FISICA GOVONE

ESPERIMENTI DI FISICA PER LA SCUOLA ELEMENTARE

Realizzazione di Lucia Baratella Sara Tidu Maria Teresa Prandi prof. Renato Giri del Liceo Classico “Govone” di Alba

Alba 1 Giugno 2013

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Introduzione L’origine dell ’idea sta nell ’interesse suscitato in alcune all ieve della classe II° D del Liceo “Govon e” dall ’esposizione di alcuni argomenti di fisica, da parte del prof. Giri, citando la metodologia uti lizzata dallo stesso nella preparazione della propria tesi di laurea che consisteva nella conduzione di alcune esperienze di fisica nella scuola elementare.

Il progetto Il progetto che si è presentato è il seguente. DESCRIZIONE Preparazione, attuazione e verifica di esperienze scientifiche da parte di studenti delle classi seconde per classi quinte della scuola elementare. SOGGETTI INTERESSATI Alunni delle classi seconde del Liceo Classico OBIETTIVI

Sviluppo e approfondimento delle attitudini educative degli studenti come orientamento per le scelte post-diploma

Eventuale preparazione della tesina per l 'Esame di Stato Approfondimento di argomenti di fisica svolti nel triennio Util izzo del metodo scientifico a livello didattico: ipotesi, progettazione e svolgimento esperienza, verifica.

MODALITA' Incontri di programmazione per individuare le esperienze da proporre e gli strumenti di verifica e per la

suddivisione degli incarichi. Lavoro personale di preparazione degli aspetti teorici. Contatti con le scuole elementari Incontri formativi sulla didattica e sulle modalità con cui proporre l 'attività ai bambini Verifica in itinere e finale del lavoro svolto

MATERIALI, COSTI Si ritiene necessario avere:

Possibil ità di utilizzo del materiale scientifico del liceo Eventuale acquisto di materiale di consumo per la conduzione delle esperienze Possibil ità di uti lizzo di materiale di cancelleria e delle fotocopiatrici del liceo per la predisposizione delle

esperienze e le relazioni conclusive Possibil ità di un impegno extrascolastico del docente coordinatore del progetto

I partecipanti Gli allievi di seconda liceo: Lucia Baratella, Sara Tidu e Maria Teresa Prandi. Il prof. di Matematica e Fisica del Liceo “Govone”: Giri Renato I 71 allievi delle classi V° della Scuola Elementar e “Rodari” del II° Circolo Didattico di Alba con le maestre Silvia Cora Mozzone, Maddalena Asteggiano e Francesca Buonagrazia

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Si è fatto riferimento nel periodo iniziale formativo del lavoro ad uno schema che enuncia in modo schematico gli elementi necessari a preparare un’esperienza didattica, seppur limitata nei tempi, nei contenuti e nei modi, come la nostra.

PREPARAZIONE DI ESPERIENZE DIDATTICHE SCIENTIFICHE

OBIETTIVI SPECIFICI

GENERALI

⇒ CONTENUTI ⇒ PROCEDIMENTI

CONTENUTI ARGOMENTI

PROCESSI

CON PREREQUISITI CON PREREQUISITI

ESPERIENZA/E TEORIA

PRATICA

⇒ ANIMAZIONE ⇒ (INPUT)ESPERIMENTO

VERIFICHE IN ITINERE

FINALE

VALUTAZIONI DISCENTI

DOCENTI

Gli obiettivi A parte gli obiettivi specifici di ciascuna lezione e quelli educativi generali di qualunque esperienza educativa, vorremmo sottolineare alcuni obiettivi che ci hanno guidato nella scelta di contenuti e modalità dell ’iniziativa. OBIETTIVI PER GLI ALLIEVI DELLA SCUOLA ELEMENTARE � Uso del metodo scientifico (osservazione, ipotesi, preparazione ed esecuzione esperimento, raccolta e analisi

dei dati, verifica delle ipotesi, enunciazione della legge trovata) � Esperienza di lavoro di gruppo � Util izzo di strumenti scientifici di laboratorio � Approfondimento di contenuti scientifici specifici OBIETTIVI PER GLI ALLIEVI DEL LICEO SCIENTIFICO � Adattamento dei contenuti al livello degli allievi � Ricerca della didattica adeguata � Verifica delle attitudini personali per l ’orientamento agli studi � Esperienza di lavoro di gruppo � Esperienza di insegnamento � Approfondimento di contenuti scientifici specifici

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Lo svolgimento Innanzitutto abbiamo dedicato un po’ di tempo alla formazione sulla didattica. In seguito ci siamo dati uno schema di lavoro attraverso il quale fare delle ipotesi di scelta sui vari aspetti dell ’esperienza per poi verificarne insieme l’applicabilità tenendo conto delle numerose variabili. Per questo abbiamo fatto riferimento al seguente schema.

