Documento di

Programmazione

Dipartimento di Matematica e

Fisica (triennio)

a. s.

2017/2018

Coordinatore

Prof. ssa Tiziana FRANCO

DIRIGENTE SCOLASTICO

Dott.ssa Silvana Rocco

PR O GR AMMA ZION E

D IDATTICA D I D IPARTIMENTO

DIPARTIMENTO

Matematica e Fisica

DISCIPLINA

Fisica

CLASSI

quinte

ANNO SCOLASTICO

2016 - 2017

RESPONSABILE DEL

DIPARTIMENTO

Prof.ssa Tiziana FRANCO

Competenze trasversali di cittadinanza [indicare come la disciplina contribuirà all'acquisizione delle competenze trasversali]

COMPETENZA CONTRIBUTI DELLA DISCIPLINA

IMPARARE AD

IMPARARE

Mantenersi aggiornati nelle metodologie di learning proprie

del contesto temporale. Acquisire capacità di autovalutazione

correzione.

PROGETTARE Usare l’analisi di un oggetto o di un sistema artificiale in termini di funzioni o di architetture per fornire un prodotto utilizzabile

COMUNICARE Presentare i risultati delle proprie analisi e delle proprie esperienze

in modo puntuale, univocamente interpretabile e sintetico.

COLLABORARE E

PARTECIPARE

Sapersi organizzare all’interno di un team di sviluppo e

ricerca, essere in grado di condividere le proprie abilità al fine del raggiungimento di uno scopo comune

AGIRE IN MODO

AUTONOMO E

RESPONSABILE

Lavorare in maniera sistemica in un determinato ambiente

analizzandone le componenti al fine di valutarne le caratteristiche specifiche ed i rischi per se stesso e gli altri operatori.

RISOLVERE PROBLEMI Utilizzare classificazioni, generalizzazioni e/o schemi logici per

riconoscere un modello di riferimento utilizzabile per avviare un

appropriato processo risolutivo.

INDIVIDUARE

COLLEGAMENTI E

RELAZIONI

Riconoscere l'isomorfismo fra modelli matematici e processi logici

che descrivono situazioni fisiche o astratte diverse. Riconoscere

ricorrenze o invarianze nell'osservazione di fenomeni fisici, figure geometriche, ecc.

ACQUISIRE ED

INTERPRETARE

L’INFORMAZIONE

Raccogliere dati attraverso l’osservazione diretta dei fenomeni

(fisici, chimici, biologici, geologici ecc.) o degli oggetti artificiali o

la consultazione di testi e manuali o media.

Acquisire un corpo organico di contenuti e metodi finalizzati ad

una adeguata interpretazione della natura, organizzando e rappresentando i dati raccolti

2 . Obiettivi disciplinari

a . Articolazione delle competenze in abilità e conoscenze

Competenze: indicano la comprovata capacità di usare conoscenze, abilità e capacità personali, sociali e/o

metodologiche, in situazioni di lavoro o di studio e nello sviluppo professionale e/o personale; le competenze sono

descritte in termini di responsabilità e autonomia.

Abilità: indicano le capacità di applicare conoscenze e di usare know-how per portare a termine compiti e risolvere

problemi; le abilità sono descritte come cognitive (uso del pensiero logico, intuitivo e creativo) e pratiche (che implicano l’abilità manuale e l’uso di metodi, materiali, strumenti).

Conoscenze: indicano il risultato dell’assimilazione di informazioni attraverso l’apprendimento. Le conoscenze sono l’insieme di fatti, principi, teorie e pratiche, relative a un settore di studio o di lavoro; le conoscenze sono descritte come teoriche e/o pratiche.

N.

COMPETENZE

ABILITÀ

CONOSCENZE

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

Interpretare l'interazione fra oggetti elementari sia in termini di interazione a distanza che di campo, individuando il rapporto e le differenze fra i due approcci.

Interpretare i fenomeni elettrici alla luce

delle proprietà macroscopiche e

microscopiche della materia.

Applicare modelli matematici basati su

integrali di linea e di superficie (introdotti

in modo euristico) alla descrizione dei

fenomeni naturali. Analizzare un sistema fisico in base

alle sue simmetrie.

Riconoscere analogie fra fenomeni di

ambiti diversi.

