1 Osservare per capire

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1 Capitolo A1 Lezione 1 Osservare per capire 1. Come conosciamo il mondo? Ogni giorno usiamo i nostri sensi per osservare e capire ciò che accade intorno a noi e come sono fatte le cose. Osservare con i sensi ciò che ci circonda ci aiuta anche a capire le situazioni e a comportarci nel modo giusto. I nostri sensi principali sono gusto, udito, olfatto, vista e tatto. Guardando dei PESCI, non ti sei mai chiesto come facciano a respirare sott acqua? Se prima di uscire guardi fuori dalla finestra e vedi che PIOVE, che cosa decidi di fare? Per osservare, oltre ai sensi, hai bisogno di altri strumenti: un quaderno e una penna, per annotare ciò che vale la pena ricordare, e una macchina fotografica, uno smartphone o un tablet per «portare a casa» ciò che le parole non bastano a descrivere. Con un tablet, puoi fotografare i FIORI DI CILIEGIO e ingrandire l immagine per osservare anche i dettagli più piccoli. 1

2 apitolo Capitolo Lezione A1 Primi passi nella scienz 2 Impariamo 2. a osservare: il metodo scientifico Come lavora uno scienziato? Ogni scienziato studia un diverso fenomeno naturale, ma lavorano tutti allo stesso modo. 1. Lo scienziato osserva un fenomeno naturale. 2. Si pone delle domande: perché quel fenomeno è così? 3. Elabora delle ipotesi, cioè immagina delle possibili risposte alle domande che si è fatto. 4. Per stabilire se le ipotesi sono giuste o no fa un esperimento, cioè una prova pratica in cui raccoglie dei dati. 5. Lo scienziato elabora i dati ottenuti. Se durante l esperimento non è accaduto ciò che si aspettava, significa che l ipotesi è sbagliata e che deve pensarne una diversa e fare nuovi esperimenti. 6. Se gli esperimenti confermano che le ipotesi sono giuste, lo scienziato trae le conclusioni e formula una legge. I dati sono informazioni che derivano da un esperimento. Questo modo di procedere si chiama metodo sperimentale. MAPPA Lo scienziato osserva un fenomeno. Si pone delle domande. Elabora delle ipotesi. Fa un esperimento. Raccoglie ed elabora i dati ottenuti. L ipotesi è esatta? NO SÌ Trae le conclusioni e formula una legge. 2

3 Capitolo Lezione A1 3 Che 3. Primi passi nella scienza cosa osserviamo: la materia Che cos è la materia? Tutto ciò che ci circonda e che si può annusare, toccare, vedere, sentire e gustare è fatto di materia. La materia è tutto ciò che occupa uno spazio, quindi che ha un volume. Gli oggetti che ci circondano sono costituiti da materiali diversi, come la carta di cui è fatto questo libro. La maggior parte degli oggetti sono allo stato solido. Il volume è lo spazio occupato da un oggetto. Il tuo BANCO si trova allo stato solido. Anche queste PALLINE DA PING-PONG sono solide. I materiali possono anche essere liquidi. L ACQUA e l OLIO sono materiali allo stato liquido. Oppure i materiali possono essere aeriformi. I palloncini contengono l ELIO, un materiale allo stato aeriforme. I materiali allo stato aeriforme sono gas, come l elio contenuto nei palloncini, oppure vapori, come il vapore acqueo. 3

4 Parte A Capitolo 1 Primi passi nella scienza 4. La materia può presentarsi in tre modi diversi, che sono chiamati «stati». Sono lo stato solido, lo stato liquido, e lo stato aeriforme. Quali caratteristiche hanno gli stati della materia? Facciamo degli esperimenti per osservare come i materiali solidi, liquidi e aeriformi cambiano forma e volume. Mettiamo una pallina da ping-pong in recipienti diversi: che cosa osserviamo? Se mettiamo la PALLINA DA PING-PONG in una caraffa, in una vaschetta o in un bicchiere da cocktail, osserviamo che essa mantiene sempre la propria forma e il proprio volume. Quindi possiamo affermare che i solidi hanno una forma propria e occupano sempre lo stesso spazio, cioè hanno lo stesso volume. Versiamo la stessa quantità di olio in recipienti diversi. Che cosa osserviamo? Se versiamo l OLIO in un contenitore graduato, in una vaschetta o in un bicchiere da cocktail, osserviamo che il liquido prende la forma del recipiente che lo contiene. Quindi possiamo dire che i liquidi non hanno una forma propria, ma prendono quella del recipiente che li contiene e occupano sempre lo stesso spazio, cioè hanno lo stesso volume. 4