PREPARAZIONE DEL PROGETTO

SCELTA CONTENUTO

1. Accessibil ità per i bambini 2.2.2.2. Interesse nostro, bambini, maestre

EVIDENZIARE• Leggi di fondo

• Prerequisiti

SCELTA ESPERIENZA

1. Accessibil ità bambini 2. Reperibil ità materiali 3. Riferimenti bibliografici

EVIDENZIARE• Titolo/scopo • Materiali • Svolgimento • Raccolta dati

• Analisi/Risultati

MODALITA’ INTERVENTO

1. Preparazione alunni (prerequisiti, aspettative,…)

2. Preparazione ambiente e materiali 3. Traccia svolgimento lezione/i

(animazione, fase pratica, fase elaborativa) 4. Compiti ed eventuali approfondimenti

successivi per maestre e alunni

EVIDENZIARE• Ruolo di ciascuno • Schede di raccolta dati e risultati

• Schede istruzioni/spiegazioni

VERIFICA 1. Predisporre test e griglie oggettive per alunni, maestre, gruppo formatore

2. Dedicare spazi appositi per valutazione personale e di gruppo

DISTINGUERE• In itinere da finale • Contenuti da procedimenti e da

didattica

L’ambiente LA CLASSE Le classi in cui abbiamo svolto le lezioni di ottica sono le tre V° della Scuola Elementare “Rodari” d el II° Circolo Didattico di Alba con la collaborazione delle maestre Silvia Cora Mozzone, Maddalena Asteggiano e Francesca Buonagrazia: erano presenti 71 all ievi divisi in tre classi. LE MAESTRE La collaborazione con le maestre si è svolta soprattutto in classe. Prima di proporre le esperienze ne abbiamo discusso con le maestre presentando in linea di massima i contenuti e i principali esperimenti da svolgere; l ’esperienza stessa veniva invece presentata solo il giorno della lezione.

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Questo ha fatto sentire il nostro come un intervento esterno. Le maestre tuttavia hanno talvolta svolto un ruolo molto attivo, soprattutto sul piano didattico: conoscendo meglio i bambini intervenivano quando pensavano che alcuni punti non fossero sufficientemente chiari. La collaborazione si è estesa al di fuori delle nostre ore di lezione, con il ripasso, anche attraverso i nostri cartelloni, dei contenuti affrontati. IL PROFESSORE DI FISICA Ha svolto un compito di supervisione su tutto il lavoro, occupandosi in modo esclusivo della formazione iniziale, dei contatti con le istituzioni e dei tempi delle varie fasi, mentre su tutti gli altri aspetti ha sempre cercato di stimolare l’attività degli studenti.

Momenti dell’esperienza LE ESPERIENZE Abbiamo preparato un programma di lavoro con quattro esperienze di ottica di cui si sono occupate Lucia Baratella, Sara Tidu e Maria Teresa Prandi . La motivazione della scelta sta nella possibilità di collegamento col programma svolto durante l’anno scolastico. I MATERIALI I materiali utilizzati hanno avuto le seguenti fonti 1. Materiali recuperabili in ogni casa dagli studenti 2. Materiali forniti dalle scuole elementari tramite la maestra 3. Materiali tecnici di laboratorio forniti dal Liceo 4. Materiali di consumo acquistati dal Liceo I CARTELLONI Hanno caratterizzato tutte le lezioni. Il loro scopo era quello di raccogliere schematicamente i concetti fondamentali della lezione. Venivano affissi ad una parete solo nel momento della spiegazione, perché spesso gli all ievi erano invitati a dar loro le risposte ai perché della giornata. LE VERIFICHE Le verifiche in itinere sono state fatte attraverso la nostra esperienza diretta con le difficoltà, le intuizioni, le domande fatte dai bambini nell ’ambito delle lezioni. Inoltre in alcune delle esperienze si chiedeva agli allievi tramite delle schede di fare delle ipotesi o di dare delle spiegazioni rispetto alle esperienze svolte. Come verifica finale abbiamo proposto agli allievi, tramite la maestra, alla fine del ciclo di interventi, una serie di domande tecniche su determinati contenuti. Inoltre abbiamo richiesto anche alla maestra le sue opinioni, secondo lo schema presentato più avanti. I risultati di queste verifiche sono proposti, se interessanti, sotto forma di osservazioni ed alla fine del lavoro in un capitolo dedicato alla valutazione finale.

Conduzione dell’esperienza ORARI E SVOLGIMENTO TIPICO DI UNA LEZIONE Le lezioni si sono svolte nei giorni: 5, 12, 19, 26 Marzo e 9 Aprile 2013 dalle 14 alle 16.30. Anche se le lezioni hanno uno svolgimento proprio, se ne possono evidenziare alcuni elementi comuni. Qualche giorno prima si comunicava agli allievi il materiale che avrebbero dovuto procurare. Spesso l’inizio era originale, cercando di creare interesse. Normalmente l’esperimento precedeva le spiegazioni e queste quasi sempre seguivano una discussione con gli alunni da cui si cercava di prendere spunto. RUOLI Il compito di conduzione era delle allieve di seconda liceo. La maestra collaborava seguendo il lavoro dei vari gruppi ed eventualmente ponendo delle domande per permettere di chiarire gli argomenti. Il professore, oltre a collaborare con i gruppi, interveniva sia per puntualizzare alcune spiegazioni, sia per rispondere a domande particolarmente impegnative. I GRUPPI In tutte le esperienze vi erano momenti da vivere a gruppetti, per realizzare gli esperimenti o per rispondere alle domande. I gruppi devono essere formati, se possibile, da un numero di alunni tale che tutti possano essere protagonisti dell ’esperienza. Per la formazione dei gruppi abbiamo chiesto l ’intervento della maestra, che conoscono meglio gli allievi.

