D.D. VINOVO (TO) ins.te PETITI ROSANNA“METTIAMOCI IN LUCE” (Percorso su luce/ombra – modello a raggi della luce)

ETA’ PER COSA/COME NOTE “TECNICHE”

4-5anni

Acquisire la nozione di

ombra.

Saper riconoscere la relazione tra oggetto e ombra proiettata

Dalla fiaba di Peter Pan…”Qualche giorno prima Peter Pan era venuto ad ascoltare i racconti di Wendy. Nana era riuscita ad afferrare la sua ombra e ora Peter è tornato per cercarla. La fatina Trilli, sua inseparabile amica, gli indica che è nascosta nel cassetto. L'ombra non vuole saperne di tornare al suo padrone. Per acciuffarla, Peter fa un gran baccano e  Wendy si sveglia. "Peter! Oh Peter, sapevo che saresti tornato!" esclama la ragazzina e gli ricuce l'ombra…”

Preconoscenze sulla parola “OMBRA” (Porre una o più domande)“Hai sentito la parola “ombra?” “Quando hai visto un’ombra ?” “Quando si forma un’ombra?” “Chi fa ombra?” “Cos’è un’ombra?” …

Verbalizzare/ Rappresentare graficamente le emozioni che possono evidenziarsi parlando di OMBRA (es. paura del buio…) Giochi con le ombre:

o ombre cinesio in cortile (o in luogo chiuso, con

illuminazione, ad es. di una lampada), osservare: l’ombra del proprio corpo cosa fa l’ombra quando ci muoviamo che forma ha l’ombra …

Sperimentare cosa e come è possibile fare: toccare la propria ombra o quella di un compagno staccarsi dalla propria ombra

Le ombre si notano nelle situazioni in cui la loro sagoma è distinguibile e consente di riconoscere l’oggetto che le produce.

Sono particolarmente affascinanti le ombre della propria persona.

A tutti i livelli della scuola di base si può iniziare lo studio delle ombre attraverso un insieme di domande sufficientemente vaghe, per dare spazio a una pluralità di interpretazioni e, nello stesso tempo, sufficientemente mirate per richiamare alla mente aspetti diversi del fenomeno.

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stringere la mano a un compagno senza far toccare le ombre

calpestare l’ombra corrispondente alla propria testa saltare sulla propria ombra …

Verbalizzare/ Rappresentare graficamente le esperienze6-8anni

Capire la differenza tra corpo luminoso e corpo illuminato.

Capire quali sono gli attori della visione: sorgente/oggetto/sensore (occhio)

“Perché vediamo (gli oggetti/le ombre)?“Non vediamo quando…”“Quali sono le situazioni in cui non vediamo nulla, pur tenendo aperti gli occhi?” (Si evidenzia l’elemento BUIO come assenza di LUCE)“Da dove viene la luce?”

Classificazione delle varie sorgenti individuate in: modi diversi (trovare dei criteri, ad es: sorgenti sulla Terra

e nello spazio; sorgenti che si possono spegnere e non…) naturali ed artificiali

Classificazione dei corpi in: corpi LUMINOSI (o sorgenti primarie) corpi ILLUMINATI

“Per vedere, cosa è necessario?” Individuare gli attori della visione

(sorgente/oggetto/sensore):

Utilizzare la “scatola luminosa”: in una scatola chiusa porre una torcia che, se accesa, illumina un soldatino sullo sfondo (costituito da una cartolina) di una parete. Chiedere all’osservatore esterno di guardare attraverso un forellino della scatola, praticato sulla parete opposta a quella dello sfondo e di descrivere la visione, sia quando la torcia è spenta sia quando è accesa.

La luce è energia. La luce, prodotta da una

sorgente luminosa, si propaga anche nel vuoto, cioè non ha bisogno di un mezzo materiale per propagarsi.

Sono sorgenti primarie di luce tutti i corpi che brillano di luce propria (emettono luce utilizzando energia prodotta da processi che avvengono al loro interno).

Le sorgenti di luce NATURALE sono il sole e le stelle, alcuni animali (es lucciole).

Tra le sorgenti di luce ARTIFICIALE ci sono le lampade, le pile elettriche, la fiamma della candela, la fiamma del gas, la fiamma della legna......

