nostra cultura. Durante
l'insegnamento è illustrato, mediante esempi di sviluppo esemplari, l'interazione tra tecnica
e fisica.
3. Obiettivi fondamentali
Conoscenze
1. Conoscere i fenomeni fisici elementari e le più importanti applicazioni tecniche e
disporre della terminologia necessaria alla loro descrizione;
2. conoscere i principali elementi che caratterizzano il metodo di lavoro in fisica
(osservazione, sperimentazione, formulazione e verifica di ipotesi, sviluppo di un
modello, elaborazione di una teoria);
3. conoscere i metodi e gli strumenti di misura;
4. conoscere le grandezze fisiche di base e le relative unità di misura;
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
140
5. conoscere la definizione e l'unità di misura di alcune grandezze derivate.
Capacità
1. Descrivere con parole proprie i fenomeni fisici e il loro utilizzo nelle applicazioni
tecniche;
2. riconoscere le relazioni che esistono tra le grandezze fisiche e rappresentarle in modo
grafico e con il linguaggio matematico;
3. riconoscere le analogie;
4. impostare e analizzare problemi, in particolare quando gli aspetti fisici della situazione
data sono contenuti in un testo generico;
5. risolvere numericamente problemi utilizzando in modo corretto le unità di misura e
verificando criticamente i risultati ottenuti, in particolare per quanto attiene alla loro
plausibilità e alle loro unità di misura;
6. esprimere con un corretto numero di cifre significative i risultati numerici ottenuti;
7. impostare graficamente i problemi;
8. effettuare esperimenti, eseguire le necessarie misurazioni e interpretare i risultati
ottenuti.
Atteggiamenti
1. Mostrare curiosità, interesse e sensibilità per la natura e la tecnica;
2. assumere un atteggiamento critico nei confronti di ipotesi, modelli e teorie scientifiche;
3. avere un atteggiamento critico verso i risultati dei propri esperimenti e delle proprie
attività, effettuando regolarmente la loro verifica;
4. interrogarsi con senso critico in merito alle conseguenze delle applicazioni di scoperte
fisiche sulla natura, nel mondo economico e nella società;
5. abituarsi ad affrontare situazioni fisiche con un metodo di lavoro rigoroso e sistematico.
4.1 Proposte di contesti per le varie aree disciplinari e orientamenti didattici
Partendo dai contenuti disciplinari di riferimento la/il docente è chiamata/o a rispondere al
seguente interrogativo: come posso accompagnare le allieve e gli allievi affinché,
attraverso questi contenuti disciplinari, possano raggiungere gli obiettivi fondamentali e le
competenze?
Per raggiungere la risposta a questa domanda la/il docente dovrebbe procedere in due
fasi:
a) definire un contesto in cui i contenuti disciplinari possano essere affrontati e le
conoscenze e le competenze da acquisire possano assumere, per l’allieva/o, un senso.
In generale un contesto è un tema abbastanza ampio in cui impostare agevolmente un
percorso d’apprendimento, ma sufficientemente preciso per evitare di perdersi e per
permettere all’allieva/o di ritrovarsi e di averlo sempre sott’occhio;
b) definire ed elaborare all’interno del contesto un percorso d’apprendimento che
permetta agli allievi e alle allieve di acquisire le competenze previste. Ogni contesto
permette la creazione e la realizzazione di più di un percorso d’apprendimento. La
scelta di quale percorso d’apprendimento sia più idoneo è di sola competenza della/del
docente. Si ricorda in questa sede come le ricerche in campo didattico abbiano
dimostrato come i percorsi d’apprendimento tradizionali (nella sequenza presentata
dalla maggior parte dei libri di testo) non siano necessariamente i percorsi più idonei.
Per la scelta di percorsi d’apprendimento alternativi vale la pena citare un passaggio
del
Dossier:
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
141
… riteniamo come punto di partenza per l‘intera impostazione didattica che una
lezione di fisica oggigiorno non possa non dare priorità a quelle metodologie didattiche
che mettono al centro del processo di apprendimento colui o colei che apprende.
Queste metodologie hanno come aspetto centrale lo sviluppo nelle allieve e negli allievi
della consapevolezza e della propria responsabilità nella costruzione del proprio
sapere e delle proprie competenze, prevedendo la diretta partecipazione delle allieve e
degli allievi nel dar vita alle attività didattiche.
4.2 Proposte di contesti per percorsi di apprendimento
Nella maturità additiva (classi a,b), gli allievi hanno fatto una scelta professionale precisa,
il loro tirocinio (polimeccanico, costruttore e operatore in automazione) è indirizzato
essenzialmente verso la tecnica utilizzata nell’azienda. Il contesto principale è legato
dunque al tema della meccanica d’officina; i contenuti disciplinari toccano argomenti cari
agli apprendisti come le macchine utensili, i motori, le turbine, ecc…, le cui conoscenze
sugli argomenti sono acquisite.