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SCHEDA DI VERIFICA

1)Collega con una freccia la parola al suo giusto s ignificato: PROPAGARSI a) la luce che batte su un materiale RIFLETTERE b) la luce che va da un punto ad un altro INCIDERE c) la luce che torna indietro 2) Metti una crocetta sulla risposta esatta: - Quale di questi materiali subisce il fenomeno de lla riflessione? a) bicchiere di plastica b) lenti degli occhiali c) specchio d) foglio di carta - L'angolo che si forma tra lo specchio e il raggio di luce riflesso è: a) i l doppio di quello che si forma tra lo specchio e i l raggio di luce che arriva su esso b) la metà di quello che si forma tra lo specchio e il raggio di luce che arriva su esso c) uguale a quello che si forma tra lo specchio e il raggio di luce che arriva su esso - Il periscopio che abbiamo costruito ci permette d i capire il fenomeno della: a) riflessione singola b) riflessione multipla c)rifrazione - A quali di queste navi può essere utile avere il periscopio? Perchè? a) nave da crociera b) peschereccio c) sottomarino

Scrivi qui sotto il motivo della tua risposta: …...................................................................................................................................................................................................................................................................................................... 3)Disegna qui l'esperimento fatto con lo stuzzicadenti e gli specchi: Quanti stuzzicadenti hai potuto vedere? …..................................................................................... 4) Completa con le parole: LUCE, INDIETRO, RIFLESSA, PO', DISORDINATO, MATERIALI, SPECCHI, RETTA. ( Attenzione: alcune parole vanno usate due volte): La...............che si propaga in linea.............quando incontra certi.............torna................,cioè viene................... certi.................,come gli..............riflettono la.................così come la ricevono. Altri ne riflettono un...........e in modo.......................... 5) Quando si verifica RlFRAZIONE? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6) Perché la moneta nella tazza con l'acqua appariv a rialzata? ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7) Cancella la parola sbagliata . Le lenti si basano sulla RIFRAZIONE/RIFLESSIONE della luce. Se il materiale NON E’ CURVO/ E’CURVO , i raggi paralleli che arrivano VENGONO DEVIATI/NON VENGONO DEVIATI in modo DIVERSO/ UGUALE e dopo il materiale proseguono o convergendo in uno stesso punto o allontanandosi.

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8) Completa con: LENTE – OGGETTO- SORGENTE LUMINOSA- INGRANDIMENTO-FUOCO Ogni lente è caratterizzata da un ……………………, che si trova a una certa distanza da essa. In questo punto tutti i raggi emessi da una………………… , dopo aver attraversato la ………………………, si avvicinano, convergono ed è qui che l’immagine è nitida, cioè si vede bene. Quando la lente è piuttosto vicina all’……………………. illuminato, deve essere più vicina del fuoco, funziona da………………………... 9) Qual è l’esperimento su questo argomento che ti è piaciuto di più? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10) Indicare di che colore è la luce. …………………………………………….. 11) Al buio si vedono i colori? ………………………………………. Perché un colore appare ai nostri occhi nero? E per ché bianco? ……………………………………………………………………………………………………… 12) Indicare l’affermazione corretta riguardo al di sco di Newton:

(a) Posto in rapida rotazione appare dei sette colori dell’arcobaleno. (b) E’ una prova della riflessione. (c) Posto in rapida rotazione appare bianco perché i colori si sovrappongono nel nostro occhio.

13) Completa con : aria arcobaleno diverso plastica b ianca umida

rifrazione prisma colore sperimentale luce Scomponendo la luce……………..attraverso il fenomeno della…………………..otteniamo i colori. In natura questo fenomeno si verifica nell’…………. ………….. dopo un temporale, quando c’è tanta…………e l’aria è ancora……. ……….. I fisici possono riprodurre il fenomeno in modo ……………………… utilizzando il………………. Grazie a questo strumento la luce passa dall’……………..alla………………… e viene rifratta. Bisogna però ricordare che ogni……………. si rifrange a modo suo, cioè in modo……………….. 14) La luce del sole è Bianca/Gialla 15) Quanti colori ci sono nell’arcobaleno? …....... .............................................. 16) Il colore che percepiamo di un oggetto è quello

(a) Emesso dall’oggetto (b) Assorbito dall’oggetto 17) Se metto tutti i filtri colorati davanti a una pila che colore ottengo? …........................................................................................................................................................................................................................................................................ 18) Se uso due pile, una con luce rossa e l’altra c on luce verde, e le punto su uno schermo di che colore è la luce che ottengo?

