Didattica della Fisica Alla scoperta dell’acqua e delle sue proprietà

Presentazione sul tema: "Didattica della Fisica Alla scoperta dell’acqua e delle sue proprietà"— Transcript della presentazione:

1 Didattica della Fisica Alla scoperta dell’acqua e delle sue proprietà

2 Le indicazioni nazionali 2012
Le Indicazioni Nazionali, in riferimento alle scienze, sottolineano l’importanza dell’osservazione dei fatti e dello spirito di ricerca, in quanto elementi essenziali di un efficace insegnamento. Gli alunni incoraggiati e coinvolti, senza un ordine temporale rigido e senza forzare alcuna fase, dovrebbero essere portati a porre domande sui fenomeni e sulle cose, a progettare esperimenti/esplorazioni seguendo ipotesi di lavoro e a costruire i loro modelli interpretativi. Il lavoro individuale e di gruppo sono visti come mezzi per un apprendimento che si costruisce imparando anche attraverso i propri errori e quelli altrui. Gli alunni sono portati ad argomentare le proprie ipotesi, ad accettare quelle degli altri, a far emergere le loro idee originali e a capire ciò che studiano. I bambini dovrebbero saper descrivere le attività di ricerca in testi di vario tipo (racconti orali, testi scritti, immagini, disegni, schemi, mappe, tabelle, grafici, ecc.), sintetizzando il problema affrontato, l’esperimento progettato, la sua realizzazione e i suoi risultati, le difficoltà incontrate, le scelte adottate, le risposte individuate. L’impostazione metodologica deve tener conto dei contenuti trasversali per evitare la frammentarietà nozionistica e per costruire invece un continuum.

3 Traguardi per lo sviluppo delle competenze al termine della scuola primaria
  L’alunno sviluppa atteggiamenti di curiosità e modi di guardare il mondo che lo stimolano a cercare spiegazioni di quello che vede succedere; esplora i fenomeni con un approccio scientifico: con l’aiuto dell’insegnante, dei compagni e in modo autonomo, osserva e descrive lo svolgersi dei fatti, formula domande, anche sulla base di ipotesi personali, propone e realizza semplici esperimenti; individua nei fenomeni somiglianze e differenze, fa misurazioni, registra dati significativi, identifica relazioni spazio/temporali; espone in forma chiara ciò che ha sperimentato, utilizzando un linguaggio appropriato; ricava da varie fonti (libri, internet, discorsi degli adulti, ecc.) informazioni e spiegazioni sui problemi che lo interessano.

4 Alla scoperta dell’acqua e delle sue proprietà
CLASSE COINVOLTA: IV PRIMARIA

5 Obiettivi di apprendimento
Metodologia Brainstorming . Conversazione guidata. Lezione frontale. Narrazione. Problem Solving. Didattica laboratoriale. Ricerca-azione . Strumenti: Immagini. Materiali per gli esperimenti. Collegamenti interdisciplinari Italiano (formulazioni di frasi in forma scritta e orale). Arte e immagine (creazione di piccoli fiori di carta utilizzati durante l’esperimento sulla capillarità; produzione di un disegno personale). Cittadinanza e Costituzione (l’acqua come bene da salvaguardare, perché necessaria alla vita). Obiettivi di apprendimento Comprendere la struttura dell’atomo e della molecola dell’acqua. Sperimentare e riconoscere il concetto di solubilità. Sperimentare e riconoscere il concetto di tensione superficiale. Identificare le principali leggi fisiche alla base del fenomeno della capillarità.

6 Risultati attesi in termini di competenze
Promuovere la pratica laboratoriale scientifica, formale e informale e il metodo sperimentale. Sviluppare la capacità di chiedersi “perché” di fronte a fenomeni naturali. Usare a vantaggio di sé e degli altri quello che si impara. Prove accertamento prerequisiti: Frasi da formulare in maniera scritta e orale. Verifica esiti in uscita: Attività “leghiamo le molecole dell’acqua”. Test somministrato ad inizio percorso e a fine percorso (confronto tra le risposte date nelle due diverse fasi, riproponendo lo stesso test). Produzione di un disegno personale su uno degli argomenti affrontati. Valutazione: La valutazione, basata sull’osservazione e sulla registrazione del processo di sviluppo formativo personale dell'alunno, tiene conto dei risultati ottenuti nelle prove di verifica, delle competenze acquisite, ma anche di vari aspetti legati alla persona: situazione di partenza e prerequisiti, capacità di apprendimento, modalità di lavoro e di studio, interesse, impegno, partecipazione alle attività, autonomia personale e disponibilità a relazionarsi con gli altri.

7 BREVE SINTESI DEI CONTENUTI:
Realizzazione di un percorso didattico sulla composizione chimica dell’acqua, sulle proprietà e sui vantaggi per la vita. BREVE SINTESI DEI CONTENUTI: 1) Breve introduzione focalizzata sulla composizione della molecola dell’acqua. 2) L’acqua è un solvente, è in grado di sciogliere molte sostanze. 3) La tensione superficiale: le molecole che compongono l’acqua si attraggono l’una con l’altra. Si tratta di una grande forza e spiega la formazione di una goccia perfetta e perché, osservando bene l’acqua in superficie, appare protetta da una specie di pellicola. 4) La capillarità: l’acqua in certe condizioni sale verso l’alto, ovvero all’interno di canali sottili come capelli. La forza che spinge le molecole dell’acqua ad attaccarsi ad altri materiali fa sì che esse riescano a risalire come se si arrampicassero lungo delle pareti. Le piante sfruttano questa proprietà, trasportando l'acqua dalle radici alle foglie. Incontriamo il fenomeno nella vita di ogni giorno quando, ad esempio, vediamo l'umidità risalire dal terreno lungo i muri di una casa, oppure quando usiamo uno straccio o una spugna per assorbire l'acqua.

