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n. 2

P.O.N. C-1-FSE-2009-1542

dicembre 2010

Fisica per tutti

Rita Battisti Daniela Schirinzi

Silvano Fabianelli

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Quaderni del Liceo Ferraris numero 2 – dicembre 2010

Rita Battisti Daniela Schirinzi Silvano Fabianelli FISICA PER TUTTI

“La fisica è bella! la fisica appassiona!”: questo, in sintesi, il messaggio di fondo di un “modulo P.O.N.” proposto ad alunni del biennio del liceo scientifico tradizionale con il preciso marcato intento di suscitare motivazioni, stimolare curiosità, sviluppare passioni forti per la regina delle scienze empiriche.

La metodologia adottata, come traspare dal materiale iconografico riprodotto, è stata operativa e cooperativa, essendo fondata sull'uso guidato del laboratorio di fisica con esperienze ed esperimenti da svolgere in gruppo.

Raggiunti pienamente I primi due obiettivi prefissati, ossia: - presentare semplici ma significative esperienze di fisica con strumentazione essenziale (c.d. “fisica povera”), e - coinvolgere gli studenti direttamente nella pianificazione di attività sperimentali;

è intento del presente quaderno contribuire ad avvicinarsi maggiormente anche al terzo obiettivo a suo tempo stabilito: - coinvolgere tutti gli insegnanti di Fisica in servizio presso il Liceo “Ferraris”, affinché le loro proposte didattiche, snodandosi lungo le piste di lavoro della “fisica povera” (“fisica per tutti”!), crescano in efficacia, segnatamente nel nuovo biennio riformato.

in relazione a quest’ultimo, si ricorda che le recenti “Indicazio-ni” nazionali stabiliscono che: “L’attività sperimentale dovrà accompagnare lo studente lungo tutto l’arco del primo biennio, portandolo a una conoscenza sempre più consapevole della disciplina, mediante anche la scrittura di relazioni che rielaborino in maniera critica ogni esperimento eseguito.”

Che è lo spirito cui si è ispirato il progetto qui tratteggiato.

FISICA PER TUTTI

Progetto P.O.N. C-1-FSE-2009-1542

Autori: Rita Battisti, Daniela Schirinzi, Silvano Fabianelli (docenti esperti) 1. Il Progetto

Dal 26 Febbraio 2010 al 28 Maggio 2010, i docenti Rita Battisti, Silvano Fabianelli e Daniela Schirinzi sono stati impegnati, in qualità di docenti esperti di fisica nell’ambito del P.O.N. codice C-1- FSE-2009-1542, “Laboratorio di fisica per tutti II”, presso il Liceo Scientifico ‘G. Ferraris’ Taranto.

Nelle riunioni preliminari, si sono concordati obiettivi e contenuti degli incontri con gli alunni, tutti frequentanti la classe seconda del liceo scientifico tradizionale, che pertanto non avevano avuto alcun approccio con la fisica. Scopo del progetto era di avvicinare gli studenti alla disciplina con esperienze effettuate con materiale povero, che potessero suscitare interesse, stimolare discussioni e, soprattutto coinvolgere gli alunni personalmente in attività laboratoriali. E’ noto a tutti, infatti, quanto l’operatività indivi-duale in attività di laboratorio sia importante nel superamento delle difficoltà che i ragazzi incontrano nell’approccio alle discipline scienti-fiche.

Gli obiettivi di carattere operativo vanno individuati nello sviluppo di:

- capacità di osservazione e descrizione; - capacità nel fare raffronti, individuare analogie e/o differenze; - capacità di formulare ipotesi, confrontare le opinioni del gruppo e

correggere errori; - competenze di acquisizione ed elaborazione dei dati anche con

l’ausilio dello strumento informatico.

Fisica per tutti – pag. 4

Si è stabilito, pertanto, di seguire un percorso prettamente sperimentale che, partendo dalla misura delle grandezze fisiche, toccasse argomenti della vita quotidiana di maggiore interesse.

I contenuti, di seguito elencati, sono stati sviluppati nel corso di dieci incontri di tre ore ciascuno nei quali la presenza degli alunni è stata assidua, la partecipazione oltremodo attiva e l’impegno e l’interesse davvero notevoli.

