Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 OGGETTI E CONCETTI: energia La fionda Lanciare piccoli oggetti • forza ed energia • trasformazioni di energia • misura dell’energia trasferita La catapulta Lanciare palline • forza ed energia • trasformazioni di energia • misura dell’energia trasferita La giostra a gravità Cadere e girare • forza ed energia • trasformazioni di energia • misura dell’energia Rotolare • immagazzinamento di energia • trasformazioni di energia La pistola trasparente Sparare palline • immagazzinamento di energia • trasformazioni di energia Il serpentone dell’energia Giocare a domino Il barattolo che torna indietro D. Allasia, V. Montel, G. Rinaudo, Dipartimento di Fisica Sperimentale, Università di Torino “S.I.S. – Indirizzo Scienze Naturali e Indirizzo Fisico - Matematico - A. A. 2003 – 2004” • trasformazioni di energia E-1 Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Energia: la fionda Oggetti: un bastoncino robusto a forma di Y, un elastico, alcune palline (di plastica leggera o di carta appallottolata) Attività: • tenere il manico della fionda con una mano • con l’altra tirare l’elastico stringendo la pallina tra le dita • scegliere la giusta orientazione prima di lasciare andare la pallina • chiedere a un collega di misurare la forza, utilizzando un dinamometro o correlandola all’allungamento dell’elastico • calcolare l’energia in gioco (usando una forza media, che potrebbe essere pari a circa la metà della forza massima applicata alla fine dell'allungamento) Concetti: • l’energia - può assumere forme diverse, passare da un corpo all’altro, trasformarsi da una forma all’altra, essere immagazzinata, passando o trasformandosi, fa “cose utili •il lavoro - è dato dal prodotto della forza per lo spostamento - permette di valutare quanta energia è stata trasferita o trasformata • unità di misura dell’energia nel sistema SI: il joule (J) è il lavoro compiuto dalla forza di 1 N che si sposta di 1 m nella sua direzione Aspetti didattici: - fare forza per …. ottenere un risultato utile - le molte forme dell’energia - la distanza raggiunta nel lancio non dipende solo dalla forza o solo dallo spostamento ma dall’insieme dei due, cioè dall'energia trasferita dopo prima Fde tratto lungo cui agisce la forza Attacco (spunti e continuità): - gare di lanci Sicurezza Utilizzando gli elastici, si presti particolare attenzione nella eventuale presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle regole e/o di certi tipi di handicap Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia – La scienza in altalena – Schede di giochi e scienza - Editoriale Scienza, Trieste, 1999 (C) - www.iapht.unito.it (L) - www.funsci.com (L) E-2 Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Energia: la catapulta Oggetti: un cucchiaio, una molla, un supporto, una pallina leggera (di plastica o di carta appallottolata) Attività: • fissare, con la colla o con lo scotch, la molla e il fondo del manico del cucchiaio al supporto e assicurare l’altro estremo della molla al manico del cucchiaio • tenere fermo il supporto con una mano, con l’altra spingere giù il cucchiaio e chiedere di misurare l’ “altezza” della molla compressa • eseguire il lancio, lasciando andare rapidamente il cucchiaio Concetti: • l’energia - può assumere forme diverse, passare da un corpo all’altro, trasformarsi da una forma all’altra, essere immagazzinata, passando o trasformandosi, fa “cose utili • il lavoro - è dato dal prodotto della forza per lo spostamento - permette di valutare quanta energia è stata trasferita o trasformata • unità di misura dell’energia nel sistema SI: il joule (J) è il lavoro compiuto dalla forza di 1 N che si sposta di 1 m nella sua direzione Aspetti didattici: - fare forza per …. ottenere un risultato utile - le molte forme dell’energia - la distanza raggiunta nel lancio non dipende solo dalla forza o solo dallo spostamento ma dall’insieme dei due, cioè dall'energia trasferita Attacco (spunti e continuità): - gare di lanci Sicurezza Nell’uso delle molle, si presti