8 Lo sviluppo delle attività parte dalla considerazione che l’elemento acqua ha per il bambino una grande valenza affettivo - emozionale sin dalla più tenera età; rappresenta qualcosa che si impara a conoscere attraverso i sensi e può diventare oggetto di osservazione sperimentale, con l’obiettivo di imparare a conoscere le sue proprietà e di comprendere l’enorme importanza che essa ricopre per la vita dell’uomo e di tutte le creature viventi sulla terra. Il percorso parte dall’esperienza pregressa degli allievi maturata in contesti formali e informali e tenta di sistematizzare gradualmente le sensazioni e le osservazioni informali in osservazioni sperimentali scientifiche.

9 Siamo tutti degli scienziati
I compiti dello scienziato sono: -osservare i diversi fenomeni; -trovare la spiegazione al perché accadono; -cercare di volgerli al vantaggio dell’uomo. Per riuscirci lo scienziato si pone molte domande: PERCHE’ accade un certo fenomeno? CHE COSA lo caratterizza? QUANDO e in quali condizioni avviene? DOVE è possibile osservarlo?

10 Il metodo sperimentale
Lo scienziato osserva un fenomeno e si pone delle domande riguardo a esso: perché accade? Quando, come e dove si verifica? Quali rapporti ci sono fra i suoi vari aspetti? Poi formula un’ipotesi per dare una prima risposta alle domande. Quindi compie esperimenti per verificare se la sua ipotesi è giusta. Infine trae una conclusione, che esprime il risultato della sua indagine. INIZIO OSSERVAZIONE DI UN FENOMENO DA CUI NASCE UNA DOMANDA FORMULAZIONE DI UN’IPOTESI UNO O PIU’ ESPERIMENTI CONFERMANO L’IPOTESI si CONCLUSIONE E SPIEGAZIONE DEL FENOMENO FINE

11 Prerequisiti L’alunno rispetta, all’interno del gruppo dei bambini coinvolti, le regole di comportamento per parlare, lasciar parlare e ascoltare; riconosce e descrive alcune caratteristiche dell’acqua; comprende il rapporto uomo e natura; conosce l'importanza di un corretto utilizzo delle risorse naturali per la salvaguardia dell'ambiente.

12 Se dico la parola “acqua”, cosa ti viene in mente
Se dico la parola “acqua”, cosa ti viene in mente? Potremmo vivere senza l’acqua? Cosa possiamo fare con l’acqua? ACQUA

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17 Cos’è l’acqua? Storia di piccoli pesci che non sanno cosa sia l’acqua
Mostriamo un’immagine di un famoso cartone animato, molto familiare ai bambini, che parla di piccoli pesci e del loro mondo. Partiamo da un’ipotetica domanda posta da alcuni simpatici pesciolini, che non hanno mai sentito la parola acqua, che non immaginano di viverci immersi e di non poter sopravvivere senza di essa. Ehi ragazzi, com’è l’acqua?i Cos’è l’acqua? L’acqua per i pesci è invisibile, sebbene ci sguazzino dentro. Non ha colore, però riflette quello degli oggetti: il mare è di colore blu perché riflette il cielo. Non ha neanche un sapore né un odore.

18 Discussione guidata: spieghiamo ai pesci cos’è l’acqua
Avviamo una discussione guidata sui concetti che i bambini hanno già appreso con l’intento di sistematizzarli e porre attenzione ad alcune caratteristiche. I bambini saranno portati a raccontare ipoteticamente, come se avessero davanti i simpatici pesciolini, cos’ è l’acqua, come la riconoscono e l’importanza.

19 Facciamo rispondere ai bambini alla domanda posta dai pesciolini “bambini, i pesciolini hanno fatto una domanda, proviamo a parlargli dell’acqua: cos’è, a cosa serve, dove la troviamo” … È un liquido Forma i mari, i fiumi, gli stagni. È un liquido necessario per dissetarci È una cosa importante per la vita È fatta da tante gocce messe insieme È un liquido trasparente, se mi bagno la mano non vedo nulla Possiamo berla e i pesci possono viverci solo se è pulita È importante per lavarci e per giocare È il posto dove vivono i pesci. Forma il mare Se mettiamo troppo cibo nella casetta del pesce, il pesce muore Serve per pulire e per cucinare.

20 Le parole della scienza:
Cari bambini dovete sapere che ci sono degli strumenti che ingrandiscono le cose e possiamo vedere e studiare la loro composizione. Adesso vi parlo dell’acqua. Vi presento una goccia d’acqua! Bambini, io sono piccola piccola, ma sono formata da “particelle” (piccolissime parti) ancora più piccole di me. Non mi credete? Seguite e vedrete. Le parole della scienza: “particelle”

21 Viaggio alla scoperta dell’acqua. Entriamo in una piccola gocciolina.

22 Ogni sostanza è formata da molecole dello stesso tipo.
Osserviamo da vicino la composizione dell’acqua e vediamo perché le sue particelle restano cosi unite. Tutto quello che vediamo attorno a noi è fatto di materia: noi stessi, i nostri compagni, il banco, la carta. E’ evidente che la materia di cui è fatto un fiore è diversa da quella di cui è fatto un sasso: i diversi tipi di materia si chiamano sostanze. Ogni sostanza è formata da molecole dello stesso tipo.