Ridurre la complessità attraverso modelli

semplificativi.

Gestire un processo di unificazione a

partire da teorie separate.

Interpretare in termini energetici

configurazioni di cariche e correnti elettriche.

Estendere l'interpretazione energetica ad

ambiti nuovi

Fenomeni di induzione

Legge di Faraday-Neumann

Legge di Lenz, campi elettrici indotti

Autoinduzione e muta Induzione

Induttanza, induttanza di una bobina

Circuito RL e RC in cc (fase

transitoria)

Energia e densità di energia del campo

magnetico

Alternatore

Corrente alternata: valori efficaci e

condizione di risonanza in circuiti RLC

Il campo magnetico indotto

Il termine mancante: corrente di

spostamento

Equazioni di Maxwell

Soluzione delle equazioni di Maxwell

nel vuoto: onde elettromagnetiche,

velocità delle onde elettromagnetiche,

onde elettromagnetiche piane,

Energia delle onde elettromagnetiche

2 Osservare, descrivere ed analizzare

fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e

riconoscere nelle sue varie

forme i concetti di sistema e

di complessità.

Riconoscere l'incompatibilità di alcune evidenze sperimentali teorie esistenti e

la necessità del loro superamento.

Confrontarsi con modelli fisico-

matematici non intuitivi.

La crisi della fisica classica: le

principali evidenze sperimentali irrisolte. Catastrofe ultravioletta, stabilità dell'atomo, effetto fotoelettrico, spettri atomici, non invarianza delle equazioni di

Maxwell. Crisi del concetto di etere ed esperimento di Michelson – Morley. I fondamenti della relatività ristretta come

superamento della teoria classica. Postulati di relatività e di invarianza della velocità della luce. Trasformazioni di Lorentz. Critica del concetto di simultaneità e nuova concezione del tempo. Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze. Legame massa-energia. Cenni di dinamica relativistica.

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

Riconoscere l'incompatibilità di alcune evidenze sperimentali teorie esistenti e la necessità del loro superamento. Confrontarsi con modelli fisico-

matematici non intuitivi.

Radiazione di corpo nero e ipotesi di

Planck

Effetto fotoelettrico

Effetto Compton

Quantizzazione carica elettrica ed

esperienza di

Millikan

Scoperta elettrone e modello atomico di

Thompson

Esperienza di Rutherford

Modelli atomici di Rutherford,

Bohr Quantizzazione ed energia

di legame in un atomo Livelli

energetici dell’atomo d’idrogeno

Principio di indeterminazione di

Heisenberg

Lunghezza d’onda di De Broglie

Elettroni e onde di materia Equazione di Schröedinger e semplici applicazioni

4 Essere consapevole delle potenzialità delle tecnologie rispetto al contesto culturale e sociale in cui vengono applicate

Individuare l'importanza di una teoria fisica o di una serie di leggi sullo sviluppo tecnologico e culturale di una società

Riconoscere le ricadute dei progressi

di un ambito scientifico sugli altri. Cogliere i legami fra l'ambito

scientifico e quello filosofico e

culturale in senso generale.

Le correnti elettriche e le loro applicazioni in ambito tecnologico.

Il problema della trasmissione

dell'energia elettrica.

I vantaggi dell'energia elettrica e delle

sue modalità di distribuzione. Alcuni dispositivi per la produzione e

l'utilizzo dell'energia elettrica e il loro

contributo allo sviluppo tecnologico,

sociale, industriale, culturale, ecc.

delle società. Ricadute della teoria quantistica sulla tecnologia e sulla nostra vita (per esempio: laser, LED, transistor, superconduttività, comunicazioni in fibra ottica, ecc.).

Ricadute della teoria elettromagnetica e dell'interpretazione ondulatoria della luce in vari ambiti. La spettroscopia e le sue applicazioni in vari ambiti.

La caduta del determinismo e la

generalizzazione dell'idea di relatività e

le loro ricadute sul paradigma

culturale della società.

5 Sapere che un ruolo fondamentale gioca nel campo del futuro scientifico la fisica delle particelle

Descrivere a grandi linee le particelle elementari e le loro proprietà.

