ITIS e Liceo S. T. “E. Molinari “ – Milano- a.s. 2010-11

Biennio Liceo scientifico tecnologico

 

PERCORSO FORMATIVO DI LABORATORIO DI FISICA E CHIMICA 

BIENNIO

Obiettivi generali dell’insegnamento

 

Il programma segue le indicazioni ministeriali del Progetto Brocca (1990).

Le finalità dell’insegnamento consistono  nell’ introduzione al biennio di un corso integrato di  fisica e di  chimica che non intende esaurire gli argomenti base delle due discipline ma che avvia lo studente allo studio delle discipline sperimentali che saranno sviluppate e approfondite nel triennio. La filosofia del corso è quella di partire da esperimenti di laboratorio e poi arrivare al modello teorico mediante discussione dei dati ottenuti. In questo modo lo studente si costruisce “una cassetta degli attrezzi” che gli permetterà di  comprendere la rilevanza e le  potenzialità della scienza, di acquisire i suoi metodi di indagine e di imparare un metodo razionale di affrontare i problemi.

 

Obiettivi di carattere comportamentale:

- Imparare a lavorare in gruppo

- Organizzarsi autonomamente il lavoro

- Affrontare criticamente i problemi

 

Obiettivi di carattere operativo:

- Analizzare un problema, saperlo schematizzare e risolverlo utilizzando le tecniche a disposizione

- Acquisire abilità tecniche per eseguire un esperimento e redigerne una relazione tecnica

 

Obiettivi di carattere cognitivo:

- Comprendere il rapporto tra fatti empirici e interpretazione modellistica della realtà

- Utilizzare alcuni modelli interpretativi per descrivere fenomeni anche della vita quotidiana

- Conoscere diversi tipi di linguaggio per descrivere un oggetto o un processo

 

Struttura del percorso formativo modulare

 

Il programma è articolato in un  percorso modulare annuale che è stato progettato in base alle seguenti considerazioni.

Ÿ Per ogni Modulo il programma è suddiviso in Unità didattiche ben definite, sufficientemente piccole,  per favorire i tempi individuali di apprendimento.

Ÿ Gli obiettivi intermedi sono enunciati chiaramente affinché lo studente sia  consapevole di quanto gli viene richiesto alla fine di  ogni Unità didattica, in termini di conoscenze (concetti e nozioni) e capacità (abilità operative nell’esecuzione di esercizi e/o attività di laboratorio)

Ÿ Per organizzare le attività di recupero occorre realizzare verifiche formative (non finalizzate al voto ) che possono essere di vario tipo: microverifiche orali, test a risposta chiusa, compiti a casa ecc. In base ai  risultati si programma il recupero che può essere svolto al mattino in aula (o in laboratorio)  con tutta la classe o con la metà, (esercizi alla lavagna, lavori di gruppo ecc.) e/o al pomeriggio con un numero limitato di studenti. 

Ÿ Per la valutazione finale  che permette la  certificazione delle conoscenze e delle competenze, alla fine di ogni Unità e/o di ogni Modulo,  dopo tutti gli interventi di recupero, vengono proposte verifiche sommative sugli obiettivi didattici ritenuti fondamentali. Le verifiche possono essere : test a risposta chiusa, test a risposta aperta, prove di laboratorio,  interrogazioni orali, relazioni di laboratorio svolte a casa, relazioni di laboratorio svolte in classe (hanno un peso valutativo superiore di quelle svolte a casa), ecc.  Nel caso in cui uno studente abbia raggiunto una completa padronanza di una Unità si può  passare alla seguente, nel caso contrario occorre riattivare lo studente con interventi supplementari di recupero.

 

Ore settimanali:  5 , tutte con il laboratorio

 

Libro di testo: A..Caratto P.Marazzini: Le trasformazioni  della materia, Volume 1 e lab.