5 Lezione 3 Che cosa osserviamo: la materia Scaldando i granelli di iodio a bassa temperatura, si producono i vapori di iodio che sono viola. Osserviamo che cosa accade se facciamo passare i vapori da un recipiente più piccolo a uno più grande. La bottiglietta di vetro capovolta contiene vapori di iodio. Se inseriamo una monetina sotto l imboccatura della bottiglietta per far uscire i vapori e copriamo rapidamente con un bicchiere, dopo qualche minuto il vapore assume la forma del bicchiere e occupa più spazio di prima. Se ripetiamo la stessa operazione, aggiungendo un grosso barattolo, osserviamo che i vapori prendono la forma del barattolo e aumentano il loro volume fino a occupare tutto lo spazio disponibile. Quindi possiamo dire che i gas non hanno una forma propria e occupano tutto lo spazio a loro disposizione, cioè cambiano il loro volume. MAPPA La materia è tutto ciò che ci circonda e che occupa uno spazio si presenta allo stato solido liquido gassoso con con con una forma e un volume propri la forma del recipiente che lo contiene, ma volume proprio forma e volume che cambiano a seconda del recipiente 5

6 apitolo Capitolo Lezione A1 Primi passi nella scienz 4 Misuriamo 5. Primi passi nella scienza ciò che osserviamo: le grandezze Che differenza c è tra i dati qualitativi e quelli quantitativi? Posso osservare un limone e cercare di descriverlo con i sensi: è giallo, è ruvido. Quanto pesa? Quanto è grande o quanto è piccolo? Quanto è lungo? Quanto è caldo o quanto è freddo? Le caratteristiche che si possono osservare con i sensi ed esprimere a parole sono delle qualità dei materiali e sono i dati qualitativi di un osservazione. Invece, se mi chiedo quanto è lungo un limone, non posso rispondere usando i miei sensi, ma lo devo misurare. Le caratteristiche che si possono misurare sono chiamate grandezze e sono i dati quantitativi di un osservazione. MAPPA qualitativi sono le qualità dei materiali che osservo con i sensi I dati quantitativi sono le grandezze che posso misurare 6

7 Lezione 4 Misuriamo ciò che osserviamo: le grandezze 6. Che cosa significa misurare? Quali sono le grandezze fondamentali? Che cosa si usa per misurare? Per misurare si conta quante volte un campione, chiamato unità di misura, è contenuto nella grandezza da misurare. Una misura completa ha sia il valore numerico sia l unità di misura. A seconda della grandezza da misurare, si usano strumenti diversi. Strumento Grandezze fondamentali Unità di misura La lunghezza di questo libro è 24 centimetri. Con il righello si misura la lunghezza. L unità di misura della lunghezza è il metro, ma per piccole lunghezze si usano anche i centimetri e i millimetri. Con la bilancia si misura la massa di un oggetto. L unità di misura della massa è il kilogrammo. Con il termometro si misura la temperatura, cioè quanto un oggetto è freddo o caldo. L unità di misura della temperatura è il Kelvin, ma in genere si usa il grado Celsius. Con orologi e cronometri si misura il tempo. L unità di misura del tempo è il secondo, ma si usano anche minuti e ore. MAPPA Misurare è contare quante volte l unità di misura è contenuta nella grandezza da misurare 7

8 DIVIDERE IL VALORE NUMERICO MOLTIPLICARE IL VALORE NUMERICO Parte A Capitolo 1 Primi passi nella scienza 7. Che differenza c è fra massa e peso? Nel linguaggio comune, la massa è spesso confusa con il peso. In realtà la massa è la quantità di materia di cui è fatto il corpo, invece il peso è la forza che ci attira verso la Terra. Il peso degli ASTRONAUTI nello spazio è pari a 0, perché sono lontani dalla Terra. Invece la loro massa è la stessa che avevano quando erano sulla Terra. 8. Come faccio a misurare oggetti molto grandi o molto piccoli? Per misurare quantità molto più grandi o molto più piccole dell unità di misura, si usano multipli e sottomultipli. I MULTIPLI si usano per misurare quantità più grandi. KILOMETRO km 0,001 km ETTOMETRO hm 0,01 hm DECAMETRO dam 0,1 dam METRO m 1 m DECIMETRO dm 10 dm CENTIMETRO cm 100 cm MILLIMETRO mm 1000 mm I SOTTOMUTIPLI si usano per misurare quantità più piccole. 8