Nella maturità additiva (classe c) per professioni diverse, e nella maturità per professionisti
qualificati (modello a tempo pieno e serale), gli allievi provengono da esperienze
scolastiche e professionali molto differenti (dal meccanico al falegname, dall’assistente
medico al cuoco, ecc.), con questa eterogeneità dell’origine scolastica si affrontano
contesti più generici, scelti tra quelli descritti qui di seguito.
L’età, l’esperienza e le competenze degli allievi della maturità per professionisti qualificati
devono essere valorizzate: quando possibile è utile fare riferimento all’esperienza
professionale, e personale, nei confronti dell’osservazione di fenomeni fisici. Si consiglia
inoltre l’utilizzo delle rappresentazioni soggettive quale metodo di approccio agli argomenti
che concettualmente presentano una maggiore difficoltà e, soprattutto agli argomenti che
usualmente sono legate a rappresentazioni soggettive errate. La sensibilità del docente è
attivata ricordando l’età, l’esperienza e le competenze degli allievi.
Meccanica
Fisica e sport Ogni disciplina sportiva (o quasi) si presta per essere analizzata dal punto di
vista della fisica e in particolare della meccanica: il tiro del calciatore che aggira la barriera,
le rotazioni del tuffatore, l’altezza massima raggiunta nel salto con l’asta, il funzionamento
di uno sci o di uno snowboard, le partenze, le frenate e le curve delle monoposto di
formula 1, eccetera. Numerosi sono i percorsi di apprendimento che si possono ipotizzare
in questo contesto e di conseguenza si consiglia di scegliere il percorso in funzione delle
caratteristiche della classe.
Fisica e traffico La mobilità individuale è un argomento attuale per molti/e allievi/e che, nel
periodo di frequenza della scuola professionale, usufruiscono prima passivamente e poi
sempre più attivamente dei più svariati mezzi di trasporto. La fisica e il traffico è un
contesto ricco che permette di inserire la maggior parte dei contenuti disciplinari di
riferimento in meccanica e, nel contempo, di sensibilizzare le allieve e gli allievi ad un uso
consapevole dei vari mezzi di trasporto, soprattutto per quanto riguarda la sicurezza
stradale.
Termologia
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
142
Meteorologia L’atmosfera è sede di numerosi processi che trovano una descrizione e una
spiegazione grazie alla termica. Ad esempio: la formazione delle precipitazioni (pioggia e
neve), lo scioglimento della neve, la formazione dei venti locali (brezze), il ciclo dell’acqua.
Grazie a questa tematica l’allieva/o può confrontarsi con gli ordini di grandezza in gioco in
ambito climatico e sviluppare una maggiore sensibilità verso l’ambiente naturale.
Termologia della vita quotidiana A volte senza accorgercene, siamo circondati da
fenomeni e processi che mettono in gioco scambi di energia termica: in cucina quando
cuciniamo (pentole, pentole a pressione, fornelli, ecc.), quando riscaldiamo le case
(riscaldamenti, stufe, isolazioni termiche, doppi vetri, collettori solari, controllo dell’umidità,
ecc.), quando ci vestiamo in modo diverso secondo le stagioni, eccetera. Numerose sono
in questi ambiti le situazioni che possono essere prese quale spunto per creare delle
situazioni-problema per costruire percorsi di apprendimento, particolarmente indicati per le
allieve e gli allievi provenienti da professioni dell’edilizia.
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
143
Acustica (opzionale)
L’udito e i danni provocati dal rumore o dalla musica I problemi di sordità da alcuni anni
non sono più un’esclusività degli anziani. Numerosi giovani ne sono toccati. Un possibile
percorso didattico porta gli allievi a riflettere sul funzionamento dell’udito, sui principali
aspetti fisici che caratterizzano i principali fenomeni acustici, sui livelli acustici in luoghi
chiusi e all’aperto, sui metodi di misurazione dei livelli acustici e sulle misure di protezione.
L’uso di un fonometro permette di effettuare tutte le misurazioni necessarie a rendere
questo percorso interessante anche quale occasione per attività sperimentali.
Il suono e gli strumenti musicali Questo contesto permette di portare la lezione di fisica su
argomenti cui solitamente le allieve/gli allievi sono interessate/i. Un percorso didattico si
può svolgere attraverso le varie fasi di produzione, registrazione, trasmissione e
riproduzione di un suono, oppure – in alternativa - attraverso l’analisi dei principi di
funzionamento di alcuni strumenti musicali moderni (chitarra elettrica, batteria,
contrabbasso, …). Per entrambi i percorsi di apprendimento si consiglia di partire
dall’allieva/o (curiosità, interessi, strumenti suonati) per poi soffermarsi sugli aspetti fisici
presenti nei fenomeni acustici coinvolti.
