Gruppo di lavorodell’IIS EUCLIDE

diBARI

Daniela Putignano, Damiano Acquafredda,Stanislao Ferrante,Rosalia Ortiz, Paola Boffoli.

Contesto di senso

Come si può ottenere un cocktail a strati?

Cocktail a strati

Alcool etilico

Crodino

Succo di mela

Sciroppo alla menta

Noi docenti di scienze integrate fisica e chimica abbiamo organizzato un’unità interdisciplinare sulla densità, programmata secondo le modalità previste per il Riordino degli ITI, da sviluppare in una classe prima dell’indirizzo Logistica e Trasporti

UdA Interdisciplinarescienze integrate-fisica e chimica

Progettazione Macro

PERIODO INIZIO: 15 ottobre FINE:15 novembre      

UdA (Titolo / monte ore)

Competenza/e Abilità ConoscenzeDisciplina di riferimento

Disciplina concorrente

Le proprietà della Materia: la densitàOre 12

S1Osservare, descrivere ed analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e riconoscere nelle varie forme i concetti di sistema e di complessità

Raccogliere dati attraverso l’osservazione diretta dei fenomeni naturali (fisici, chimici, biologici, geologici, ecc..) o degli oggetti artificiali o la consultazione di testi e manuali o media

Concetto di misura e sua approssimazione

SCIENZE INTEGRATE

(FISICA)

SCIENZE INTEGRATE (CHIMICA)

SCIENZE NATURALI

(BIOLOGIA)

Fondamentali Meccanismi di catalogazione

Organizzare e rappresentare i dati raccolti

Sequenza delle operazioni da effettuare

Principali strumenti e tecniche di misurazione

Errore sulla misura

Individuare, con la guida del docente, una possibile interpretazione dei dati in base a semplici modelli

Semplici schemi per presentare correlazioni tra le variabili di un fenomeno appartenente all’ambito scientifico caratteristico del percorso formativo

Utilizzare classificazioni, generalizzazioni e/o schemi logici per riconoscere il modello di riferimento

Presentare i risultati dell’analisi Schemi, tabelle e grafici

Titolo: Le

proprietà della

materiaore 12

   

P2

Analizzare un fenomeno interpretandone le tematiche in maniera logica e conseguenziale

Interpretare un fenomeno distinguendo gli aspetti scientifici ed individuando le variabili che lo caratterizzano. Collegare le conoscenze acquisite con le implicazioni della vita quotidiana

Metodo di indagine scientifica.

SCIENZE INTEGRATE

(FISICA)

SCIENZE INTEGRATE (CHIMICA)

Capacità di reperire informazioni, utilizzarle in modo autonomo e finalizzato e comunicarle con linguaggio scientifico.

Fonti di consultazioni (libri e manuali) Tecniche di elaborazione dei dati.

Mettere in atto le abilità operative connesse con l'uso degli strumenti e valutare l'attendibilità dei risultati sperimentali ottenuti

Tecniche di misurazione e rilevamento dati.

SCIENZE INTEGRATE

(SCIENZE TERRA E

BIOLOGIA)

Comunicare in modo chiaro e sintetico le procedure seguite nelle proprie indagini, i risultati raggiunti e il loro significato

Titolo: Le proprietà della materia:la densitàore 12

L3Produrre testi di vario tipo in relazione ai differenti scopi comunicativi

Ricercare, acquisire e selezionare informazioni generali e specifiche in funzione della produzione di testi scritti di vario tipo

Elementi strutturali di un testo scritto coerente e coeso

LINGUA E LETTERATURA

ITALIANA

SCIENZE INTEGRATE

(FISICA)

SCIENZE INTEGRATE (CHIMICA)

Prendere appunti e redigere sintesi e relazioni

Uso dei dizionari

Rielaborare in forma chiara le informazioni

Modalità e tecniche delle diverse forme di produzione scritta: riassunto, lettera, relazioni, ecc.