Dopo un test di ingresso, somministrato nel corso del primo incontro, per conoscere le competenze di base degli alunni (rappresentazioni grafiche, leggi di proporzionalità, ecc.), si sono sviluppati i seguenti due moduli: MODULO 1: Meccanica Misura di lunghezze, di superfici e di volumi. Misura di una grandezza con strumenti calibrati, istogramma delle misure, principio di funzionamento del calibro lineare, misure di tempo (tempo di svuotamento di un recipiente misurato con il battito cardiaco e con le oscillazioni di un pendolo semplice). Moto rettilineo uniforme (moto di sferette nel detersivo) e moto uniformemente accelerato (moto di una sferetta su una guida inclinata). Moto del pendolo, calcolo dell’accelerazione di gravità, equilibrio delle forze, composizione delle forze. Calibrazione di una molla, determinazione della costante elastica, principio di Archimede. Densità dei solidi e dei liquidi, il galleggiamento, concetto di pressione, principio di Pascal, legge di Stevino. Proprietà dell’aria e dell’acqua. MODULO 2: Ottica Propagazione della luce, camera oscura, formazione delle ombre, riflessione e rifrazione della luce (metodo degli spilli), riflessione totale, dispersione, disco di Newton, illusioni ottiche. Nel corso dell’ultimo incontro, agli alunni sono stati somministrati un test per la verifica finale e un questionario di gradimento dall’ esame dei quali è emerso che buona parte degli obiettivi previsti sono stati conseguiti, che il metodo di lavoro utilizzato è stato abbastanza valido e che tutti gli studenti sarebbero propensi a ripetere l’esperienza in futuro per approfondire altri contenuti.

* * *

Nelle pagine seguenti viene riportato il test d’ingresso e sono rappresentati fotograficamente alcuni momenti salienti dell’attività svolta nonché il team di lavoro e tutti gli alunni partecipanti.


2. Test d’ingresso ALUNNO ………………………………………………………………. CLASSE ……………………………… 1] L’unità di misura per le lunghezze è il metro Indica tre multipli e tre sottomultipli del metro, scrivendone nome e simbolo Multipli Sottomultipli

Nome Simbolo Nome Simbolo

2] Completa le seguenti equivalenze

12,56 Kg=…………g 324 g=……………..kg 327 m=……….… cm 45,8 cm=………..….m 0,012 m=….……mm 37400 cm=……..…km 0,04 Km =……..…m 12500 g=…………..Kg 3,2 hg=…….…….Kg 4,5hg =………………g

3] Per andare a trovare un amico, Mario ha impiegato 2500 secondi. Ha impiegato più o meno di un’ora? 4] Completa le seguenti equivalenze che riguardano la misura del tempo 12 minuti = ………… secondi (s) 15 minuti = ………………….. ore (h) 1h 20 min = …………………… s 5400 s = ………………. h 2h 32min 16s = ………………… s 2400 s = ………………… min 42560sec=……….h…………min………..s 3860 sec=……h…………min………..s 180sec =…………h………..min…………s 2400sec=…………….h 5] Completa le seguenti frasi: Due grandezze x e y sono direttamente proporzionali se ………………………………………………..……………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………… Due grandezze x e y sono inversamente proporzionali se ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 6] In geometria e nella vita quotidiana, si trovano spesso grandezze che sono tra loro direttamente oppure inversamente proporzionali. Indica: Un esempio di grandezze direttamente proporzionali tratto dalla geometria ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………


Un esempio di grandezze inversamente proporzionali tratto dalla geometria ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Un esempio di grandezze direttamente proporzionali tratto dalla vita quotidiana: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Un esempio di grandezze inversamente proporzionali tratto dalla vita quotidiana ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 7] È data la formula a = b/c. Con riferimento alla formula precedente, quanto vale b? A b = a/c B b = a·c C b = c/a D b = a-c Con riferimento alla formula precedente, quanto vale c? A c = b·a B c = a/b C c = b/a D c = a-b 8] Considera la tabella riportata di seguito, che esprime i valori delle due variabili x e y

X 0 2 4 6 8 y 0 5 10 15 20

a) indica di che tipo è la relazione che lega le due variabili; b) scrivi tale relazione; c) indica che tipo di grafico otterresti riportando i dati della tabella su un grafico cartesiano 9] Su uno dei due piatti di una bilancia viene posto un oggetto di legno e sull’ altro vengono messi 42 bottoni tutti uguali. Se 1 grammo corrisponde a 2 bottoni, qual è il peso in grammi dell’oggetto di legno?

A c = 840g B 2,1g C 84g D 21g 10] Quanti bottoni della precedente domanda servirebbero per far equilibrio ad un oggetto che pesa 126g?

A c = 63 B 252 C 25,2 D 6,3 11] Associa a ciascuna delle quantità elencate nella colonna A, 1'ordine di grandezza corretto, scelto tra quelli della colonna B.

A B

1) il costo, in euro, di un’automobile di piccola cilindrata a) 108

2) il numero degli abitanti di un paese come l'Italia b) 10-1

3) la spesa alimentare, in €, d’una famiglia media in 1 mese c) 104

4) lo spessore, in millimetri, di un foglio di carta d) 10-4

5) la durata di un secondo, espresso in ore e) 103


12] Un grafico cartesiano è: un modo per rappresentare dei punti su di un piano un modo per determinare le coordinate di un punto un modo per rappresentare la relazione esistente tra due variabili nei punti considerati un modo per rappresentare la relazione esistente tra due variabili 13] Disponi in ordine crescente le seguenti frazioni: 2/5 , 7/8 , 1/3 , 47/60 , 19/24 _____ <_____ <_____ <_____ <_____ 14] Su di un tavolo ci sono 6 palline apparentemente identiche:

i. quattro sono in legno rivestite di plastica; ii. una è in plastica, vuota all’ interno; iii. una è in metallo, rivestita di plastica.