Ottica (opzionale)
La riproduzione delle immagini L’immagine è una componente fondamentale della nostra
società in ambito comunicativo e conoscitivo. Numerose sono le applicazioni tecniche che
permettono la ripresa, la registrazione, il trasferimento e la riproduzione delle immagini
(lenti, specchi, binocoli, microscopi, macchina fotografica, telescopio, fibre ottiche,
videocamera, schermi televisivi, videoproiettori, stampa in quadricromia, ecc.). Un
possibile percorso didattico conduce le allieve e gli allievi attraverso alcuni di questi
apparecchi per mettere in evidenza i fenomeni ottici che ne permettono il funzionamento.
La vista La vista è il senso che nella nostra società attuale permette all’uomo di assimilare
il maggior numero di informazioni sull’ambiente circostante. Qual è la struttura dell’occhio?
Come si forma una percezione visiva? Come possiamo distinguere le immagini e le varie
sensazioni di colore? Come funzionano gli occhiali? E le lenti a contatto?
4.3 Proposte didattiche legate ad attività sperimentali
La meccanica è l’ambito della fisica che più si presta, nel nostro livello scolastico, alla
realizzazione di attività sperimentali sia a carattere qualitativo (approccio stile “semplici
esperimenti di fisica”), sia a carattere quantitativo, come pure per l’impostazione di
situazioni-problema sperimentali. Numerosi sono i testi che presentano idee e proposte
didattiche su come introdurre attività sperimentali in quest’ambito (vedi qui Elenco libri,
sussidi, schede). Si consiglia al docente di tenere presente che attività sperimentali di
meccanica possono essere svolte anche al di fuori delle mura di un’aula o di un laboratorio
di fisica (per esempio l’analisi tramite videocamera della partenza di una bicicletta o di un
motorino).
In campo termico è possibile svolgere sia attività sperimentali quantitative (misura di calori
specifici delle sostanze, verifica della legge dei gas ideali, misure di temperatura, misura di
coefficienti di dilatazione termica, ecc.), sia attività sperimentali qualitative. In quest’ultimo
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
144
caso si consiglia di sfruttare l’approccio tramite situazioni-problema a carattere
sperimentale.
Attività sperimentali qualitative sono possibili ricorrendo a pochi apparecchi, in parte di uso
comune (specchi, proiettori per diapositive, penne laser, lampadine, ecc.). Si consiglia di
sfruttare un approccio basato su situazioni-problema e in stile “semplici esperimenti di
fisica”.
Una limitazione legata alle attività sperimentali nel campo dell’ottica è data dalla necessità
di dover sovente ricorrere a un oscuramento pressoché totale dell’aula.
L’acustica si presta in modo particolare per effettuare delle misurazioni all’esterno dell’aula
tramite un fonometro. In questo modo le allieve e gli allievi possono rendersi conto in
prima persona delle difficoltà connesse a misurazioni effettuate in un contesto diverso da
un laboratorio, non altrettanto controllabile.
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
145
4.4 Proposte di contesti per attività interdisciplinari
Fisica e sport Fisica e educazione fisica possono cooperare permettendo così di inserire
anche attività “sperimentali”, sfruttando palestre e piscine per lo studio dei fenomeni fisici
alla base delle svariate attività sportive. Un’attenzione particolare potrebbe essere dedicata
in questo caso al tema della prevenzione degli incidenti sportivi.
Mobilità? Traffico! Il tema della mobilità può essere affrontato focalizzando l’attenzione sui
principi fisici in gioco, ma anche allargando la riflessioni alle conseguenze economicosociali della mobilità individuale e collettiva, delle persone e delle merci. Una simile analisi
è possibile solo all’interno di una cooperazione fra - per lo meno – fisica, economia, diritto e
storia. Un possibile approccio didattico potrebbe essere quello dell’analisi della situazione
della mobilità relativa all’istituto scolastico stesso e ai suoi immediati dintorni. Il prodotto
dell’attività interdisciplinare potrebbe essere un piccolo opuscolo da distribuire a tutte le
allieve e gli allievi dell’istituto con i risultati dell’analisi ed eventuali indicazioni e consigli volti
al miglioramento della mobilità individuale e collettiva.
Storia della fisica La meccanica è stata per secoli la spina dorsale dello sviluppo storico
della fisica. Ripercorrere le grandi tappe che hanno caratterizzato lo sviluppo della
meccanica può essere l’occasione per sviluppare un po’ più di consapevolezza delle
ricadute economiche e sociali che le scoperte scientifiche hanno avuto nel dare forma alla
nostra attuale società. Inevitabile dunque la collaborazione di più discipline quali ad
esempio: fisica, italiano e storia, cui si possono aggiungere matematica, economia e diritto.
Alle docenti e ai docenti che scelgono questo contesto si consiglia di impostare l’attività
didattica incentrandola sullo studio di casi esemplari, accuratamente scelti (esempio: il
passaggio dall’eliocentrismo al geocentrismo, la vicenda di Galileo, l’impatto della teoria
della gravitazione universale di Newton) per minimizzare il rischio che gli allievi e le allieve
si “perdano” nei meandri della storia. Il prodotto di quest’attività interdisciplinare potrebbe
essere la preparazione di una mostra o di un sito web.