23 La molecola: la più piccola parte della sostanza.
La molecola è composta dagli atomi

24 La molecola di acqua

25 Cosa sono gli atomi? Sono particelle piccolissime che formano tutto.
CAPIAMO PERCHE’ H2O Questa formula chimica indica che ogni molecola (la più piccola parte) dell'acqua è composta da due atomi di idrogeno e da uno di ossigeno. Molecola di acqua: 3 atomi di ossigeno + 2 di idrogeno Atomo idrogeno Cosa sono gli atomi? Sono particelle piccolissime che formano tutto. Gli atomi si uniscono insieme per formare particelle sempre molto piccole che si chiamano molecole. La molecola di acqua è formata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Atomo idrogeno Atomo ossigeno

26 L’atomo: Studiamo l’atomo dell’ossigeno e l’atomo dell’idrogeno, perché uniti compongono una molecola di acqua.   INGRANDIAMO!!!!

27 8 protoni 8 neutroni 8 elettroni girano attorno al nucleo.
L’atomo di OSSIGENO è formato da che si trovano nel nucleo, ovvero nel centro, nel cuore della nostra piccola particella. anche i protoni sono nel centro. girano attorno al nucleo. 8 protoni 8 neutroni 8 elettroni i protoni hanno carica positiva gli elettroni hanno carica negativa I neutroni sono neutri

28 1 protone 1 elettrone L’atomo di IDROGENO è formato da
nel cuore della nostra piccola particella 1 elettrone gira attorno al nucleo un elettrone Un protone

29 Coppia che adesso appartiene ad entrambi
Abbiamo detto che la molecola di acqua è formata da due atomi di idrogeno ed uno di ossigeno. Come si legano questi 3 atomi per formare la molecola? Come mai si ritrovano ad essere così vicini? Per semplificare possiamo dire che una molecola di acqua assomiglia ad una testa di topolino, al cui centro c’è l’atomo di ossigeno molto grande, e in alto si trovano i due atomi di idrogeno. Gli atomi di idrogeno e di ossigeno sono uniti da un legame molto forte detto “covalente”: ogni atomo mette a disposizione un elettrone e la coppia che ne risulta viene condivisa (messa in comune) tra i due. Quando gli atomi si legano, condividono, si comportano come due persone che decidono di abitare insieme (ad esempio una mette a disposizione la casa e l’altra l’arredamento, creando un legame per ricavarne utilità entrambi). Coppia che adesso appartiene ad entrambi

30 Gli elettroni (che hanno carica negativa) passano più tempo attorno all’atomo di ossigeno. E’ come se l’ossigeno fosse avvolto da una nuvoletta di carica negativa, mentre l’idrogeno da una nuvoletta di carica positiva. + + + - - +

31 Perché è così importante la nuvoletta con il segno più e meno?
In natura esiste questa particolare legge che porta gli opposti ad attrarsi. Grazie alla nuvoletta che avvolge gli atomi, essi possono legarsi o respingersi con altri atomi. Cosi facendo le molecole di una sostanza possono legarsi tra di loro o legarsi con molecole di altre sostanze. si lega con respinge si lega con respinge

32 Una molecola di acqua. Tante molecole uguali che si legano … come se si agganciassero l’una all’altra. Le molecole si legano, come se si tenessero per mano, perché la molecola dell'acqua si comporta come una piccola pila. Per questo si dice che è una sostanza polare. Le cariche elettriche permettono alle molecole di rimanere unite le une alle altre.

33 Ecco a voi, Signori e Signore, il bicchiere d’acqua.
Tutte insieme, come se si tenessero per mano, le nostre molecole cadono nel bicchiere (sono tantissime) e prendono la sua forma . Ecco a voi, Signori e Signore, il bicchiere d’acqua. LE MOLECOLE DI ACQUA SI TENGONO PER MANO Tante molecole Tantissime molecole

34 ABBIAMO OSSERVATO ED IMPARATO DUE LEGAMI CHIMICI IMPORTANTI
Gli atomi di idrogeno si legano all’atomo di ossigeno tramite il legame covalente (legame di condivisione per rimanere uniti e formare qualcosa di bello e importante), così si forma una molecola d’acqua. 2) Tante molecole di acqua si attraggono e si legano tramite il legame a idrogeno ( cerca e si prendono per mano). + -

35 Ho consegnato ai bambini (dividendoli in gruppetti da quattro) delle molecole di acqua di cartoncino, a forma di testa di topolino, ed ho chiesto di legarle. Si sono divertiti moltissimo ed hanno conservato le formine gelosamente ….

36 Alcune domande poste ai bambini
La materia è costituita da: La molecola di acqua è formata da 3 atomi, quali? Quante molecole ci sono in un bicchiere d’acqua ? Una goccia è formata da una molecola o da tante molecole? Le risposte dei bambini hanno mostrato di aver seguito con interesse.