I costituenti ultimi della

materia. Le interazioni

fondamentali e i quanti

mediatori. I quark. Il modello Standard

(*) ogni docente valuterà quale argomento sia più adatto ad essere affrontato sperimentalmente.

B . OBIETTIVI DISCIPLINARI MINIMI

( SOGLIA DI SUFFICIENZA )

N.

COMPETENZE

ABILITÀ

CONOSCENZE

Sa analizzare l’evoluzione di

un sistema in modo corretto ma

non approfondito Se guidato sa produrre modelli coerenti

Applica le proprie conoscenze in

ambiti semplici anche se con

imprecisioni Si esprime usando un formalismo semplice ma corretto

Fenomeni di induzione Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz, campi elettrici indotti. Corrente alternata: valori efficaci. Il campo magnetico indotto.Il termine mancante: corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell. Concetto di onde elettromagnetiche. Crisi del concetto di etere ed esperimento di Michelson – Morley. Trasformazioni di Lorentz. Critica del concetto di simultaneità e nuova concezione del tempo. Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze. Legame massa-energia. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Esperienza di Rutherford Modelli atomici di Rutherford, Bohr Quantizzazione ed energia di legame in un atomo Livelli energetici dell’atomo d’idrogeno.

3 . Percorso didattico

N.

MODULO

UD UDA

CONTENUTI

ALTRE

DISCIPLINE

COINVOLTE

PERIODO

N°

ORE

1 . Induzione elettromagnetica Correnti indotte. Legge di

Faraday-Neumann-Lenz.

Fenomeni di induzione fra

circuiti e possibili applicazioni. Alternatori.

Cenni sui circuiti in corrente

alternata.

Trimestre 14

2 . Equazioni di

Maxwell

Campo elettrico indotto.

Corrente di spostamento e

teorema di Ampère-

Maxwell. Equazioni di

Maxwell.

Onde elettromagnetiche.

Trimestre 10

3 . Crisi della fisica classica e

introduzione alla fisica

moderna

Problemi concettuali e

sperimentali della teoria

classica fra la fine dell'800 e

l'inizio del 900. Catastrofe

ultravioletta, stabilità dello

atomo, effetto fotoelettrico,

spettri atomici, non

invarianza delle equazioni di Maxwell. Crisi del concetto

di etere ed esperimento di

Michelson- Morley.

Trimestre 8

4 . Teoria della relatività ristretta Critica del concetto di

simultaneità e nuova

concezione del tempo.

Postulati di relatività e di

invarianza della velocità della

luce.

Trasformazioni di Lorentz.

Contrazione delle lunghezze

e dilatazione dei tempi.

Composizione delle velocità.

Cenni di dinamica

relativistica

Pentamestre 18

5 . Teoria della relatività generale Relazione massa – energia.

Le verifiche sperimentali

della relatività generale.

Pentamestre 10

6 . Fisica nucleare Struttura del nucleo atomico.

Il decadimento radioattivo.

Interpretazione energetica di

fissione, fusione e radioattività.

Pentamestre 8

7 . Teoria della relatività ristretta L'ipotesi dei quanti come

interpretazione dello spettro

del corpo nero, dell'effetto

fotoelettrico, e degli spettri

atomici.Il modello atomico di

Bohr.

Dualismo onda corpuscolo.

Principio di

indeterminazione.

Cenni all'organizzazione

sistematica della teoria

quantistica.

Il concetto di orbitale. I numeri

quantici atomici, lo spin, il

principio di esclusione di Pauli.

Pentamestre 20

8 . Particelle elementari e loro

interazioni

I costituenti ultimi della

materia. Le interazioni

fondamentali e i quanti

mediatori.

I quark. Il modello Standard.