Si tratta di riconoscere la pallina vuota, più leggera, e quella con l’interno di me-tallo, più pesante, ma non hai a disposizione alcuno strumento atto a pesarle. Indica che metodo useresti per identificare le due sfere. …………………………………………………………….……………………………….. ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… 15] Riscrivi i seguenti numeri utilizzando le potenze di 10:

a) 0,01 ………………………………… b) 80.000 ………………………………… c) 0,30 ………………………………… d) 378.000 ………………………………… e) 250.000.000 ………………………………… f) 0,0046 …………………………………

16] Perché hai voluto frequentare questo corso e cosa ti aspetti alla fine da esso? ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………


Equilibrio delle forze Composizione delle forze

Si prova e si osserva

Si riflette e si calcola


Calibrazione di una molla come sensore di forze Determinazione della costante elastica della molla Uso di una molla calibrata nello studio spinta – volume di un corpo immerso in un liquido

Determinazione della spinta di Archimede su un cilindretto di alluminio attraverso la misura del peso dell’acqua che trabocca


Il galleggiamento (1)

Ovetti di uguale volume ma di peso diverso galleggiano in modo diverso

Galleggiamento in liquidi diversi

la candela galleggia nell’acqua; nell’olio resta in equilibrio all’interno del liquido; nell’alcool va a fondo.

Galleggiamento di liquidi in liquidi

Liquidi diversi, contenuti in uno stesso recipiente, sono sovrapposti l’uno all’altro


Il galleggiamento (2)

Pezzi di plastilina di uguale peso ma con “forme” diverse, galleggiano in modo diverso: uno affonda l’altro no.

L’uovo vecchio affonda

L’uovo fresco galleggia


Proprietà dell’aria

La pressione atmosferica agisce…………… dal basso verso l’alto ………………in tutte le direzioni! Se si estrae l’aria i due emisferi …..non si separano. Le march mallows s’ingrandiscono… e la schiuma da barba trabocca.

Ci schiumiamo più volte il viso ?

Mangiamo più March Mallows ?


L’aria esiste … Finchè la cannuccia è tappata l’acqua

non può scendere nel contenitore perché …..è pieno di aria!

La cannuccia è libera: l’aria esce ed il liquido entra al suo posto.

L’aria occupa uno spazio: il liquido entra, l’aria esce e gonfia il guanto


… e pesa !

Proviamolo con un gas a noi noto: il CO2. Preleviamo con una siringa il gas da una bevanda gasata

… e pesiamo una siringa precedentemente tarata !!


Ottica – Proprietà della luce

4. Il team e i corsisti

L' ottica è la parte della fisica che descrive il comportamento e le proprietà della luce e l'interazione della luce con la materia. L'ottica affronta quelli che sono chiamati i fenomeni ottici

La luce si propaga in linea retta

Studio della riflessione della luce con il metodo degli spilli

Riflessioni multiple


Riflessione e rifrazione

Il caleidoscopio e le riflessioni multiple

Rifrazione della luce, esperienze qualitative : - esperienza del bastone spezzato, - esperienza della moneta che riappare dal fondo del recipiente - rifrazione con gli spilli


I colori della luce

Dispersione della luce: scomposizione della luce attraverso un prisma di vetro

Scomposizione della luce attraverso il disco di Newton


Ancora sulla propagazione rettilinea: si evidenzia nel pulviscolo un fascio laser rosso rettilineo.

La camera oscura (l’immagine capovolta) e l’intensità dell’illuminazione


4. TEAM E CORSISTI

IL TEAM

Il tutor prof.ssa Tina D’Ippolito Il tecnico Angelo Schena

L’esperto prof.ssa Rita Battisti L’esperto prof.ssa Daniela Schirinzi

L’esperto prof. Silvano Fabianelli


I CORSISTI

Calisi M. - 2C

Capriolo C. – 1B

Capriolo I. – 2D

Cavallaio F. – 2H

Corvino V. – 2H

D’Arcangelo A. – 2H

De Michele G. – 2D

Dragone F. – 2H

Favoino M. – 2D

Ferrigni A. – 2D

Riannetti G. – 2D

Mariella C. – 2G


Giorno M. – 2G

Marciano A. – 2G

Nestore A. – 1B

Pacifico R. – 2G

Positano A. – 2D

Pugliese S. – 2H

Solare R. – 2H

Tomai M. – 2D

Viola V. – 2D

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