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ITIS “G. Ferraris” - Acireale F2 Fisica al Ferraris
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Mettere gli studenti in grado di leggere grafici [spazio-tempo] e [velocità-tempo] e di interpretarli, collegandoli tra di loro. In particolare:
· Sfruttare le conoscenze delle grandezze relative al moto, già in possesso degli studenti, per creare la percezione tra il proprio movimento e la sua rappresentazione sullo schermo.
· Verificare la rispondenza tra precedenti cognizioni degli allievi e la corretta descrizione del moto.
· Precisare, o anche introdurre, il significato dei valori positivi e negativi assunti dalle grandezze, di pendenza di una curva, di area racchiusa tra curve rappresentative e asse dei tempi.
Gli studenti osserveranno i grafici s(t) e v(t) muovendosi essi stessi davanti al sensore di posizione.
Questo esperimento (sarebbe meglio chiamarlo osservazione) è assolutamente introduttivo, e non richiede la conoscenza di alcun concetto strettamente "di fisica". Si richiede solo una minima capacità di rappresentare dati su carta e di interpretare un grafico cartesiano.
· Interfaccia per computer, e software Datastudio.
· Un sensore di posizione ad ultrasuoni
1. Collegate l'interfaccia al computer e accendetela. Accendete quindi il computer.
2. Ponete il sensore sul bordo del tavolo, puntato verso uno spazio libero ragionevolmente ampio.
3. Predisponete il programma per raccogliere dati per 15 secondi. E' consigliabile che lo sperimentatore tenga davanti a sé un cartone o un grosso libro di dimensioni almeno 20 x 20 cm, che assolverà ottimamente alla funzione di riflettere le onde ultrasoniche emesse dalla sonda di posizione. Anche camminare con passi cortissimi e frequenti migliora la pulizia del segnale.
4.
Ponete il vostro "camminatore" a circa un metro dal sensore; premendo Avvia cominciate la raccolta dati. Vedrete i grafici s(t) e v(t) disegnarsi.
1. Potete "leggere" direttamente il grafico. Per esempio "maggiore inclinazione della funzione spazio = maggiore velocità". Oppure "grafico velocità piatto = velocità costante" (e non posizione costante, come spesso si tende a sbagliare), eccetera.
1. Notare come il camminare umano sia tutt'altro che un moto uniforme
NOTE PER L'INSEGNANTE
Il lavoro va diviso in due parti:
1. Sfruttare le possibilità di costruire grafici in tempo reale e creare un legame tra la percezione del proprio moto e ciò che appare sullo schermo (il legame diventa importante per l'analisi di altre situazioni sperimentali)
2. Analizzare in modo più impersonale i grafici per sfruttarne appieno le informazioni e renderne padroni gli allievi.
La straordinaria potenza del sistema on-line consente di vedere immediatamente rappresentato il proprio movimento con qualunque incertezza o scarto che viene immediatamente visualizzato. Così gli studenti imparano, senza sforzo, a lavorare con i grafici, a leggerli e a interpretarli.
Quando si opera con gli studenti le discussioni e le proposte di modifica sorgono così spontanee e ricche che il problema è opposto a quello normale: bisogna cercare di disciplinarle!
Si può iniziare chiedendo a uno studente di stare fermo davanti al sonar, confrontando chi riesce a stare più fermo, discutendo nel contempo su ciò che appare sul monitor, ponendo in un primo tempo l'attenzione sul qualitativo; il quantitativo può essere affrontato in un secondo momento.
Si può chiedere ad alcuni studenti di cercare di muoversi a velocità costante in allontanamento dal sensore, confrontando poi comportamenti diversi; si può infine chiedere dei movimenti in avvicinamento e allontanamento in modo che venga registrata l'inversione del moto.
Significatività dell'esperimento con un sistema di acquisizione on-line
Nessun esperimento tradizionale riesce a trasmettere l'immediatezza e la potenza ottenuta con il sistema on-line; infatti in questo caso c'è una grande efficacia, poiché allo studente viene offerto un ruolo centrale di protagonista, pur mantenendo quello di osservatore. Il docente, o forse è meglio dire l'animatore, sollecita e, alla fine, sistematizza le attività e le osservazioni degli studenti, giocando un ruolo che lo avvicina al piano sul quale operano gli studenti, fino al punto di farlo diventare uno studente esperto. Cambia completamente la strategia legata al processo di apprendimento.
La contemporanea visualizzazione sullo schermo dell'andamento della posizione e della velocità (calcolata in tempo reale per via numerica) consente confronti e valutazioni dei due grafici, è perciò uno strumento utile a far comprendere i concetti di velocità massima, minima, positiva, negativa durante l'andamento del fenomeno.
E' importante che l'insegnante prima di utilizzare lo strumento in classe prenda familiarità con il software in modo da evitare o limitare tempi vuoti nella ricerca dei comandi da impartire e da potere dedicare tutta la propria attenzione ad osservare e dibattere con gli allievi l'andamento dell'esperimento.
