Liceo Scientifico V. Volterra di Ciampino (ROMA) Programmazione didattica per la Fisica nel Biennio. Anno scolastico

Transcript

1 Liceo Scientifico V. Volterra di Ciampino (ROMA) Programmazione didattica per la Fisica nel Biennio Anno scolastico Obiettivi generali Lo studio della fisica contribuisce alla formazione della personalità dell allievo e costituisce una base per la costruzione di un profilo culturale polivalente. L insegnamento della fisica, in cooperazione con le altre discipline, si propone i seguenti obiettivi generali: la comprensione dei procedimenti caratteristici dell indagine scientifica e la capacità di utilizzarli; l acquisizione di un corpo organico di contenuti e metodi finalizzati a un adeguata interpretazione della natura; la comprensione delle potenzialità e dei limiti delle conoscenze scientifiche; l acquisizione di un linguaggio corretto e sintetico; lo sviluppo della capacità di analizzare e schematizzare situazioni reali e di affrontare problemi concreti anche al di fuori dello stretto ambito disciplinare; l abitudine al rispetto dei fatti, al vaglio e alla ricerca di un riscontro obiettivo delle proprie ipotesi interpretative; l acquisizione di atteggiamenti fondati sulla collaborazione interpersonale e di gruppo; la capacità di leggere la realtà tecnologica; la comprensione del rapporto esistente fra lo sviluppo della fisica e quello della cultura nel suo complesso, della tecnologia, della società. 2. Obiettivi specifici L'insegnamento della Fisica mira al raggiungimento degli obiettivi generali guidando gli allievi verso lo sviluppo delle conoscenze e delle competenze elencate di seguito. Le competenze non annotate con l'asterisco entrano in gioco nella determinazione del livello sufficiente della preparazione. L'asterisco indica le competenze avanzate. I capitoli si riferiscono al libro di testo adottato. Per le classi prime: U. Amaldi, L Amaldi 2.0 multimediale. Le misure, l equilibrio e il moto. Con esperimenti sul calore e la luce, Edizione Blu, Zanichelli Per le classi seconde: G. Ruffo, Lezioni di fisica. Seconda edizione di Fisica per moduli, vol.i e vol. II, Zanichelli Classi prime Modulo 1. La misurazione delle grandezze fisiche e la scoperta delle leggi esistenti tra grandezze 1

2 fisiche correlate Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: Le grandezze fisiche (cap. 1). La misurazione della lunghezza, dell area, del volume, della massa, del tempo (cap. 2). La notazione scientifica e l'arrotondamento (cap. 2 e cap. 3). L incertezza di una misura (cap. 3). I grafici cartesiani (cap. 2). Le grandezze direttamente proporzionali (cap. 2). Altre relazioni matematiche: la correlazione lineare, quella quadratica e quella inversa (cap. 2) Le competenze: Valutare l errore di lettura associato ad una misurazione. Calcolare l errore relativo di una misura. Calcolare il valore (comprensivo dell errore corrispondente) da associare ad una grandezza in presenza di misure ripetute (media e scarto quadratico medio oppure valore centrale e semi-dispersione). Calcolare la propagazione dell errore per la somma, la differenza, il prodotto e il rapporto tra due grandezze fisiche (*). Usare la notazione scientifica (*). Rappresentare una tabella riguardante due grandezze correlate mediante un grafico cartesiano. Riportare le incertezze sperimentali sul grafico cartesiano (*). Stabilire se tra due grandezze correlate esiste una proporzionalità diretta, una relazione lineare, una relazione di proporzionalità quadratica. Stabilire se tra due grandezze correlate esiste una relazione di proporzionalità inversa (*). Rappresentare su un piano cartesiano la proporzionalità lineare e quadratica tra due grandezze correlate. Calcolare la pendenza di una retta in un grafico cartesiano. Effettuare le operazioni grafiche di interpolazione ed estrapolazione. Effettuare le operazioni di interpolazione ed estrapolazione mediante il calcolo algebrico (*). Modulo 2. Le grandezze vettoriali: gli spostamenti e le forze Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: Gli spostamenti (cap. 4). Le forze (cap. 4). Gli allungamenti elastici e il dinamometro (cap. 4). Le operazioni sulle forze (cap. 4). La forza peso, la forza elastica e la forza di attrito radente (cap. 4) Le competenze: Distinguere le grandezze scalari dalle grandezze vettoriali. Sommare graficamente due vettori. Calcolare graficamente la differenza tra due vettori. Scomporre graficamente un vettore rispetto ad una coppia di direzioni assegnate. Utilizzare l esperienza sul comportamento elastico di una molla per stabilire la proporzionalità diretta tra l intensità della forza elastica e la corrispondente deformazione della molla. Distinguere tra l intensità presentata dalla forza di attrito statico e il valore massimo raggiungibile da tale intensità. Individuare la forza premente da cui dipende la forza di attrito statico e dinamico. Distinguere la massa e il peso di un oggetto. Modulo 3. L'equilibrio dei corpi solidi Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: L equilibrio di un oggetto puntiforme (cap. 5). L equilibrio su un piano inclinato (cap. 5). Il momento delle forze (cap. 5). Le coppie di forze (cap. 5). Le leve e il baricentro (cap. 5). Le competenze: Individuare le forze (forza-peso, forza di attrito statico e dinamico, forza di reazione vincolare, forza elastica) agenti su un oggetto puntiforme, specificandone la direzione, il verso e, laddove possibile, l intensità. Determinare la risultante delle forze agenti su un oggetto puntiforme mediante l applicazione grafica della regola del parallelogrammo e/o mediante la scomposizione grafica delle forze agenti lungo direzioni opportune. Scomporre graficamente la forza-peso agente su un oggetto appoggiato su un piano inclinato lungo la direzione parallela e quella perpendicolare al piano stesso. 2

