Fisica - palestra della Scienza Faenza

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La b o r a
a c u r a d e l G r u p p o S c i e n t ific o
CI D I d i F a e n z a
“ Tra il fare e il pensare”
Le seguenti proposte di attività laboratoriale sono rivolte prevalentemente alla
scuola primaria e secondaria di primo grado e, in parte, al biennio della scuola
secondaria di secondo grado. Gli esperimenti, in generale qualitativi o semi
quantitativi intendono suscitare nei ragazzi interesse, curiosità e spirito di indagine
di fronte a fenomeni che vengono realmente osservati e realizzati in laboratorio,
sotto la guida di animatori. La prova diretta, l'interattività e il gioco dell'indagare,
sono lo stile del lavoro proposto.
Gli interventi descritti possono essere fruiti singolarmente, ma costituiscono nel
loro insieme una sequenza logica e cronologica ragionata che permette un
itinerario più approfondito sul tema.
La descrizione dettagliata degli interventi e degli esperimenti corrispondenti è
consultabile sul sito
della Palestra della scienza.
Percorso 1: “ Immersi in un mare di ar ia. Come si fa a volare?”
N.
1
2
3
Interventi
C'è p roprio
l'aria attorno
a noi?
L'aria è
leg gera
o pesante?
Come e
perchè
l'aria spinge?
Esempi di esperimenti proposti
Si mette in evidenza la presenza dell'aria
attorno a noi e dentro ai recipienti "vuoti". Si
indaga sulle proprietà più semplici dell'aria : in
particolare la sua comprimibilità ed elasticità.
Si indaga sui metodi possibili per "travasare"
l'aria.
Si indaga sul problema del peso dell'aria con
considerazioni qualitative fino ad arrivare alla
misura quantitativa del peso dell'aria con una
bilancia.
Si accerta, attraverso esperimenti diretti, che
l'aria esercita una spinta sui corpi. La spinta è
in tutte le direzioni (principio di Pascal). Si
distingue tra spinta e pressione. Si procede
alla misura della spinta e della pressione
quantitativamente. Barometri a mercurio, ad
acqua, ecc.
5
Percorso per
P - S1
P - S1 - S2
P - S1 - S2
N. Inter venti
4
5
E s e l'aria
non c'è ?
Il vuoto e
i suoi effetti
Nell'acqua
e nell'aria
qualcosa ci
sping e in su
Usiamo la
sp inta
6
di Archimede
per volare
7
8
Usiamo il
movimento
per volare
Usiamo il
movimento
per volare:
ali ed eliche
Esempi di esperimenti p roposti
La possibilità di fare il vuoto. Metodi possibili
per crearlo. Fenomeni "strani" sotto una grande
campana di vetro. Chi può attraversare il vuoto?
Caduta degli oggetti nel vuoto. La forza del vuoto.
Si indaga sulla spinta di Archimede prima
nell'acqua poi nell'aria. Attraverso esperimenti
in parte giocosi si cerca di capire come agisce,
quale è l'origine di questa forza, da cosa dipende la sua intensità. Si procede alla sua misura.
Si indaga sul comportamento degli oggetti che
tendono a galleggiare prima nell'acqua poi
nell'aria.
Si osserva il comportamento dei palloncini, di
una mongolfiera, di un dirigibile.
Attraverso semplici esperimenti si indaga sul
comportamento della pressione quando l'aria
è in movimento o quando un oggetto è in movimento nell'aria. Si cerca una legge che regoli
questo comportamento (principio di Bernoulli)
e lo si applica a casi più complessi per averne
conferma.
Si osserva come il profilo delle ali e delle eliche
permette di sfruttare la portanza per volare. Le
forze agenti su un aereo in volo. Modelli a elica
e a reazione.
Si osserva il volo di modellini di aereo,
elicottero, aquiloni. Video breve sulla storia del
volo.
Percorso per
P - S1 - S2
P - S1 - S2
P - S1
P - S1 - S2
P - S1 - S2
Percorso 2: “ Visione e illusioni: luce, occhio, cervello”
N.
Interventi
1
L’occhio e
la visione
Esempi di esperimenti p roposti
Realtà e illusione: attraverso semplici prove si
indaga sulla "realtà" di ciò che i nostri occhi vedono. Si mette in evidenza ciò che si può considerare "reale" e ciò che è dovuto alla elaborazione
del cervello. Si cerca di capire il funzionamento
dell'occhio e alcune sue proprietà.
Visione e movimento: si eseguono alcuni esperimenti relativi al comportamento dell'occhio
quando osserva oggetti in movimento. Si riflette
su alcune illusioni ottiche sia per oggetti fermi
che in movimento.
6
Percorso per
P - S1
N.
2
3
4
5
Interventi
Esempi di esperimenti p roposti
Come si
com porta
la luce?
Sorgenti: si fanno osservazioni sulla origine della luce e sui vari tipi di sorgenti luminose a partire dalla fiamma fino al laser.
Propagazione rettilinea della luce: attraverso
osservazioni qualitative si dimostra il percorso
rettilineo della luce mediante la diffusione e la
camera oscura. Si osservano alcune conseguenze come le ombre e le penombre.
I colori,
l’occhio
e il cervello
I colori: si indaga sulla origine dei colori e sorgenti colorate. Si scompone e ricompone a
luce bianca. Si riflette sulla percezione dei colori nell'occhio. Si classificano i colori fondamentali nella sintesi additiva e sottrattiva. Esercitazione dimostrativa al computer sulla somma e
sottrazione. Illusioni ottiche relative ai colori.
