Liceo Scientifico V. Volterra di Ciampino (ROMA) Programmazione didattica per la Fisica nel Biennio Anno scolastico 2011-2012 1. 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 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. 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. L'asterisco indica le competenze avanzate. I capitoli si riferiscono al libro di testo adottato: U. Amaldi, L Amaldi 2.0 multimediale. Le misure, l equilibrio e il moto. Con esperimenti sul calore e la luce, Edizione Blu, Zanichelli Classi prime Modulo 1 La misurazione delle grandezze fisiche e la scoperta delle leggi esistenti tra grandezze 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, della densità (cap. 1). 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 1
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. 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 Modulo 4 L'equilibrio dei fluidi Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: La pressione (cap. 2
6). La legge di Pascal (capitolo 6). I vasi comunicanti (cap. 6). La pressione atmosferica (cap. 6). La spinta di Archimede (cap. 6). Le competenze: Calcolare la pressione esercitata su una superficie note la forza applicata e l area della superficie. Applicare la legge di Stevino e la legge 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 di un corpo (*). Modulo 5 Calore e temperatura Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: La misura della temperatura (cap. 13). La dilatazione termica (cap. 13). La legge fondamentale della calorimetria (cap. 13). I cambiamenti di stato e il calore latente (cap. 13). 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. Modulo 6 Ottica geometrica Le conoscenze sono presentate nelle seguenti parti del libro di testo: La propagazione della luce (cap. 14). La riflessione della luce e lo specchio piano (cap. 14). La riflessione della luce e gli specchi curvi (cap. 14). La rifrazione della luce (cap. 14). La riflessione totale (cap. 14). Le lenti (cap. 14). 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; impostare e portare a termine lo svolgimento strutturato di un esercizio con il corretto utilizzo delle unità di misura. 3
3. La scansione temporale dei contenuti I moduli didattici indicati nel.2 saranno svolti sulla base della seguente scansione temporale. 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 L EQUILIBRIO DEI FLUIDI Settembre- Ottobre D U-8 LA TEMPERATURA E IL CALORE Novembre- Marzo D U-9 L OTTICA GEOMETRICA Aprile- Giugno 4
L attività di laboratorio del biennio sarà svolta sulla base della seguente scansione temporale: TAB. 3 - Attività di laboratorio Settimana Esperienza Classi 3 ottobre - 8 ottobre Statica dei fluidi Seconde 11 ottobre - 16 ottobre Lancio due dadi Studio del periodo del pendolo semplice 24 ottobre - 29 ottobre Legge di Archimede Seconde 7 novembre - 12 novembre Elaborazione dati lancio due dadi Elaborazione dati periodo pendolo semplice 16 gennaio - 21 gennaio La dipendenza del periodo di un pendolo semplice dalla lunghezza del pendolo 30 gennaio - 4 febbraio Calorimetro delle mescolanze Seconde 20 febbraio - 25 febbraio Elaborazione dati dipendenza periodo-lunghezza in un pendolo semplice 27 febbraio - 3 marzo Fusione ghiaccio Seconde 16 aprile - 21 aprile Rifrazione ottica Seconde 23 aprile - 28 aprile Statica piano inclinato 21 maggio - 2 giugno Elaborazione dati rifrazione ottica Seconde 4 giugno - 9 giugno Elaborazione dati piano inclinato 5
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 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, la classe discuta i risultati ottenuti, li inserisca in un coerente quadro concettuale e sia guidata dal docente, nelle modalità stabilite da quest ultimo, verso una rielaborazione scritta dell esperimento svolto. 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 Nella classe prima saranno svolte almeno due verifiche nel trimestre e almeno tre verifiche nel pentamestre. Nella classe seconda saranno svolte almeno tre verifiche nel trimestre e almeno quattro verifiche nel pentamestre. Sia nella classe prima che nella classe seconda è il singolo docente a stabilire, sulla base del percorso didattico seguito per raggiungere gli obiettivi sopra indicati, il tipo di prova da effettuare per procedere ad una congrua valutazione degli alunni. 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: conoscenza degli argomenti oggetto della prova grado di completezza dell elaborato motivazione delle risposte fornite pertinenza delle risposte correttezza del calcolo 6
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 dell elaborazione dei dati qualità delle tabelle e dei grafici qualità dell esposizione e della composizione grafica. La valutazione globale al termine del primo trimestre e al termine dell anno scolastico sarà elaborata: 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. Prof. ssa Belforte M. Rosa Prof. ssa Calabria Elisabetta Prof. De Giorgio Stefano Prof. Malizia Giorgio Prof. Mastroianni Angelo Prof. Mattiacci Luciano Prof. ssa Sebastio Rita 7