37 Proviamo a far rispondere ad un test, le cui risposte, prima del nostro percorso, scaturiranno dalle intuizioni dei bambini, da ciò che hanno appreso dall’osservazione di semplici eventi quotidiani.

38 Le domande hanno quattro possibili risposte, ma una sola è quella giusta. Prima di ogni risposta c’è una lettera dell’alfabeto. Per rispondere metti una crocetta nel quadratino a sinistra della risposta che ritieni giusta, come nell’esempio seguente. Esempio: Quanti minuti ci sono in 1 ora?  a) 30  b) 60  c) 90  d) 100 È stata messa una crocetta nel quadratino corrispondente alla lettera ‘b’ perché in 1 ora ci sono 60 minuti. Se ti accorgi di aver sbagliato, puoi correggere scrivendo NO accanto alla risposta sbagliata e mettendo una crocetta nel quadratino della risposta che ritieni giusta, come nell’esempio seguente. No  a) 30

39  a) il liquido si mescola con l’acqua
1) Cosa succede se versiamo un liquido in un bicchiere che contiene acqua?  a) il liquido si mescola con l’acqua  b) il liquido non si mescola con l’acqua  c) dipende dal liquido  d) il liquido galleggia 2) Cosa succede se versiamo del sale in un bicchiere che contiene acqua?  a) il sale si scioglie e scompare nell’acqua  b) Il sale si scioglie e il livello dell’acqua si alza  c) si formano tante palline che galleggiano in acqua  d) il sale non si scioglie 3) Esistono degli insetti che possono camminare sull’acqua?  a) si  b) no  c) solo se hanno le ali e possono volare a pelo d’acqua  d) non ci ho mai pensato e non li ho mai visti 4) Quando annaffiamo una pianta (continua scegliendo una delle frasi che seguono)  a) le radici assorbono l’acqua che raggiunge le foglie  b) l’acqua rimane nelle radici perché le foglie non ne hanno bisogno  c) l’acqua rimane nelle radici e le foglie verranno annaffiate solo quando pioverà  d) l’acqua si accumula sul fondo del vaso

40 Ma quante meraviglie nasconde l’acqua? Pronti per degli esperimenti?

41 Soluzioni e Miscugli Tante volte ci sarà capitato di mescolare il vino o il sale con l’acqua, oppure abbiamo visto la mamma versare la farina in acqua. Abbiamo tutti giocato, mescolando diverse sostanze.

42 Se in acqua mettiamo delle sostanze liquide, cosa succede?
Domande chiave: Se in acqua mettiamo delle sostanze liquide, cosa succede? Tutti i liquidi posti in acqua si comportano allo stesso modo? Se in acqua mettiamo sostanze in polvere cosa succede? Esse si comportano allo stesso modo? Le nostre ipotesi registrare le risposte dei bambini Tutti i liquidi si uniscono. Alcuni liquidi si uniscono, alcuni no. Alcuni liquidi sono densi. Le polveri come il sale si sciolgono. Le polveri si sciolgono tutte. Non è vero, non tutte le polveri si sciolgono, anche se giri con il cucchiaino. Alcune non si sciolgono, l’ho visto, ho provato. La coca cola e l’acqua si mescolano. Lo zucchero si scioglie nell’acqua. Anche il sale si scioglie, mamma lo mette nell’acqua quando cuoce la pasta.

43 ATTIVITA’ LABORATORIALE
Facciamo esperimenti TITOLO CONTENUTI ATTIVITA’ LABORATORIALE SOLUZIONI e MISCUGLI Acqua + liquido: 1) vino, 2) olio. Acqua + polvere: 1) farina, 2) sale, 3) the. -Realizzazione :  acqua-olio, acqua-vino. Ed ancora: acqua-sale, acqua-farina, acqua-the. -Osservazione del diverso comportamento di soluzioni e miscugli.

44 Acqua e vino. Acqua e olio Abbiamo riempito due bicchieri con acqua.
Abbiamo versato in uno del vino, nell’altro dell’olio e li abbiamo mescolati. Abbiamo fatto un segno sui bicchieri, osservando che il livello dell’acqua è salito in entrambi i casi. L’acqua e il vino si sono amalgamati, l’olio invece è rimasto sospeso nell’acqua. Acqua e sale. Acqua e farina. Acqua e the in polvere Abbiamo ripetuto l’operazione con sostanze in polvere (sale, farina, the). Farina e acqua: la farina non si scioglie. The ed acqua: la polvere non si scioglie. Acqua e sale si amalgamano perfettamente. Anche in questo caso abbiamo fatto un segno sul bicchiere pieno d’acqua prima di versare le polveri ed anche in questo caso il livello dell’acqua è salito.