L’effetto serra Quest’argomento di continua attualità può essere l’occasione per una
cooperazione fra fisica, economia, informatica. Adeguatamente accompagnato, l’allievo/a
può confrontarsi con una tematica ancora aperta e al centro del dibattito scientifico, ma che
offre numerose opportunità per rendersi conto degli stretti legami e delle continue
interazioni che esistono fra tecnica, economia e società. Il prodotto finale dell’attività
interdisciplinare potrebbe essere la preparazione di un sito web che presenta i risultati della
ricerca svolta.
L’inquinamento fonico e i ripari fonici In un cantone attraversato per tutta la sua lunghezza
da una linea ferroviaria e da un’autostrada che uniscono nord e sud, i temi l’inquinamento
fonico e i ripari fonici sono sempre di attualità. Fisica e diritto, affiancate da economia e
matematica, sono materie che possono cooperare nell’affrontare questo delicato
argomento. In questo caso si può partire dall’analisi di alcune situazioni reali presenti sul
nostro territorio (ripari fonici per l’autostrada, ripari fonici per l’Alptransit, ecc.) cercando di
affrontarle con l’approccio dello “studio di casi esemplari”. Il prodotto finale dell’attività
interdisciplinare potrebbe essere la preparazione di una (o mezza) giornata di
approfondimento che coinvolga anche altre classi del medesimo istituto.
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
146
5. Contenuti
Gli argomenti previsti dal PQ–MP sono la meccanica (da considerare come comune a tutte le sedi del Cantone) e due argomenti da
scegliere tra termologia, acustica, ottica, elettrotecnica.
Il PQ–MP dà pure le indicazioni per la suddivisione in ore–lezione da dedicare agli argomenti: sulle ore–lezione di fisica previste
dall’orario, 80 sono da dedicare ai temi della meccanica (da considerare come comune a tutte le sedi del Cantone), le rimanenti vanno
equamente suddivise sui due argomenti a scelta.
Per la maturità serale, dal piano degli argomenti che segue sono stati scelti i temi legati alla termologia e all’acustica.
Questa è da considerare una scelta del docente che ha allestito il presente piano e non va vista come vincolante: in base agli interessi
degli allievi (e alle inclinazioni della/del docente) questa scelta può essere ridefinita con ogni nuovo gruppo di allievi.
In funzioni di esigenze ed interessi particolari, in accordo con gli allievi e l’esperto di materia, il PQ–MP lascia la libertà alla/al docente di
tralasciare uno degli argomenti tra i quattro a scelta e di inserire un argomento supplementare non previsto nell’elenco citato (ad esempio
l’elettrostatica, l’aerodinamica, l’ottica ondulatoria, approfondimenti di termodinamica, la relatività, eccetera).
L’approfondimento che viene richiesto dagli allievi trattando i temi cinematica e dinamica consentono di perseguire e raggiungere diversi
obiettivi fondamentali, ma d’altro canto richiede un investimento di tempo maggiore rispetto a quanto proposto. Ciò permette però di
avvicinarsi agli altri argomenti con maggiori competenze e quindi di riuscire a completare il quadro degli obiettivi raggiunti in minore
tempo.
Va inoltre ricordato che il corso di fisica nel modello additivo e in quello per professionisti qualificati, corso serale si svolge durante gli
ultimi due semestri del percorso completo. Pur mantenendo l’idea di un corso basato sull’interpretazione dei concetti presenti nei
fenomeni considerati, va fatto riferimento esplicito alle competenze logico-matematiche e di chimica acquisite dagli allievi nei tre semestri
precedenti durante il corso di matematica e quello di chimica.
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
147
 integrativa
Tipo di maturità:
 additiva
Anno di tirocinio: 1°  2°  3°  4° 
 professionisti qualificati, anno a tempo pieno e corso serale
Materia:
FISICA:
Totale ore insegnamento:
1° semestre:
additiva: Mpt a,b 128 -
Mpt c 148
1. introduzione alla fisica
professionisti qualificati, anno a tempo pieno: 146
2. cinematica
professionisti qualificati, corso serale: 150
3. dinamica
4. statica dei solidi
Nozioni e applicazioni particolari in funzione del tipo di maturità:
 MPTa,b
- vengono sfruttate le nozioni di meccanica apprese nella formazione come apprendista
- si passerà rapidamente ad applicazioni numeriche che hanno
come fonte delle applicazioni pratiche di meccanica
 MPTc
- gli argomenti di fisica elencati nella tabella che segue vengono
argomentati e sviluppati considerando l’eterogeneità della loro
formazione professionale
2° semestre:
5. lavoro ed energia
6. meccanica dei fluidi
7. due argomenti a scelta tra:
8. termica, acustica, ottica,
elettrotecnica o un ulteriore
argomento a scelta
9. preparazione agli esami
 MPT per professionisti qualificati, anno a tempo pieno
- come MPTc
- la presenza a tempo pieno permette di sviluppare ulteriormente
alcuni argomenti come:
. i lavori interdisciplinari
. le esperienze pratiche di laboratorio e le simulazioni al PC
. le attività sperimentali di ricerca e gli approfondimenti con
l’uso di “internet”
 MPT per professionisti qualificati, corso serale
gli argomenti di fisica elencati nella tabella che segue vengono argomentati e
sviluppati considerando l’eterogeneità della formazione professionale dei corsisti e
le loro competenze
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
148
Argomenti specifici
Conoscenze
Capacità
Atteggiamenti
1. Introduzione alla fisica
 I modelli, le misure
grandezze fisiche.
