ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE B. FOCACCIA SALERNO PROGRAMMAZIONE GENERALE DI FISICA ANNO SCOLASTICO CLASSI PRIME

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1 ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE B. FOCACCIA SALERNO PROGRAMMAZIONE GENERALE DI FISICA ANNO SCOLASTICO CLASSI PRIME La seguente programmazione tiene conto delle 7 competenze chiave, dei 4 assi culturali,della interazione disciplinare. Finalità L insegnamento della Fisica concorre, attraverso l acquisizione delle metodologie e delle conoscenze specifiche della disciplina, alla formazione della personalità dell allievo favorendo lo sviluppo di una cultura armonica e flessibile. Tale insegnamento, in stretto raccordo con le altre discipline scientifiche, si propone di favorire o sviluppare : - la comprensione di procedimenti caratteristici dell indagine scientifica e la capacità di utilizzarli; - l acquisizione di un corpo organico di contenuti e metodi finalizzati ad un adeguata interpretazione della natura; - l acquisizione di un linguaggio corretto e sintetico; - la 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 comprensione del rapporto esistente tra lo sviluppo della fisica e quello delle idee, della tecnologia, del sociale. Obiettivi di apprendimento Alla fine del corso gli allievi devono essere in grado di : - analizzare un fenomeno o un problema, riuscendo ad individuare gli elementi significativi, le relazioni, i dati superflui, quelli mancati e a collegare premesse e conseguenze; - eseguire in modo corretto semplici misure, con chiara consapevolezza delle operazioni effettuate e degli strumenti utilizzati; - raccogliere, ordinare e rappresentare i dati ricavati, valutando gli ordini di grandezza e le approssimazioni, mettendo in evidenza l incertezza associata alla misura; - esaminare i dati e ricavare informazioni significative da tabelle, grafici ed altri tipi di documentazione; - porsi problemi, prospettare soluzioni e modelli; - inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse, riconoscendo analogie o differenze, proprietà varianti e invarianti; - trarre semplici deduzioni teoriche e confrontarle con i risultati sperimentali. - utilizzare semplici programmi per la risoluzione di problemi o per la simulazione di fenomeni. 1

2 I prerequisiti Alcune volte, le difficoltà degli allievi sono causate da carenze nei prerequisiti, cioè da conoscenze e competenze inadeguate che essi manifestano nel momento in cui accedono a una determinata proposta di apprendimento. Alcune di queste carenze sono presenti all'ingresso della Scuola superiore, altre si formano durante il corso di Fisica, perché dipendono dai risultati dell'apprendimento delle parti precedenti del programma. A un certo punto, se non si interviene opportunamente, esse impediranno allo studente in difficoltà la realizzazione proficua di qualsiasi percorso di apprendimento. I principali prerequisiti che uno studente deve possedere all'inizio del biennio, quando comincia ad affrontare lo studio della Fisica sono: -conoscere le quattro operazioni e il loro significato, i numeri decimali, le frazioni, le potenze; -conoscere elementi fondamentali di geometria (punto, retta, rette parallele e perpendicolari); - sapere calcolare l area e il volume delle principali figure geometriche; - sapere effettuare calcoli con le potenze del dieci; - sapere risolvere semplici equazioni di primo grado; -sapere effettuare equivalenze, conoscendo i principali multipli e sottomultipli del Sistema internazionale delle unità di misura; -sapere impostare e risolvere semplici proporzioni. Questi argomenti saranno svolti all inizio dell anno scolastico con la collaborazione degli insegnanti di matematica, chimica disegno.. Contenuti Il programma preventivato è di seguito sviluppato seguendo i capitoli del libro di testo con le relative conoscenze,abilità,esperienze di laboratorio, scansioni temporali; con i numeri da 1 a 5 sono indicate le competenze di base che ciascun argomento concorre a sviluppare, secondo la legenda riportata di seguito. 1. Formulare ipotesi, sperimentare e/o interpretare leggi fisiche, proporre e utilizzare modelli e analogie. 2. Analizzare fenomeni fisici e applicazioni tecnologiche, riuscendo a individuare le fisiche caratterizzanti e a proporre relazioni quantitative tra esse. 3. Spiegare le più comuni applicazioni della fisica nel campo tecnologico, con la consapevolezza della reciproca influenza tra evoluzione tecnologica e ricerca scientifica. 4. Risolvere problemi utilizzando il linguaggio algebrico e grafico, nonché il Sistema Internazionale delle unità di misura. 5. Collocare le principali scoperte scientifiche e invenzioni tecniche nel loro contesto storico e sociale. Per ogni argomento svolto, oltre ai contenuti indicati nel piano di lavoro, ci sono quelli elencati qui di seguito. Per la Didattica: approfondimenti on line, esercizi svolti sul libro. Per le Verifiche: esercizi su tre livelli di difficoltà sul libro di testo e on line, test interattivi, soluzioni on line degli esercizi del libro e delle prove di verifica, di rinforzo e di potenziamento 2