3 Scomporre la forza-peso agente su un oggetto appoggiato su un piano inclinato lungo la direzione parallela e perpendicolare al piano stesso mediante la similitudine dei triangoli e/o l uso delle funzioni seno e coseno (*). Applicare la legge della leva. Controllare l esistenza dell'equilibrio meccanico per sistemi meccanici elementari. Individuare il baricentro in sistemi meccanici elementari(*). Calcolare la coppia di forze agente su sistemi meccanici elementari (*). Classi seconde I principi della dinamica (modulo D, unità 8) Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: Il primo principio della dinamica (unità 8, lezione 1). Il secondo principio della dinamica (unità 8, lezione 2). Il terzo principio della dinamica (unità 8, lezione 3). Alcune applicazioni dei tre principi (unità 8, lezione 4) Le competenze: Riconoscere il ruolo delle forze nel cambiamento di velocità o nella deformazione dei corpi. Riconoscere un riferimento inerziale (*). Calcolare l intensità della forza o l accelerazione o la massa note le altre due grandezze. Calcolare il valore della forza-peso a partire dalla massa. Studiare il moto di un corpo sotto l azione di una forza risultante costante: moto di caduta libera con velocità iniziale nulla, moto lungo un piano inclinato senza e con attrito. Studiare il moto di un corpo sotto l azione della forza peso quando l'oggetto è lanciato verticalmente verso l alto o orizzontalmente (*). Applicare il terzo principio della dinamica in problemi analoghi a quelli del colpo di cannone. Il lavoro meccanico e la legge di conservazione dell'energia meccanica (modulo D, unità 9 e unità 10) Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: Il lavoro (unità 9, lezione 1). La potenza (unità 9, lezione 2). L energia cinetica (unità 9, lezione 3). L energia potenziale (unità 9, lezione 4). L energia meccanica (unità 10, lezione 1). Quando l energia meccanica non si conserva (unità 10, lezione 2) Le competenze: Calcolare il lavoro compiuto da una forza costante. Calcolare la potenza impiegata nello svolgimento di un lavoro meccanico. Calcolare l energia cinetica e l energia potenziale gravitazionale in prossimità della superficie terrestre. Ricavare la variazione di energia cinetica di un corpo in relazione al lavoro svolto dalla forza applicata sul corpo. Determinare il lavoro compiuto dalla forza di attrito dinamico. Dimostrare che la variazione di energia cinetica per un grave che scivola lungo un piano inclinato privo di attrito dipende solo dal dislivello (*). Utilizzare la legge di conservazione dell'energia meccanica per prevedere il moto di un corpo lungo una discesa curvilinea. Ricavare il coefficiente di attrito tra il carrello e la rotaia nell esperienza svolta in laboratorio a partire dal calcolo dell energia meccanica perduta (*). L'equilibrio dei fludi (modulo B, unità 5) Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: La pressione (unità 5, lezione 1). Il principio di Pascal (unità 5, lezione 2). I vasi comunicanti (unità 5, lezione 3). La pressione atmosferica (unità 5, lezione 4). La spinta di Archimede (unità 5, lezione 5). Le competenze: Calcolare la pressione esercitata su una superficie note la forza applicata e l area della superficie. Applicare la legge di Stevino e il principio di Pascal. Comprendere il ruolo della pressione atmosferica nell equilibrio dei liquidi. Calcolare la spinta idrostatica per un corpo completamente immerso in un liquido. Risolvere problemi sul galleggiamento 3

