GRANDEZZE FISICHE
E
MISURA
1
Una grandezza fisica viene definita
operativamente tramite le operazioni che
facciamo per misurarla
Ogni volta che analizziamo un fenomeno
fisico percorriamo i passi…
2
Primo passo: la premisura, che ci
porta a individuare le grandezze
fisiche;
Secondo passo: la misura, che ci
permette di trasformare la
grandezza fisica in numero;
Terzo passo: l'indagine sulle relazioni
fra le grandezze fisiche.
3
PRE-MISURA : i passaggi
Confrontare e ordinare grandezze
Siamo di fronte ad una grandezza fisica
quando possiamo trovare una
procedura per il confronto
4
Esempio: la sabbia
5
GLI OBIETTIVI SPECIFICI
1. individuare grandezze mediante aggettivi o
avverbi,
2. arrivare a eseguire con sicurezza il
confronto e l'ordinamento di oggetti sulla
base di grandezze fisiche chiaramente
individuate,
3. saper osservare e saper descrivere.
6
Travasiamo la sabbia
La consegna:
hai tre bicchieri che devi riempire
parzialmente, quindi confrontarli e
metterli in ordine.
Il problema:
l’identificazione della grandezza fisica
che si sta esaminando
7
Potremmo metterli
accanto e
osservarli…
8
Pieno o
vuoto?
Più o
meno?
Alto o
basso?
9
quale è la
grandezza fisica su
cui si basa il
confronto?
Quanto è
alta la
sabbia
dal fondo
del
bicchiere
Quanto è
bassa la
sabbia
dal bordo
del
bicchiere
10
E se cambiamo contenitore?
Il metodo di osservazione
funziona ancora?
11
Qual
è
il
Travasiamo
il
Confrontiamolo
recipiente
che
contenuto
del
con gli altri
Il problema
è
contiene
più
primo
bicchiere
bicchieri
sabbia? sulla
comprensione
della
conservazione
della materia
12
IL PASSO SUCCESSIVO: LA MISURA
Misurare significa tradurre la grandezza fisica in
numero, con i numeri:
•
•
il confronto e l’ordinamento saranno semplificati
si può: rappresentare graficamente, effettuare
operazioni, trovare relazioni
Attenzione!
Per confrontare od operare su più misure, è essenziale
esprimerle tutte con le stesse unità di misura
13
L’UNITA’ DI MISURA
•deve essere omogenea alla grandezza da
misurare e più piccola di essa
•deve avere dei sottomultipli e/o dei multipli
•deve essere costante, riproducibile,
universale
•può essere arbitraria oppure convenzionale
14
LA MISURA: i passi
• Individuo l’unità di misura appropriata
• Riporto l'unità di misura sulla grandezza da
misurare
• Esprimo la grandezza con un numero e l’unità
di misura:
L=3,3 cm
15
I VANTAGGI DELLA MISURA
SULLA PREMISURA
•Migliore definizione della procedura di
identificazione delle grandezze fisiche
•Confronto più sicuro tra grandezze fisiche
perché confronto tra numeri
•Facilitazione nel processo di individuazione
delle relazioni tra grandezze
16
Ricapitoliamo…una Grandezza Fisica…
Cos’è?
Come si definisce?
È una caratteristica
di un corpo o di un
fenomeno che può
essere misurata
In modo da fornire
tutte le informazioni
necessarie per poterla
misurare
(definizione operativa)
17
Conflitti generazionali
Ciao Nonna!!
Matite? Ma cosa gli
insegnano questi
professori moderni?
Oggi a scuola ci siamo misurati
per vedere quanto saremo
cresciuti alla fine dell’anno!
Io sono alto 9Riusciranno
matite e mezza… emai
tu Nonna, quante matite sei alta?
a capirsi?
Benedetto ragazzo! Dimmi
tu, piuttosto, quanti ferri
deve essere lunga la sciarpa
che ti sto facendo!