Pentamestre 11

4 . Strategie didattiche

a . Metodologie didattiche

Lezione frontale X

Lezione dialogata X

Attività laboratoriali X

Ricerca individuale

Lavoro di gruppo

Esercizi X

Soluzione di problemi X

Discussione di casi

Esercitazioni pratiche X

Realizzazione di progetti

b . Strumenti didattici

Libro/i di testo X

Altri testi X

Dispense X

Laboratorio: FISICA/Informatica

X

Biblioteca

Palestra

LIM X

Strumenti informatici X

Audioregistratore

Videoproiettore X

DVD X

CD audio X

5 . Criteri e strumenti di valutazione

a . T i p o l o g i a e n u m e r o d e l l e p r o v e d i v e r i f i c a

Tipologia X Scritto/

orale

N° minimo

trimestre

N° minimo

pentamestre

N° minimo

totale annuale

Compiti scritti: prove scritte orientate

alla soluzione di problemi

S

1

1

2

Questionari: prove scritte composte

prevalentemente di domande a risposta

aperta o chiusa e applicazione di procedure

schematiche

S

Relazioni di laboratorio: consistente

in una compiuto resoconto su un'attività

laboratoriale o in un lavoro di analisi dati.

S

Verifica pratica di laboratorio: questa

verifica si basa sull'osservazione diretta di

una attività sperimentale di laboratorio (es.

esecuzione di misure, montaggio di

apparecchiature) del singolo studente.

O

Colloquio: interrogazioni orali individuali O

1

Il numero di ogni tipologia di verifica va inteso come numero minimo.

b . Griglie di valutazione delle prove di verifica

GRIGLIA PER LA CORREZIONE DEL COMPITO SCRITTO DI FISICA

Voto in decimi

Livello Conoscenze Competenze Capacità

di formule, delle definizioni, delle dimostrazioni, di procedure standard risolutive, delle teorie e delle leggi fisiche

nella rappresentazione grafica, nell'uso corretto del simbolismo, nella presentazione formale corretta, nell'uso delle leggi fisiche.

di comprensione ed analisi del testo, logiche, di coerenza argomentativa, di scelta delle strategie risolutive, di analisi ed interpretazione dei risultati, di modellizazione matematica dei fenomeni e dei problemi.

1 Totalmente negativo

Assenza di qualunque conoscenza rilevabile.

Assenza di qualunque competenza rilevabile.

Assenza di qualunque capacità rilevabile.

2

Fortemente

negativo

Conoscenze sul piano quantitativo

sostanzialmente trascurabili e fortemente inficiate da errori.

Competenze quantitativamente

trascurabili e usate in modo totalmente inefficace.

Capacità del tutto inadeguate allo

svolgimento della prova.

3

Assolutame nte

insufficiente

Conoscenze quantitativamente

ridottissime e spesso errate. Impossibilità di sviluppare le soluzioni

per mancato possesso delle competenze minime; errori gravissimi.

Scarsamente adeguate anche agli

aspetti più elementari della prova.

4

Gravemente insufficiente

Possesso di una parte ridotta delle conoscenze minime con errori e confusioni

Impossibilità di sviluppare la maggior parte delle soluzioni per scarso

possesso delle competenze minime; errori gravi.

Parzialmente compatibili solo con gli

aspetti più semplici della prova.

5

Insufficiente

Le conoscenze minime sono possedute solo parzialmente e con inesattezza.

Impossibilità di sviluppare parte

rilevante delle soluzioni per

inadeguato possesso delle necessarie competenze minime; presenza

significativa di errori.

Compatibili solo con gli aspetti più semplici della prova.

6

Sufficiente

Possesso qualitativamente

accettabile delle conoscenze minime Uso adeguato delle competenze minime necessarie alla soluzione di una parte significativa della prova.

Adeguate agli aspetti concettuali non

complessi.

7

Discreto

Possesso sicuro delle conoscenze

essenziali. Padronanza adeguata delle competenze essenziali necessarie alla soluzione di una parte rilevante della prova.

Adeguate agli aspetti concettuali di

media complessità.

8

Buono

Possesso sostanziale delle conoscenze previste con qualche eccezione.

Uso sicuro delle competenze previste

con qualche eccezione. Adeguate alla trattazione di gran parte della prova, anche in relazione ad aspetti di rilevante complessità.

9

Ottimo Possesso sicuro delle conoscenze

previste con poche eccezioni. Uso sicuro delle competenze previste

con rare eccezioni. Adeguate ad una trattazione esauriente

della prova.

10

Eccellente

Nessun elemento relativo alle

conoscenze pregiudica lo svolgimento completo e corretto

della prova.

Nessun impedimento allo svolgimento completo e corretto della prova

imputabile alle competenze.

Adeguate ad una trattazione ottimale di tutta la prova.