4 di un corpo (*). Calore e temperatura (modulo E, unità 11) Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: La misura della temperatura (unità 11, lezione 1). La dilatazione termica (unità 11, lezione 2). La legge fondamentale della termologia (unità 11, lezione 3). Il calore latente (unità 11, lezione 4). La propagazione del calore (unità 11, lezione 5). L equilibrio dei gas (unità 12, lezione 2). Lavoro e calore (unità 12, lezione 4). Le competenze: Ricavare la variazione della lunghezza di un asta metallica dalla conoscenza della variazione della temperatura dell asta e viceversa. Interpretare un grafico (T, Q). Applicare le leggi Q = c m T e Q = λ m. Applicare la legge della conduzione termica (*). Applicare il concetto di equivalente meccanico del calore. Ottica geometrica (modulo F, unità 14) Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: La propagazione della luce (unità 14, lezione 1). La riflessione della luce (unità 14, lezione 2). La riflessione sugli specchi curvi (unità 14, lezione 3). La rifrazione della luce (unità 14, lezione 4). La riflessione totale (unità 14, lezione 5). Le lenti (unità 14, lezione 6). Le competenze: Tracciare il raggio riflesso da o incidente su una superficie noto il raggio incidente o quello riflesso. Ricavare in modo grafico l indice di rifrazione noti il raggio incidente e quello rifratto. Ricavare in modo analitico l indice di rifrazione noti il raggio incidente e quello rifratto (*). Tracciare con il metodo grafico il raggio rifratto noti il raggio incidente e l indice di rifrazione. Ricavare l indice di rifrazione noto l angolo limite (*). Tracciare il percorso ottico attraverso una lastra a facce piane e parallele. Costruire l immagine prodotta da specchi piani. Costruire l immagine prodotta da specchi curvi (*). Costruire l immagine reale prodotta da una lente sottile convergente. Costruire l immagine reale e virtuale di una lente sottile convergente e divergente (*). Applicare la formula delle lenti sottili (*). Al termine del biennio gli studenti dovranno, inoltre, essere in grado di: utilizzare il righello graduato, il cronometro, il cilindro graduato, il dinamometro, il termometro; scrivere il risultato di una misurazione nella forma G = ( g ± g) unità di misura; riportare i risultati di un esperimento in una tabella; disegnare lo schema dell apparato sperimentale utilizzato in un esperienza; compilare una relazione di laboratorio sull esperienza svolta; elaborare i risultati di un esperimento mediante il foglio elettronico (*); utilizzare correttamente le unità di misura delle grandezze studiate; presentare lo svolgimento strutturato di un esercizio con il corretto utilizzo delle unità di misura. 3. La scansione temporale dei contenuti I moduli didattici indicati nel.2 saranno svolti sulla base della seguente scansione temporale. 4

5 TAB. 1 - Primo anno MESE TITOLO MODULO 1 LA MISURAZIONE DELLE GRANDEZZE FISICHE E LA SCOPERTA DELLE LEGGI ESISTENTI TRA GRANDEZZE FISICHE LE GRANDEZZE VETTORIALI: 2 GLI SPOSTAMENTI, LE FORZE 3 L EQUILIBRIO DEI CORPI SOLIDI Settembre- Dicembre Dicembre- Aprile Aprile- Giugno TAB. 2 - Secondo anno MESE TITOLO UNITÀ MODULO C U-6 I MOTI RETTILINEI (RIPASSO) Settembre D U-8 I PRINCIPI DELLA DINAMICA DI NEWTON Settembre- Ottobre D U-9 IL LAVORO MECCANICO E LA LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL'ENERGIA MECCANICA Novembre- Dicembre B U-5 L EQUILIBRIO DEI LIQUIDI Dicembre- Gennaio E U-11 LA CALORIMETRIA Gennaio- Febbraio E U-12 I GAS PERFETTI L EQUIVALENTE MECCANICO DEL CALORE Febbraio- Marzo 5

6 F U-6 L OTTICA GEOMETRICA Aprile- Giugno L attività di laboratorio del biennio sarà svolta sulla base della seguente scansione temporale: TAB. 3 - Attività di laboratorio Settimana Esperienza Classi 4 ottobre - 9 ottobre Secondo principio dinamica 11 ottobre - 16 ottobre Lancio due dadi Studio moto bolla d aria 1 novembre - 6 novembre Elaborazione dati secondo principio dinamica 8 novembre - 13 novembre Elaborazione dati lancio due dadi Elaborazione dati moto bolla d aria 22 novembre - 27 novembre Energia meccanica 20 dicembre - 15 gennaio Elaborazione dati energia meccanica 17 gennaio - 22 gennaio Studio oscillazioni pendolo semplice 31 gennaio - 5 febbraio Statica dei fluidi 21 febbraio - 26 febbraio Elaborazione dati oscillazioni pendolo semplice 7 marzo - 12 marzo Raffreddamento corpo Fusione ghiaccio Dilatazione gas 28 marzo - 2 aprile Statica piano inclinato Somma delle forze 11 aprile - 16 aprile Elaborazione dati dell esperienza di termologia svolta 18 aprile - 23 aprile Specchi 25 aprile - 30 aprile Rifrazione luce 30 maggio - 4 giugno Elaborazione dati esperienze di ottica 6 giugno - 11 giugno Elaborazione dati statica piano inclinato, somma delle forze È prevista la possibilità di una diversa scansione temporale degli argomenti e di una diversa rosa di esperienze di laboratorio in relazione alle scelte metodologiche del docente e 6