Gli oggetti che vediamo sono CORPI ILLUMINATI che ricevono la luce da una sorgente, diffondono i raggi luminosi in tutte le direzioni diventando a loro volta una sorgente “secondaria” di luce (così la Luna di notte illumina la Terra).

La luce prodotta da una sorgente (naturale o artificiale, primaria o secondaria) si

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SORGENTE

OGGETTO SENSORE

Verbalizzare/ Rappresentare graficamente le esperienzepropaga fino a raggiungere un oggetto sul quale in parte rimbalza. La luce, proveniente dall’oggetto, giunge fino al nostro occhio.

La luce mette in relazione gli “attori” della visione; la luce non si vede, serve “costringerla a rivelarsi”.

Saper individuare corpi opachi, trasparenti, traslucidi comprendendo il comportamento della luce nei loro confronti

Saper riconoscere diversi livelli di trasparenza

“Come reagiscono oggetti diversi quando vengono illuminati da una sorgente di luce?”“Producono tutti un’ombra”? Utilizzare oggetti di materiali diverso (plastica, carta,

cartone, metallo, legno, stoffa, vetro, marmo … ) e, dopo aver oscurato l’aula, puntare una torcia accesa sui vari oggetti, ad uno a uno.

Classificare gli oggetti in: OPACHI oggetti che fermano la luce TRASPARENTI oggetti che lasciano passare la luce TRASLUCIDI oggetti che lasciano passare solo un po’ di

luce. Osservare che gli oggetti dello stesso materiale si comportano

di solito allo stesso modo; può capitare che ciò non avvenga. (La trasparenza, la semitrasparenza o l’opacità dipendono dal materiale e dallo spessore)Verificare sovrapponendo, uno sull’altro, fogli trasparenti: la trasparenza diminuisce. (Anche l’acqua, che è trasparente, a grandi profondità non lo è più).

Fare previsioni e poi verificare con altre serie di oggetti.Verbalizzare/ Rappresentare graficamente le esperienze

Alcuni corpi si lasciano attraversare dalla luce: sono cioè TRASPARENTI, come il vetro, certe materie plastiche, il cristallo, l’acqua, purché pulita e non troppo profonda.

Altri corpi si lasciano attraversare dalla luce ma solo in parte: tutto ciò che c’è dietro a questi corpi è visibile ma in modo confuso e indefinito. Sono corpi TRASLUCIDI: la carta oleata, la pergamena, il vetro smerigliato… (I vetri di alcuni bagni, però, lasciano passare la luce, ma non permettono di vedere gli oggetti dall’altra parte!)

Molti altri corpi non fanno assolutamente passare la radiazione luminosa: un pezzo di legno o di metallo, il nostro corpo, un sasso, un blocco di carbone sono corpi OPACHI.

Dietro un oggetto opaco, illuminato dalla luce proveniente da una sorgente, si forma un’ombra la cui forma riproduce la forma dell’oggetto

Saper riconoscere le Provare a camminare con l’ombra davanti, dietro, di fianco… Un’ombra può essere di lunghezza diversa e ciò

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relazioni tra sorgente luminosa, oggetto e ombra proiettata.

Tracciare su un foglio posto a terra (in un punto stabilito del cortile), la sagoma della nostra ombra ed osservarne la direzione.Provare a far cambiare la direzione alla nostra ombra. “Perché non possiamo far cambiare direzione alla nostra ombra?”

Riprovare in ore diverse dalla giornata.“Che cosa è cambiato? Cosa ha permesso alla nostra ombra di cambiare direzione?Verbalizzare/ Rappresentare graficamente le esperienze

In aula, utilizzando una sorgente luminosa (es. lampada) modificare la direzione della propria ombra variando la posizione della sorgente luminosa.

Utilizzare, a gruppi, una sorgente luminosa (es. pila) ed oggetti di vario genere nell’aula oscurata.

Effettuare osservazioni, sperimentando situazioni diverse: ruotare diversi oggetti uno alla volta di fronte allo

schermo allontanare ed avvicinare un oggetto allo schermo,

mantenendo fissa la sorgente luminosa variare la distanza della sorgente luminosa mantenendo

fisso l’oggetto spostare a destra e a sinistra l’oggetto o la sorgente

luminosa, mantenendo alternativamente fissa la posizione della sorgente luminosa e dell’oggetto

Prevedere quale sarà la direzione dell'ombra prodotta da un oggetto illuminato da una sorgente, conoscendo le rispettive collocazioni.Verbalizzare/ Rappresentare graficamente le esperienze

dipende dalla posizione della sorgente luminosa

La forma dell’ombra è “simile” alla forma dell’oggetto.

