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1. 2 I docenti del dipartimento scientifico prof.ssa Antonietta Apicella prof.ssa Cantilena Marina prof. Salvatore Di Concilio e Gli allievi del Liceo.

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2 2 I docenti del dipartimento scientifico prof.ssa Antonietta Apicella prof.ssa Cantilena Marina prof. Salvatore Di Concilio e Gli allievi del Liceo delle classi III A III B III E a.s

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5 5 1) Proiezione di brevi films con informazioni di geografia ed ecologia. 2) Esperienze di osservazione e deduzione secondo il metodo sperimentale fondamento della scienza

6 6 Film: Cosè lacqua, dove si trova, il ciclo dellacqua e limportanza della sua protezione pag.8 Densità e galleggiamento: pag.9 - Didattica di Laboratorio: pag.10Didattica di Laboratorio: pag.10 Luovo magico pag.11 e pag.12 Barchetta e pacchetto pag.13 La misura di Archimede pag Esperienze e Sceneggiature: Dallosservazione alla deduzione pag.15 Luovo magico pag. 16 La Spinta di Archimede è una forza pag.18 …che dipende dalla densità pag.20 Barchetta e pacchetto pag.21 La misura della Spinta di Archimede pag.23 La Bandiera pag. 24 Tensione superficiale e capillarità: pag.26 - Sceneggiature: Lago non affonda pag 27Sceneggiature: Lago non affonda pag 27 Il detersivo propulsore pag. 28 Fiori di carta pag.29

7 7 Pressione: pag.30 Sceneggiature: Getti dacqua pag. 31 La fontanella pag.32 Non solo a 100°C pag.34 La chimica dellacqua: pag. 35 Il pH dellacqua La ricerca del cloro Losmosi

8 8 Acqua: elemento importantissimo sul nostro pianeta Terra. 1) Film illustrativo Che cosè lacqua 2) Film illustrativo: Importanza dellacqua, distribuzione sulla Terra e nel corpo umano, definizione della molecola e delle forze di aggregazione che sono allorigine delle proprietà di viscosità e tensione superficiale per la formazione delle gocce.http://cicloacqua.altervista.org/h20/water.html 3) Film illustrativo: (fisica) stati di aggregazione Dove si trova lAcqua: mari, oceani, fiumi 4) Film illustrativo: Mari ed Oceani 5) Film illustrativo: Maree 6) Film illustrativo: Fiumi, acque sotterranee, cascate, torrenti, 7) Film illustrativo: Dighe, irrigazioni, energia elettrica, acquedotti.

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11 11 Didattica di laboratorio: Esperienza 1: LUOVO MAGICO Obiettivo 1: Esiste una forza che agisce dal basso verso lalto, sulluovo immerso in acqua. Osservazione attiva: Che cosa si osserva? Quando aggiungiamo il sale, luovo si muove salendo verso lalto e poi si ferma. Deduzione Cosa deduciamo? Sulluovo agisce una forza dal basso verso lalto maggiore del suo peso, luovo si ferma quando la forza dal basso verso lalto uguaglia la forza peso che agisce dallalto verso il basso. Conoscenze Perché possiamo dedurre ciò? Perché secondo le leggi della fisica uno degli effetti di una forza è il moto: un corpo libero, si mette in moto, se su di esso agisce una forza. Un corpo è fermo (non ha moti di traslazione) se la forza agente è annullata da unaltra uguale in intensità e direzione, ma agente in verso opposto. (Affinché il corpo non abbia neanche moti rotatori, deve essere nulla la risultante dei momenti, ma qui questo aspetto possiamo trascurarlo)

12 12 Didattica di Laboratorio Obiettivo 2 : La spinta di Archimede è una forza la cui intensità dipende dalla densità o peso specifico dellacqua Osservazione attiva: Che cosa si osserva? Quando aggiungiamo il sale, luovo si mette in moto perché lacqua esercita una forza detta Spinta di Archimede, inoltre aumenta il peso dellacqua, ma il volume resta lo stesso. Deduzione Cosa deduciamo? Se è aumentato il peso e non il volume, si dice che è aumentato il peso dellunità di volume di questacqua ( peso specifico). La forza dellacqua, detta Spinta di Archimede aumenta allaumentare del peso specifico dellacqua (o anche della densità). Conoscenze Perché possiamo dedurre ciò? Perché secondo le leggi della fisica si definisce peso specifico di una sostanza il rapporto fra il peso e il volume. Poiché il peso è direttamente proporzionale alla massa risulta anche che il peso specifico è direttamente proporzionale alla densità densità d = massa dellunità di volume = m / V peso specifico ps = peso dellunità di volume = P / V = m g / V = d g