3 CAPITOLO Competenze di base OBIETTIVI TEMPI Laboratorio Conoscenze Abilità 1. Le 2. Strumenti matematici Concetto di misura delle fisiche. Il Sistema Internazionale di Unità: le fisiche fondamentali. Intervallo di tempo, lunghezza, area, volume, massa, densità. Equivalenze di aree, volumi e densità. Le dimensioni fisiche di una grandezza. I rapporti, le proporzioni, le percentuali. I grafici. La proporzionalit à diretta e inversa. La proporzionalit à quadratica diretta e inversa. Lettura e interpretazione di formule e grafici. Le potenze di 10. Le equazioni e i principi di equivalenza. Comprendere il concetto di definizione operativa di una grandezza fisica. Convertire la misura di una grandezza fisica da un unità di misura ad un altra. Utilizzare multipli e sottomultipli di una unità. Effettuare semplici operazioni matematiche, impostare proporzioni e definire le percentuali. Rappresentar e graficamente le relazioni tra fisiche. Leggere e interpretare formule e grafici. Conoscere e applicare le proprietà delle potenze. 3h Misure di intervalli di tempo (periodo di un pendolo) Misure volume Misure densità Gli allungamenti elastici di di 3

4 3. La misura Il metodo scientifico. Le caratteristiche degli strumenti di misura. Le incertezze in una misura. Gli errori nelle misure dirette e indirette. La valutazione del risultato di una misura. Le cifre significative. L ordine di grandezza di un numero. La notazione scientifica. Effettuare misure. Riconoscere i diversi tipi di errore nella misura di una grandezza fisica. Calcolare gli errori sulle misure effettuate. Esprimere il risultato di una misura con il corretto uso di cifre significative. Valutare l ordine di grandezza di una misura. Calcolare le incertezze nelle misure indirette. Valutare l attendibilità dei risultati. 4

5 CAPITOLO Competenze di base OBIETTIVI TEMPI Laboratorio Conoscenze Abilità Le forze L effetto delle forze. Forze di contatto e azione a distanza. Come misurare le forze. La somma delle forze. I vettori e le operazioni con i vettori. La forza-peso e la massa. 5. L equilibrio dei solidi 6. L equilibrio dei fluidi Le caratteristiche della forza d attrito (statico, dinamico) della forza elastica. La legge di Hooke. I concetti di punto materiale e corpo rigido. L equilibrio del punto materiale e l equilibrio su un piano inclinato. L effetto di più forze su un corpo rigido. Il momento di una forza e di una coppia di forze. Le leve. Il baricentro. Gli stati di aggregazione molecolare. La definizione Usare correttamente gli strumenti e i metodi di misura delle forze. Operare con fisiche scalari e vettoriali. Calcolare il valore della forza-peso, determinare la forza di attrito al distacco e in movimento. Utilizzare la legge di Hooke per il calcolo delle forze elastiche. Analizzare situazioni di equilibrio statico, individuando le forze e i momenti applicati. Determinare le condizioni di equilibrio di un corpo su un piano inclinato. Valutare l effetto di più forze su un corpo. Individuare il baricentro di un corpo. Analizzare i casi di equilibrio stabile, instabile e indifferente. Saper calcolare la pressione determinata 5 Regola del parallelogramma Equilibrio di un corpo su un piano inclinato Equilibrio di un asta rigida Pressione idrostatica