45 rispondiamo con calma POLVERE SI SCIOGLIE NON SI SCIOGLE VA A FONDO
GALLEGGIA SALE X FARINA THE’ LIQUIDO SI SCIOGLIE NON SI SCIOGLIE VA A FONDO GALLEGGIA VINO X OLIO

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48 Analizziamo Cosa si è sciolto perfettamente? Sale Vino
  Dall’analisi dei dati della tabella si avvierà la discussione per mettere in evidenza quali liquidi e quali polveri si sono sciolte. Cosa si è sciolto perfettamente? Sale Vino Cosa non si è sciolto e rimane separato dall’acqua? Farina The Olio

49 Le nostre ipotesi sono state confermate?
Osservando bene, mescolando e registrando i risultati nella tabella, abbiamo capito che alcuni liquidi e alcune polveri si sciolgono e diventano un tutt’uno con l’acqua, altri no. Segnando con un pennarello indelebile il livello dell’acqua prima e dopo aver versato liquidi e polveri, abbiamo compreso che anche il vino ed il sale, che si sciolgono completamente, non scompaiono, infatti anche in questi casi si verifica un innalzamento del livello dell’acqua. Alcuni bambini hanno correttamente ipotizzato che solo alcuni liquidi e alcune polveri si sciolgono.

50 Conclusione e spiegazione
Alcune sostanze si sciolgono perfettamente nell’acqua, altre no, rimangono separate. Perche? Tutto dipende dalla composizione della sostanza che sciogliamo. Alcune sostanze, unite all’acqua, si dividono in particelle piccolissime e formano un insieme omogeneo, detto soluzione. Queste sostanze si dicono solubili in acqua. Le loro molecole si legano perfettamente a quelle dell’acqua e si chiamano idrofile (che amano l'acqua). Al contrario, alcune sostanze, pur mescolate all’acqua, conservano le loro caratteristiche, si distinguono una dall’altra e formano un miscuglio. Queste sostanze si dicono insolubili in acqua. Le loro molecole non si legano all’acqua e si chiamano idrofobe (che temono l’acqua).

51 “sostanza capace di sciogliere” -capace di sciogliersi,
Se un liquido o una polvere si sciolgono in acqua, otteniamo una soluzione. Le due sostanze non possono essere più separate se non con metodi fisici, perché le particelle immerse sono piccolissime. Per sciogliere il soluto, la quantità dell’acqua deve essere maggiore rispetto a quella del soluto. L’acqua si chiama SOLVENTE cioè “sostanza capace di sciogliere” SOLUZIONE Il liquido o la polvere disciolta si chiama SOLUTO. Il soluto è una sostanza -capace di sciogliersi, - solubile in acqua, -idrofila.

52 Sostanza che non si scioglie: insolubile in acqua.
Se un liquido o una polvere non si sciolgono in acqua, otteniamo un miscuglio. Possiamo separare le due sostanze, usando strumenti adeguati ma semplici; possiamo porre l’acqua da una parte e l’altra sostanza dall’altra, in quanto le particelle poste in acqua sono abbastanza grandi. MISCUGLIO Acqua. Sostanza che non si scioglie: insolubile in acqua. Sostanza idrofoba.

53 ACQUA SOSTANZE IDROFILE IDROFOBE

54 Ricordiamo: si lega con respinge si lega con respinge
In natura esiste questa particolare legge che porta gli opposti ad attrarsi. Grazie alla nuvoletta che avvolge gli atomi, essi possono legarsi o respingersi con altri atomi. Cosi facendo alcune molecole possono legarsi tra di loro o legarsi con molecole di altre sostanze. si lega con respinge si lega con respinge

55 Riflettiamo: Uno dei bambini, durante l’esperimento dell’acqua e dell’olio, ha espresso la sua ipotesi ovvero che l’olio galleggia nell’acqua perché è più denso. E’ importante in questa fase gratificare i bambini per ogni osservazione spontanea che formulano nel contesto, ma è anche importante far capire che l’ipotesi non è esatta, non contraddicendoli, ma puntando alla riflessione e ritornando sull’idea nativa. Dopo le ipotesi, l’esperimento e le conclusioni, ho ritenuto importante sottolineare che l’olio in realtà è meno denso dell’acqua, ma ho espresso apprezzamento per il bambino che si è messo in gioco ed ha esposto con entusiasmo il suo pensiero. L’argomento non è stato approfondito in quanto il nostro esperimento era, in questa fase, incentrato sulle sostanze idrofile e idrofobe.

56 La tensione superficiale
Esistono degli insetti, chiamati GERRIDI o INSETTI PATTINATORI, che hanno la capacità di "scivolare" sull'acqua senza affondare.

57 Domanda chiave Le nostre ipotesi
Come fanno gli insetti, che vi ho mostrato, a rimanere sull’acqua e a muoversi sulla superficie? Le nostre ipotesi registrare le risposte dei bambini Hanno delle ventose. Sono leggeri. Camminano veloce. Nuotano. Galleggiano come noi in mare, quando facciamo “il morto”. Hanno le pinne. Ci riescono perché sono piccolissimi. Sembra che l’acqua li mantiene. Come sui pattini sul ghiaccio. Sembrano magici.

58 Facciamo esperimenti TITOLO CONTENUTO ATTIVITA’ LABORATORIALE
TENSIONE SUPERFICIALE DELL’ACQUA Mantenimento in superficie di piccoli oggetti che assomigliano alle zampe dell’insetto mostrato in figura. Realizzazione: contenitori d’acqua e piccoli oggetti. Osservazione: Piccoli oggetti si mantengono in superficie.

59 Le nostre ipotesi sono state confermate?
Osserviamo che non c’è nessuna magia, le ali non sono importanti, le zampette in parte. Le nostre graffette sembrano galleggiare, ma osservando bene sono proprio mantenute dall’acqua.  Alcuni insetti camminano letteralmente sull'acqua senza affondare, non nuotano e non s’immergono. Qualcuno ha risposto che sono mantenuti dall’acqua e che sembrano avere dei pattini. Bene!

