IL GALLEGGIAMENTOLA SPINTA DI ARCHIMEDE

CORSO DI LAUREA IN SCIENZE DELLA FORMAZIONE PRIMARIA

A.A. 2014/2015FONDAMENTI E DIDATTICA DELLA FISICA

DESTINATARI, LUOGHI E TEMPI

Questo progetto è stato pensato per gli alunni di una classe terza della scuola primaria.

Il progetto è stato realizzato, in accordo e con la collaborazione della maestra di scienze della suddetta classe, nel corso di due giornate scolastiche, all’interno dell’aula.

PROGETTAZIONE

Definizione degli obiettiviAnalisi di metodi e tecniche da porre in attoAnalisi/verifica della situazione iniziale e dei

prerequisitiSvolgimento delle attivitàVerifica e valutazione finale

OBIETTIVI Conoscenza dei principi base del

fenomeno del galleggiamento (principio di Archimede)

Cenni sulla figura di Archimede Osservare e sperimentare il fenomeno

del galleggiamento attraverso l’utilizzo di materiali

Porsi delle domande e giungere a delle risposte attraverso la manipolazione e la sperimentazione

Apprendere ed interiorizzare l’enunciato del principio di Archimede

Capire il ruolo esercitato da densità, volume, peso e massa nel fenomeno del galleggiamento

METODI E TECNICHE

BrainstormingDiscussione partecipataCooperative LearningProva di verifica finale

PREREQUISITI E SITUAZIONE INIZIALENel corso del seguente anno scolastico, gli alunni hanno avuto modo di trattare argomenti fondamentali come l’aria e l’acqua.

Nel corso del primo giorno si è ritenuto opportuno riprendere e consolidare la conoscenza di tali argomenti, oltre che la familiarità con alcuni termini chiave quali «fluido», «solido», «liquido», «aeriforme». Si è praticata quindi un’attività di BRAINSTORMING, attraverso delle domande-stimolo e richiamando esempi concreti. Allo stesso modo è stato ripreso il concetto di «misura», di «volume» e la differenza tra massa e peso.

Cos’è un fluido?Un materiale che non ha forma propria, cioè che si deforma illimitatamente assumendo la forma del

recipiente che lo contiene

Il fluido può essere allo

stato liquido…

…o a quello aeriforme, che non ha né forma

né volume definiti

Cos’è un solido?Un materiale che, al

contrario del fluido, ha una forma propria e un

volume predefinito

Confrontare l’oggetto con

un’unità di misura scelta e stabilire

quante volte l’unità è contenuta nella

grandezza

MISURARE SIGNIFICA…

CHE COS’E’ IL VOLUME?

Il volume di un corpo è lo spazio che esso occupa, la misura

dello spazio occupato da un corpo.

L’unità di misura utilizzata dal Sistema Internazionale è il m3.

QUAL E’ LA DIFFERENZA TRA PESO E MASSA?

Il peso è la forza di attrazione di un corpo verso il centro della Terra (o di un altro pianeta): dipende dall’accelerazione di gravità. Si misura in Newton

La massa è la quantità di materia di un corpo,

è una proprietà intrinseca, che non varia al variare del luogo in cui

il corpo si trova. Si misura in chilogrammo

19%3

25%4

50%8

6%1

Totale alunni (16)

Non so/non ricordoDiscreta conoscenzaBuona conoscenzaOttima conoscenza

VERIFICA PREREQUISITI

PRIMA ATTIVITA’Descrizione attività: per iniziare ho posto delle domande-stimolo legate all’esperienza quotidiana sul fenomeno del galleggiamento, stimolando la riflessione sullo stesso.

Si è passati poi ad un semplice esperimento, utilizzando:- un contenitore (recipiente) riempito d’acqua- oggetti di varia natura (un tappo, una batteria, un evidenziatore, una molla, una

caramella etc.)

I bambini hanno inserito tale materiale all’interno del recipiente e hanno osservato che alcuni oggetti sono rimasti sospesi sulla superficie dell’acqua, ovvero hanno «galleggiato», altri invece hanno raggiunto il fondo del recipiente, ovvero sono «affondati». I bambini avevano già assistito a situazioni del genere, ma attraverso questa attività hanno avuto modo di riflettere su di esse e soprattutto hanno iniziato a domandarsi perché ciò avviene. Infine ho chiesto agli allievi la loro opinione in proposito.

Dopo aver ascoltato le risposte degli allievi, ho introdotto brevemente la figura di Archimede come qualcuno che ha dato una risposta a questa domanda.