….............................................................................................................................................................

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ANALISI DELLE RISPOSTE

TOTALE BAMBINI: 63 CORRETTA PARZIALMENTE CORRETTA

ERRATA

1 47 11 5

2 39 24 / 3 51 12 /

4 59 2 2 5 45 7 11

6 25 13 25 7 22 38 3

8 42 13 8 9 / / /

10 51 5 7

11 51 4 8 12 40 1 22

13 44 10 9 14 42 8 13

15 20 6 37 16 41 2 20

17 29 5 29 18 5 3 55

TOTALE (63X18=1134)

716 164 254

LA RIFLESSIONE (domande da 1 a 4)

Dai risultati ottenuti dalle correzioni delle verifiche ho piacevolmente riscontrato che tutte e quattro le domande sono state capite e risposte con correttezza dalla maggior parte dei bambini. Questo dimostra che i bambini hanno risposto positivamente alle lezioni e hanno compreso quello che abbiamo voluto spiegare loro. La maggioranza ha dunque conseguito gli obbiettivi principali che ci eravamo preposti.

Per quanto riguarda il lavoro in classe, nonostante qualche caso di distrazione, è stato svolto con impegno e interesse. Le schede compilate in classe hanno suscitato, a volte, qualche difficoltà così che i bambini hanno necessitato dell 'aiuto nostro, del professore e delle maestre anche se questo ha favorito il lavoro di gruppo con la compartecipazione e l 'interesse di tutti. Nel complesso ritengo che l 'argomento della riflessione sia stato adeguatamente compreso se non per qualche eccezione nel caso della riflessione multipla, nella domanda n.3. Ho trovato,inoltre, che l 'esperimento con il periscopio ha coinvolto i bambini, che hanno potuto dilettarsi nella costruzione per poi capirne il funzionamento e la legge. LA RIFRAZIONE (domande da 5 a 9 ) Domanda 5. La maggioranza dei bambini ha colto i l concetto di rifrazione della luce e ha saputo riportare i casi in cui essa si verifica. Domanda 6. Interessante è i l risultato della risposta a questa domanda: infatti il numero di bambini che hanno risposto correttamente coincide con quello di coloro che hanno dato una risposta errata; tale situazione è probabilmente dovuta al fatto che alcuni hanno avuto dei problemi nel posizionare la moneta o nel posizionarsi loro stessi alla giusta distanza dalla tazza. Domanda 7. La maggior parte dei bambini ha risposto in modo parzialmente corretto, perché hanno ritenuto che fosse sbagliata l ’espressione “ E’ CURVO”, anziché “ NON E’ CURVO”, confondendosi probabilmente sulla forma del barattolo. Domanda 8. Questa è la domanda in cui si hanno avuti i risultati migliori: quasi tutti i bambini, infatti, hanno saputo completare in modo corretto l ’esercizio. Domanda 9. La domanda 9 era l’unica domanda soggettiva della verifica: infatti gli alunni hanno espresso liberamente la loro preferenza riguardo agli esperimenti svolti ( particolarmente significativo è il fatto che alla maggioranza l’esperimento che è piaciuto di più sia stato quello con la candela e la lente, probabilmente per i l fatto che i bambini si sono sentiti responsabili, data la presenza del fuoco, e perché l’effetto della candela capovolta era del tutto inaspettato). LUCI E COLORI (domande da 10 a 18) Dalla tabella possiamo notare che i bambini hanno avuto più difficoltà nell ’ultima domande mentre in generale le altre sono state comprese . L’’ultima domanda riguarda l’ultimo esperimento con i fil tri. Un po’ per mancanza di tempo la

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spiegazione poteva essere frettolosa e quindi non molti hanno compreso che rosso e verde sottratti non danno alcun colore, anzi non permettono alla luce di passare. Anche durante gli esperimenti questa non era risultata molto chiara ai ragazzi, anche se non troviamo il fatto strano poiché questi ultimi concetti erano un poco più complicati dei precedenti. Mentre è da osservare come quasi tutti abbiano compreso che il bianco non è un colore ma che è la somma di tutti i colori mentre il nero è solamente assenza di luce. Tutti hanno compreso l’esperimento del Disco di Newton che è sembrato divertirli molto. Non molti hanno invece capito che la luce del sole è bianca e non gialla poiché contiene tutti i colori ed è stato praticamente impossibile far comprendere loro che l’arcobaleno non è formato solo da un numero definito di colori ma che esso è l’insieme di tutti i colori che compongono la luce bianca solamente che alcuni appaiono più visibil i di altri. In conclusione possiamo affermare che quasi tutti i concetti sono loro chiari tranne qualche sfumatura che poteva apparire più complicata per dei bambini di 5^ elementare.