VALUTAZIONI ANALITICHE:

VOTO =

V = (Vcon+Vcom+Vcap) /3

GRIGLIA PER LA VALUTAZIONE DELLE ALTRE PROVE

INDICATORI VOTO

• Conoscenze assenti, lessico totalmente inadeguato.

• Non si orienta in alcun modo nella costruzione di una risposta.

• Non decodifica neanche approssimativamente l'oggetto della discussione.

1

• Conoscenze praticamente assenti, lessico inadeguato alla formulazione della risposta.

• I tentativi di produzione della risposta sono completamente inefficaci.

• Non decodifica in modo utile l'oggetto della discussione.

2

• Conoscenze scarse, lessico scorretto.

• Non individua i concetti chiave.

• Non coglie l’oggetto della discussione.

3

• Conoscenze frammentarie, lessico stentato.

• Non effettua collegamenti tra i vari aspetti trattati.

• Non coglie l’oggetto della discussione.

4

• Conoscenze scarne degli aspetti principali affrontati, lessico limitato.

• Utilizza le conoscenze acquisite in ambiti specifici solo se guidato.

• Coglie con molte difficoltà l’oggetto della discussione.

5

• Conoscenze di base, lessico semplice.

• Utilizza le conoscenze specifiche in ambiti specifici.

• Segue la discussione trattando gli argomenti in modo sommario .

6

• Conoscenze precise, lessico corretto. • Utilizza le conoscenze acquisite in ambiti specifici, spiegandone

l’applicazione.

• Pur non avendo eccessiva autonomia nell'argomentare coglie positivamente i suggerimenti.

7

• Conoscenze puntuali, lessico chiaro.

• Utilizza le conoscenze acquisite in ambiti specifici, spiega e motiva. l’applicazione realizzata.

• Discute e approfondisce se indirizzato.

8

• Conoscenze sicure, lessico ricco. • Utilizza con sicurezza le conoscenze acquisite, spiega le regole

di applicazione.

• Discute e approfondisce le tematiche del in oggetto.

9

• Conoscenze approfondite, ampliate e sistematizzate,

lessico appropriato e ricercato.

• Utilizza con sicurezza le conoscenze acquisite, spiega le regole

di applicazione e le adatta a contesti generali.

10

c . C r i t e r i d e l l a v a l u t a z i o n e f i n a l e

Criterio

X

Livello individuale di acquisizione di conoscenze X

Livello individuale di acquisizione di abilità X

Livello individuale di acquisizione di competenze X

Progressi compiuti rispetto al livello di partenza X

Impegno X

Interesse X

Partecipazione X

6 . Recupero e valorizzazione delle eccellenze

a . M o d a l i t à d e l r e c u p e r o c u r r i c o l a r e

( da effettuarsi all' interno dei percorsi modulari )

Ripresa delle conoscenze essenziali X

Riproposizione delle conoscenze in forma semplificata X

Percorsi graduati per il recupero di abilità X

Esercitazioni per migliorare il metodo di studio X

Esercitazioni aggiuntive in classe X

Esercitazioni aggiuntive a casa X

b . Modalità del recupero extra - curricolare

Ripresa delle conoscenze essenziali X(*)

Riproposizione delle conoscenze in forma semplificata X(*)

Percorsi graduati per il recupero di abilità X(*)

Esercitazioni per migliorare il metodo di studio X(*)

Sportello didattico individuale o per piccoli gruppi (se deliberato dagli organi competenti)

Corso di recupero per piccoli gruppi omogenei (se deliberato dagli organi competenti)

Attività didattiche su piattaforma e-learning

(*) all'interno dei corsi di recupero per piccoli gruppi

(**) se ne prevede la possibilità a titolo sperimentale

c. M o d a l i t à d i v a l o r i z z a z i o n e d e l l e e c c e l l e n z e

Corsi di preparazione e partecipazione a gare, olimpiadi e concorsi

X

Corsi di approfondimento X

Esercitazioni aggiuntive in classe X

Esercitazioni aggiuntive a casa X

Attività in classe per gruppi di livello X

Attività didattiche su piattaforma e-learning

7 . Progetti, osservazioni e proposte

Partecipazione alle Olimpiadi di Fisica