Ed. Signorelli, Milano

 

PERCORSO FORMATIVO DEL I° ANNO

 

Tempi e

Moduli

Unità Didattiche

Settembre

 

MODULO 0:

INTRODUZIONE ALLO STUDIO DELLE TRASFORMAZIONI DELLA MATERIA

 

Ottobre /

Novembre

MODULO 1 :

 PROPRIETÀ FISICHE DEI CORPI E LORO MISURA

 

Unità didattica 1: Lunghezze, superfici, volumi e teoria della misura

Unità didattica 2:Peso, massa, densità  e pressione

Dicembre /

Gennaio

MODULO 2 :

DAI MATERIALI ALLE SOSTANZE

Unità didattica 3: Miscugli e separazioni

Unità didattica 4: Sostanze pure: composti e elementi

Febbraio / Marzo

 

 

MODULO 3 :

REAZIONI E SOLUZIONI

 

Unità didattica 5: Rapporti ponderali nelle reazioni e legge di conservazione della massa

Unità 6: Soluzioni e concentrazioni: controllo della concentrazione mediante misure fisiche e chimiche

Marzo / Aprile

 

MODULO 4

FORZE E MOTO

Unità didattica 7 Grandezze vettoriali e grandezze scalari

Unità didattica 8 Leggi del moto

Maggio

MODULO 5 RAPPRESENTAZIONE DEGLI ELEMENTI E DEI COMPOSTI E CONCETTO DI MOLE

Unità didattica 9  Formule chimiche

Unità didattica 10 Quantità di sostanza e mole

 

PERCORSO FORMATIVO DEL II° ANNO

 

Tempi e

Moduli

Unità Didattiche

Settembre

 

MODULO 0:

RIPASSO DEL PROGRAMMA DEL I° ANNO

 

Ottobre /

Novembre

MODULO 1 :

 DALLE SOSTANZE PURE  ALLE SOLUZIONI

 

Unità didattica 1: Introduzione al linguaggio della chimica

Unità didattica 2: Proprietà chimico-fisiche delle soluzioni

Dicembre /

Gennaio

MODULO 2 :

CALORE e  ENERGIA

 

Unità didattica 3: Calorimetria

Unità didattica 4: Lavoro, energia e potenza

Febbraio / Marzo

 

 

MODULO 3 :

MODELLI DI RAPPRESENTAZIONE PER LA MATERIA

 

Unità didattica 5: Le leggi dei gas e il modello di gas perfetto

Unità didattica 6: Modelli atomici e proprietà periodiche

Unità didattica 7 Legami chimici primari e secondari

Marzo / Aprile

 

MODULO 4

TRASFORMAZIONI CHIMICHE

 

Unità didattica 8 Reazioni senza trasferimento di elettroni

Unità didattica 9: Reazioni con trasferimento di elettroni

Aprile/ Maggio

MODULO 5 PROPRIETÀ ELETTRICHE DEI CORPI E DELLE SOLUZIONI

Unità didattica 10 Proprietà elettriche e leggi fisiche

 

 

 

CLASSE PRIMA

Moduli didattici  del I° anno

 

MODULO 0: Introduzione allo studio delle trasformazioni della materia

Periodo

Contenuti delle Unità didattiche

Settembre

- Presentazione del laboratorio di chimica con piccoli esperimenti di trasformazioni chimiche (variazioni di colore nelle reazioni acido/base in presenza di indicatori, formazione di precipitati e di gas)

- Presentazione del laboratorio di fisica con piccoli esperimenti di trasformazioni fisiche (caduta dei corpi sotto vuoto, prove sotto vuoto,

 - Ricapitolazione in classe del concetto di trasformazione fisica e chimica e spiegazioni nozioni di base per il modulo

 

MODULO 1 : PROPRIETÀ FISICHE DEI CORPI E LORO MISURA

Periodo

Contenuti delle Unità didattiche

Obiettivi didattici

Ottobre

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Novembre

Unità didattica 1: Lunghezze, superfici, volumi e teoria della misura

 Grandezza fisica e unità di misura Sistema Internazionale

- Lab. fisica: osservazione e interpretazione

- Schema della relazione di laboratorio

- Lab. fisica: determinazione della lunghezza di una parete (o dell’area di base del laboratorio)

- Lab. fisica:  Misura di lunghezze con strumenti idonei, (calibro e palmer)

- Cenni alla teoria della misura

e  discussione su esperimenti

- Concetto di superficie, volume: grandezze fondamentali e derivate.

- Lab. chimica : Uso della vetreria di laboratorio

 - Lab. chimica  Determinazione del tempo di dissoluzione di una zolletta di zucchero e costruzione istogramma.