VALUTAZIONI DELLA MAESTRA L’argomento affrontato non era semplice ma le conduttrici hanno saputo presentarlo in modo adeguato . I bambini hanno imparato attraverso il “gioco”, il “fare”, i l “manipolare”: questo è di fondamentale importanza nella scuola primaria. Le allieve si sono dimostrate sicure di sé, pazienti, disponibili e ben preparate. Hanno saputo adeguare il linguaggio alle capacità di comprensione ed alle conoscenze degli alunni, attirando così il loro interesse.

I cartelloni preparati con cura e creatività sono stati di grande aiuto non solo durante le lezioni, ma anche successivamente in quanto ci hanno offerto lo spunto per lavorare ulteriormente sull ’argomento proposto e giungere alla realizzazione di materiale da inserire sul sito del nostro circolo didattico uti lizzabile così anche da altre scuole. Gli esperimenti sono stati eseguiti attraverso indicazioni e spiegazioni chiare, precise e ben definite. Apprezzabile è stata la possibil ità di aver avuto a disposizione diverso materiale specifico che ha permesso a tutti i bambini di poter “sperimentare”. L’esperienza è stata molto utile e ci riteniamo fortunati di averla potuta proporre alla classe; ci auguriamo di poterla ripetere ancora nei prossimi anni con altri ragazzi.

Legenda All’inizio del gruppo di lezioni sulla luce c’è una scheda riassuntiva del progetto. Le varie lezioni sono presentate attraverso una scheda iniziale in cui compaiono i prerequisiti e gli obiettivi specifici dell ’intera lezione, mentre per ogni parte (esperienza) in cui la lezione è stata suddivisa sono descritte in modo schematico la conduzione dell ’esperienza (a sua volta divisa in varie fasi), il materiale didattico e quello sperimentale. Quando sia previsto la conduzione dell ’esperienza e il materiale didattico fanno riferimento a degli allegati che sono riportati in ordine nelle pagine seguenti la scheda. Per CONDUZIONE DELL’ESPERIENZA si intendono le varie fasi in cui concretamente essa si deve svolgere e, ove necessario, alle fasi è associato un allegato più completo posto nelle pagine seguenti lo schema della lezione. Per MATERIALE DIDATTICO si intendono le schede, i cartelloni e quant’altro sia necessario a favorire la realizzazione degli esperimenti e la loro comprensione: anche questo quasi sempre è illustrato in modo dettagliato tramite un allegato che lo riproduce in formato A4. Per MATERIALE PER GLI ESPERIMENTI si intende tutto il materiale che serve per eseguire gli esperimenti scientifici (in genere riferito a ciascun gruppo di lavoro).

Bibliografia - PODENDORF "101 Esperimenti scientifici” MURSIA - U.AMALDI "Le traiettorie della fisica vol 2” ZANICHELLI - G.RODARI "Favole al telefono” - COLOMBI/B. NEGRINO/D. ROMPANO "Scienze naturali per la scuola media" IL CAPITELLO - "Come funziona?' ARNOLDO MONDADORI EDITORE Ringraziamenti Un grazie speciale va : alle insegnanti delle classi quinte della Scuola E lementare “Rodari” di Alba che hanno accettato con entusiasmo e disponibilità l’esperienza; agli alunni delle classi quinte che hanno partecipa to con interesse ai nostri esperimenti; al Dirigente Scolastico e al Consiglio d’Istituto d el Liceo “Govone” che hanno accettato il progetto; al Direttore Didattico del II° Circolo di Alba che ha consentito il nostro intervento nella scuola di sua competenza.

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1° LEZIONE

LA LUCE 1 La riflessione della luce

Esperienza 1 La riflessione della luce Introduzione animata Giochino per la spiegazione Simmetria Riflessione multipla (spill i)

Esperienza 2 Il periscopio Costruzione periscopio Spiegazione finale

2° LEZIONE

LA LUCE 2 La rifrazione della luce

Esperienza 1 La rifrazione La moneta nella tazza Asticciola spezzata Ipotesi e verifica con spiegazione

Esperienza 2 Le lenti Convergenza Divergenza Uso del barattolo Ricerca del fuoco

3° LEZIONE

LA LUCE 3 La luce e i colori

Esperienza 1 Creazione dei colori Arcobaleno col prisma di vetro Spiegazione

Esperienza 2 Le operazioni con i colori Esperienza di somma e sottrazione di colori Spiegazione