6 di pressione e la pressione nei liquidi. La legge di Pascal e la legge di Stevino. La spinta di Archimede. Il galleggiament o dei corpi. La pressione atmosferica e la sua misurazione. dall applicazi one di una forza e la pressione esercitata dai liquidi. Applicare le leggi di Pascal, di Stevino e di Archimede nello studio dell equilibrio dei fluidi. Analizzare le condizioni di galleggiament o dei corpi. Comprendere il ruolo della pressione atmosferica. 4 h Principio di Pascal Vasi comunicanti Pressione atmosferica Spinta di Archimede 6

7 CAPITOLO 7. La velocità 8. L accelerazione Competenze di base OBIETTIVI 7 TEMPI Conoscenze Abilità Laboratori Il punto materiale in movimento e la traiettoria. I sistemi di riferimento. Il moto rettilineo. La velocità media. I grafici spazio-tempo. Caratteristiche del moto rettilineo uniforme. Analisi di un moto attraverso grafici spaziotempo e velocitàtempo. Il significato della pendenza nei grafici spazio-tempo. I concetti di velocità istantanea, accelerazione media e accelerazione istantanea. Le caratteristiche del moto uniformement e accelerato, con partenza da fermo. Il moto uniformement e accelerato con velocità iniziale. Le leggi dello spazio e della velocità in funzione del tempo. Utilizzare il sistema di riferimento nello studio di un moto. Calcolare la velocità media, lo spazio percorso e l intervallo di tempo di un moto. Interpretare il significato del coefficiente angolare di un grafico spazio-tempo. Conoscere le caratteristiche del moto rettilineo uniforme. Interpretare correttamente i grafici spazio-tempo e velocitàtempo relativi a un moto. Calcolare i valori della velocità istantanea e dell accelerazi one media di un corpo in moto. Interpretare i grafici spazio-tempo e velocitàtempo nel moto uniformement e accelerato. Calcolare lo spazio percorso da un corpo utilizzando il grafico spazio-tempo. Calcolare l accelerazion e di un corpo utilizzando un grafico velocitàtempo. Moto rettilineo uniforme Moto uniformemente accelerato I principio della dinamica II principio della dinamica

8 CAPITOLO 9. I moti nel piano 10. I principi della dinamica Competenze di base OBIETTIVI TEMPI Laboratorio Conoscenze I vettori posizione, spostamento e velocità. Il moto circolare uniforme. Periodo, frequenza e velocità istantanea nel moto circolare uniforme. L accelerazion e centripeta. La velocità della luce. I principi della dinamica. L enunciato del primo principio della dinamica. I sistemi di riferimento inerziali. Il principio di relatività galileiana. Il secondo principio della dinamica. Unità di misura delle forze nel SI. Il concetto di massa inerziale. Il terzo principio della dinamica. Abilità Applicare le conoscenze sulle vettoriali ai moti nel piano. Operare con le fisiche scalari e vettoriali. Calcolare le caratteristiche del moto circolare uniforme. Analizzare il moto dei corpi quando la forza risultante applicata è nulla. Riconoscere i sistemi di riferimento inerziali. Studiare il moto di un corpo sotto l azione di una forza costante. Applicare il terzo principio della dinamica. Proporre esempi di applicazione della legge di Newton.. 8