particolare attenzione nella eventuale presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle regole e/o di certi tipi di handicap Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia – La scienza in altalena – Schede di giochi e scienza - Editoriale Scienza, Trieste, 1999 (C) - www.iapht.unito.it (L) - www.funsci.com (L) E-3 Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Energia: la giostra a gravità Oggetti: una base di supporto, il coperchio di una scatola cilindrica, una matita esagonale con la punta temperata, dado e controdado con diametro interno tali da poter inserire la matita con una buona tenuta, un rocchetto, un’asta di legno, un blocco di legno, una piccola puleggia, un robusto cordoncino lungo circa 1 metro, un dado pesante Attività: • fare un buco nel centro del coperchio cilindrico (che servirà come piattaforma della giostra) e inserire in esso la matita, controllando di avere una buona tenuta • fissare la piattaforma a una distanza di circa 5 cm dalla punta della matita usando dado e controdado • fare un buco con un diametro più largo di quello della matita vicino a un’estremità dell’asticciola di legno per fissare il blocco di legno verticalmente vicino al bordo della base di supporto • fissare la puleggia e, dalla parte opposta, fissare l’asticciola di legno; inserire verticalmente la matita nel buco all’estremità opposta dell’asticciola di legno e inserire il rocchetto sulla parte superiore della matita con una buona tenuta; arrotolare il cordoncino sul rocchetto e legare il dado pesante all’altra estremità. • mettere la base di supporto vicino al bordo del tavolo, arrotolare la parte libera del cordoncino sul rocchetto e lasciare scendere il dado • calcolare il lavoro fatto dalla forza di gravità del dado (che avrete preventivamente pesato) Concetti: • l’energia - può assumere forme diverse, passare da un corpo all’altro, trasformarsi da una forma all’altra, essere immagazzinata, passando o trasformandosi, fa “cose utili •il lavoro - è dato dal prodotto della forza per lo spostamento - permette di valutare quanta energia è stata trasferita o trasformata • unità di misura dell’energia nel sistema SI: il joule (J) è il lavoro compiuto dalla forza di 1 N che si sposta di 1 m nella sua direzione Aspetti didattici: - fare forza per …. ottenere un risultato utile - le molte forme dell’energia - le variabili che intervengono nella caduta dei dadi sono: la lunghezza del filo (cioè il dislivello) la massa del dado, la velocità …. Attacco (spunti e continuità): - richiami ed analisi di situazioni del quotidiano (luna park …) Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia – La scienza in altalena – Schede di giochi e scienza - Editoriale Scienza, Trieste, 1999 (C) - www.iapht.unito.it (L) E-4 Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Energia: il barattolo che torna indietro Oggetti: due barattoli con il coperchio rimovibile, un elastico robusto di lunghezza circa doppia di quella del barattolo, due dadi di bullone molto pesanti Attività: •fare due buchi al centro sia della base sia del coperchio rimovibile di uno dei due barattoli • far passare l’elastico attraverso il dado e poi attraverso i buchi della base e del coperchio, unendo le due estremità in modo da formare un cappio con il dado appeso a metà della corda, come mostrato in figura. • nell’altro barattolo mettere il secondo dado • in entrambi i casi, individuare le forze, gli “spostamenti” coinvolti e il lavoro fatto Concetti: l’energia - può assumere forme diverse, passare da un corpo all’altro, trasformarsi da una forma all’altra, essere immagazzinata - passando o trasformandosi, fa “cose utili • il lavoro - è dato dal prodotto della forza per lo spostamento - permette di valutare quanta energia è stata trasferita o trasformata Aspetti didattici: - le proprietà dell’energia - energia potenziale ed energia cinetica - attrito Sicurezza Nell’uso degli elastici, si presti particolare attenzione nella eventuale presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle regole e/o