La presente proposta didattica si pone l’obiettivo di introdurre le macchine semplici mediante un approccio di tipo sperimentale.

Le finalità dell’approccio sperimentale sono:

• accrescere la motivazione ad apprendere: generalmente gli allievi sono disposti ad imparare ciò che ritengono utile per la loro vita quotidiana e per il loro futuro professionale. La fisica dei manuali, insegnata in modo dogmatico, viene percepita come un accumulo di formule e regole, un astratto esercizio mentale slegato dalla realtà;
• acquisire abilità nell’utilizzare gli strumenti occorrenti.

L’attività didattica proposta si basa su un approccio di tipo induttivo: partendo dall’osservazione diretta del funzionamento della macchina, si cerca di arrivare a definire la relazione che lega le forze coinvolte.

L’insegnamento della fisica attraverso il metodo scientifico stimola la curiosità e la motivazione all’apprendimento, e, in un secondo momento favorisce e sviluppa gradualmente la capacità di astrazione.

La classe viene divisa in gruppi di 3 – 4 elementi. Viene, quindi, consegnata loro la scheda studente, che contiene la sequenza delle operazioni da compiere per realizzare le esperienze proposte e una parte da compilare al termine degli esperimenti di laboratorio .

Obiettivi:

• Sapere individuare in una leva il fulcro, la potenza e la resistenza
• Saper distinguere le leve di I, II e III genere
• Saper distinguere tra leve vantaggiose, svantaggiose e indifferenti
• Saper distinguere una carrucola fissa da una carrucola mobile
• Saper individuare il fulcro e l’asse di rotazione in una carrucola fissa e in una carrucola mobile
• Saper applicare le condizioni di equilibrio alle carrucole
• Saper determinare la forza motrice da applicare per equilibrare la resistenza in una carrucola fissa, in una carrucola mobile e in un paranco semplice

Metodi didattici:

• Lezione frontale
• Attività di laboratorio
• Lezione partecipata

Prerequisiti:

1. Concetto di forza
2. Le forze come vettori
3. Equilibrio di un corpo
4. Momento di una forza

Descrizione dell’attività

Nella prima fase dell’attività didattica, l’insegnante introduce le leve ed i suoi elementi fondamentali, evidenziando che a seconda della reciproca posizione del fulcro, della resistenza e della forza motrice possiamo avere tre tipi di leve:

• le leve di primo genere, in cui il fulcro si trova tra la resistenza e la forza motrice, con i relativi esempi, sottolineando che possono essere vantaggiose, svantaggiose o indifferenti;
• le leve di secondo genere, in cui la resistenza si trova tra il fulcro e la forza motrice, sottolineando che sono sempre vantaggiose;
• le leve di terzo genere, in cui la forza motrice si trova tra il fulcro e la resistenza, sottolineando che sono sempre svantaggiose.

Nella seconda fase dell’attività si introducono le forze biologiche come esempio di leve presenti nel corpo umano. A tal proposito si utilizzano le sagome di parti del corpo vincolate in un punto e sostenute in posizione orizzontale con un dinamometro applicato in un altro punto. L’equilibrio dei momenti che si realizza con il dinamometro quando si aggiunge in un punto della sagoma un pesetto permette di capire il tipo di forza esercitata dai muscoli nelle diverse situazioni (Esperienza 1).

Nella terza fase dell’attività si introducono le carrucole, e, precisamente, la carrucola fissa, la carrucola mobile e il paranco semplice. Si utilizza un approccio di tipo induttivo, che inizia con la costruzione materiale di queste macchine semplici e si conclude con la definizione rigorosa e sistematica delle condizioni di equilibrio e con la determinazione della forza motrice necessaria per equilibrare il peso di un corpo (Esperienze 2 e 3).

L’attività didattica proposta si pone l’obiettivo di introdurre le macchine semplici mediante un approccio di tipo sperimentale. L’insegnamento della fisica attraverso il metodo sperimentale stimola, inizialmente, la curiosità e la motivazione all’apprendimento, e, in un secondo momento, favorisce e sviluppa gradualmente la capacità di astrazione e formalizzazione.

Le finalità dell’approccio sperimentale che l’insegnante si propone in questo intervento sono principalmente le seguenti:

• accrescere la motivazione ad apprendere: generalmente gli allievi sono disposti ad imparare ciò che ritengono utile per la loro vita quotidiana e per il loro futuro professionale. La fisica dei manuali, insegnata in modo dogmatico, viene percepita come un accumulo di formule e regole, un astratto esercizio mentale slegato dalla realtà;
• acquisire abilità nell’utilizzare gli strumenti occorrenti;
• costruire la relazione che lega le forze in gioco, usando le conoscenze già acquisite e partendo dalla manipolazione di oggetti concreti, che permettono realmente di capire il funzionamento delle macchine in esame.

Gli allievi, suddivisi in gruppi di 4 – 5 elementi, realizzano, con la guida del docente e seguendo le schede studente fornite loro, le esperienze proposte, registrando le proprie osservazioni e riflessioni sulle schede e traendo le opportune conclusioni in base all’esperienza svolta e alle conoscenze già acquisite.

Al termine di ogni esperienza l’insegnante, dopo aver discusso con gli studenti, formalizza i risultati teorici.