9 OBIETTIVI MINIMI Sono obiettivi minimi gli argomenti che costituiscono prerequisiti fondamentali per l acquisizione di nuove conoscenze. Per gli studenti delle classi prime, bisogna scegliere gli argomenti del primo anno che costituiscono prerequisiti essenziali degli argomenti del secondo anno. Degli argomenti scelti, sono da svolgere i concetti e le applicazioni fondamentali, cioè quelli che vengono considerati veramente irrinunciabili come prerequisiti. Non è opportuno inserire concetti secondari o applicazioni che, pur essendo interessanti, non possono essere considerati dei prerequisiti. In genere, al:secondo anno, va considerata necessaria la presenza delle seguenti abilità: -sapere impostare e risolvere proporzioni;. sapere impostare e interpretare tabelle; -sapere costruire e leggere vari tipi di diagrammi, individuando le relazioni fra le due variabili utilizzate; - avere dimestichezza con le operazioni sulle formule inverse; - sapere comprendere la struttura logica di un testo, approntando i relativi schemi - sapere effettuare misurazioni; E, inoltre, indispensabile la conoscenza dei seguenti argomenti: - fisiche fondamentali e derivate -unità di misura -sistema internazionale - vettoriali e operazioni con esse -equilibrio dei solidi e dei liquidi -moto rettilineo uniforme -moto uniformemente accelerato -moto circolare uniforme INDICAZIONI METODOLOGICHE Relativamente al primo anno di corso, la fase iniziale del processo insegnamentoapprendimento della Fisica ha una funzione di raccordo con quanto già acquisito dagli allievi negli studi precedenti. Dopo l indagine sul livello di partenza della classe si cercherà di omogeneizzare il gruppo classe facendo ricorso ad opportune strategie di recupero mediante l osservazione dei fenomeni e l esecuzione di misure con facili esperimenti che richiedono premesse teoriche elementari e che riguardano alcune proprietà dei corpi. Si potranno effettuare misure di lunghezze, superfici, volumi, masse e densità. L analisi approfondita del dibattito in classe ed effettuata sotto la guida dell insegnante dovrà gradualmente sviluppare negli allievi la capacità di schematizzare fenomeni via via più complessi e di proporre semplici modelli. In entrambi i corsi, per quanto riguarda la metodologia dell insegnamento, appaiono fondamentali tre momenti interdipendenti ma non subordinati gerarchicamente o temporalmente: - l elaborazione teorica che, a partire dalla formulazione di ipotesi o principi, deve gradualmente portare gli allievi a comprendere come si possa interpretare ed unificare un ampia classe di fatti empirici e avanzare possibili previsioni; - la realizzazione di esperimenti da parte del docente e degli allievi, singolarmente o in gruppo, secondo un attività di laboratorio variamente gestita e caratterizzata da una continua e mutua fertilizzazione tra teoria e pratica, con strumentazione semplice e con gli allievi sempre impegnati attivamente, sia durante la realizzazione dell esperienza, sia nell elaborazione delle relazioni sull attività di laboratorio. 9