7 alle specificità della classe. In ogni caso, le variazioni dovranno: essere coerenti con le indicazioni ministeriali; mirare al raggiungimento degli obiettivi specifici elencati nel.2; sincronizzare l attività di laboratorio della classe con la programmazione stabilita a livello d Istituto per l uso del laboratorio di Fisica. I docenti che intendono adottare varianti al piano di lavoro indicato nel presente documento sono tenuti alla presentazione di una scheda e alla illustrazione della stessa in una riunione del Dipartimento. La scheda sarà allegata al piano di lavoro del Dipartimento. 4. Indicazioni metodologiche L attività di laboratorio svolge un ruolo centrale nell insegnamento della Fisica. Tale attività va inserita organicamente nello svolgimento delle unità e nella successione temporale delle lezioni. Si prevede, in particolare, che, dopo le esperienze di laboratorio (ad eccezione, per le classi seconde, di quella sulla statica dei fluidi), la classe discuta i risultati ottenuti, sia guidata dal docente nella redazione di una relazione di laboratorio. Si prevede, inoltre, la possibilità che, dopo lo svolgimento e la discussione dell esperienza, la classe torni in laboratorio, compatibilmente con l uso dello stesso da parte delle altre classi dell Istituto, per elaborare i risultati dell esperienza con l ausilio del foglio elettronico e/o di altri strumenti informatici. Qualora lo ritenga proficuo, il docente farà uso, oltre che del libro di testo, di altri materiali a stampa, di lucidi, del software didattico, dei CD-DVD e delle videocassette in possesso dell Istituto. 5. La valutazione Per le classi prime, in ogni quadrimestre saranno attribuiti agli allievi almeno tre voti: un voto in corrispondenza di una prova orale, un voto in corrispondenza di una prova scritta, un voto in corrispondenza dell attività di laboratorio. Per le classi seconde, in ogni quadrimestre saranno attribuiti agli allievi almeno quattro voti: un voto in corrispondenza di una prova orale, due voti in corrispondenza di due prove scritte, un voto in corrispondenza dell attività di laboratorio. Nella valutazione della prova orale si prenderanno in esame i seguenti indicatori: conoscenza e comprensione degli argomenti capacità di motivare le risposte fornite pertinenza delle risposte fluidità e proprietà dell esposizione. Nella valutazione della prova scritta si prenderanno in esame i seguenti indicatori: grado di completezza dell elaborato motivazione delle risposte fornite pertinenza delle risposte conoscenza degli argomenti oggetto della prova 7

8 correttezza del calcolo qualità dell esposizione. La valutazione dell attività di laboratorio terrà conto: delle modalità di lavoro dello studente nel laboratorio; delle relazioni e/o delle eventuali prove scritte/orali sulle esperienze svolte. Nella valutazione delle relazioni e delle eventuali prove scritte/orali sulle esperienze di laboratorio svolte si terrà conto dei seguenti indicatori: completezza dello svolgimento correttezza della elaborazione dei dati qualità delle tabelle e dei grafici qualità dell esposizione e della composizione grafica. La valutazione globale al termine del primo quadrimestre e al termine dell anno scolastico sarà compiuta: in funzione degli obiettivi specifici raggiunti; sulla base degli elementi che emergeranno dalle interrogazioni orali, dai compiti in classe, dall attività di laboratorio, dalle modalità di lavoro degli studenti nell ambito del gruppo-classe; in relazione all impegno di studio e al metodo di lavoro messi in campo dagli allievi; in relazione ai progressi compiuti rispetto ai livelli di partenza. Si precisa che i voti assegnati si riferiscono alla preparazione in Fisica dello studente e non rappresentano un giudizio sulla personalità dello studente. 6. Il recupero L'attività di recupero sarà svolta in itinere e si avvarrà, se l Istituto disporrà dei fondi necessari, dello sportello e dei corsi di recupero attivati nell Istituto. L attività di recupero in itinere troverà i suoi momenti centrali nella correzione in classe degli esercizi assegnati, nella discussione delle richieste di chiarimento degli studenti, nelle interrogazioni, nella disamina dei risultati emersi nelle verifiche scritte e in eventuali lezioni appositamente programmate. 8