Anno scolastico Materia Classi 202-203 Fisica Terze liceo scientifico Competenze al termine del percorso di studi Al termine del percorso di liceo scientifico 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. Prerequisiti Sono prerequisiti richiesti gli obiettivi di apprendimento del primo biennio, considerati relativamente all'età e alla classe. Prerequisiti generali della disciplina: comprendere i procedimenti caratteristici dell'indagine scientifica; conoscere e saper utilizzare il linguaggio specifico della disciplina; essere in grado di ricavare relazioni sperimentali tra grandezze fisiche in semplici casi; pianificare e realizzare lo svolgimento degli esercizi scegliendo strumenti, conoscenze e procedure adeguate; analizzare situazioni reali per affrontare problemi concreti; utilizzare in modo responsabile semplici strumentazioni di laboratorio; redigere una relazione di laboratorio. Prerequisiti specifici della disciplina: elementi fondamentali di teoria della misura; grafici in un sistema cartesiano ortogonale; proporzionalità tra grandezze; elementi fondamentali di calcolo vettoriale; cinematica unidimensionale (problematizzazione, grandezze, equazioni del moto, moti rettilineo uniforme e uniformemente accelerato, caduta verticale di un grave); cinematica bidimensionale (problematizzazione, grandezze vettoriali e loro caratteristiche, moto circolare uniforme e sue caratteristiche); dinamica del punto materiale (forza, equilibrio, forza peso, forza elastica, forza di attrito; i tre principi della dinamica, sistemi di riferimento inerziali e non); statica dei fluidi (pressione, principio di Pascal, vasi comunicanti, legge di Stevino, legge di Archimede). Obiettivi di apprendimento Competenze interessate: ) osservare e identificare fenomeni; 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.
Tutte queste competenze sono interessate, con pochissime eccezioni, in ciascuna delle unità di seguito indicate, relativamente alle quali andiamo a scandire le conoscenze e le abilità da acquisire. e abilità: Descrizione di un moto piano, anche tramite le componenti dei vettori interessati. Legge oraria e traiettoria. Indipendenza delle proiezioni del moto sugli assi cartesiani e composizione di moti. Moti rettilinei uniforme e uniformemente accelerato in un sistema di riferimento piano. Moto parabolico. Cinematica nel piano Saper leggere e produrre una descrizione di un moto piano, sia utilizzando i vettori, sia le loro componenti. Saper riconoscere moti piani notevoli. Saper scrivere e utilizzare la legge oraria di un moto. Saper ricavare la traiettoria di un moto dalla legge oraria nei casi di moto rettilineo uniforme e moto parabolico. Saper determinare le caratteristiche salienti di un moto parabolico. Legge di inerzia e sistemi di riferimento inerziali. Le tre leggi della dinamica. Applicazioni dei principi della dinamica (forza peso, forze vincolari, forza d'attrito radente e viscoso, forze esercitate da corde e molle; forza centripeta). Leggi della dinamica e loro applicazioni Saper riconoscere se ci si trova in un sistema di riferimento inerziale o meno. Saper realizzare e leggere lo schema del corpo libero per un punto materiale. Saper utilizzare le leggi della dinamica per risolvere semplici problemi. Saper riconoscere le caratteristiche dei tipi di forze discussi Saper utilizzare le caratteristiche dei tipi di forze discussi per Lavoro di una forza costante e variabile. Teorema delle forze vive ed energia cinetica. Forze conservative e forze dissipative. Energia potenziale. Energia potenziale gravitazionale (vicino alla superficie terrestre) e elastica. Energia meccanica e sua conservazione. Potenza. Lavoro ed energia meccanica Saper calcolare il lavoro di una forza in semplici casi. Saper individuare i casi in cui la descrizione in termini di energia (o potenza) è rilevante. Saper utilizzare i teoremi noti al fine di
Quantità di moto di un corpo e di un sistema di corpi. Impulso di una forza. Conservazione della quantità di moto. Urti elastici e anelastici unidimensionali e bidimensionali. Quantità di moto Saper individuare i casi in cui la descrizione in termini di quantità di moto e di impulso della forza è rilevante. Saper riconoscere fenomeni di urto elastico e di urto anelastico. La legge della gravitazione universale. Il concetto di campo vettoriale. Il campo gravitazionale. Le leggi di Keplero. L'energia potenziale gravitazionale. La velocità di fuga. La gravitazione Saper determinare il tipo di traiettoria di un corpo nelle vicinanze del Sole o di un pianeta del sistema solare. Saper calcolare la velocità di fuga da un corpo. L'equilibrio termico e il principio zero della termodinamica. La temperatura e le scale termometriche. La dilatazione termica; anomalia dell'acqua. Le leggi dei gas perfetti. La temperatura assoluta. L'equazione di stato di un gas perfetto. La temperatura Saper individuare i casi in cui un sistema può essere trattato come sistema termodinamico. Saper riconoscere se un sistema è in equilibrio termico o meno. Il modello meccanico microscopico del gas perfetto. L energia cinetica e la temperatura. L'interpretazione della pressione. L energia interna di un gas ideale. I gas e la teoria microscopica della materia Saper gestire due descrizioni (meccanica e termodinamica) dello stesso fenomeno e saperne individuare le connessioni. Saper interpretare correttamente i limiti dei modelli quando essi si manifestano.