10 - l applicazione dei contenuti acquisiti attraverso esercizi e problemi che non devono essere intesi come un automatica applicazione di formule, ma per migliorare la comprensione del fenomeno studiato e come uno strumento idoneo per educare gli allievi a giustificare logicamente le varie fasi del processo di risoluzione. Il libro di testo misto multimediale fornisce la possibilità di utilizzare le nuove tecnologie. Online, sul sito della casa editrice, oppure sul dischetto allegato sono disponibili filmati ed animazioni che illustrano fenomeni ed esperimenti. Inoltre ci sono le mappe interattive che forniscono la sintesi del capitolo con domande e risposte,ed esercizi interattivi, sotto forma di test, con le risposte e le spiegazioni. L insegnante potrà integrare le spiegazioni a scuola mediante un computer con schermo ed incitare gli alunni a studiare a casa con l ausilio del dischetto e del sito. Per quanto riguarda l attività di verifica e di valutazione, si presterà particolare attenzione alla valutazione di tipo formativo. Gli errori commessi dagli allievi durante il processo di apprendimento potranno così fornire preziose informazioni per la scelta di ulteriori e diversificati interventi didattici finalizzati anche all attività di recupero. Attività di laboratorio Tale attività deve vedere gli allievi protagonisti ed armonicamente inseriti nella trattazione dei temi di volta in volta affrontati. Allo stesso modo dovrà essere prevista una corretta utilizzazione degli strumenti di calcolo e di elaborazione dei dati. Il metodo sperimentale e la teoria della misura devono rappresentare un riferimento costante durante tutto il corso; essi saranno affrontati non separatamente dai problemi fisici concreti, ma come naturale conseguenza dell attività teorica e di laboratorio. Quest ultima sarà condotta normalmente da piccoli gruppi di studenti sotto la guida dell insegnante mediante l esecuzione di semplici misure, esperimenti e attraverso la rappresentazione e la elaborazione dei dati sperimentali.in particolare, devono riguardare: - precisione di una misura ed errori - sistema internazionale di misura - vettori, loro uso e composizione - rappresentazione grafica di relazioni che caratterizzano alcuni semplici fenomeni. Con l attività di laboratorio gli allievi devono: - sviluppare la capacità di proporre semplici esperimenti atti a fornire risposte a problemi di natura fisica - imparare a descrivere, anche per mezzo di schemi, le apparecchiature e le procedure utilizzate, ed aver sviluppato abilità operative connesse mediante l uso degli strumenti. - acquisire flessibilità nell affrontare situazioni impreviste di natura scientifica e tecnica. - imparare ad osservare spontaneamente le più comuni norme antinfortunistiche. Dopo lo svolgimento di ogni attività sperimentale, gli studenti devono compilare una relazione sul lavoro svolto, evidenziando sinteticamente in essa gli scopi, le modalità, i dati raccolti e i risultati ottenuti nell esperienza. La necessità di preparare la relazione sprona l attenzione degli studenti, e aiuta loro a comprendere che l attività che stanno svolgendo è un lavoro vero e proprio. Ovviamente, le relazioni devono costituire elementi di valutazione dello studente, attraverso le loro caratteristiche formali e i loro contenuti. I voti delle relazioni, insieme ai voti riguardanti i contributi nelle discussioni, l attività e il comportamento individuale e a gruppi nei laboratori, concorrono a determinare il voto pratico della disciplina, assegnato allo studente nella valutazione trimestrale. L uso di materiale audiovisivo dovrà integrare, ma non sostituire l attività di laboratorio che è da ritenersi fondamentale per l educazione al saper operare. 10

11 LA VALUTAZIONE DEGLI STUDENTI. La valutazione ha come scopo finale la determinazione dei voti trimestrali da riportare in pagella, ma svolge anche un ruolo di controllo dell attività didattica in itinere, per stabilire eventuali interventi di recupero, per decidere come procedere con lo svolgimento del programma e, in ultima analisi, per giudicare anche il lavoro effettuato dall insegnante. Occorre valutare non solo le conoscenze assunte dagli studenti, ma anche le abilità e le metodologie da essi acquisite e le loro capacità organizzative. Anche il comportamento in laboratorio, in aula di informatica, nel lavoro di gruppo,sono valutabili con un voto alla stessa stregua della conoscenza di un argomento del libro di testo. In pratica, si tratta di valutare se sono stati raggiunti gli obiettivi previsti dalla programmazione. Le interrogazioni in aula sono utili per verificare l apprendimento delle conoscenze che vengono assunte durante lo svolgimento del programma; per valutare la capacità degli studenti di elaborare concetti, di eseguire collegamenti fra teoria ed esperienza, risolvere semplici problemi numerici. Relativamente alla verifica degli obiettivi cognitivi, saranno predisposti test o questionari adatti allo scopo. I test possono essere composti da quesiti a risposta chiusa. Per evitare che gli studenti forniscano risposte a caso ai quesiti, si può richiedere che vengano fornite anche le motivazioni delle risposte il questionario destinato a un compito della durata di un ora può essere composto da circa 20 quesiti..i voti delle interrogazioni orali e delle prove scritte, unitamente alle valutazioni di interventi in aula degli studenti durante la spiegazione o durante le interrogazioni, concorreranno a determinare la valutazione trimestrale. I Docenti di Fisica e Laboratorio : 11