di certi tipi di handicap Attacco (spunti e continuità): - analisi di giochi e giocattoli “a carica” Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia – La scienza in altalena – Schede di giochi e scienza - Editoriale Scienza, Trieste, 1999 (C) - S.M.S. “E. Fermi” di Burolo - Attività di Laboratorio Scientifico (A) - www.iapht.unito.it (L) E-5 Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Energia: la pistola trasparente Oggetti: pistola giocattolo con involucro trasparente Attività: • applicare la forza alla molla inferiore attraverso il grilletto, producendo la compressione della molla per un certo tratto • la forza si trasmette alla molla superiore, che a sua volta si comprime, trasferendo l’energia alla pallina quando la molla viene rilasciata. Concetti: l'energia - può assumere forme diverse, passare da un corpo all’altro, trasformarsi da una forma all’altra, essere immagazzinata; - passando o trasformandosi fa “cose utili”, si conserva; - di conseguenza non si può creare né distruggere, - ci sono forme di energia “più utili” di altre, Aspetti didattici: - le proprietà dell’energia - la distanza raggiunta nel lancio non dipende solo dalla forza o solo dallo spostamento ma dall’insieme dei due, cioè dall'energia trasferita Attacco (spunti e continuità): -analisi di giochi e giocattoli “a carica” - gare di lancio Sicurezza Utilizzando il dispositivo a molla , si presti particolare attenzione nella eventuale presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle regole e/o di certi tipi di handicap Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia – La scienza in altalena – Schede di giochi e scienza - Editoriale Scienza, Trieste, 1999 (C) - www.iapht.unito.it (L) - www.funsci.com (L) E-6 Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Energia: il serpentone dell’energia Oggetti: cartoncini di uguali dimensioni, matite colorate, forbici ….. Attività: • preparare due tipi di cartoncini, sui quali siano stati: - scritti i “descrittori” (o “parole chiave”) relativi ai diversi tipi di energia di cui si è parlato (semplificando al massimo la nomenclatura … calore invece di energia termica, energia di movimento invece di energia cinetica, energia dei cibi invece di energia chimica, ….); - disegnati alcuni dispositivi o situazioni ambientali in cui entrano in gioco certi tipi di energia per trasformarla, oppure immagazzinarla. Come giocare • dividere i giocatori in gruppi, in seno ai quali sarà nominato un capogruppo che avrà il compito di agire in qualità di portavoce • distribuire un uguale numero di “carte-scritte” e di “carte-disegnate” a tutti i capogruppo, i quali a loro volta le affideranno ai propri compagni che le disporranno bene in vista davanti a sé, in attesa di utilizzarle • posta sul tavolo la prima “carta–scritta”, calare a turno una “carta-disegnata” abbinandola al tipo di energia indicata dalla “carta-scritta” che si trova già sul tavolo, altrimenti “passare” il gioco al gruppo successivo, il quale calerà la “carta-scritta” che esprime il tipo di energia che il dispositivo, rappresentato dalla carta in tavola, è in grado di fornire oppure utilizzare o trasformare o immagazzinare (altrimenti “passare” il gioco o “attaccarsi” in modo analogo all’altro lato del “serpentone”) • successivamente calare sul tavolo una carta (alternando scritti e disegni) con le modalità di collegamento di cui sopra Concetti: - l'energia può assumere forme diverse, passare da un corpo all’altro, - trasformarsi da una forma all’altra, essere immagazzinata; - passando o trasformandosi fa “cose utili”, si conserva; - di conseguenza non si può creare né distruggere, - ci sono forme di energia “più utili” di altre E-7 Aspetti didattici: - le proprietà dell’energia - il percorso creatosi con il “gioco del domino” aiuta a visualizzare che alcuni oggetti o situazioni sono dei veicoli per trasferire o per trasformare l’energia Riferimenti (dove, come e per chi): . S.M.S Fermi di Burolo - Attività di Lab. Scientifico (A) - www.iapht.unito.it (L) Attacco: gioco del domino