ALLEGATO I. Monte ore. Istituto di Istruzione La Rosa Bianca di Cavalese. Disciplina: Fisica. Prof. Roberto Pisati

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1 ALLEGATO I Istituto di Istruzione La Rosa Bianca di Cavalese Disciplina: Fisica Monte ore 60 Periodo Autore Primo biennio Prof. Roberto Pisati A. Premessa Lo studio della Fisica, fin dagli albori di questa materia, è avvenuto sempre ad opera delle maggiori personalità del tempo o che, proprio grazie ai loro studi, lo sono diventate. In generale, lo studio dei fenomeni naturali è stata una delle priorità, materiali e spirituali, dell'umanità intera. Tuttavia, tali studi sono stati resi possibili dalle più avanzate conoscenze matematiche che tali personalità possedevano e che hanno acquisito nel corso degli anni trascorsi a tentare di spiegare l'osservazione dei fenomeni posti sotto indagine; anzi, in taluni casi, proprio per l'impossibilità di riuscere a spiegarli con i mezzi matematici a disposizione, sono state introdotti nuovi metodi e nuove vie alle conoscenze matematiche e geometriche sono state aperte. Nei nuovi piani didattici, invece, si nota un'inversione di tendenza nell'apprendimento di queste discipline, con l'introduzione di ore di studio della Fisica anche nel biennio, prima che gli studenti abbiano acquisito le basi minime e le conoscenze necessarie ad una reale comprensione della materia. A mio parere questa tendenza non può che creare molte difficoltà, sia negli alunni che nei docenti. Tali difficoltà derivano sostanzialmente dall'impossibilità di ottenere dai neo-studenti la comprensione di uno qualsiasi dei fenomeni fisici, mancando in essi l'apprendimento degli strumenti con i quali questi fenomeni vengono studiati; in sostanza si segnala la continua rincorsa tra I programmi delle due materie (Matematica e Fisica), con una inevitabile confusione e commistione che obbliga in alcuni casi I docenti di Fisica ad introdurre concetti matematici che verranno svolti nei programmi di Matematica solo negli anni successivi.

2 Siffatti metodi didattici risultano, come credo ovvio per la maggior parte dei docenti, causa di notevoli incomprensioni da parte degli alunni che si vedono spiegare a più riprese lo stesso argomento senza che si riesca mai ad averne una visione organica. Date tali premesse, ritengo che nel biennio lo studio della Fisica debba concentrarsi più che altro nel porre le basi logiche della materia, senza addentrarsi troppo nell'approfondimento di argomenti specifici, nonchè in alcune esperienze di laboratorio che si ritengono di facile comprensione e che non necessitino di particolari facoltà di analisi matematiche. A tal riguardo, alcune di queste proposte didattiche sono state di seguito esposte nell'allegato II. In questo contesto, il docente di fisica dovrebbe concorrere a far conseguire allo studente del primo biennio risultati d'apprendimento che lo mettono in grado di: comprendere il inguaggio formale specifico della matematica, saper utilizzare le procedure tipiche del pensiero matematico, conoscere I contenuti fondamentali delle teorie alla base della descrizione della realtà essere in grado di utilizzare criticamente strumenti informatici, comprendere la valenza metodologica dell'informatica nella formalizzazione e modellizzazione dei processi complessi e nell'individuazione di procedimenti risolutivi saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana B. Competenze da promuovere Ai fini del raggiungimento dei risultati d'apprendimento in esito al percorso del primo biennio, nella propria azione didattica ed educativa il docente persegue l'obiettivo di far acquisire allo studente le seguenti competenze specifiche: 1. osservare ed identificare fenomeni naturali 2. formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi 3. formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione 4. 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 5. comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive

3 6. seguire con consapevolezza l'evoluzione storica delle idee e delle interpretazioni dei fenomeni fisici In particolare,nel primo biennio, il docente persegue nella propria azione didattica ed educativa l'obiettivo prioritario di far acquisire allo studente le competenze di base attese a conclusione dell'obbligo di istruzione, diseguito richiamate. 1. Osservare, descrivere ed analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale ed artificiale e riconoscere nelle sue varie forme i concetti di sistema e di complessità 2. analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati alle ttrasformazioni di energia a partire dall'esperienza 3. essere consapevole delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie nel contesto culturale e sociale in cui vengono applicate C. Articolazione delle abilità e conoscenze Abilità saper costruire conoscenze in base ad esperienze pratiche per riconoscere caratteristiche e relazioni tra le grandezze fisiche saper utilizzare linguaggio appropriato per comprendere, interpretare, rappresentare ed argomentare fenomeni naturali saper analizzare i dati, valutare situazioni, formulare ipotesi e previsioni, sperimentare e motivare le proprie scelte, soluzioni e procedimenti saper utilizzare tecnologie e strumenti per eseguire operazioni saper agire con autonomia, riflettere e valutare il proprio operato, rispettare gli ambienti, le cose e le persone, collaborare e cooperare all interno del gruppo Conoscenze: programma del I biennio Liceo Scientifico Unità didattica 1: La misura La fisica come materia sperimentale Il metodo sperimentale di Galileo