Produrre testi corretti e coerenti adeguati alle diverse situazioni comunicative

Fasi della produzione scritta: pianificazione, stesura e revisione

Titolo: Le proprietà della materia: la densitàore 12

M3

Individuare le strategie appropriate per la

soluzione di problemi

Progettare un percorso risolutivo strutturato in tappe

Le fasi risolutive di un problema e loro rappresentazioni con diagrammi

MATEMATICA

SCIENZE INTEGRATE (FISICA)

SCIENZE INTEGRATE (CHIMICA)

TECNOLOGIE INFORMATICHE

Formalizzare il percorso di soluzione di un problema attraverso modelli algebrici e grafici

Convalidare i risultati conseguiti sia empiricamente, sia mediante argomentazioni

Tecniche risolutive di un problema che utilizzano frazioni, proporzioni, percentuali, formule geometriche, equazioni e disequazioni di 1° grado

Tradurre dal linguaggio naturale al linguaggio algebrico e viceversa

Progettazione microCompito assegnato agli Studenti: agli studenti viene chiesto di determinare sperimentalmente la densità di solidi e di stendere due relazioni tecniche sulle prove di laboratorio.

Processo di lavoro

ore/titolo Contesto Attività Docente Metodologia Prestazioni Studenti

8 ore:La densità

Aula/laboratorio di fisica e laboratorio di chimica

-Definisce la grandezza fisica densità.-Determina sperimentalmente la densità di liquidi e solidi.-Dimostra sperimentalmente la relazione esistente di proporzionalità diretta tra massa e volume.-Utilizza i dati sperimentali per definire la densità come proprietà intensiva della materia-Fornisce un protocollo per la determinazione sperimentale della densità di solidi.-Propone uno schema per la stesura della relazione tecnica sulla prova di laboratorio.

Lezione frontaleAttività di laboratorioLavori di gruppo

-Raccolgono informazioni mediante appunti di lezione sulla densità.-Assistono alla determinazione sperimentale della densità di liquidi solidi. -Determinano sperimentalmente ed autonomamente la densità di solidi di materiale ignoto.-Riconoscono il materiale ignoto confrontando i dati ottenuti con i valori tabulati.-Elaborano la relazione tecnica sulla prova svolta.-Commentano e discutono sui risultati ottenuti

4 ore: Gradiente di densità

Laboratorio di chimica

Effettua delle prove mettendo a confronto e mescolando sostanze e materiali liquidi e solidi

Lezione frontaleAttività di laboratorio

-Partecipano alle prove-Osservano-Documentano con foto le fasi delle prove-Raccolgono dati-Elaborano una relazione-Discutono sull’elaborato

Modalità di accertamento delle abilità e delle conoscenze della UdA:

esercitazioni in laboratorio, elaborazione di due relazioni tecniche, test di valutazione della competenza.

In una prima fase abbiamo seguito un percorso più tradizionale: siamo partiti dalla definizione della grandezza densità, per poi verificare attraverso prove in cui gli alunni hanno sperimentato in prima persona, determinando la densità di solidi di materiale sconosciuto, che la densità è una proprietà intensiva della materia.

Poi abbiamo voluto approfondire la ricerca cercando di scoprire, attraverso una serie di semplici esperimenti, come si comportano sostanze liquide e solide, con diversa densità, quando vengono messe a contatto.

Creiamo il gradiente di densità: i ragazzi documentano le fasi operative con le foto

1.Versiamo il miele 2.Versiamo lentamente l’acqua

3. l’acqua si dispone sul miele 4. Aggiungiamo il colorante all’acqua

5. Aggiungiamo il detersivo per i piatti che si dispone sotto l’acqua colorata

6. Infine versiamo l’olio di semi che si dispone sull’acqua: ora si sono creati quattro strati

miele

detersivo

acqua

olio

A questo punto proviamo ad immergere degli oggetti di sforma sferica. Prima di immergere ciascun oggetto viene rivolta ai ragazzi la domanda: che cosa accadrà? In quale strato si disporrà?I ragazzi cercano di rispondere in base alla loro esperienza, ma anche richiamando le loro conoscenze pregresse.

Biglia di ferro

Biglia di vetro

Così non hanno difficoltà a prevedere che la biglia di ferro e quella di vetro andranno a fondo, né ad affermare che questo accade perché sono più dense dei liquidi in cui sono immerse.