 Esperienze
di
le  Sapere che la fisica studiata in mpt è 
basata sul percorso che dalla
sperimentazione porta al modello
laboratorio.
teorico.

 Conoscere le grandezze fisiche del
sistema di misura internazionale SI e le
loro unità di misura (con multipli e

sottomultipli).
e
 Conoscere le grandezze fisiche
derivate e supplementari e le loro unità
di misura (con multipli e sottomultipli).
Applicare in modo corretto le varie 
unità di misura alle grandezze fisiche
corrispondenti.
Comporre le equazioni di definizione
e le equazioni dimensionali delle
grandezze derivate.

Riconoscere le differenze tra il
concetto fisico di massa e peso e
l’utilizzo nel linguaggio comune del
termine “peso”.

Saper scrivere una misura o un
risultato utilizzando un sensato
numero di cifre significative.
 Sapere che la misura di una grandezza 
fisica comporta degli errori.
Saper scrivere una misura o un
risultato utilizzando il rispettivo errore
assoluto e il rispettivo errore relativo.
 Sapere la differenza tra grandezze
fisiche scalari e vettoriali.
 Conoscere il significato di
assoluto e di errore relativo.
 Conoscere il
significativa.
significato
di
errore
Considerare la fisica come una
scienza basata sulla verifica delle
proprie
intuizioni
attraverso
esperimenti i cui risultati sono
misurabili.
Rendersi conto, di come le
grandezze fisiche e le loro unità di
misura alle volte sono definite in
modo arbitrario, e delle difficoltà che
sono state superate per giungere ad
un sistema internazionale unificato SI
cifra
Collegamenti multi- e interdisciplinari:
 Aspetti che caratterizzino la fisica, e collegamenti all’astronomia e la sua storia

Calcoli sull’errore relativo applicato alle grandezze fisiche derivate e alle somme e moltiplicazioni di grandezze vettoriali
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
149
Argomenti specifici
Conoscenze
Capacità
Atteggiamenti
2. Cinematica
 Grandezze fisiche della
cinematica.
 Conoscere le grandezze fisiche che  Riconoscere dai grafici di posizione,  Rendersi conto che i modelli fisici e el
 Moto rettilineo uniforme.
 Moto rettilineo uniformemente
accelerato.
 Moto in due dimensioni
(composizione di moti rettilinei
uniformi, moto circolare
uniforme, moto parabolico).
 Esperienze di laboratorio
permettono
di
descrivere
un
movimento (posizione, spostamento,
velocità media, velocità istantanea,
accelerazione, tempo) e conoscerne le

rispettive caratteristiche.
velocità e accelerazione in funzione
del tempo [x(t), v(t), a(t)] i vari tipi di
moto rettilineo.
rispettive descrizioni matematiche
vanno adeguati alla situazione reale
analizzata: più la situazione è
complessa, più lo è il modello.
Saper tracciare i grafici di posizione,
velocità e accelerazione in funzione  Rendersi conto che è possibile
 Sapere quali sono i vari tipi di moto
del tempo [x(t), v(t), a(t)] per i diversi
descrivere in modo preciso molte
rettilineo e in cosa si differenziano.
tipi di moto rettilineo.
situazioni reali applicando i semplici
modelli fisici e le rispettive descrizioni
 Sapere quali sono i vari tipi di moto in  Ricavare ed interpretare i dati “letti” dai
matematiche appresi in mpt.
due dimensioni e in cosa si
grafici di posizione, velocità e
differenziano.
accelerazione in funzione del tempo  Sviluppare un atteggiamento critico di
[x(t), v(t), a(t)] i vari tipi di moto
fronte ai modelli proposti e ipotizzare
 Conoscere
le
principali
formule
rettilineo.
dei miglioramenti.
matematiche legate alla cinematica.
 Risolvere numericamente problemi di
cinematica.
 Scomporre le grandezze fisiche di un
moto in due dimensioni nelle loro
componenti cartesiane in x e y e
calcolarne
intensità
e
direzione
partendo dalle componenti in x e y.
 Tramite un apposito programma di
simulazione visualizzare i grafici: x(t);
v(t); a(t).
 Saper riconoscere situazioni reali di
oggetti in movimento, che possono
essere descritti con i modelli appresi.