60 Conclusione e spiegazione
Gli insetti camminano sull’acqua, le nostre graffette sembrano galleggiare, ma quello a cui abbiamo assistito non è un fenomeno di galleggiamento secondo la densità dei corpi (argomento che si studierà in un altro momento), bensì un fenomeno che dipende da una importante proprietà dell'acqua: la tensione superficiale. Le molecole dell'acqua sono strettamente legate tra loro anche in superficie, creano una certa resistenza alla penetrazione di corpi e riescono addirittura a sostenere il peso di una graffetta di metallo.  Alcuni animaletti sfruttano questa proprietà per camminare letteralmente sull'acqua senza affondare. La tensione superficiale dell'acqua è la conseguenza dell'azione della forza di coesione fra molecole: mentre le molecole all'interno del liquido sono attratte da tutte le parti da altre molecole, quelle poste sulla superficie sono attratte solo dalle molecole sottostanti e da quelle laterali, non verso l’esterno, venendo quindi richiamate verso il basso. Questa forza che le unisce mantiene compatta la superficie dell'acqua, che sembra protetta da una specie di pellicola. In più, molti insetti che camminano sull'acqua sono provvisti di peli superficiali ricoperti di oli, ossia sostanze idrofobe che respingono l'acqua e permettono alla parte terminale delle zampe di non affondare.

61 si verifica tra molecole
FORZA DI COESIONE: grande attrazione che si verifica tra molecole dello stesso tipo L’acqua è cosi compatta da sembrare una pellicola. Forze che permettono alle molecole di acqua di aggregarsi in gocce.

62 Rompiamo la tensione superficiale
Rompiamo la forza di coesione tre le molecole di acqua

63 ATTIVITA’ LABORATORIALE
Facciamo esperimenti TITOLO CONTENUTO ATTIVITA’ LABORATORIALE Diminuzione della tensione superficiale a causa dell’aggiunta in acqua di alcune gocce di sapone. La tensione superficiale viene abbassata da alcune sostanze. Aggiungendo alcune gocce di sapone, i piccoli oggetti affondano. Una goccia a contatto con il sapone si sfalda.

64 LE GRAFFETTE AFFONDANO UNA GOCCIA PERFETTA SI SFALDA

65 L’acqua è composta da molecole che sono molto unite, ma ci sono alcune sostanze, dette tensioattive (ad esempio i saponi), che rendono meno forte questo legame. Pensiamo ad un girotondo di bambini che si prendono per mano. E se si insaponano le mani? Si possono definire tensioattivi quelle sostanze che sciolte in acqua ne abbassano la tensione superficiale. Hanno questa proprietà le sostanze nella cui molecola coesistono due zone: una idrofila (a cui piace l’acqua) ed una lipofila (a cui piace il grasso). Io odio l’acqua ! A me piace il grasso A me piace l’acqua

66 I saponi sono tipici esempi di tensioattivi.
Osserviamo come si dispongono le molecole di sapone sulla superficie dell’acqua: esse spingono le loro code idrofobe fuori (perché a loro non piace stare nell’acqua), mentre le teste idrofile rimangono nell’acqua e separano le molecole. Questo fa diminuire la tensione superficiale perché la distanza fra le molecole d’acqua aumenta.

67 I saponi lavano via lo sporco dai vestiti. Come fanno
I saponi lavano via lo sporco dai vestiti. Come fanno? Basta separare le molecole dell’acqua? La capacità dei saponi di ridurre la tensione superficiale ci permette di togliere lo sporco dai nostri indumenti. Per verificare questo fenomeno prova a mettere una maglietta sporca di unto solo nell'acqua pura e ti accorgerai che la macchia rimane attaccata come una ventosa. Il motivo è semplice: l'acqua da sola non riesce a staccare la macchia, perché le sue molecole sono troppo appiccicate tra loro e non riescono a penetrare nelle fibre. Se, invece, versiamo nell'acqua un po’ di detersivo succede una cosa straordinaria: le molecole di sapone, che hanno la forma di vermetti con una testa e una coda, si agganciano con la testa alle molecole dell'acqua e con la coda allo sporco per poterlo staccare. Una volta staccata la macchia, le molecole dell'acqua e del detersivo, come in un girotondo, tengono sospeso lo sporco per evitare che si depositi da un'altra parte. Alla fine basta un bel risciacquo per spazzare tutto.

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69 Sarà assorbita o sarà respinta?
Come mai, versando dell’acqua, a volte la vediamo sotto forma di gocce ed altre volte no, sebbene versiamo solo acqua e non mescolata con saponi o altro? Sperimentiamo: Bagnerà o non bagnerà? Sarà assorbita o sarà respinta?

70 Proviamo: Catalogo plastificato : goccia.
Fogli di quaderno: nessuna goccia. Banco: goccia. Grembiule: nessuna goccia. Pennarello: goccia.

71 La forma perfetta della goccia non è visibile spruzzando acqua su qualunque superficie. Se versiamo un po’ d’acqua su una SUPERFICIE IDROFOBA come una piuma d’oca, oppure un catalogo plastificato (usato in classe), vediamo visibilmente la goccia (esempio di forza di coesione), ma se la versiamo su una SUPERFICIE IDROFILA come una maglietta di cotone, oppure un foglio di quaderno, non c’è goccia, la superficie si bagna, ma la goccia non si forma, perché entrano in campo le forze di adesione. Le superfici idrofobe hanno repulsione per l’acqua. Le superfici idrofile hanno attrazione per l’acqua.

