- PROGRAMMAZIONE DI DIPARTIMENTO - anno scolastico FISICA

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1 - PROGRAMMAZIONE DI DIPARTIMENTO - anno scolastico Corsi Liceo Scientifico Liceo Scientifico opzione Scienze Applicate FISICA Indicazioni nazionali LINEE GENERALI E COMPETENZE Al termine del percorso liceale lo studente 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. La libertà, la competenza e la sensibilità dell insegnante che valuterà di volta in volta il percorso didattico più adeguato alla singola classe svolgeranno un ruolo fondamentale nel trovare un raccordo con altri insegnamenti (in particolare con quelli di matematica, scienze, storia e filosofia) e nel 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. OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO PRIMO BIENNIO

2 Nel primo biennio si inizia a costruire il linguaggio della fisica classica (grandezze fisiche scalari e vettoriali e unità di misura), abituando lo studente a semplificare e modellizzare situazioni reali, a risolvere problemi e ad avere consapevolezza critica del proprio operato. Al tempo stesso gli esperimenti di laboratorio consentiranno di definire con chiarezza il campo di indagine della disciplina e di permettere allo studente di esplorare fenomeni (sviluppare abilità relative alla misura) e di descriverli con un linguaggio adeguato (incertezze, cifre significative, grafici). L attività sperimentale lo accompagnerà lungo tutto l arco del primo biennio, portandolo a una conoscenza sempre più consapevole della disciplina anche mediante la scrittura di relazioni che rielaborino in maniera critica ogni esperimento eseguito. Attraverso lo studio dell ottica geometrica, lo studente sarà in grado di interpretare i fenomeni della riflessione e della rifrazione della luce e il funzionamento dei principali strumenti ottici. Lo studio dei fenomeni termici definirà, da un punto di vista macroscopico, le grandezze temperatura e quantità di calore scambiato introducendo il concetto di equilibrio termico e trattando i passaggi di stato. Lo studio della meccanica riguarderà problemi relativi all equilibrio dei corpi e dei fluidi; i moti saranno affrontati innanzitutto dal punto di vista cinematico giungendo alla dinamica con una prima esposizione delle leggi di Newton, con particolare attenzione alla seconda legge. Dall analisi dei fenomeni meccanici, lo studente incomincerà a familiarizzare con i concetti di lavoro ed energia, per arrivare ad una prima trattazione della legge di conservazione dell energia meccanica totale. I temi suggeriti saranno sviluppati dall insegnante secondo modalità e con un ordine coerenti con gli strumenti concettuali e con le conoscenze matematiche già in possesso degli studenti o contestualmente acquisite nel corso parallelo di Matematica (secondo quanto specificato nelle relative Indicazioni). Lo studente potrà così fare esperienza, in forma elementare ma rigorosa, del metodo di indagine specifico della fisica, nei suoi aspetti sperimentali, teorici e linguistici. Programmazione CLASSE PRIMA Primo periodo Contenuti GRANDEZZE FISICHE E LORO MISURA Le grandezze fisiche. Misurazioni dirette e indirette. Le unità di misura e il sistema internazionale. La notazione scientifica e l ordine di grandezza. La misura di lunghezze, aree, volumi. La misura della massa. Il peso e la massa. La densità. Gli strumenti di misura e le loro caratteristiche: portata e sensibilità. L incertezza nelle misurazioni dirette. L errore assoluto e relativo. L arrotondamento di un numero e le cifre significative. L incertezza nelle misurazioni indirette.