Collegamenti multi- e interdisciplinari:
 Cinematica e sport, cinematica e auto, cinematica e macchine utensili
 Estrapolare dai grafici x = f(t), v = f(t), a = f(t) le rispettive equazioni matematiche
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
150
Argomenti specifici
Conoscenze
Capacità
Atteggiamenti
3. Dinamica
 La forza.
 Conoscere la definizione di forza come  Isolare i singoli corpi da analizzare dal  Sviluppare un metodo che permetta di
interazione tra due oggetti.
 Le tre leggi di Newton.
 La forza d’attrito.
 Esperienze di laboratorio.
 Simulazioni con PC.
 Conoscere il principio di azione-
punto di vista dinamico e disegnare
tutte le forze esercitate su di essi.
 Individuare
analizzare e risolvere le situazioniproblema proposte.
ogni  Considerare le forze d’attrito come
forze che ostacolano le attività umane
 Sapere che se la somma vettoriale
ma anche come forze indispensabili
delle forze esercitate su un corpo è  Calcolare l’intensità, la direzione e il
alle attività umane.
nulla, allora il corpo è fermo o si muove
senso delle forze esercitate su un
di moto rettilineo uniforme.
corpo e delle accelerazioni subite.
reazione.
chi/cosa
esercita
forza.
 Sapere che se la somma vettoriale
delle forze esercitate su un corpo non
è nulla, allora il corpo sta accelerando
(o decelerando).
 Conoscere le particolarità delle forze di
attrito statico e delle forze di attrito
dinamico.
Collegamenti multi- e interdisciplinari:
 Visione storica dei fenomeni della dinamica
 Esempi pratici relativi alla meccanica d’officina, automobilistica e allo sport
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
151
Argomenti specifici
Conoscenze
Capacità
Atteggiamenti
4. Statica dei solidi
 Condizioni di equilibrio del
punto materiale.
 Condizioni di equilibrio del
corpo rigido.
 Esperienze di laboratorio.
 Sapere che un punto materiale è in  Isolare i singoli corpi da analizzare dal  Sviluppare
equilibrio se la somma vettoriale delle
forze esercitate su di esso è nulla.
punto di vista statico e disegnare tutte
le forze esercitate su di essi.
 Sapere che un corpo rigido è in  Individuare
un
metodo
e
un
procedimento
che
permetta
di
analizzare e risolvere le situazioniproblema proposte.
chi/cosa esercita ogni
equilibrio se la somma vettoriale delle
forza.
 Attribuire alle macchine semplici il
forze esercitate su di esso è nulla e se
ruolo di elementi meccanici che
 Indicare il punto di applicazione di ogni
la somma vettoriale dei momenti
facilitano il lavoro dell’uomo.
forza.
compiuti su di esso è nulla.
 Allestire le equazioni di equilibrio delle  Riconoscere le analogie e le differenze
 Conoscere la definizione di momento.
tra la statica e la dinamica.
forze e dei momenti di un corpo rigido.
 Conoscere le macchine semplici e le
 Riconoscere le analogie e le differenze
 Calcolare l’intensità, la direzione e il
loro applicazioni.
tra l’utilizzo dei vettori in matematica e
senso delle forze esercitate su un
in fisica.
corpo.
 Calcolare l’intensità, la direzione e il
senso dei momenti compiuti su un
corpo.
 Rappresentare
in modo corretto i
vettori delle forze d’attrito applicate ai
corpi
rigidi
e
integrarle
matematicamente nelle condizioni di
equilibrio.
Collegamenti multi- e interdisciplinari:
 statica e meccanica, statica e costruzioni edili, statica e sport
 l’impostazione grafica come supporto alla soluzione matematica
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
152
Argomenti specifici
Conoscenze
Capacità
Atteggiamenti
 Conoscere la definizione di lavoro.
 Calcolare il lavoro fornito da una forza  Sviluppare
5. Lavoro ed energia
 Lavoro fornito da una forza
costante.
 Lavoro fornito da una forza
variabile.
 Energia meccanica.
 Energia potenziale
gravitazionale.
 Energia cinetica.
 Energia potenziale elastica.
 Leggi della conservazione
dell’energia.
 Rendimento di un sistema di
trasformazione d’energia.
 Conoscere le varie forme di energia:
costante.
meccanica, potenziale gravitazionale,  Calcolare il lavoro fornito da una forza
cinetica, potenziale elastica.
variabile.
un
metodo
e
un
procedimento
che
permetta
di
analizzare e risolvere le situazioniproblema proposte.
 Considerare l’energia come una
grandezza che si può trasferire da un
dell’energia.
ad un oggetto o ad un sistema.
corpo
all’altro
e
può
essere
 Sapere la differenza tra sistema  Calcolare
le
trasformazioni
e
i
conservata.
energeticamente chiuso e sistema
cambiamenti di energia potenziale
energeticamente aperto.
gravitazionale ed energia cinetica  Rendersi conto della differenza di
significato tra linguaggio scientifico e
associate ad un oggetto o ad un sistema.