9 Capitolo A1 ESERCIZI 1 Leggi sui seguenti strumenti i valori misurati e completa le frasi. A. D. Lo strumento si chiama Lo strumento si chiama La grandezza misurata è Il valore che si legge è L unità di misura è La grandezza misurata è Il valore che si legge è L unità di misura è Osserva la bilancia. B. Lo strumento si chiama In quale piatto c è la massa maggiore? La grandezza misurata è Il valore che si legge è L unità di misura è C Osserva le seguenti misure di lunghezza. Lo strumento si chiama La grandezza misurata è Quale degli oggetti è più lungo? Il valore che si legge è L unità di misura è

10 Nella seguente immagine individua i materiali che si presentano nei tre diversi stati fisici (solido, liquido e aeriforme). 6 Vero o falso? A. La scienza studia le opinioni e le emozioni dell osservatore. V F B. Lo scienziato fa delle ipotesi. V F C. Una misura completa ha sia il numero sia l unità di misura. V F D. Con la bilancia si misura la temperatura. V F E. Le qualità dei materiali osservabili con i sensi sono dati quantitativi. V F SOLIDO LIQUIDO AERIFORME F. Misurare significa contare quante volte l unità di misura è contenuta nella grandezza da misurare V F G. Per misurare quantità più piccole dell unità di misura, si usano i sottomultipli. V F H. L unità di misura del tempo è il secondo. V F I. Il volume è lo spazio occupato dal corpo. V F J. I gas non sono fatti di materia. V F K. La materia non occupa uno spazio. V F Riordina le fasi del metodo sperimentale, numerandole dalla 1 alla 6. Raccoglie ed elabora i dati ottenuti. Si pone delle domande. Lo scienziato osserva un fenomeno naturale. Se le ipotesi sono giuste, lo scienziato trae le conclusioni e formula una legge. Elabora delle ipotesi. Fa un esperimento. 7 Completa le frasi. A. I non hanno una forma propria, ma prendono sempre la forma del recipiente che li contiene, anche se mantengono lo stesso volume. B. I hanno una forma propria e occupano sempre lo stesso volume. C. Gli non hanno una forma propria e occupano sempre tutto lo spazio a loro disposizione. 10

11 Capitolo A2 Lezione 1 I miscugli 1. Che differenza c è tra un miscuglio eterogeneo e uno omogeneo? Alcuni materiali, come la sabbia, rimangono sospesi nell acqua per un po di tempo, poi si depositano sul fondo. Mescola un po d ACQUA e due cucchiai di SABBIA molto fine. La sabbia non si è sciolta nell acqua: i materiali sono SEPARATI. Prendi un bicchiere d ACQUA e aggiungi due cucchiai di SALE. Il sale si è sciolto nell acqua: i due materiali NON SI DISTINGUONO più. Quando due materiali non riescono a mescolarsi formano dei miscugli, che si dicono eterogenei. Un miscuglio è omogeneo quando i suoi componenti si mescolano e non è più possibile distinguerli. I miscugli omogenei, soprattutto quelli che si trovano allo stato liquido, sono chiamati anche soluzioni. In una soluzione, il componente presente in quantità maggiore (che spesso è l acqua) si dice solvente. L altro componente si chiama soluto (sale). MAPPA eterogenei quando i componenti si riconoscono ancora I miscugli possono essere quando i componenti si mescolano e non è più possibile distinguerli omogenei detti anche soluzioni 11

12 apitolo Capitolo A2 e i materiali Lezione 2 Mescolare i liquidi 2. Che cosa succede se mescolo due liquidi? Mescoliamo acqua e olio. Vediamo che ACQUA E OLIO non si mescolano, ma restano separati anche se li agitiamo con un cucchiaino. I liquidi che non si mescolano si chiamano immiscibili. Ora facciamo cadere alcune gocce d inchiostro in un bicchiere d acqua. Dopo un po di tempo vedremo che il miscuglio di ACQUA E INCHIOSTRO è tutto dello stesso colore. Non è possibile distinguere i due liquidi di partenza: abbiamo ottenuto una soluzione. MAPPA Due liquidi che si mescolano dando origine a una soluzione si chiamano miscibili. Due liquidi possono essere immiscibili miscibili quando formano quando formano miscugli eterogenei miscugli omogenei in cui in cui i due liquidi NON si mescolano i due liquidi si mescolano 12

13 Capitolo A2 Mescolare i materiali Lezione 3 Mescolare solidi e liquidi 3. Che cosa succede se mescolo un solido con un liquido? Che cosa accade se mescoliamo all acqua del sale? Il SALE si scioglie. Un solido, come il sale da cucina, che si scioglie in un liquido si dice solubile e forma un miscuglio omogeneo. Che cosa accade se mescoliamo all acqua della sabbia? La SABBIA rimane sul fondo del recipiente. Un solido come la sabbia, che non si scioglie in un liquido, si dice insolubile in quel liquido e dà origine a un miscuglio eterogeneo. MAPPA I solidi possono essere solubili insolubili quando quando si sciolgono in un liquido NON si sciolgono in un liquido e danno origine a e danno origine a una soluzione un miscuglio eterogeneo 13