A sorpresa, però il pomodorino si dispone nell’acqua ed il chicco d’uva nel detersivo. Una pallina di gomma compatta galleggia tra olio ed acqua, mentre una pallina da ping pong galleggia sull’olio. Questo offre l’opportunità di accennare alla spinta di Archimede secondo cui se un corpo ha densità inferiore ad un liquido galleggerà su di esso. Se la densità del corpo è uguale a quella del liquido, esso resterà sospeso nel liquido, infine se la densità del corpo è maggiore di quella del liquido il corpo affonderà.

chicco d’uva

pomodorinoPallina di gomma compatta

Pallina da ping pong

Per i ragazzi non è difficile concludere che:- il pomodorino si dispone nell’acqua perché ha la sua stessa densità, - il chicco d’uva si dispone nel detersivo perché evidentemente più denso dell’acqua. A questo punto però si chiedono:” anche il pomodorino è pieno d’acqua come il chicco d’uva, come mai quest’ultimo è più denso dell’acqua? Che cosa ne determina la diversa densità?”A qualcuno è venuto in mente che nel chicco d’uva in più c’è lo zucchero.Poi qualcuno ha osservato che la pallina da ping pong di plastica galleggia sull’olio perché piena d’aria.

Abbiamo svolto ulteriori indagini

Abbiamo preso una bacinella piena d’acqua e vi abbiamo immerso uno alla volta degli ovetti di plastica con dentro diversi materiali. Poiché non era possibile riempire per intero gli ovetti senza che restasse l’aria, abbiamo fatto in modo di riempire tutti gli ovetti esattamente a metà, in modo che la quantità d’aria fosse la stessa in ognuno di essi e la loro diversa densità dipendesse solo dal materiale inserito nell’ovetto.

Ecco le prove di galleggiamento

farina

caffè

cera

sale

zucchero

Abbiamo ottenuto i seguenti risultati

Ovetto con zucchero (saccarosio) affonda in parte

Ovetto con sale da cucina (cloruro di sodio)

affonda del tutto

Ovetto con caffè galleggia

Ovetto con farina di frumento galleggia

Ovetto con cera fusa solidificata galleggia

Per saperne di più sarebbe opportuno conoscere la densità di ciascuna di queste sostanze o materiali, ma come calcolarci la densità dei materiali in polvere come la farina?...

Ogni problema sembra crearne degli altri come con la scatole cinesi …

Abbiamo poi voluto vedere come si comporta lo stesso corpo immerso in liquidi differenti: per far questo abbiamo preso ispirazione da un’esperienza trovata su internet

Una candela:

•immersa nell’acqua galleggia,

•immersa nell’olio resta sospesa nel mezzo,

•Immersa nell’alcol affonda.

La nostra candela …

immersa nell’acqua galleggia

immersa nell’alcol galleggia?!!!...

immersa nell’olio resta sospesa nel mezzo

Ecco un altro interrogativo a cui trovare risposta …

•che cosa non ha funzionato nella nostra prova?

• qual è la variabile di cui non abbiamo tenuto conto?

Abbiamo fatto delle altre prove di galleggiamento con lo stesso materiale e lo stesso liquido, ma il materiale doveva assumere forme differenti

Risultati ottenuti:materiale: plastilinaliquido: acqua

1. la plastilina sotto forma di pallina affonda immersa nell’acqua

2. la plastilina appiattita affonda immersa nell’acqua

3. la plastilina disposta a forma di barchetta galleggia

Conclusioni: • nel primo caso la plastilina affonda perché ha forma sferica e

compatta, evidentemente è più densa dell’acqua.• nel secondo caso anche se la plastilina ha forma appiattita

affonda ugualmente• nel terzo caso la plastilina a forma di barchetta galleggia, perché

pur essendo più densa dell’acqua ha incamerato aria.

Quindi non sono solo la densità del corpo e del liquido a determinare il galleggiamento: se il corpo incamera aria diventa meno denso e può galleggiare.

Osservazioni: la terza prova non è riuscita subito, perché le barchette si bagnavano con l’acqua e affondavano, ma i ragazzi si sono ostinati a riprovare finché l’esperimento non è riuscito, hanno utilizzato delle conoscenze pregresse, infatti sapevano, per aver svolto l’esperimento nella scuola secondaria di primo grado, che cambiando forma alla plastilina, in modo che incamerasse aria, essa avrebbe dovuto galleggiare.

Densità e temperatura

Abbiamo provato ad immergere un cubetto di ghiaccio, colorato con estratto di cavolo rosso, in un sistema di acqua e olio.

Il cubetto meno denso dell’acqua, ma più denso dell’olio, si è disposto sul fondo dell’olio ma sull’acqua.