3 Esperienze: misure di perimetri e aree di figure regolari e non, misurazioni con il calibro, misurazioni del volume di un cilindro con il calibro e per immersione, misura della massa con la bilancia elettronica, misura della densità di un solido (ferro) e di un liquido (acqua), conservazione della massa e non del volume con acqua e sabbia, acqua e sale. LA RAPPRESENTAZIONE DI DATI E DI FENOMENI Le rappresentazioni di un fenomeno (la tabella, il grafico, la formula). I grafici cartesiani. I grafici sperimentali e la rappresentazione dell errore. Le grandezze direttamente e inversamente proporzionali. La relazione lineare. La proporzionalità quadratica diretta. *Esperienze: l allungamento di una molla, l area illuminata in funzione della distanza dalla sorgente luminosa, il periodo del pendolo semplice. *eventualmente alcune di queste esperienze potranno essere svolte all inizio del secondo periodo Secondo periodo LA LUCE La propagazione della luce. La riflessione della luce e gli specchi piani. Gli specchi sferici. La rifrazione della luce. La riflessione totale. Le lenti. Esperienze: ombra e penombra; studio della riflessione speculare tramite specchietto piano; misura della rifrazione tramite materiale trasparente a facce piane e parallele. LE FORZE E L EQUILIBRIO Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni con i vettori. Scomposizione di un vettore lungo assi assegnati. I vettori in coordinate cartesiane e operazioni con i vettori in coordinate cartesiane. Le forze. Il dinamometro. La forza risultante. La forza peso. La forza elastica e la costante elastica. Le forze di attrito. L equilibrio del punto materiale. L equilibrio del corpo rigido. Il momento di una forza. Rotazioni orarie e antiorarie. Esperienze: somma vettoriale di forze; il piano inclinato, l asta fulcrata; Obiettivi Minimi in termini di conoscenza, competenza e capacità/abilità Conoscenza Saper definire le grandezze fisiche.

4 Conoscere gli strumenti di misura ed in particolare saperne definire portata e sensibilità. Conoscere metodi di misure dirette ed indirette. Conoscere le unità di misura fondamentali e il significato di incertezza di misura. Conoscere le relazioni matematiche che legano grandezze fisiche con proporzionalità diretta, quadratica e inversa. Conoscere leggi fisiche riguardanti le proporzionalità studiate. Conoscere grandezze fisiche derivate da altre. Competenze Usare correttamente gli strumenti di misura. Saper valutare l incertezza di una misura diretta e indiretta. Saper analizzare fatti osservati identificando le variabili che li caratterizzano. Saper tradurre i risultati ottenuti da un esperienza in opportuni grafici intuendo la legge fisica che li lega. Capacita /abilita Saper riferire attraverso una relazione scritta o orale, in modo sintetico la procedura seguita in un osservazione sperimentale, i risultati raggiunti e il loro significato usando un linguaggio specifico. Saper elaborare i dati raccolti. Saper risolvere semplici problemi relativi alle leggi fisiche studiate. CLASSE SECONDA Primo periodo Contenuti GRANDEZZE VETTORIALI (ripasso e consolidamento se già trattati parzialmente lo scorso anno scolastico). Vettore forza e vettore spostamento. Somma di vettori con il metodo del parallelogramma e con il metodo punta. Differenza di vettori. Scomposizione di un vettore. Somma vettoriale per componenti. Sistemi di riferimento. Spostamento e distanza percorsa nello studio del moto. Esperienza: verifica della regola del parallelogramma. L EQUILIBRIO DEI FLUIDI La pressione. La pressione idrostatica e la legge di Stevino.