18
IL SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ DI MISURA
Grandezza
Unità di misura
Nome
Strumento di
misura
Simbolo
Lunghezza
Metro
m
Massa
Chilogrammo
kg
Tempo
Secondo
s
Temperatura
Kelvin
K
Intensità di corrente
Ampere
A
Intensità luminosa
Lux
cd
Quantità di materia
Mole
mol
19
COMPETENZE collegate alla misura
RICONOSCERE
le grandezze fisiche che caratterizzano i
corpi, esprimendone la misura ed effettuando conversioni di unita’
di misura
RAPPRESENTARE
Le leggi fisiche utilizzando gli opportuni
metodi di rappresentazione, individuando il tipo di relazione che
lega le grandezze che entrano in gioco nella legge
INDIVIDUARE
Le grandezze fisiche utili per la descrizione
di un fenomeno sulla base di semplici osservazioni, formulando
ipotesi circa le relazioni che intercorrono tra esse
20
ESEGUIRE
Semplici misure dirette e indirette, valutando
l’incertezza ed esprimendo correttamente i risultati
RAPPRESENTARE
I dati sperimentali tenendo conto degli
errori di misura, interpretandoli sulla base di un’ipotesi e traendo
conclusioni circa la legge fisica che regola il fenomeno
APPLICARE
Leggi fisiche e definizioni
grandezze incognite di un problema
per
ricavare
le
21
LA MISURA DELLE
SUPERFICI
22
Il metodo “classico”:
•Misura delle dimensioni lineari (base, altezza)
•Effettuazione di calcoli (base X altezza)
Definizione dell’unità di misura, il m2
23
Il m2, una unità di misura
“derivata”
Applicazione di calcoli ad unità dirette
m2 = m X m
24
DUE PROBLEMI
Non si capisce che l’unità di misura deve
essere omogenea alla grandezza da misurare
L’operazione di moltiplicazione non è di facile
comprensione, tanto meno se è operata su
quantità dimensionali
25
Definizione di una unità di misura
“ad hoc”
Una unità di misura che sia essa
stessa una superficie
26
ESEMPI DI UNITÀ DI MISURA
ADEGUATE:
Tessere quadrate o rettangolari di puzzle
Blocchetti del domino
Fogli di formato A4
Quadretti ritagliati da un foglio quadrettato
27
ATTIVITA’ DA SVOLGERE:
• Riportare l’unità di misura sulla superficie da
misurare fino a ricoprirla completamente
• Contare il numero di volte che ha riportato
l’unità di misura
• Esprimere la misura come numero e unità di
misura
28
Determinazione del numero di quadretti
che stanno dentro un contorno
61
quadretti
29
Ma la misura è precisa? Qual è l’ incertezza ?
Misura per eccesso
71 cm2
Misura per difetto
42 cm2
L’area è compresa fra 42 e 71, a misura è
affetta da una indeterminazione pari a
(71 – 42) cm2 = 29 cm2
30
L’indeterminazione è strettamente legata
alla dimensione dell’unità di misura: se
dimezziamo il lato del quadrato unitario…
La misura è affetta
da una
indeterminazione
pari a 47 nuove
unità, ovvero a circa
12 cm2
31
GLI OBIETTIVI
A livello
operativo
A livello
espressivo
scegliere una unità registrare ed
di misura
esprimere
correttamente i
risultati delle
misure
eseguire i
rappresentarli
passaggi
correttamente sia
necessari alla
dal punto di vista
quantificazione
simbolico che
delle situazioni
grafico
operative
proposte.
A livello logico
individuare
grandezze fisiche
omogenee
confrontare diversi
modi di eseguire la
misura (diretta o
indiretta) e
riconoscerle simili
32
Esempio: l‘erbario
33
esercizio
• Quale area hanno le
foglie dell’erbario?
• Quale metodo puoi
utilizzare per
misurarle?
• le foglie di uno stesso
albero hanno tutte la
stessa area?
34
LA MISURA DEI VOLUMI
35
Il metodo “classico”:
Misura delle
Calcolo
dimensioni lineari
(base, altezza, profondità)
(base X altezza X profondità)
Definizione
dell’unità di
misura, il m3
volume e capacità indicano al stessa
grandezza fisica: lo spazio. Si può
cercare una unità di misura omogenea
al volume o alla “capacità”
36
Unità di misura omogena
per il volume:
il “blocchetto”
per la capacità:
il “bicchierino”
37
La taratura del recipiente:
un concetto non banale
La conservazione del volume
nell’operazione di travaso
38
LA FORZA
39
IL CONCETTO DI FORZA
E’ familiare a tutti
ma…
spesso l’idea che se ne ha non coincide
con la definizione che se ne dà in fisica
40
Qualche concetto base
Se la forza
applicata ad un
corpo è nulla, il
corpo rimane
fermo o si muove
a velocità
costante
1a legge della dinamica
41
La somma di tutte le forze agenti su un
corpo provoca in questo una variazione
di velocità dipendente dalla massa del
corpo stesso
La accelerazione è dovuta all’azione di
una o più forze
2a legge della dinamica
42
Introduzione alla forza
Metodo statico
Metodo dinamico
43
statico
Premisura
Misura
Confronti indiretti
Analisi degli effetti
delle forze
Confronti diretti
44
Note didattiche
La forza non è direttamente
percepibile ma lo sono i suoi effetti.
Peso e forzapeso: due
concetti
comunemente
percepiti
come diversi
45
Massa e peso
46
Diversi modi di definire la massa
Quantità di materia
La massa inerziale
La massa gravitazionale
47
Note didattiche
massa
Quanto è
grosso
Quantità di materia
volume
Spazio occupato
48
volume
Quantità
di materia
massa
Quanto
pesa
49
massa
volume
Sono facilmente confusi, si possono
separare comprendendo che le
operazioni per misurarli sono diverse
Forza peso
50
La conservazione della massa
Il concetto di massa è “più
fondamentale” di quello di volume
perché
La massa si conserva in ogni
trasformazione mentre il volume può
cambiare
51
La massa totale si è conservata
52
Esercitazione n1
• Progettare un’attività didattica che introduca al
concetto di misura,
• produrre una scheda di lavoro per gli studenti
che li guidi nella realizzazione di strumenti di
misura non convenzionali per una delle seguenti
grandezze fisiche:
–
–
–
–
–
Lunghezza
Superficie
Volume
Massa
Tempo
53