72 FORZA DI ADESIONE: grande attrazione che si verifica tra le molecole di acqua ed alcuni materiali solidi con i quali viene a contatto. Anche l’acqua, come qualunque cosa, deve confrontarsi con ciò che è esterno ad essa, aderisce in certi casi, rifugge in altri. Io sono l’acqua, sono attratta dal foglio e vi aderisco. Io sono la carta e mi piace tanto l’acqua. L’acqua, se incontra un materiale che l’apprezza e che l’attira, rinuncia alla forza si coesione , si distende e aderisce.

73 Materiale idrofobo Materiale idrofilo e goccia e goccia
noi ci abbracciamo ed io mi distendo e Scappo, le mie molecoline si chiudono in se stesse. O ( La goccia ADERISCE BENE su di me e mi bagno La goccia scappa ed io non mi bagno

74 Questa forza di adesione, tenetela a mente, perché è importantissima per spiegare cosa succede nei prossimi esperimenti. RICORDARE BENE: Le molecole di acqua sono attratte una dall’altra (quindi soggette alla forza di coesione), ma anche da alcuni tipi di materiali che amano l’acqua (soggette alla forza di adesione). COESIONE: le molecole di acqua si attraggono tra loro. ADESIONE: l’acqua aderisce e penetra in alcuni materiali.

75 La capillarità Tutti abbiamo delle piantine in casa ed avremo notato che versando l’acqua nella terra, tutta la pianta, rami e foglie, ricevono da bere.

76 Tutto viene attirato verso il basso.
Domanda chiave Tutto viene attirato verso il basso. L’acqua, in certe condizioni, può salire verso l’alto? Come fa l’acqua, che versiamo nella terra dove sono poste le radici, ad arrivare alle foglie della pianta? Le nostre ipotesi Registrare le risposte dei bambini Bevono dalle radici. Ci sono piccole cannucce che permettono alle foglie di bere. Non lo so. Non ci ho mai pensato. Le radici si nutrono di terra e acqua e la pianta vive. L’acqua bagna la terra e cosi la pianta beve. Si lo so che l’acqua va dalle radici alle foglie. La pianta beve, è fatta cosi. Le radici bevono e le foglie stanno bene. Le piante hanno delle vene, come noi, bevono ma poi tutto scorre all’interno.

77 ATTIVITA’ LABORATORIALE
Facciamo esperimenti TITOLO CONTENUTO ATTIVITA’ LABORATORIALE CAPILLARITÀ Comportamento dell’acqua che in certe condizioni è in grado di salire, al contrario della legge che ci dice che tutto è attirato verso il basso. Realizzazione: bicchiere con acqua e batuffolo di cotone o fazzolettino di carta in prossimità dell’acqua. Osservazione: il batuffolo /il fazzolettino si impregna d’acqua. Realizzazione di un fiore con i petali chiusi e successivamente inserito in una ciotola d’acqua. Osservazione: i petali si dischiudono.

78 Le nostre ipotesi sono state confermate?
Alcuni bambini hanno osservato, prima dell’esperimento, che le piante si procurano l’acqua grazie alle radici ed hanno parlato di piccole cannucce. I nostri esperimenti hanno mostrato che l’acqua, in determinate condizioni, effettivamente sale.

79 Conclusione e spiegazione:
Il fenomeno della capillarità permette all’acqua di salire dalle radici fino ai rami più alti attraverso capillari (tubicini molto sottili) posti all’interno dei fusti. All’interno di canali sottili, la forza che attrae le molecole dell’acqua fa sì che esse riescano a salire come se si arrampicassero lungo le pareti. Questo fenomeno è spiegato dalle forze di attrazione tra le molecole dell’acqua e i tubicini, che sicuramente sono “amici” dell’acqua. Tali forze, di cui abbiamo già parlato, sono dette forze di adesione. Anche la carta ci ha mostrato questo fenomeno, assorbendo l’acqua e gonfiandosi progressivamente, perché anch’essa è formata da piccoli filamenti che attirano l’acqua.

80 Alcuni vantaggi per la vita
La capacità dell’acqua di sciogliere molte sostanze permette la sopravvivenza di tutti gli organismi. Possiamo introdurre nel nostro corpo tante sostanze, semplicemente bevendole, perché sciolte in un bicchiere d’acqua. La tensione superficiale porta vantaggi agli insetti e ad altri animaletti che possono muoversi sull’acqua e svolge un ruolo fondamentale nelle funzioni di molti organismi viventi. La capacità dei saponi di ridurre questa coesione ci permette di togliere lo sporco dai nostri indumenti. Attenzione! Tutto va usato nella maniera giusta, non bisogna esagerare e usare in maniera impropria le scoperte dell’uomo. Grazie alla capillarità, le piante assorbono l’acqua attraverso le radici e la fanno salire anche a diversi metri di altezza fino alle foglie, attraverso sottilissimi canali esistenti nelle radici, nel tronco e nei rami. Il trasporto dell'acqua attraverso i tessuti delle piante è dovuto alla tensione superficiale (notiamo come tutto è collegato) che mantiene la colonna d'acqua unita. Intervengono poi le forze che mantengono l’acqua aderente ai tessuti. Colonne altrettanto alte e sottili di liquidi meno aderenti andrebbero a spezzarsi, rendendo impossibile il trasporto del liquido in tali tessuti.