Esperienza 3 L’occhio e i colori Costruzione del disco di Newton Spiegazione

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LA RIFLESSIONE DELLA LUCE

PREREQUISITI: uso del goniometro e concetto di simmetria. OBIETTIVI : capire che cos'è la RIFLESSIONE della luce e che ci sono certi materiali che la riflettono. ESPERIENZA 1: gioco iniziale. PROCEDIMENTO: la stanza è buia e si entra con una pila in mano dopo aver preparato uno specchio coperto. L'assistente poi, toglie la copertura mentra si punta la pila su un cartellone che dà inizio a tutta l'esperienza. Viene chiamato un bambino e dopo aver illuminato lo specchio lo si fa posizionare dove secondo lui viene riflessa la luce, allo spostamento di chi detiene la pila anche il bambino dovrà spostarsi sempre dove secondo lui verrà illuminato. Si continua così con bambini diversi, poi si pongono dei quesiti per vedere se hanno capito. MATERIALE: pila, specchio, cartellone. DURATA:10 minuti circa. ESPERIENZA 2: misurazione angoli della riflessione. PROCEDIMENTO: ogni gruppo ha a disposizione un faretto, un foglio con disegnata una circonferenza, un goniometro, uno specchio e colori diversi. Si posiziona lo specchio sul diametro orizzontale della circonferenza e per prima cosa si punta il faretto in corrispondenza del diametro verticale (in linea retta), poi si sposta il faretto in diverse angolazioni(sempre diretto verso il centro) e si traccia la linea che segue il fascio luminoso e quella deviata. Si fanno prove diverse e si ottiene la legge: angoli congruenti e raggio incidente= raggio riflesso. Si consegna quindi ad ogni gruppo una scheda dove indicano le conclusioni ottenute. MATERIALE: cartellone, faretti, fogli con circonferenza, goniometro, colori, specchi. DURATA: 30 minuti circa. SPIEGAZIONE: cartellone e scheda.

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ESPERIENZA 3: specchi e spillo.(Riflessione multipla) PROCEDIMENTO: Si posizionano due specchi in diagonale e al centro uno spillo. Si spostano gli specchi e si nota quanti spilli si vedono di volta in volta. Infine si consegna una scheda con domande. SPIEGAZIONE: cartellone e scheda. MATERIALE: specchietti (gli stessi che si utilizzeranno per il periscopio) e spilli o stuzzicadenti. DURATA: 20 minuti circa.

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ESPERIENZA 4: Periscopio. PROCEDIMENTO: ad ogni gruppo viene consegnata una scheda con la costruzione del periscopio e un'altra con le istruzioni per costruirlo. Una volta ottenuto il periscopio si passa all'utilizzo dello strumento per spiegare il suo funzionamento e le leggi con cartelloni. MATERIALE: colla,forbici, taglierino, scotch, cartoncino nero, specchietti (2 per ogni periscopio secondo le dimensioni del periscopio). Per gli specchietti noi abbiamo acquistato della carta adesiva a specchio che abbiamo posizionato su pezzi di compensato sottile su misura. Un lato dello specchietto è pari alla lunghezza del taglio diagonale in cui infilarlo nel periscopio e l’altro leggermente maggiore per poter sporgere dalle due parti del foro. DURATA: 30 minuti circa. SPIEGAZIONE: scheda.

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Istruzioni per la costruzione del periscopio

1. attaccare con la colla sul cartoncino nero il foglio con la sagoma del periscopio; 2. ritagliare con le forbici la sagoma così ottenuta; 3. ritagliare le parti della sagoma delimitate dalla linea nera continua; 4. piegare la sagoma in prossimità delle linee nere tratteggiate; 5. comporre la sagoma in modo da formare una scatola (con il cartoncino nero all’interno e il

foglio bianco della sagoma all’esterno) e fissarla usando la colla e il nastro adesivo; 6. inserire i due specchietti nei tagli obliqui che ci sono sui lati più piccoli della scatola (in

modo che le parti riflettenti dei due specchietti siano rivolte l’una verso l’altra) e fissarli con il nastro adesivo.

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LA RIFRAZIONE DELLA LUCE OBIETTIVI SPECIFICI: 1-capire che quando la luce attraversa materiali diversi (acqua, aria),di diversa densità subisce una deviazione: il fenomeno è detto “rifrazione” 2-capire l’angolo della rifrazione 3-capire la differenza tra lenti convergenti e lenti divergenti FASI DEL PROCEDIMENTO (obiettivo 1): FASE A: “La moneta nella tazza” svolto da ogni gruppo FASE B: “La matita spezzata” svolto da ogni gruppo FASE C: spiegazione con il cartellone MATERIALE PER GLI ESPERIMENTI: moneta (ogni gruppo), tazze (ogni gruppo), matita (ogni gruppo), acqua, bicchiere trasparente (ogni gruppo) CONDUZIONE DELL’ESPERIENZA (obiettivo 1): -Consegna della “SCHEDA IPOTESI” a ogni gruppo. FASE A: “La moneta nella tazza” I bambini vengono divisi in gruppo. Viene fatto vedere il procedimento dell’esperimento, poi viene spiegato come dovrà procedere ogni gruppo: due bambini per gruppo svolgono l’esperimento. Uno pone la moneta nella tazza vuota messa sul banco, l’altro si allontana finchè non riesce più a vedere la moneta, poi il bambino rimasto vicino alla tazza versa dell’acqua nel bicchiere. Quello che si era allontanato osserva la tazza ora piena di acqua, senza spostarsi dalla posizione, e dice ai compagni che cosa vede. -Tutto il gruppo scrive un’ipotesi sulla scheda precedentemente consegnata. Tempo: 8 minuti circa FASE B: “ La matita spezzata” Un bambino mette la matita nel bicchiere trasparente e si osserva la matita, poi un altro bambino aggiunge dell’acqua nel bicchiere e si osserva la matita. Tutto il gruppo scrive un’ipotesi sulla scheda precedentemente consegnata. Tempo: 5 minuti circa FASE C: due gruppi, uno alla volta, leggono che cosa hanno scritto per il primo esperimento, gli altri due gruppi leggono che cosa hanno scritto per il secondo esperimento. Dopo ciò viene spiegato con parole semplici il significato del verbo “rifrangere e vengono spiegati i due esperimenti con la lettura del cartellone”La rifrazione”. Tempo:10 minuti circa FASI DEL PROCEDIMENTO(obiettivo 2):