SECONDA ATTIVITA’«LA TINOZZA DI ARCHIMEDE»

Descrizione attività: dopo aver introdotto brevemente ai bambini la figura del matematico di Siracusa, ho voluto riproporre la situazione di Archimede nella tinozza, utilizzando come recipiente un secchio, colmo d’acqua. Ogni bambino ha introdotto il proprio braccio e la propria mano dentro al secchio e ha osservato che il livello dell’acqua s’innalzava e parte di essa fuoriusciva dal secchio, mentre nel momento in cui si toglieva il braccio il livello dell’acqua si abbassava nuovamente.

TERZA ATTIVITA’

Descrizione attività: abbiamo utilizzato come recipiente un misurino graduato (di quelli che si usano in cucina). Inizialmente il recipiente è vuoto, ovvero contiene solo un fluido: l’aria.Abbiamo modellato della plastilina fino a formare un corpo compatto, assumendo la forma di un cubo. Abbiamo legato il cubo con dello spago e formato un filo, in modo da poterlo legare ad un’asta, ovvero una penna che è stata posta sopra il recipiente, così da mantenere il cubo sospeso nel recipiente stesso. Al cubo abbiamo applicato uno stuzzicadenti, così che ci risultasse più facile segnare la posizione del cubo stesso sul recipiente.A questo punto abbiamo potuto osservare il cubo immerso in un fluido, che è l’aria, e con un pennarello abbiamo segnato la sua posizione sul recipiente.Abbiamo poi versato dell’acqua nel recipiente, fino a sommergere completamente il cubo; abbiamo infine segnato la nuova posizione del cubo e osservato che è leggermente cambiata rispetto alla precedente.

PRINCIPIO DI ARCHIMEDE«Un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto che è pari al peso del volume di fluido spostato»

Tale spinta è detta «spinta di Archimede», o «forza di Archimede». Se questa è maggiore della forza peso, il corpo galleggia. Se invece è minore della forza peso, il corpo affonda.

FA > FP

FA < FP

galleggia

affonda

QUARTA ATTIVITA’

Descrizione attività: abbiamo utilizzato ancora una volta come recipiente il misurino graduato, riempito d’acqua. Abbiamo modellato della plastilina fino a formare una pallina dal corpo compatto, che è stata immersa in acqua. Abbiamo osservato che la pallina è affondata. Poco dopo abbiamo modellato la stessa plastilina diversamente, dandole questa volta una forma concava (come una barchetta) e l’abbiamo immersa in acqua, osservando che la plastilina ha galleggiato. «Cosa è cambiato?» Nel primo caso la pallina affonda perché il suo peso è superiore rispetto alla spinta di Archimede; nel secondo caso, la massa è la medesima ma il corpo non è più compatto e ha un volume maggiore, quindi sposta un volume d’acqua che esercita una spinta maggiore del proprio peso. Per terminare, abbiamo utilizzato dei confetti che abbiamo posto sulla plastilina a forma di barchetta e abbiamo osservato che questa ha continuato a galleggiare: è il principio grazie al quale le navi galleggiano.

CHE COS’E’ LA DENSITA’?

La densità di una sostanza è la sua massa per unità di volume. Si misura in kg/m3.d= m/vI corpi con densità minore galleggiano; i corpi con densità maggiore affondano. Questa proprietà è alla base del principio di Archimede.

QUINTA ATTIVITA’Abbiamo utilizzato:- Un recipiente di vetro- Del miele- Del detersivo- Dell’olio- Dell’acquaI bambini hanno versato uno alla volta ognuno dei suddetti liquidi nel recipiente di vetro e hanno osservato che questi non si mescolano tra loro, bensì si stratificano. A questo punto ho posto delle delle domande-stimolo: “perché succede questo?”, “da cosa dipende?”, “qual è il liquido più denso?”, “quale il meno denso?”.Sono stati ripresi i concetti di “miscuglio omogeneo” e “miscuglio eterogeneo”.

SESTA ATTIVITA’Abbiamo utilizzato:- Due bicchieri riempiti d’acqua- Sale- UovaDescrizione attività: i bambini hanno prima inserito l’uovo in un bicchiere con acqua dolce, e hanno visto che l’uovo è affondato. Poi hanno inserito 10 cucchiaini colmi di sale in un secondo bicchiere, hanno inserito lo stesso uovo e hanno visto che questa volta ha galleggiato.

VERIFICA E VALUTAZIONEPer verificare gli apprendimenti ho utilizzato la seguente scheda:

19%3

31%5

44%7

6%1

Totale alunni (16)

da 3 a 56 (sufficienza)da 7 a 910

VALUTAZIONE