La relazione fondamentale della calorimetria Capacità termica e calore specifico. Il calore e la sua trasmissione. Cambiamenti di stato ed effetto del calore. Il calore Sapere come determinare sperimentalmente il calore specifico di una sostanza. Trasformazioni termodinamiche reversibili e irreversibili. Trasformazioni isocore, isobare, isoterme e adiabatiche. Il lavoro in una trasformazione termodinamica. Il primo principio e sue applicazioni. L'energia interna di un sistema termodinamico. Funzioni di stato e funzioni di processo. Calori specifici di un gas ideale a volume costante e a pressione costante. Le macchine termiche. Il secondo principio della termodinamica, enunciato di Kelvin e Clausius. Trasformazioni reversibili e teorema di Carnot. Macchine e ciclo di Carnot. Il secondo principio della termodinamica e l'entropia. Termodinamica Saper riconoscere processi fisici che possono essere descritti tramite trasformazioni termodinamiche e le leggi della termodinamica. Saper interpretare correttamente i termini del problema energetico della nostra società. Metodologia Secondo le indicazioni nazionali (articolo 0, comma 3, del decreto del Presidente della Repubblica 5 marzo 200, n. 89, in relazione all articolo 2, commi e 3, del medesimo regolamento), il percorso didattico del secondo biennio darà maggior rilievo all impianto teorico e alla sintesi formale, con l obiettivo di formulare e risolvere problemi più impegnativi, tratti anche dall esperienza quotidiana, sottolineando la natura quantitativa e predittiva delle leggi fisiche. L elaborazione teorica, a partire dalla formulazione di ipotesi, deve gradualmente indirizzare l allievo ad un autonoma e consapevole interpretazione dei fenomeni fisici studiati, ponendo l'accento non solo sul risultato, ma anche sul metodo scientifico. Fermo restando tale obiettivo, il percorso didattico dovrà prendere la strada che meglio risponde alle esigenze della classe. In quest ottica, esso deve essere costruito in modo da potersi adattare a cambiamenti durante la sua
messa in opera. L approccio all insegnamento è indirizzato alla creazione di una interazione significativa tra studente e studente e tra studente e insegnante, in modo da alimentare un processo virtuoso finalizzato all emancipazione dell allievo. Tale interazione consiste nello stimolare gli allievi a indagare nel loro bagaglio di credenze, metterle in discussione ed avviare così un processo di riesame di sé. Le competenze, le abilità, le conoscenze acquisite nel primo biennio costituiranno il punto di partenza da consolidare e da cui muovere sia per affrontare nuovi concetti, sia per rivedere e approfondire alcuni concetti in una nuova ottica e con nuovi strumenti matematici, come nel caso della cinematica dei moti piani. Come il metodo scientifico non si risolve in una procedura codificata, così saranno le lezioni: lezioni frontali, attività di gruppo, discussioni collettive, attività di laboratorio, correzione di compiti per casa si articoleranno nei tempi e nei modi ritenuti più opportuni in relazione alle esigenze della classe e del tema affrontato. Potranno essere anche utilizzati, dove opportuno, strumenti di elaborazione informatica e programmi di simulazione. Nell ottica di un approccio scientifico all insegnamento della fisica, risulta fondamentale dare spazio all attività di laboratorio, di cattedra o di gruppo, e all acquisizione delle abilità da parte dello studente di relazionare sull attività svolta. L applicazione dei contenuti acquisiti, attraverso l'assegnazione e la risoluzione di esercizi e problemi di diverso livello di complessità, completa e consolida la conoscenza e affina la capacità di analisi critica del fenomeno fisico. Le stesse prove di verifica avranno, in questo senso, anche valenza formativa: i problemi non si ridurranno ad una automatica