13 13 Didattica di Laboratorio Esperienza 2: BARCHETTA E PACCHETTO Obiettivo 3 : La Spinta di Archimede dipende dal volume immerso delloggetto Osservazione attiva: Che cosa si osserva? La barca galleggia e il pacchetto affonda Deduzione Cosa deduciamo? La forma delloggetto è molto importante per il galleggiamento e quindi la Spinta di Archimede varia se varia la forma delloggetto. La grandezza fisica legata alla forma è il volume e per lacqua è importante il volume immerso, quindi possiamo dedurre che la Spinta di Archimede dipende dal volume immerso di un oggetto

14 14 Didattica di Laboratorio Esperienza 3 : Il dinamometro e la Spinta di Archimede Obiettivo 4: La Spinta di Archimede è direttamente proporzionale al volume immerso delloggetto. Osservazione attiva: Che cosa si osserva? Sul dinamometro leggiamo la misura del peso P del doppio cilindro, se spingiamo con la mano verso lalto la misura P diminuisce e diventa P 1. La differenza delle due letture P - P 1 = forza applicata con la mano. Lo stesso accade se immergiamo il cilindro in acqua. Man mano che aumenta il volume immerso, notiamo che la molla del dinamometro si accorcia e il valore letto diminuisce la lettura P 1 sul dinamometro e quindi aumenta la differenza: P - P 1 = forza o Spinta di Archimede Se siamo bravi con i numeri possiamo notare che se il volume immerso si dimezza, anche la Spinta = P - P 1 si dimezza, ecc. Deduzione Cosa deduciamo? La Spinta di Archimede è direttamente proporzionale al solo volume immerso del corpo che è lunico di cui lacqua si accorge.

15 15 Didattica di Laboratorio Esperienza 4: La misura della Spinta di Archimede col doppio cilindro Obiettivo 5: La Spinta di Archimede è uguale al peso dellacqua avente un volume uguale al volume immerso delloggetto. Osservazione attiva: Che cosa si osserva? Sul dinamometro leggiamo la misura P del peso del doppio cilindro, poi immergiamo in acqua un volume V i del cilindro (tutto il volume o solo metà) e la lettura sul dinamometro diventa P 1. Riempiamo il cilindro cavo dello stesso volume V i di acqua e la lettura torna ad essere P Deduzione Cosa deduciamo? Il peso dellacqua che abbiamo versato nel cilindro cavo è proprio uguale alla differenza delle letture P - P 1 che sappiamo essere uguale alla Spinta di Archimede. Quindi possiamo affermare che: -La Spinta di Archimede è uguale al peso dellacqua avente un volume uguale al volume immerso delloggetto, essa è F A = densità dellacqua X volume immerso del corpo X (costante)

16 16 Esperienze e Sceneggiature Dallosservazione alla deduzione

17 17 Sceneggiatura Occorrente : Due bicchieri grandi, dellacqua, 10 cucchiaini di sale da cucina, un uovo. Provate voi: Versate una stessa quantità di acqua nei due bicchieri, poi in uno aggiungete il sale col cucchiaino, mescolando un po. Versate lacqua dolce lentamente sullacqua salata senza mescolare i due liquidi e immergete delicatamente luovo. Cosa osservate? Luovo galleggia sullacqua salata, esattamente a metà del vostro bicchiere! L'UOVO MAGICO

18 18 Sceneggiatura: Occorrente: Due bicchieri grandi, dellacqua, 10 cucchiaini di sale da cucina, due uova intere. Provate voi: Versate lacqua nei due bicchieri, mettete un uovo in ciascun bicchiere, poi in uno aggiungete il sale col cucchiaino, mescolando un po. LA SPINTA DI ARCHIMEDE è una forza

19 19 Sceneggiatura Cosa osservate?: Luovo affonda nellacqua distillata e galleggia nellacqua salata, anzi man mano che si aggiunge sale nellacqua distillata luovo sale verso lalto galleggiando. Se un corpo si muove vuol dire che? Cè una forza che lo mette in moto Allora se aggiungiamo il sale aumenta la forza dellacqua? Si, aumenta e quando diventa maggiore del peso delluovo, lo mette in moto. Perché luovo si ferma e galleggia? Luovo si ferma galleggiando, perché la forza dellacqua riesce ad equilibrare la forza peso diventando uguale ed opposta. Sapete come si chiama la forza dellacqua in fisica? Lacqua esercita una forza verso lalto detta Spinta di Archimede Luovo galleggia se tale forza è uguale al suo peso Forza dellacqua o Spinta di Archimede Forza peso delluovo