Come si
può deviare
la luce?
Ci sono altri
modi per
deviare
la luce
Specchi lenti
e immagini
negli
6
strumenti
ottici
La diffusione della luce: si cerca il meccanismo che permette di vedere gli oggetti illuminati o il percorso della luce nelle sostanze trasparenti: aria, acqua, nebbia ecc.
La riflessione della luce: che cos'è uno specchio ? si prova a far riflettere la luce su specchi
piani, curvi, angolati, paralleli.
Si ricerca la legge che regola il fenomeno e si
riflette sulla formazione delle immagini in uno
specchio. Si stabilisce il principio della reversibilità del cammino ottico attraverso diverse prove.
La rifrazione e la riflessione totale: si mostrano
diverse situazioni curiose in cui la luce viene
deviata e ci mostra immagini virtuali degli
oggetti. Vari tipi di fibre ottiche.
Si cerca il comportamento della luce quando
passa dall'aria all'acqua e viceversa o in altri
materiali trasparenti. Si cerca una regolarità in
questo comportamento.
Specchi parabolici: si cercano le caratteristiche delle immagini prodotte da uno specchio
parabolico. Immagini virtuali e reali.
Lenti: Si provano gli effetti di una lente sul percorso della luce e le immagini che si ottengono. Si studia la struttura degli strumenti ottici
più semplici e il loro utilizzo.
7
Percorso per
P - S1
P - S1
P - S1 - S2
P - S1 - S2
P - S1 - S2
Percorso 3: “ Il fascino delle bolle di sapone.”
Il seguente intervento, articolato in tre momenti, si può esaurire nell'arco delle due ore previste.
N. Interventi
1
Momento 1
Esempi di esperimenti p roposti
Si presenta la soluzione di sapone e la sua
composizione.
Si osserva il comportamento della soluzione
usando telaietti piani.
Si riflette sulla colorazione delle superfici che
si formano.
Lo spessore di una lamina.
Si osservano le superfici generate mediante
telaietti di varia forma.
2
Momento 2
Si mostrano vari modi per creare bolle sferiche.
Bolle piccole e bolle giganti.
Bolle semisferiche su una superficie piana.
Bolle cilindriche piccole e di grandi dimensioni.
3
Momento 3
Realizzazione di semplici telaietti da parte dei
ragazzi e loro prova.
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Percorso per
Scuola
dell’infanzia
P-S1
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E s p lloo
d e lll l a aFciisusr aici cd ae lla
P a le s t r a d e lla S c ie n z a
“ Esplorazioni nel m ondo della fisica”
Una occasione per realizzare o approfondire esperimenti che normalmente non
possono essere attuati nelle scuole. La proposta offre un supporto didattico ai
docenti di fisica senza pretendere di sostituirsi al loro normale lavoro.
Ogni modulo di due ore può comprendere: impostazione dell'esperimento,
rilevazione dei dati quantitativi, eventuale elaborazione degli stessi. Una guidadocente dirige le attività con la collaborazione del docente-accompagnatore e
degli allievi.
Percorso: “ Un mondo che ruota”
il movimento circolare e le sue conseguenze
Interventi
Modulo 1
Modulo 2
Esempi di esperimenti p roposti
Si procede all'osservazione, descrizione e analisi del moto circolare realizzato con una grande piattaforma rotante (giostra), nel sistema di
riferimento della stanza. Si eseguono misure
di velocità e accelerazione dei punti a diverse
distanze dal centro. Si indaga sulle forze in gioco.
Si cambia il sistema di riferimento attraverso
osservazioni fatte a bordo della piattaforma.
Comportamento di oggetti fermi e in movimento rispetto alla giostra. Il principio di inerzia sulla giostra. Si indaga sulle forze in gioco
attraverso esperimenti qualitativi e quantitativi (pallina, disco a cuscino d'aria, fontanella,
pendolo) e con la visione di un filmato ripreso
da bordo.
Si estende l'indagine alla rotazione della terra
osservando il comportamento di un Pendolo
di Foucault.
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Percorso per
S2
Percorso: “ Effetti... sp aziali”
Esperimenti in assenza di peso
Interventi
Mod ulo
unico
Esempi di esperimenti proposti
Dopo aver riflettuto sul concetto di peso, si
effettuano esperimenti in caduta libera e se ne
osserva l'andamento: bottiglia d'acqua con
fori, apparato con palloncino e spillo, bicchiere d'acqua, ecc.
Per favorire l'osservazione, si lascia cadere
per alcuni metri un modulo contenente apparecchiature e strumenti. Con una telecamera
all'interno del modulo, collegata a un computer, si può vedere che cosa indica l'ago di una
bilancia durante la caduta, come oscilla una
massa appesa a una molla, come interagiscono due magneti, come zampilla l'acqua da
una bottiglia, come cambia la forma di una
fiamma, ecc.
Durante gli istanti della caduta, il modulo e il
suo contenuto si trovano in una situazione (assenza di peso) simile a quella degli astronauti
a bordo di una navetta spaziale in orbita attorno alla Terra. La proiezione di filmati con esperimenti a bordo della stazione spaziale internazionale arricchisce la presentazione e stimola la riflessione sui concetti fisici coinvolti.
Infine, con la "poltrona inerziale" si misura il
peso delle persone, con lo stesso metodo usato dagli astronauti in "assenza di peso".
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Percorso per
S1-S2