Ruotando un oggetto non perfettamente sferico davanti alla sorgente luminosa la sua ombra cambia forma

La dimensione dell’ombra dipende dalla distanza dell’oggetto dallo schermo

La dimensione dell’ombra dipende dalla distanza della sorgente luminosa

Se l’oggetto è vicino alla sorgente blocca molta luce (perciò l’ombra è grande), se l’oggetto è più lontano dalla sorgente blocca meno luce, perciò l’ombra è più piccola.

La direzione dell’ombra cambia con il movimento dell’oggetto o della sorgente luminosa.

La posizione dell’ombra indica su un quadrante le diverse ore della giornata.

9-11anni

Saper collocare la propria persona od oggetti in posizioni

Possiamo nasconderci dietro l’ombra di un'altra persona?”“L’ombra di una mano può far scomparire quella di un intero bambino?”

La luce occupa “spazio”. Le fenomenologie fisiche legate alla luce, al suo propagarsi e interagire con la materia,

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opportune perché appaiano illuminati od in ombra in situazioni spazialmente definite.

“Le ombre sono piatte?” Fare ipotesi e sperimentarle. Visualizzare gli spazi d’ombra utilizzando un proiettore, uno

schermo con delle lenzuola oppure piani di cartone rigidi . Individuare “spazi d’ombra” tridimensionali; entrare ed uscire

negli “spazi d’ombra” che vengono a determinarsi, collocare oggetti.

avvengono nello spazio tridimensionale. Usualmente sui libri di testo vi sono rappresentazioni con pochi raggi su sezioni piane.

E’ importante acquisire il concetto di spazio d’ombra, di cui l’ombra che vediamo al suolo o su uno schermo è una sezione

Comprendere che la luce si propaga in linea retta.

Saper utilizzare il modello a raggi della luce.

Effettuare esperienze di passaggio della luce attraverso fori di piccola dimensione: far penetrare un raggio di luce nell’aula completamente buia attraverso una fessura delle tapparelle: osservare, mediante il pulviscolo atmosferico, che il percorso compiuto dalla luce nella stanza è rettilineo.

Ricercare altre situazioni in cui il fenomeno risulta visualizzato,

“Catturare” un raggio di sole con un tubo. Guardare la luce della fiamma di una candela o di una torcia

attraverso un tubo, prima diritto e poi incurvato ed osservare che quando il tubo è diritto, la luce entra da una parte ed esce dall’altra, e, pertanto, è possibile vederla; quando il tubo è incurvato, la luce “non esce” e non si vede.

Guardare la luce della fiamma di una candela attraverso i fori praticati su tre pannelli di legno o di cartone rigido: se i fori sono allineati, la luce della fiamma arriva ai nostri occhi, se non lo sono, la fiamma non si vede.

Tracciare l'ombra di un oggetto (illuminato da una sorgente) appoggiato su un piano simulando, con un filo teso, la propagazione rettilinea della luce.

I raggi di luce viaggiano in linea retta dalla sorgente all’oggetto illuminato

I raggi risultano paralleli ai nostri sensi se la sorgente è molto distante, come il Sole; sono invece divergenti se la sorgente è vicina come una lampadina.

Il modello a raggi descrive fenomeni luminosi utilizzando porzioni di rette che collegano i tre attori della visione: sorgente, oggetto, recettore (occhio). Il modello a raggi non dice nulla della natura della luce, ma soddisfa l’esigenza di indicare la direzione in cui la luce si propaga.

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Puntare un laser in una bottiglia piena di fumo (incenso) per visualizzare il percorso rettilineo della luce.

Riempire a metà due bottiglie con un po’ d’acqua. In una bottiglia versare alcune gocce di latte (per ottenere una soluzione più densa). Puntando il laser contro la bottiglia piena di acqua e latte, è possibile osservare il percorso rettilineo della luce; invece puntandolo contro la bottiglia piena solo di acqua è possibile vedere solo il punto di entrata e di uscita della luce.

Costruire modelli materiali (con fili, spaghetti ….) per la propagazione rettilinea e utilizzarli per interpretare le corrispondenze fra forma degli oggetti e forma delle ombre.