- Lab. chimica: determinazione di volumi di oggetti, di liquidi

- Sicurezza in laboratorio e a casa

 

Unità didattica 2: Peso, massa, densità  e pressione

- Concetto di peso e sua misura

- Peso e legge di gravitazione universale

- Rappresentazione della retta su un grafico cartesiano

- Concetto di massa e uso della bilancia.

- Lab. chimica: legge di conservazione della massa

- Concetto di densità e sua misura. Rappresentazione grafica.

- Lab. chimica: determinazione della densità dei solidi e dei liquidi

- Lezione su concetto di pressione

- Principio di Archimede

- La forza elettrica e la legge di Coulomb

 

- Riconoscere quali grandezze sono coinvolte in un fenomeno fisico

- Distinguere tra misurazione e misura

- Riconoscere tra grandezze fondamentali e derivate

- Definire le grandezze fisiche (tempo, lunghezza, superficie, volume) e le relative u.m.

- Applicare alcuni cenni della teoria della misura (accuratezza, precisione, sensibilità e portata di uno strumento, tipologia  degli errori, calcolo della semidispersione)

- Rappresentare il valore di una misura sperimentale

- Costruire un istogramma

- Utilizzare i dispositivi di laboratorio (calibro, palmer)

- Utilizzare in modo appropriato la vetreria di laboratorio (graduata e tarata)

- Conoscere le norme di sicurezza fondamentali e leggere un’etichetta

 

- Definire le grandezze fisiche (peso, massa e densità ) e le relative u.m.

- Legge di conservazione della massa

- Utilizzare i dispositivi di laboratorio (bilancia, bilancia di Mohr, densimetro)

- Costruire grafici cartesiani a partire da dati sperimentali

- Correlare tra loro grandezze fisiche e valutare le leggi empiriche

- Riconoscere e rappresentare su un grafico la proporzionalità diretta

- Risolvere esercizi numerici

- Confrontare la legge di Coulomb con la legge di gravitazione universale

- Eseguire semplici calcoli con i fattori di conversione

 

 

MODULO 2 : DAI MATERIALI ALLE SOSTANZE

Periodo

Contenuti delle Unità didattiche

Obiettivi didattici

Novembre/

Dicembre

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dicembre/

Gennaio

 

Unità didattica 3  Miscugli e separazioni

- Miscugli omogenei ed eterogenei

- Tecniche di separazione

- Lab. chimica :introduzione ai miscugli e realizzazione della cromatografia TLC (pennarelli eluente basico e acido)

- Discussione dati e calcolo Rf

- Lab. chimica :tecniche di separazione di un miscuglio

 

Unità didattica 4: Sostanze pure: composti e elementi

- Sostanza pura e proprietà caratteristiche

- Composti ed elementi

- Stati fisici della materia e passaggi di stato

- Lab. chimica: curva di fusione di una sostanza pura

- Solubilità e principi della cristallizzazione e dell’estrazione

 - Atomi, molecole e aggregati reticolari

- Lab. fisica: voltametro di Hofmann e elettrolisi dell’acqua

- Lab. chimica: cristallizzazione dell’acido benzoico e controllo della purezza mediante temperatura di fusione

- Film l’atomo e il sistema periodico

- Distinguere tra un miscuglio omogeneo ed eterogeneo

- Conoscere le tecniche di separazione dei miscugli

- Eseguire una cromatografia

 

 

 

 

 

 

 

- Distinguere tra una sostanza pura e un  miscuglio

- Scegliere la tecnica più appropriata per separare i componenti di un miscuglio

- Utilizzare i dispositivi di laboratorio (termometri, distillatori, dispositivi per misurare la tfusione)

- Interpretare le curve T/t relative ai passaggi di stato

- Interpretare le curve di solubilità

- Eseguire semplici calcoli con i grafici della solubilità

- Purificare una sostanza (cristallizzazione) e controllare la purezza (tfusione)

- Riconoscere tra elemento e composto

- Leggere la Tavola Periodica degli elementi

 

 

MODULO 3 : TRASFORMAZIONI CHIMICHE  E SOLUZIONI

Periodo

Contenuti delle Unità didattiche

Obiettivi didattici

Gennaio /

Febbraio

Unità didattica 5: Soluzioni e concentrazioni:

- Soluzioni, soluti e solventi

- Concentrazioni % e g/L

- Lab. chimica: preparazione di una soluzione per pesata e per diluizione

- Controllo della concentrazione con il densimetro

 

Unità didattica 6: Rapporti ponderali nelle reazioni e legge di conservazione della massa