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FASE A: esperimento con il faretto FASE B: spiegazione dell’angolo della rifrazione MATERIALE PER L’ESPERIMENTO: valigetta (ogni gruppo), cerchio disegnato su foglio (ogni gruppo), foglio istruzioni (ogni gruppo) CONDUZIONE DELL’ESPERIENZA: - viene assegnata la scheda “ISTRUZIONI per la misurazione dell’angolo della rifrazione” ad ogni gruppo - ogni gruppo svolge l’esperimento seguendo le istruzioni - dopo aver raccolto i dati, ogni gruppo risponde alle domande presenti sempre sul foglio” ISTRUZIONI” Tempo:25 minuti circa FASI DEL PROCEDIMENTO(obiettivo 3): FASE A: spiegazione della differenza tra lenti convergenti e divergenti FASE B: esperimento del barattolo FASE C: esperimento della candela MATERIALE PER GLI ESPERIMENTI: frase su foglio di carta (ogni gruppo) barattolo di vetro (ogni gruppo), acqua, lente dalla valigetta, candela, fiammiferi. CONDUZIONE DELL’ESPERIENZA: FASE A: lettura del cartellone “ Le lenti” Tempo: 5 minuti circa FASE B: esperimento del barattolo -ogni gruppo riceve un barattolo,una candela, una scritta e dei bicchierini da caffè - inizialmente il barattolo è vuoto e su un lato il gruppo attacca con lo scotch la scritta assegnata e la osserva tramite il barattolo -si aggiunge dell’acqua nel barattolo e si osserva la differenza -il gruppo scrive la propria ipotesi sulla “SCHEDA IPOTESI” consegnata a inizio lezione -lettura delle ipotesi formulate -spiegazione con il cartellone “ Le lenti 2” Tempo:8 minuti circa FASE C: esperimento della candela -ogni gruppo segue le istruzioni su come svolgere l’esperimento - il gruppo scrive la propria ipotesi sulla “SCHEDA IPOTESI” consegnata a inizio lezione -spiegazione con la lettura del cartellone “Le lenti 3” Tempo: 10 minuti circa

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“SCHEDA IPOTESI”

“La moneta nella tazza”

-Secondo noi la moneta appare rialzata, perché………...............................................

……………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………….

“La matita spezzata”

-Secondo noi la matita sembra spezzata, perché……………………………………..

………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………..

“ Il barattolo magico”

-Secondo noi la scritta “LUCE” sembra diversa, perché……………….....................

……………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………..

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“ISTRUZIONI per la misurazione dell’angolo di rifra zione”

Ogni gruppo ha a disposizione un faretto, un sostegno da banco ottico, una

circonferenza(base), un foglio con circonferenza disegnata, un oggetto a forma di

semicirconferenza, colori vari e goniometro.

-Mettete l’oggetto sullo spazio apposito disegnato sulla circonferenza. Il faretto

invierà un raggio di luce verso l’oggetto. Qual è la regola con cui il raggio

attraverserà l’oggetto? Fate la vostra ipotesi:

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

Ora puntate il faretto verso l’oggetto, dapprima in direzione del diametro verticale

evidenziato. Poi ruotate la circonferenza in modo che il raggio di luce segua la

prima linea tratteggiata, ripassate con un colore i tratteggi della linea e sempre con

quel colore tratteggiate la parte di raggio che continua dopo aver attraversato

l’oggetto. Poi spostate nuovamente la circonferenza e ripetete con altri colori.

Spegnete il faretto. Con il righello segnate, sempre tratteggiando, le distanze tra i

tre diversi raggi e il diametro verticale evidenziato ( come potete vedere nella

scheda che avete a disposizione) e misurate la loro lunghezza.

Con il goniometro misurate gli angoli formati da ciascun raggio colorato con il

diametro verticale evidenziato e riportate i dati sulla tabella.

Colore

del

raggio

Angolo

in entrata

(incidente)

Angolo

in uscita

(rifratto)

Distanza

in

entrata

Distanza

in

uscita

Dist. in entrata

:

dist. in uscita

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SCHEDA DI ANALISI DEI DATI DELL’ESPERIMENTO SULLA R IFRAZIONE

Dopo aver fatto l’esperimento e raccolto i dati, rispondete alle seguenti domande:

1)Da ciò che avete disegnato sulla circonferenza, è stata confermata la vostra

ipotesi?