20 20 Quando sciogliamo il sale nellacqua, secondo voi aumenta il peso dellacqua? Si Volete dire che un bicchiere di questacqua salata pesa più di una catinella dacqua dolce? Nooooooo, un bicchiere dacqua salata pesa più di un bicchiere di uguale volume di acqua dolce. Sapete come si esprime ciò in linguaggio scientifico? Si dice che quando sciogliamo il sale nellacqua, aumenta il peso dellunità di volume dellacqua, cioè il suo peso specifico e la sua densità. densità d = massa dellunità di volume = m / V peso specifico ps = peso dellunità di volume = P / V = m g / V = d g Allora possiamo anche dire che: La Spinta di Archimede aumenta con la densità dellacqua. …che dipende dalla densità Sceneggiatura

21 21 BARCHETTA E PACCHETTO… Occorrente: una vaschetta piena di acqua, due fogli uguali di carta stagnola oppure di rame, (in modo che abbiano lo stesso peso P, la stessa densità e lo stesso peso specifico). Provate voi: ricavate una barchetta da un foglio e un pacchetto dallaltro e appoggiateli sullacqua della vaschetta. Cosa osservate?: il pacchetto affonda e la barchetta galleggia! Perché? Il peso è lo stesso, ma cosa hanno di diverso? Sceneggiatura P = P

22 22 La barchetta e il pacchetto hanno lo stesso peso, ma diverse forme. Possiamo dire che il peso è distribuito in un volume più grande nel caso della barca? Si Allora il peso specifico (e la densità) della barca è minore di quella del pacchetto? Si, perché il peso è lo stesso e il volume della barca è più grande Ma…. Archimede, cioè lacqua, come se ne accorge? Può accorgersi solo del volume immerso! Deduzione: La Spinta di Archimede riesce ad uguagliare il peso della barca (e quindi a farla galleggiare) quando la barca ha un volume immerso adeguato. …hanno forme diverse e quindi diversi volumi immersi! Sceneggiatura

23 23 Sceneggiatura Occorrente: un sostegno e un dinamometro, un doppio cilindro, una vaschetta piena dacqua. Provate voi: -Appendete il doppio cilindro al dinamometro e leggete il valore del suo peso P, -Sistemate la vaschetta con lacqua sotto il doppio cilindro e lentamente avvicinatela al cilindro pieno in modo che esso risulti immerso nellacqua di un volume V i = un terzo, poi metà dellintero. Leggete le misure P 1 sulla scala del dinamometro e le differenze P - P 1 = Spinta di Archimede -Versate poi dellacqua nel cilindro cavo di un volume uguale a quello immerso V i e osservate che il dinamometro segna di nuovo P, come se la Spinta fosse sparita. La Spinta di Archimede

24 24 Se V i raddoppia (o triplica) la Spinta raddoppia (o triplica) ? Si Possiamo dire che la Spinta è direttamente proporzionale al volume immerso? Si. Cosa vuol dire che il dinamometro segna di nuovo P? Vuol dire che la Spinta è annullata dal peso dellacqua perciò possiamo dire che essa è uguale proprio al peso del volume dacqua V i P P1P1 P P – P 1 = F A Spinta di Archimede FAFA Si riempie di acqua Sceneggiatura

25 25 LA BANDIERA Occorrente: Un cilindro alto di vetro, olio, acqua, alcool. Provate voi: Versate dellacqua, poi dellolio, e infine lalcool. Cosa osservate? Lalcool galleggia sullolio e lolio sullacqua La densità dellolio è minore della densità dellacqua? Si La densità dellolio è minore della densità dellalcool? No Perché? Perché se lolio galleggia sullacqua vuol dire che la Spinta di Archimede è maggiore del suo peso Sceneggiatura

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27 27 L'AGO NON AFFONDA Occorrente: Un bicchiere o una vaschetta, carta velina, un ago (o una graffetta o una lametta), Provate voi: Versate l'acqua in un bicchiere e appoggiate l'ago sull'acqua. Cosa osservate? Lago affonda. (La densità del metallo è maggiore della densità dellacqua perciò è ciò che ci aspettiamo) Provate ancora: appoggiate lago sulla superficie dellacqua lentamente usando una pinzetta oppure adagiandolo su una strisciolina di carta velina. Cosa osservate: Piano piano, l'acqua inzuppa la strisciolina la quale affonda lasciando lago appoggiato sulla superficie. Allora lago galleggia? No, lago risulta appoggiato sulla superficie dellacqua come su un lenzuolo, la superficie dellacqua è deformata a causa del suo peso Qual è la proprietà che permette allacqua di sostenere lago, vincendo il peso dellago e la legge del galleggiamento? -La tensione superficiale, che tiene unite le molecole dellacqua, tanto da formare una specie di pelle dellacqua. Questa pelle agisce la forza di reazione vincolare e determina lequilibrio dellago sullacqua -