5 Il principio di Pascal. Il sollevatore idraulico. I vasi comunicanti (con lo stesso liquido e liquidi diversi). La pressione atmosferica. L esperienza di Torricelli. La spinta di Archimede e il galleggiamento. Esperienze: verifica della legge di Stevino (con una bottiglia d acqua forata a diverse altezze riempita d acqua, con l utilizzo di un manometro immerso in un liquido), i vasi comunicanti, il palloncino nella campana pneumatica, schiacciamento di una lattina creando il vuoto internamente, la spinta di Archimede nell acqua e nell alcool; la bilancia idrostatica. Secondo periodo CALORE E TEMPERATURA. Le scale termometriche: Celsius e Kelvin. La dilatazione lineare dei solidi. La dilatazione volumica dei solidi e dei liquidi. L equilibrio termico. Capacità termica e calore specifico. Il calore latente e i cambiamenti di stato. Esperienze: dilatazione termica dei solidi; misura del calore scambiato tra due corpi (di cui uno è acqua o due quantità note di acqua). IL MOTO Diagrammi spazio-tempo. Velocità media. Velocità istantanea. Il moto rettilineo uniforme: la legge oraria, la rappresentazione grafica. Accelerazione media. Accelerazione istantanea. Il moto uniformemente accelerato: la legge della velocità e la legge oraria. Grafico velocità-tempo. La caduta libera. Il moto circolare uniforme. Il moto parabolico. Esperienze: la rotaia a cuscino d aria (calcolo della velocità e dell accelerazione); misura dell accelerazione di gravità. Obiettivi Minimi in termini di conoscenza, competenza e capacità/abilità Conoscenza Saper definire operativamente le grandezze fisiche, distinguendo quelle scalari da quelle vettoriali. Conoscere le relazioni matematiche che legano grandezze fisiche che descrivono un certo fenomeno. Conoscere le leggi dei moti studiati. Conoscenza delle principali unità di misura, della termologia e del loro significato fisico. Conoscenza di alcune semplici applicazioni pratiche dei fenomeni elementari della calorimetria.

6 Competenze Usare correttamente gli strumenti di misura Saper analizzare fatti osservati identificando le variabili che li caratterizzano. Saper tradurre i risultati ottenuti da un esperienza in opportuni grafici intuendo la legge fisica che li lega. Saper interpretare un grafico orario. Capacita /abilita Saper riferire attraverso una relazione scritta o orale, in modo sintetico la procedura seguita in un osservazione sperimentale, i risultati raggiunti e il loro significato usando un linguaggio specifico. Saper elaborare i dati raccolti e correlare le variabili. Saper risolvere problemi relativi alle leggi fisiche studiate, applicando strumenti matematici adeguati. METODI Le scelte metodologiche, che improntano la programmazione, sono definite dai seguenti criteri: - partire dall osservazione e descrizione dei fenomeni per trasformare quindi la realtà indagata in rappresentazioni mentali; - intendere l operatività nel senso di esercizio razionale, che coniuga sapere e saper fare, prevedendo attività che non siano di semplice esecuzione di procedure prestabilite ma che richiedano scelte e adattamenti in fase di esecuzione; - stimolare l integrazione delle competenze, l organizzazione del lavoro e lo scambio di informazioni; - dare particolare rilievo all interpretazione delle esperienze, pur limitandosi all uso di semplici modelli, curando la rappresentazione dei dati ottenuti e discutendo gli errori; - ridurre al minimo gli aspetti puramente mnemonici e di pura valorizzazione delle abilità ripetitive nelle applicazioni; - applicare le competenze in chiave previsionale (progettazione, soluzione di esercizi e problemi); -utilizzare il libro di testo per formalizzare le conoscenze acquisite e per eseguire esercizi atti ad acquisire adeguate competenze applicative. CRITERI DI VALUTAZIONE Per la valutazione del profitto si adotta la scala decimale. I criteri per l attribuzione dei voti di profitto sono quelli esplicitati nella programmazione di classe, alla quale si rimanda. VERIFICA (Tipologia e numero delle verifiche) Gli obiettivi della disciplina richiedono l utilizzo di prove di verifica differenziate (minimo: 3 nel primo periodo e 4 nel secondo), riconducibili alle seguenti tipologie:

7 - prove oggettive al termine di percorsi formativi unitari, che potranno assumere formulazione diversa sui vari argomenti, utilizzando la modalità del questionario, del test a risposta multipla, di compito a problemi, della simulazione di prove sperimentali; - interrogazioni orali; - relazioni sul lavoro sperimentale. Allo scopo di valutare e certificare le competenze raggiunte in ambito scientifico, (come previsto al termine del biennio dell obbligo), saranno prese in considerazione alcune delle verifiche somministrate nella classe seconda e nel secondo periodo nella classe prima.

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