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2) Gli angoli entranti e gli angoli uscenti sono uguali oppure no? Motiva la risposta

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3) Le distanze in entrata e le distanze in uscita sono uguali oppure no? Motiva la

risposta

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4) Com'è la regola con cui il raggio attraversa l'oggetto?

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5) Avviene la rifrazione? Se sì, come?

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SCHEDA ESPERIMENTO DELLA LENTE E DELLA CANDELA

MATERIALE

1 candela

1 lente convergente (più spessa al centro)

1 schermo o parete libera

accendino o fiammiferi

bicchierino da caffè

IPOTESI

L'esperimento consiste nel posizionare la lente tra la candela accesa e lo schermo/parete.

Quale fenomeno pensi che possa verificarsi? Perchè? Fai la tua ipotesi

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PROCEDIMENTO

Accendi la candela e fai cadere un po' di cera nel bicchierino. Poi inserisci la candela nel

bicchierino in modo da fissarla sul fondo.

Un allievo tiene in mano la candela accesa a circa un metro dallo schermo, mentre un altro pone

la lente tra la candela e lo schermo, avvicinandola e allontanandola alla candela e osservando

l'effetto sullo schermo.

Si può ripetere la procedura, magari scambiando il ruolo degli allievi e posizionando la candela a

distanze diverse.

RISULTATI

Dalla osservazione puoi confermare la tua ipotesì? .................................

Quali effetti hai osservato sullo schermo? Quali sono le caratteristiche principali? Come le puoi

spiegare?

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LA LUCE E I COLORI

SCHEDA ESPERIMENTO 1 – IL PRISMA

Procedimento: prendete un faretto e un prisma per gruppo. Dirigete il fascio di luce

verso il prisma. A turno fatelo girare fino a quando notate la formazione

dell’arcobaleno. A quel punto a turno prendete un foglio bianco e posizionatevi nel

luogo in cui l’arcobaleno viene a formarsi.

La RIFRAZIONE della luce avviene due volte all’interno del prisma ed è, quindi, più

intensa. Ciò ci permette di vedere le diverse onde di luce colorata divise così che il

nostro occhio riesce a distinguerle nettamente.

- Credi che la luce bianca sia solo bianca?

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- Se credi sia formata da colori diversi, sapresti dire quali?

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- Sai perché il tuo occhio percepisce i colori?

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- Il nero e il bianco sono colori?

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SCHEDA ESPERIMENTO 2 – SOMMARE E SOTTRARRE I COLORI Procedimento :ogni gruppo ha a disposizione due fonti di luce. In oltre ogni gruppo dovrà costruire quattro diversi filtri color ati. Costruzione dei filtri: prendere un cartoncino e ritagliare 4 rettangoli 18x9 cm. Ritagliare poi 4 quadrati 8x8 di carta da fodero per i libro ( un pezzo giallo, uno blu, uno rosso e uno verde). Poi piegare il rettangolo tagliato prima a metà. Forarlo con un quadrato 7x7 da entrambe le parti e poi posizionare all’interno la carta da fodere colorata. Sigillare i bordi del cartoncino con lo scotch. I filtri devono essere abbastanza spessi. Sono sostituibili, se possibile, con vetri colorati. Poi iniziare l’esperimento completando la tabella nell’altra scheda. Seguire le istruzioni qua sotto.

FILTRO�

- Per la somma dei colori delle luci un ragazzo tiene il fascio l uminoso di una torcia su un foglio colorato, un altro la seconda t orcia su un foglio di un colore diverso e, facendo convergere i fasci lumino si in un unico punto del foglio bianco, si osserva il colore riprodotto anno tandolo nella tabella consegnata precedentemente; - Per la sottrazione dei colori delle luci un ragazzo tiene un foglio c olorato, un altro tiene un foglio di un colore diverso allineat o, dietro l’altro e con una torcia si osserva il fascio luminoso che li attrave rsa fino a raggiungere il foglio bianco posto dietro, tenuto da un terzo raga zzo.

COLORE 1

COLORE 2

IPOTESI SOTTRAZIONE

RISULTATO SOTTRAZIONE

IPOTESI SOMMA

RISULTATO SOMMA

Giallo Rosso

Rosso Blu

Rosso Verde

Giallo Blu

Giallo Verde

Blu Verde

CARTONCINO

CARTA COLORATA

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SCHEDA ESPERIMENTO 3 – IL DISCO DI NEWTON

Procedimento: posizionare il CD sul foglio bianco. Tracciare i contorni del CD e

ritagliare. Dividere la sagoma del CD sul foglio in spicchi secondo il disegno.

Colorare ciascun spicchio con un colore diverso evitando nero e bianco. Incollare

con lo scotch il foglio colorato sul CD. Infilare un pennarello nel foro centrale. Fare

ruotare molto velocemente il CD e osservare il colore che assume.

Indicare l’affermazione corretta riguardo al disco di Newton:

o Posto in rapida rotazione appare dei sette colori dell’arcobaleno.

o E’ una prova della riflessione.

o Posto in rapida rotazione appare bianco perché i colori si

sovrappongono nel nostro occhio.

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