4 Teorie fisiche e concetto di falsificabilità Definizione di sistema di riferimento Le grandezze fisiche e la loro misura Unità di misura Il Sistema Internazionale di misura Misure dirette e indirette Strumenti di misura Inserto di matematica: la notazione scientifica Unità didattica 2: Analisi dei dati sperimentali Errori di misura Calcolo degli errori Cifre significative di una misura e dell errore associato Ricerca di una legge fisica Inserto di matematica: interpolazione ed estrapolazione Unità didattica 3: I vettori Grandezze scalari e vettoriali Ruolo dei vettori come descrittori di grandezze fisiche La posizione e lo spostamento di un punto materiale Definizione, composizione e scomposizione dei vettori Algebra vettoriale Unità didattica 4: Cinematica Sistemi di riferimento e moto dei corpi Equivalenza tra stato di quiete e di moto rettilineo uniforme Moto vario: velocità ed accelerazione La gravità ed il moto uniformemente accelerato Moto curvilineo vario e moto armonico Il moto circolare come sovrapposizione di moti armonici Inserto di matematica: relazione tra moto armonico e funzioni trigonometriche Unità didattica 5: Introduzione alla dinamica Forze ed equilibrio tra forze Baricentro di un corpo e tipologia di equilibrio I tre principi della dinamica di Newton Massa e peso Massa inerziale e massa gravitazionale Data la natura squisitamente sperimentale della materia, si consiglia di far uso degli strumenti presenti in laboratorio per l acquisizione da parte dell alunno della consapevolezza che le leggi discusse nelle lezioni

5 frontali derivano prevalentemente da osservazioni di fenomeni naturali. In particolare si suggerisce lo svolgimento di almeno una esperienza pratica all'anno, da effettuare nella seconda parte dell'anno, per favorire un apprendimento consapevole del fatto che le leggi fisiche non sono altro che descrizioni intellettuali semplificate dei diversi e complessi aspetti di tali fenomeni. Nell allegato II vengono descritte le modalità di svolgimento di due serie di esperienze di sicuro interesse, le conoscenze e abilità necessarie nonché le competenze da promuovere nelle ore di laboratorio.

6 ALLEGATO II Istituto di Istruzione La Rosa Bianca di Cavalese UdA Disciplina: Fisica Titolo: Alla ricerca delle relazioni tra le grandezze fisiche Periodo: Secondo pentamestre Classe: Prima Autore: Prof. Roberto Pisati La ricerca delle relazioni tra le grandezze fisiche coinvolte in un determinato processo naturale è alla base del processo del metodo scientifico o sperimentale. La parte iniziale dell'esperienza consiste nell'individuazione delle varie grandezze fisiche coinvolte nel fenomeno sotto indagine. Si procede quindi allo studio della relazione fra di esse. E' necessario quindi trovare la relazione matematica che lega tra loro le varie grandezze fisiche attraverso opportuni esperimenti. Il concetto di relazione fra due o più grandezze non è per nulla scontato e necessita di essere adeguatamente approfondito, attraverso la proposizione di numerose attività di laboratorio e la loro successiva elaborazione (utilizzo dei dati sperimentali, stesura e interpretazione di grafici...). Gli esperimenti presentati mostreranno le relazioni più semplici (proporzionalità diretta, inversa, lineare, quadratica), ma ciascuna di esse dovrà essere approfondita in modo sufficiente da far sì che gli studenti la possano poi applicare a tutte le possibili situazioni che incontreranno nel loro percorso di studi. Le leggi sotto studio dovranno quindi mostrare le seguenti relazioni tra grandezze: relazioni di proporzionalità diretta (allungamento di una molla e forza applicata, area laterale cilindro e sua altezza) relazioni di proporzionalità inversa (legge di Newton relazione tra accelerazione e massa di un corpo)

7 relazioni di proporzionalità lineare e quadratica (leggi del moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato) ALLEGATO II Istituto di Istruzione La Rosa Bianca di Cavalese UdA Disciplina: Fisica Titolo: L'equilibrio dei corpi Periodo: Secondo pentamestre Classe: Seconda Autore: Prof. Roberto Pisati Spesso gli studenti hanno qualche informazione sull argomento derivante dagli studi nelle scuole medie inferiori e ciò può costituire un interessante punto di partenza per approfondire la teoria, sperimentare in modo esauriente e costruire un quadro completo dei diversi fenomeni che sono spiegabili con l equilibrio. E questo il primo tema dell intero programma del quinquennio che permette di far capire agli alunni lo straordinario potere di sintesi che offre la scienza. Introduzione: equilibrio tra due forze (condizioni, esempi con varie forze: forza peso e reazione vincolare, forza elastica, forza di attrito, tensione di una fune); equilbrio tra tre o più forze (sistemi di funi o molle che sostengono un corpo) Piano inclinato in presenza di attrito: il moto uniforme come risultato dell'equilibrio tra la forza di gravità e la forza di attrito con il piano Ricerca del baricentro di figure piane: equilibrio tra la forza di gravità e la reazione di uno o più vincoli (determinazione del baricentro di un corpo) Studio della densità di un corpo tramite l'applicazione della legge di Archimede