 Conoscere il concetto di potenza.
linguaggio comune dei termini “lavoro”
 Risolvere
esercizi
di
dinamica
e “energia”.
 Conoscere il concetto di rendimento.
utilizzando
il
principio
della
 Riflettere sulla produzione ed il
conservazione dell’energia.
consumo di energia a livello individuale
 Calcolare la potenza fornita ad un
e globale.
oggetto o ad un sistema.
 Conoscere il principio di conservazione  Calcolare l’energia meccanica associata
 La potenza.
 Saper calcolare il rendimento di un
 Esperienze di laboratorio.
sistema di trasformazione di energia o
di potenza.
Collegamenti multi- e interdisciplinari:
 dinamica e macchine, dinamica e sport
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
153
Argomenti specifici
Conoscenze
Capacità
Atteggiamenti
6. Meccanica dei fluidi
 Densità e pressione.
 La pressione idrostatica.
 La legge di Pascal.
 La legge di Stevino.
 Conoscere la definizione di pressione  Saper applicare la relazione
e le sue unità di misura.
pressione, superficie e forza.
 Conoscere la definizione di densità e le 
sue unità di misura.
 Il principio di Archimede.
 Sapere l’ordine di grandezza della 
pressione atmosferica.
 Esperienze di laboratorio
 Conoscere la legge di Pascal.
 Conoscere la legge di Stevino.
 Conoscere il principio di Archimede.


tra  Analizzare dal punto di vasta statico
(equilibrio di forze e momenti) e
dinamico
(F=ma,
attrito)
una
Calcolare la pressione di una colonna
situazione con oggetti totalmente o
di liquido.
parzialmente immersi in un fluido.
Calcolare la pressione ad una data
 Riflettere sulle proprie rappresentazioni
profondità.
soggettive e cercare di correggerle, nel
caso
di
oggetti
totalmente
o
Saper trasformare le unità di misura
parzialmente immersi in un fluido e in
delle grandezze coinvolte.
movimento.
Saper riconoscere quali forze sono
esercitate su un oggetto totalmente o
parzialmente immerso in un fluido e
individuare chi/cosa esercita ogni
forza.
 Saper calcolare la forza esercitata da
un fluido su un oggetto in esso
immerso, totalmente o parzialmente
(spinta di Archimede).
 Saper stimare la direzione e il verso
della risultante di tutte le forze
esercitate su un oggetto totalmente o
parzialmente immerso in un fluido.
Collegamenti multi- e interdisciplinari:
 Applicazioni alle macchine industriali, alle imbarcazioni
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
154
Argomenti specifici
Conoscenze
Capacità
Atteggiamenti
7. Termica
 Temperatura e scale di
temperatura.
 Conoscere le grandezze fisiche della  Descrivere
 Energia cinetica media
molecolare.
 Sapere che ogni corpo (solido, liquido
 Dilatazioni termiche.
 Calore e calore specifico.
 Equilibrio termico.
 Cambiamenti di stato di
aggregazione.
 Propagazione del calore.
 Legge dei Gas ideali.
 Esperienze di laboratorio
termica e le rispettive unità di misura.
le
differenze
tra  Associare la propagazione del calore
temperatura, calore, calore specifico,
e le fonti di calore con il benessere
capacità termica, calore latente (di
nelle abitazioni e con gli aspetti
fusione e di evaporazione).
ambientali.
o gassoso) sottoposto
ad
un
cambiamento di temperatura subisce  Calcolare l’energia necessaria a  Riconoscere
l’importanza
della
una dilatazione.
cambiare lo stato di aggregazione di
dilatazione termica nelle costruzioni
una materia.
umane (termostati, termometri, ponti,
 Conoscere la particolarità dell’acqua.
ferrovia).
 Calcolare la temperatura di equilibrio di
 Conoscere le possibili forme di
due elementi messi in contatto (senza
propagazione del calore e le differenze
e con cambiamenti di stato).
tra
conduzione,
convezione
e
irraggiamento.
 Saper leggere e tracciare dei grafici
T(Q) o T(t).
 Sapere i diversi stati di aggregazione
della materia e i passaggi tra uno e  Applicare la legge del gas ideale.
l’altro.
 Sapere l’equazione di stato del gas
ideale.
Collegamenti multi- e interdisciplinari:
 termica e abitazione, termica e strumenti di misura, termica e sport, termica e climatologia. Termica, meccanica dei fluidi e meteorologia
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
155
Argomenti specifici
Conoscenze
Capacità
Atteggiamenti
8. Acustica
 Le onde.
 Lunghezza d’onda, frequenza,
velocità di propagazione.
 Onde trasversali, onde
elastiche, onde longitudinali,
onde sinusoidali.
 Principio di sovrapposizione.
 Interferenza.
 Onde stazionarie.
 Il suono. Generazione e
propagazione. Caratteristiche:
altezza, timbro, intensità.