14 apitolo Capitolo A2 e i materiali Mescolare i materiali Lezione 4 Mescolare i gas 4. Che cosa succede se mescolo dei gas? Anche i gas si mescolano tra di loro formando dei miscugli. L ARIA CHE RESPIRIAMO è un miscuglio di gas (ossigeno, diossido di carbonio, azoto, vapore acqueo). I miscugli allo stato aeriforme sono sempre omogenei e sono detti miscele gassose. Che cosa succede se mescolo un liquido con un gas? Gas e vapori non si vedono; la NEBBIA invece è ben visibile: essa è un miscuglio eterogeneo formato da goccioline d acqua mescolate all aria. L ACQUA DEI FIUMI E DEI MARI contiene dell ossigeno: è un miscuglio omogeneo. Infatti gli animali come i pesci hanno bisogno di ossigeno per sopravvivere. 14

15 Lezione 4 Mescolare i gas Se mescoliamo un gas e un liquido e le sostanze si riconoscono ancora, abbiamo un miscuglio eterogeneo. Se mescoliamo un gas e un liquido e le sostanze non si distinguono, abbiamo un miscuglio omogeneo. Che cosa succede se mescolo un gas e un solido? Il FUMO NERO è un miscuglio eterogeneo di gas e minuscole particelle solide costituite da un materiale simile al carbone, il nerofumo. I miscugli tra gas e solidi sono sempre eterogenei. MAPPA tra gas sono detti sono sempre miscele gassose miscugli omogenei I miscugli tra gas e liquidi possono essere miscugli omogenei miscugli eterogenei tra gas e solidi sono sempre miscugli eterogenei 15

16 Capitolo A2 ESERCIZI 1 Scegli la risposta corretta. A. Che cosa si ottiene mescolando acqua e olio? Un miscuglio eterogeneo. Un miscuglio omogeneo. B. Che cosa si ottiene mescolando acqua e sale? Un miscuglio eterogeneo. Un miscuglio omogeneo. C. Che cosa si ottiene mescolando acqua e sabbia? 3 Scegli la risposta corretta. A B C In un miscuglio omogeneo i componenti si mescolano e non è più possibile distinguerli. i componenti non si mescolano e si riconoscono ancora. c è un solo componente. 4 Scegli la risposta corretta. In un miscuglio eterogeneo Un miscuglio eterogeneo. Un miscuglio omogeneo. D. Che cosa si ottiene mescolando acqua e inchiostro? Un miscuglio eterogeneo. A B C i componenti si mescolano e non è più possibile distinguerli. i componenti non si mescolano e si riconoscono ancora. c è un solo componente. Un miscuglio omogeneo. 2 Vero o falso? A. Due liquidi che si mescolano, dando origine a una soluzione, sono miscibili. V F B. Due liquidi che non si mescolano formano una soluzione. V F 5 Scegli la risposta corretta. A B C Due liquidi sono miscibili se si mescolano e formano miscugli omogenei. se non si mescolano e formano miscugli eterogenei. se si depositano sul fondo. 6 Scegli la risposta corretta. C. Un solido che si scioglie in un liquido è insolubile. V F D. Una miscela gassosa è un miscuglio omogeneo di gas. V F A B C I solidi possono essere miscibili o immiscibili. solubili o insolubili. gas o vapori. E. Se mescolo un gas e un liquido, posso ottenere sia miscugli omogenei sia eterogenei. V F F. Il fumo nero dei camini è un miscuglio tra un gas e un liquido. V F 7 Completa le frasi A. In un miscuglio le sostanze si riconoscono ancora. B. In un miscuglio le sostanze si mescolano e non si possono più distinguere. 16

17 8 Mescola con acqua i materiali della tabella e scrivi se hai ottenuto un miscuglio eterogeneo oppure omogeneo. acqua caffè zucchero inchiostro sabbia sale olio alcol 9 Collega il cartellino alla giusta definizione. Miscuglio eterogeneo Le sostanze si mescolano e non è più possibile distinguere i diversi componenti. Miscuglio omogeneo o soluzione Le sostanze si riconoscono ancora. 10 Collega ogni immagine al cartellino giusto. MISCUGLIO OMOGENEO MISCUGLIO ETEROGENEO 17