Disporre una lampadina ad incandescenza che illumini la sagoma di una casetta, la quale proietta sulla parete la sua ombra. Utilizzare un cerchio di fil di ferro, porlo subito davanti alla lampadina,per sorreggere dei fili tesi che passano per i contorni della sagoma e finiscono sui contorni dell’ombra.

Verbalizzare/ Registrare/Rappresentare le esperienzeSaper utilizzare il modello a raggi della luce per prevedere, predisporre, interpretare corrispondenze fra forme “bidimensionali” di sagome-oggetto, forme tridimensionali di spazi d’ombra.

Giochi di produzione, previsione, interpretazione di spazi d’ombra utilizzando oggetti “mono”(fili, bastoncini,…), “bi” (sagome piatte) e “tridimensionali” (compreso il proprio corpo).

Verbalizzare/ Registrare/Rappresentare le esperienze

Conoscere la differenza tra sorgente puntiforme e

Verificare che con una sorgente puntiforme, che produce un fascio di luce concentrato (es. laser, torcia schermata da un cartoncino forato al centro…), si ottiene l’ombra nitida di un

Nell’’eclissi solare, tra la Terra e il Sole si interpone la luna e si creano l’ombra e la penombra. (Quindi il sole, in

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sorgente estesa ed il fenomeno dell’ombra e della penombra.

oggetto, mentre con una sorgente estesa, cioè con un fascio non concentrato di luce (es. candela, torcia elettrica non schermata, lampadina…),, possiamo notare un’ ombra non del tutto nitida e una parte più chiara chiamata penombra.

Disegnare su un foglio di cartoncino un orologio; arrotolare su se stesso un altro cartoncino e sistemarlo al centro dell’orologio; puntare una torcia o un laser verso lo gnomone così ottenuto. Si vedrà l’ombra nitida quando si punterà il laser (sorgente puntiforme), la penombra quando si punterà la torcia (sorgente estesa).

Verbalizzare/ Registrare/Rappresentare le esperienze

questo caso, è una sorgente estesa ).

Capire il fenomeno della diffusione, dell’assorbimento, della riflessione della luce

Dirigere, nell’aula oscurata, il fascio di luce di una torcia sullo specchio: si potrà vedere una zona illuminata sulla parete opposta.

Sperimentare la stessa cosa su: un foglio nero dalla superficie ruvida risulterà invisibile un foglio bianco e ruvido risulterà visibile e la stanza

apparirà meno buia. Far rimbalzare la luce: prendere uno specchietto e tenerlo in

modo che venga colpito direttamente dai raggi del Sole che entrano dalla finestra. Muovere lo specchietto lentamente, orientandolo verso le pareti e verso il soffitto: si potrà vedere la macchia di luce che si sposta nell’aula. Osservarne gli spostamenti e guidarli.

Appoggiare lo specchio per terra e colpirlo con il fascio di luce di una torcia, muovere la torcia in modo che la luce arrivi da diverse direzioni. Osservare in che modo rimbalza la luce (i raggi luminosi si riflettono formando un angolo identico a quello di incidenza sullo specchio)

I corpi opachi fermano la luce e proiettano un'ombra; se sono chiari, diffondono la luce, se sono scuri la assorbono.

I corpi lucidi, come lo specchio, riflettono la luce (cioè la fanno “rimbalzare”)

Sia i raggi diffusi, sia i raggi diretti, viaggiano in linea retta.

È proprio grazie ai raggi diffusi che possiamo vedere gli oggetti che non sono sorgenti diretti di luce.

La luce che colpisce un corpo opaco nero, “si perde” dentro il corpo stesso. Un corpo nero assorbe la luce. La luce assorbita si trasforma in calore.

LA DIFFUSIONE è il fenomeno fisico dei corpi

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In un cartoncino praticare un foro di circa 2,5 cm di diametro fissandovi davanti un pettine. Nella stanza oscurata mettere il cartoncino di fronte a una torcia in modo che attraverso i denti del pettine passino sottili fasci di luce. Mettere uno specchio sul percorso dei raggi, in modo che rifletta la luce. Spostare lo specchio ad angolo rispetto al percorso della luce ed osservare che la luce viene riflessa nello specchio esattamente con lo stesso angolo con cui lo raggiunge.