 Conoscere le relazioni tra lunghezza  Applicare le relazioni tra lunghezza  Essere sensibilizzato sui danni del
d’onda, velocità di propagazione e
frequenza.
 Sapere le diverse tipologie di onda.
d’onda, velocità di propagazione,
frequenza,
tempo
misurato,
spostamento.
rumore eccessivo.
 Produrre onde su una corda, lungo una
le
grandezze
fisiche
molla e sulla superficie dell’acqua.
dell’acustica e le rispettive unità di
misura.
 Calcolare la distanza di un temporale.
 Sapere
 Conoscere
di  Comprendere e
differenziare
le
conseguenze della composizione di
due onde.
 Conoscere i fenomeni di battimento e
di effetto Doppler.
 Comprendere i meccanismi che ci
permettono di percepire i suoni.
il
sovrapposizione.
principio
 Riconoscere
sorgente sonora ed
osservatore, capire il loro movimento e
saper calcolare le conseguenze del
movimento nella frequenza del suono
udito.
 Soglia di udibilità.
 Battimento.
 Effetto Doppler.
 Esperienze di laboratorio.
Collegamenti multi- e interdisciplinari:
 L’inquinamento fonico e i ripari fonici.
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
156
Argomenti specifici
Conoscenze
Capacità
Atteggiamenti
9. Preparazione agli esami
 Ricapitolazione e
schematizzazione dei concetti
importanti
 Conoscere le definizioni dei concetti e  Individuare i collegamenti tra i diversi 
 Preparazione all’esame MPT
 Conoscere
il relativo formalismo degli argomenti
trattati, con esempi significativi.
i testi
sessioni scorse.
d’esame
delle
argomenti disciplinari.
 Risolvere i quesiti posti dalle situazioni- 
problema presentate in esercizi tipo
esame.
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
Assumere un atteggiamento critico
verso i risultati ottenuti.
Affrontare le situazioni fisiche con un
metodo di lavoro rigoroso e
sistematico.

Autovalutare le proprie conoscenze,
capacità e atteggiamenti, in modo da
poter individuare il proprio livello di
preparazione in funzione dell’esame
e le proprie future aspettative
scolastiche e professionali

Sviluppare delle strategie per lo
svolgimento ottimale dell’esame di
fisica mpt.
157
Libri di testo, sussidi didattici :
P.Calvani e B.Maraviglia - Introduzione alla fisica - vol.A/B - Laterza - Roma 1977
I.Riani - Fisica modello della realtà - vol.1/2 - La scuola - Brescia 1990
S.R.Steeruwitz - Elementi di fisica - Zanichelli - Bologna 1986
W.G.Lean e W.Nelson - Teoria e problemi di meccanica applicata - Schaum - Milano 1975
Duane E. Roller e Ronnald Blum - Fisica - vol.1 - Zanichelli - Bologna 1984
Paul A. Tipler - Invito alla fisica - vol.A - Zanichelli - Bologna 1984
U. Amaldi, FISICA PER TEMI Le idee e gli esperimenti dal pendolo ai quark, Volume 1, Zanichelli, Bologna 1995, ISBN 88.08.09078.7
Schede di fisica usate per il corso:
Statica del corpo rigido
di Enrico Morinini e Silvio Vicari
Cinematica del punto materiale
di Roberto Caruso e Paolo Stoppa
Dinamica
di Silvio Vicari
Introduzione al lavoro e all’energia
di Massimiliano Guidolin
Termica
di Roberto Caruso
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
158
6. Valutazione
Ricordiamo che all’inizio del corso ogni docente è tenuto ad informare le allieve e gli allievi
illustrando in dettaglio e chiaramente il proprio metodo di valutazione.
Nel limite del possibile è importante considerare modalità di valutazione che possano
considerare le competenze delle allieve e degli allievi in maniera più completa:
 Accanto alle tradizionali forme di valutazione scritta, dovrebbero essere presi in
considerazione anche lo studio di casi esemplari, l’elaborazione di lavori di
approfondimento personali, l’analisi di dati e situazioni sperimentali come pure, a
dipendenza delle possibilità, l’affrontare situazioni sperimentali complesse e legate ad
aspetti di vita quotidiana o professionale. La presentazione della consegna e della
relativa soluzione avverrà di preferenza in forma scritta.
 La forma con cui è redatta e presentata la soluzione non deve limitarsi ai soli risultati
numerici. Da raccomandare sono la presentazione di soluzioni grafiche, l’elaborazione
di schemi, la presentazione di reti o mappe concettuali e, soprattutto, la possibilità di
esprimersi verbalmente con parole proprie. Con quest'ultima modalità è possibile
valutare la comprensione di complesse relazioni fra concetti, e costruire una visione
complessiva differenziata di quanto acquisito dall’allieva o dall’allievo.
Programma d’istituto – Maturità Professionale Tecnica – SPAI Bellinzona – 23 giugno 2006
159
Scarica