81 Proteggere l’acqua dall’inquinamento
L’acqua è per natura un solvente, ha la funzione di trasportare i principi nutritivi nel nostro corpo, promuove la digestione e trasporta le scorie fuori dall’organismo. E’ facile intuire che l’assunzione continua di acqua inquinata comporta disturbi alla salute. Stagni, fiumi e mari inquinati uccidono tutti gli organismi dell’ambiente marino. Anche gli insetti, mostrati in figura, a contatto con l’acqua inquinata, finiscono per soccombere. Essi affogano in uno stagno dove la tensione superficiale viene diminuita da sostanze che, come il sapone, ne abbassano la tensione. Guidati dall’istinto e sicuri di poter camminare sulla superficie, incontrano invece un’acqua sporca, non compatta e non elastica. Anche le piante hanno bisogno di acqua pulita.

82 Riproponiamo lo stesso test

83  a) il liquido si mescola con l’acqua
1) Cosa succede se versiamo un liquido in un bicchiere che contiene acqua?  a) il liquido si mescola con l’acqua  b) il liquido non si mescola con l’acqua  c) dipende dal liquido  d) il liquido galleggia 2) Cosa succede se versiamo del sale in un bicchiere che contiene acqua?  a) il sale si scioglie e scompare nell’acqua  b) Il sale si scioglie e il livello dell’acqua si alza  c) si formano tante palline che galleggiano in acqua  d) il sale non si scioglie 3) Esistono degli insetti che possono camminare sull’acqua?  a) si  b) no  c) solo se hanno le ali e possono volare a pelo d’acqua  d) non ci ho mai pensato e non li ho mai visti 4) Quando annaffiamo una pianta (continua scegliendo una delle frasi che seguono)  a) le radici assorbono l’acqua che raggiunge le foglie  b) l’acqua rimane nelle radici perché le foglie non ne hanno bisogno  c) l’acqua rimane nelle radici e le foglie verranno annaffiate solo quando pioverà  d) l’acqua si accumula sul fondo del vaso

84 COMPARAZIONE RISPOSTE DATE ALLO STESSO TEST, RIPETUTO IN DUE DIVERSI MOMENTI
Nella prima scheda ho registrato il numero di bambini che hanno risposto all’una o all’altra delle alternative proposte (TEST SOMMINISTRATO AD INIZIO PERCORSO). Nella seconda scheda ho riportato il numero dei bambini che hanno risposto correttamente (TEST SOMMINISTRATO ALLA FINE). TOTALE BAMBINI CHE HANNO RISPOSTO AD ENTRAMBI I TEST: 25.

85  a) il liquido si mescola con l’acqua
1) Cosa succede se versiamo un liquido in un bicchiere che contiene acqua?  a) il liquido si mescola con l’acqua  b) il liquido non si mescola con l’acqua  c) dipende dal liquido  d) il liquido galleggia 2) Cosa succede se versiamo del sale in un bicchiere che contiene acqua?  a) il sale si scioglie e scompare nell’acqua  b) Il sale si scioglie e il livello dell’acqua si alza  c) si formano tante palline che galleggiano in acqua  d) il sale non si scioglie 3) Esistono degli insetti che possono camminare sull’acqua?  a) si  b) no  c) solo se hanno le ali e possono volare a pelo d’acqua  d) non ci ho mai pensato e non li ho mai visti 4) Quando annaffiamo una pianta (continua scegliendo una delle frasi che seguono)  a) le radici assorbono l’acqua che raggiunge le foglie  b) l’acqua rimane nelle radici perché le foglie non ne hanno bisogno  c) l’acqua rimane nelle radici e le foglie verranno annaffiate solo quando pioverà  d) l’acqua si accumula sul fondo del vaso 12 3 8 2 13 7 1 4 11 6 5 3 12 4 3 6

86  a) il liquido si mescola con l’acqua
1) Cosa succede se versiamo un liquido in un bicchiere che contiene acqua?  a) il liquido si mescola con l’acqua  b) il liquido non si mescola con l’acqua  c) dipende dal liquido  d) il liquido galleggia 2) Cosa succede se versiamo del sale in un bicchiere che contiene acqua?  a) il sale si scioglie e scompare nell’acqua  b) Il sale si scioglie e il livello dell’acqua si alza  c) si formano tante palline che galleggiano in acqua  d) il sale non si scioglie 3) Esistono degli insetti che possono camminare sull’acqua?  a) si  b) no  c) solo se hanno le ali e possono volare a pelo d’acqua  d) non ci ho mai pensato e non li ho mai visti 4) Quando annaffiamo una pianta (continua scegliendo una delle frasi che seguono)  a) le radici assorbono l’acqua che raggiunge le foglie  b) l’acqua rimane nelle radici perché le foglie non ne hanno bisogno  c) l’acqua rimane nelle radici e le foglie verranno annaffiate solo quando pioverà  d) l’acqua si accumula sul fondo del vaso 23 24 25 23

87 Produzione personale di un disegno che rappresenti l’esperienza che maggiormente ha attirato l’attenzione.

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