applicazione di formule, ma saranno orientati a sviluppare e valutare l'analisi critica del fenomeno considerato e la giustificazione delle varie fasi del processo di risoluzione. Attività di sostegno e di recupero Oltre alle forme di recupero deliberate dal Collegio Docenti, si attiveranno anche forme di sostegno in itinere; gli studenti in difficoltà verranno guidati con interventi non minuziosi ma adeguati, su precisi argomenti di particolare rilevanza, al fine di acquisire le conoscenze essenziali degli stessi e poter recuperare in forma autonoma il quadro corretto dell argomento. Promozione delle eccellenze Cogliendo le indicazioni ministeriali sul supporto all eccellenza e la programmazione individualizzata per un percorso formativo e orientativo adeguato a sviluppare le potenzialità dello studente, la scuola promuoverà iniziative interne per la valorizzazione delle eccellenze, conformi agli obiettivi didattici ed educativi contenuti nel POF. Modalità di verifica: tipo e numero di prove Per quanto attiene alla valutazione delle prove orali si eseguiranno: nel trimestre, almeno due prove orali, di cui una può essere una relazione di laboratorio o una breve verifica scritta; nel successivo pentamestre, almeno tre prove orali, di cui una può essere una relazione di laboratorio o una breve verifica scritta. La valutazione delle prove scritte si baserà su almeno due verifiche nel trimestre e nel pentamestre. Le prove di verifica dovranno essere il più possibile dislocate durante l anno scolastico per verificare tutti gli argomenti del programma. Le tipologie di verifica saranno diversificate nella loro strutturazione. Gli errori commessi dagli allievi durante il processo potranno fornire preziose indicazioni per la scelta di ulteriori e/o diversificati interventi didattici, finalizzati anche all'attività di recupero. Nella valutazione si terrà conto di: - Comprensione ed interpretazione delle richieste
- Conoscenza formale e teorica degli argomenti illustrati e proposti - Conoscenza ed applicazione dei procedimenti di indagine operativa e dei procedimenti di calcolo numerico, algebrico, simbolico - Scelta della strategia d indagine e risolutiva La prova scritta comprenderà esercizi e problemi non limitati ad un'automatica applicazione di formule, ma orientati all'analisi del fenomeno considerato e alla giustificazione logica delle varie fasi del processo di risoluzione. Durante l'anno scolastico la prova scritta potrà consistere anche in una relazione descrittiva individuale successiva ad una o più esperienze di laboratorio. Griglia di valutazione INDICATORI LIVELLI DI VALUTAZIONE PUNTEGGIO Leggibilità Ordine nell'esposizione, Correttezza formale, Motivazione logica dei passaggi e del procedimento, Uso del linguaggio specifico Punti,5 Incompleto, frammentario Parzialmente inadeguati Sufficienti almeno negli aspetti essenziali Esposizione chiara e ordinata 0 0,5,5 Conoscenza di Definizioni Formule Principi Teoremi inerenti la traccia Scarsa Limitata e/o incerta conoscenza anche negli aspetti essenziali Sufficiente almeno negli aspetti essenziali Buona Ampia e sicura 0 0,5,5 2 Punti 2 Sviluppo e trattazione coerente dei quesiti proposti Competenza nell uso di tecniche e strumenti di calcolo propri della Matematica e della Fisica Punti 5 Sviluppo incerto e competenze inadeguate Sviluppo approssimativo anche negli aspetti più semplici Sviluppo incompleto in alcune parti e competenze quasi accettabili Sviluppo sufficientemente esteso e competenze accettabili Sviluppo e competenze autonomi e buoni Sviluppo puntuale e rigoroso di tutta la trattazione e competenze ottime 0 2 3 4 5 Capacità di analisi e di sintesi nella risoluzione dei quesiti Capacità di analisi delle situazioni reali in relazione alle teorie fisiche studiate Inadeguate/incerte Sufficienti Buone/ottime 0,5,5 Punti,5