All’inizio l’acqua del ghiaccio fonde, ma è ostacolata: intorno al cubetto si formano delle goccioline bloccate dall’olio.

Poi si creano dei moti convettivi in quanto l’acqua proveniente dal ghiaccio è più densa dell’altra e tende ad andare verso il basso.

• Man mano che il ghiaccio fonde si diffonde con il colorante nell’acqua attraverso moti convettivi.

• Alla fine il cubetto sarà completamente fuso e l’acqua si sarà colorata del tutto.

• Al termine delle prove i ragazzi hanno elaborato una relazione tecnica, che è stata valutata. L’esito è stato nella maggioranza dei casi positivo.

• Infine è stato somministrato loro il test prodotto dai docenti del gruppo di ricerca secondo i criteri seguiti per i test OCSE PISA, per valutare il livello di competenza raggiunto.

alunno…………….. classe………

Ci troviamo in mare aperto, una nave ed un iceberg sono in rotta di collisione. 1. Dopo l’impatto che succederà ?………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………….

2. L’iceberg dopo l’impatto si divide in più partia . i diversi pezzi galleggiano V Fb . tutti i pezzi affondano V Fc. affonda solo il pezzo più grande V Fd. affonda solo il pezzo più piccolo V F

3. Sia la nave che l’iceberg galleggiano perché contengono vuoti d’aria.Se tutti i vuoti della nave fossero riempiti di polistirolo, cosa accadrebbe alla nave e perché?…...…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Risultati test tipo OCSE PISASu un campione di 15 alunni

DOMANDA N°1Ci troviamo in mare aperto, una nave ed un iceberg sono in rotta di collisione.

1. Dopo l’impatto che succederà ?

RISPOSTA: la nave si spezza e affonda N° alunni: 3

RISPOSTA: La nave si romperà e affonderà, l’iceberg si dividerà in pezzi

N° alunni: 3

RISPOSTA:La nave affonda l’iceberg si rompe in tanti pezzi che galleggiano

N° alunni: 2

RISPOSTA: la nave si spezza ma affonderanno solo le parti pesanti N° alunni: 2

RISPOSTA: dopo l’impatto l’iceberg si frammenterà in mille pezzi N° alunni: 2

RISPOSTA: dopo l’impatto l’iceberg e la nave si frammenteranno ma entrambi galleggeranno

N° alunni: 1

DOMANDA N°1Ci troviamo in mare aperto, una nave ed un iceberg sono in rotta di collisione.

1. Dopo l’impatto che succederà ?

RISPOSTA: dopo l’impatto l’iceberg e la nave si deformano poi si rompono

N° alunni: 1

RISPOSTA: l’iceberg si dividerà in più pezzi, la nave subirà un danno N° alunni: 1

DOMANDA N°2 L’iceberg dopo l’impatto si divide in più

parti

a . i diversi pezzi galleggiano V F

b . tutti i pezzi affondano V F

c. affonda solo il pezzo più grande V F

d. affonda solo il pezzo più piccolo V F

RISPOSTA: tutte corrette N° alunni: 11RISPOSTA: hanno sbagliato la a e la b N° alunni: 2

RISPOSTA: hanno sbagliato la d N° alunni: 2

DOMANDA N°3

Sia la nave che l’iceberg galleggiano perché contengono vuoti d’aria.

Se tutti i vuoti della nave fossero riempiti di polistirolo, cosa accadrebbe alla nave e

perché?

RISPOSTA: galleggerebbero perché il polistirolo è un materiale pieno di bolle d’aria N° alunni: 4

RISPOSTA: galleggerebbe perché il polistirolo ha una densità minore dell’acqua N° alunni: 6

RISPOSTA: il polistirolo è più leggero quindi galleggia N° alunni: 2

RISPOSTA: la nave ma affonderebbe perché il polistirolo assorbirebbe l’acqua N° alunni: 1

RISPOSTA: la nave galleggerebbe perché il polistirolo non assorbe l’acqua N° alunni: 1

RISPOSTA: la nave affonderebbe perché per il principio di Archimede la nave tende a rimanere a galla perché contiene spazi pieni d’aria, se questi vengono riempiti di qualunque materiale la nave tenderà a cadere perché non avendo più aria non rimarrà a galla

N° alunni: 1