Utilizzare più specchi per vedere l’oggetto da tutti i suoi lati, perché i raggi di luce rimbalzano da uno specchio all’altro.

Utilizzare uno specchio per leggere una parola o un messaggio con delle lettere (simmetriche rispetto all'asse orizzontale) scritte a metà, oppure parole con lettere scritte da destra verso sinistra.

(Costruire un caleidoscopio / un periscopio.)Verbalizzare/Registrare/Rappresentare le esperienze

bianchi non perfettamente lisci che, se colpiti dalla luce, diffondono i raggi in tutte le direzioni

L’ASSORBIMENTO è il fenomeno fisico dei corpi opachi neri che, colpiti dalla luce ne assorbono tutti i raggi, riscaldandosi. (Anche i corpi trasparenti, come ad es. i fogli di acetato, sovrapposti in modo crescente, fanno “passare” sempre meno luce”).

LA RIFLESSIONE è il fenomeno fisico per cui, se un raggio luminoso colpisce una superficie levigata e riflettente, ritorna indietro

Conoscere il fenomeno della rifrazione

Sapere che “vediamo” un oggetto solo se parte della luce da esso emessa o diffusa arriva ai nostri occhi; che lo vediamo “deformato” e/o in una posizione diversa

Riempire d’acqua un bicchiere e infilarvi un cucchiaio. Osservandolo sembrerà spezzato proprio nel punto in cui esce dall’acqua. La parte superiore del cucchiaio si trova realmente nel luogo in cui la si vede, perché i raggi luminosi che riflette viaggiano soltanto nell’aria. La parte inferiore del cucchiaio sembra piegata perché i raggi luminosi, nel momento in cui attraversano la superficie dell’acqua, non percorrono più una linea retta ma vengono lievemente deviati. (I raggi di luce, nel passare dall’aria all’acqua, cambiano direzione).

Verificare se succede la stessa cosa con altri oggetti (una matita, una cannuccia…).

LA RIFRAZIONE è il fenomeno fisico per cui un raggio di luce, passando da un mezzo trasparente ad un altro di diversa densità, ad esempio dall’aria all’acqua, cambia direzione.

Quando la luce incontra la superficie di separazione di due sostanze trasparenti (es. la superficie di un lago che separa aria e acqua) si osservano due fenomeni:

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da quella in cui realmente si trova se la luce prima di arrivare ai nostri occhi ha subito deviazioni

Mettere una moneta sul fondo di un bicchiere pieno d’acqua. Guardare la moneta e spostarsi in posizioni diverse (dall’alto, frontalmente). Di fronte la moneta appare molto più grande!

Mettere una monetina sul fondo di una bacinella vuota e allontanarsi di qualche passo fino a che essa non sarà nascosta dal bordo della bacinella. Chiedere ad un compagno di versare lentamente dell’acqua nella bacinella. La moneta tornerà visibile perché la luce rinviata dalla moneta è rifratta (piegata) dall’acqua.

Verbalizzare/ Registrare/Rappresentare le esperienze

parte della luce rimbalza sulla superficie (fenomeno della riflessione) mentre parte della luce attraversa la superficie (fenomeno della rifrazione)

La luce ha velocità di propagazione diversa in sostanze diverse.

La rifrazione della luce è più marcata con il vetro che con l’acqua ed ancora più con il diamante.

POSSIBILI COLLEGAMENTI

Verificare che le ombre possono essere colorate

Prendere due torce elettriche e incollare un foglio di plastica blu sull’una ed uno rosso sull’altra. Dirigere i raggi delle due torce su un foglio bianco e mettere una mano attraverso i raggi luminosi. Si otterranno due ombre. Quella provocata dalla lampada rossa è blu, quella provocata dalla lampada blu è rossa. Nel punto in cui si mescolano, si ottiene il violetto. Quindi le ombre non sono sempre grigie o nere.

Scoprire che la luce non è bianca, ma una mescolanza di colori

Esperimenti di scomposizione e ricomposizione della luce (uso di filtri colorati, tubo di Newton, trottole di colori, uso di prismi e materiali vari…)

Comprendere il funzionamento del nostro occhio

Realizzare una camera oscura

Analizzare la relazione tra il moto apparente del Sole e i movimenti dell’ombra proiettata

Attività con lo gnomone

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dallo gnomone (direzione e lunghezza).

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