- Lab. chimica: realizzazione di una reazione

- Rapporti di combinazione tra le sostanze che reagiscono

- Discussione su  controllo sperimentale della legge di conservazione

- Lab. chimica: separazione dei prodotti di una reazione

- Lab. chimica: controllo della soluzione mediante reazione chimica

- Distinguere tra soluto, solvente

- Calcolare la concentrazione:  g/l, %

- Preparare una soluzione per pesata e per diluizione

- Correlare la concentrazione a una grandezza fisica

- Costruire una retta di taratura

 

- Realizzare una reazione chimica

- Applicare le tecniche di separazione per separare i prodotti di una reazione

- Eseguire bilanci di massa in una reazione chimica

- - Eseguire semplici calcoli per determinare la concentrazione di una soluzione

- Costruire grafici e riconoscere la legge empirica

- Realizzare una titolazione

 

 

MODULO 4 FORZE E MOTO

Periodo

Contenuti delle Unità didattiche

Obiettivi didattici

Marzo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aprile / Maggio

 

Unità didattica 7 Grandezze vettoriali e scalari

-  Lezione su grandezze vettoriali e scalari

- Lab. fisica: Dinamometro e taratura di una molla

- Calcolo  vettoriale

- Lab. fisica Determinazione sperimentale della risultante di due forze

- Lab. fisica Determinazione sperimentale del valore di una forza

- Lab. fisica Determinazione sperimentale della risultante di due forze parallele e concordi

 

Unità didattica 8 Leggi del moto

- Lab. fisica Prove sperimentali sul  moto rettilineo uniforme

- Lab. fisica Prove sperimentali sul  moto rettilineo uniformemente accelerato

- Lab. fisica Prove sperimentali sull’attrito

- Ripasso  del moto rettilineo uniformemente accelerato

- Lab. fisica Determinazione dell’accelerazione di un corpo in caduta libera

- Lab. fisica Verifica del II° principio della dinamica con rotaia e fotocellula (dimostrativa)

- Lab. fisica Verifica del II° principio della dinamica con rotaiette a zolfo

- Lab. fisica Verifica del II° principio della dinamica con rotaiette  a carta sensibile

- Distinguere tra grandezza scalare e vettoriale

- Utilizzare un dinamometro

- Riconoscere la variabile indipendente e dipendente

- Costruire grafici F/Dl e confrontare diverse molle

- Concetto di forza come esempio di grandezza vettoriale

- Riconoscere esempi di equilibrio statico

- Calcolare la risultante di una serie di forze, sperimentalmente, graficamente e matematicamente

 

- Definire i concetti di velocità e accelerazione

- Spiegare le leggi del moto uniforme e del moto e uniformemente accelerato

- Costruire e interpretare i grafici  delle leggi sul moto

- Eseguire semplici esercizi applicando le  leggi del moto

- Riconoscere sperimentalmente la relazione tra accelerazione e massa e tra accelerazione e forza

- Spiegare le leggi di Newton

- Eseguire semplici esercizi applicando la legge F = ma

 

 

 

 

MODULO 5 RAPPRESENTAZIONE DEGLI ELEMENTI E DEI COMPOSTI E CONCETTO DI MOLE

Periodo

Contenuti delle Unità didattiche

Obiettivi didattici

Maggio/

Giugno

Unità didattica 9  Formule chimiche

- Rappresentazione delle formule chimiche

- Formule di elementi, composti binari

- Lab. chimica : etichette e formule chimiche

- Numero di ossidazione

- Lab. chimica: reazioni di precipitazione

- Lezione: rappresentazione dei composti ternari con il metodo delle reazioni di doppio scambio tra ioni

- Lab. chimica: realizzazione di reazioni tra ioni in soluzione

-  Costruzione della tabella e determinazione dei composti insolubili

Unità didattica 10 Quantità di sostanza e mole

- Concetto di mole

- Numero di Avogadro e massa molare

- Concentrazione molare

- Costruire una formula chimica di un composto binario in base ai n.o.

- Assegnare il nome IUPAC a un composto binario

- Realizzare reazioni di precipitazione

- Individuare i composti insolubili

- Scrivere equazioni di reazioni tra ioni

 

 

 

-Definire la quantità chimica e mole

- Eseguire semplici calcoli per determinare la quantità chimica