28 28 DETERSIVO PROPULSORE Occorrente: Alcuni piatti di plastica, forbici, una bacinella rettangolare, acqua pulita, pezzetti di sapone o sapone liquido. Provate voi: Ricavate dalla base di un piatto una forma affusolata e praticate un piccolo incavo nella sua parte terminale. Disponete la forma nella bacinella piena dacqua e in corrispondenza dellincavo posizionate un pezzo di sapone (oppure lasciate cadere una goccia di sapone liquido). Cosa osservate? La vostra piccola zattera comincerà a muoversi sotto la spinta della tensione superficiale. La velocità della zattera dipende fortemente dalla geometria della forma utilizzata, per verificarlo organizzate gare di velocità fra forme diverse, un rettangolo, una circonferenza, un triangolo. Ricordate sempre di cambiare lacqua dopo ogni prova. Cosa se ne deduce? Il sapone rompe la tensione e la pelle dellacqua scatta come un elastico imprimendo un impulso alla zattera.

29 29 FIORI DI CARTA Occorrente: Carta liscia non lucida, matite, forbici, una vaschetta e dell'acqua. Provate voi: Disegnate sulla carta un fiore come indicato nella figura e ritagliatelo. Ripiegate i petali verso linterno e poggiate il fiore sullacqua. Cosa osservate? (il fiore si apre) Perché il fiore si apre? ( i petali diventano più pesanti ) Perché i petali diventano più pesanti? ( lacqua riesce a salire lungo i tubicini strettissimi formati dalle fibre della carta e li bagna ) Quali sono le proprietà che permettono allacqua di salire, vincendo la forza del suo peso? -La tensione superficiale che tiene unite le varie molecole e la capillarità dei tubicini che permette di risalire ad un livello superiore a quello di equilibrio-

30 30 PRESSIONE

31 31 GETTI DACQUA Occorrente: Due bottiglie di plastica, forbici, acqua. Provate voi: Bucate la bottiglia a diverse altezze A, B, C, chiudete i fori con le dita o con tre tappi e riempitela di acqua. Poi stappate i fori allo stesso istante e confrontate le gittate. Cosa osservate? Lacqua zampilla dai fori raggiungendo il suolo a diverse distanze cioè con gittate diverse. Da quale foro lacqua zampilla con gittata maggiore? Dal foro più basso. Ora riprovate: riempite la bottiglia ad un livello maggiore e ripetete lesperienza. Come cambiano le gittate dai fori? Aumentano Che cosa potete dedurre? La gittata è aumentata perché evidentemente è aumentata la pressione idrostatica che spinge lacqua fuori, quindi la pressione idrostatica aumenta se aumenta il livello dellacqua sovrastante o meglio con la profondità. ABCABC ABCABC

32 32 LA FONTANELLA Occorrente: Tre vasetti di vetro di cui uno col tappo di sughero, due cannucce, della plastilina, acqua e coloranti alimentari. Provate voi: Praticate due fori in un tappo di sughero e inserite due cannucce. Riempite un vasetto dacqua colorata e inserite il tappo regolando laltezza delle cannucce in modo che una sia a filo del tappo e laltra entri per metà nel vasetto. A questo punto sigillate lo spazio attorno alle cannucce con della plastilina. Riempite il secondo vasetto con lacqua colorata, tappate le cannucce con le dita, capovolgete il primo vasetto e posizionatelo sopra il secondo in modo che la cannuccia che sporge si immerga nellacqua di questultimo. Sistemate ora il terzo vasetto sotto laltra cannuccia, vedrete lacqua risalire dal secondo vasetto attraverso la cannuccia formando una fontanella.

33 33 Cosa osservate? Dalla cannuccia sgorga lacqua colorata a fontanella. Quando sigilliamo il 1° barattolo e lo capovolgiamo, lacqua scende nel terzo attraverso la cannuccia bianca, quindi lascia più spazio allaria già presente? Si Se nel 1° barattolo laria occupa più volume, la sua pressione aumenta o diminuisce? Diminuisce La pressione atmosferica che agisce sullacqua colorata del 2° barattolo cambia? No Quindi risulta essere maggiore la pressione sullacqua colorata rispetto a quella nel 1° barattolo? Si Come mai lacqua sale lungo la cannuccia? Lacqua sale perché è maggiore la pressione nel 2° barattolo, ma anche perché la pressione si distribuisce allo stesso modo in tutte le direzioni e anche dal basso verso lalto della cannuccia azzurra. 1° 2° 3°

34 34 Bolle!....NON SOLO A 100°C Occorrente: una beuta, dellacqua, un fornello, una siringa collegata ad un tubo con rubinetto ed inserito in un tappo di gomma forato. Provate voi: Mettete lacqua nella beuta e fatela bollire, quando vedrete formarsi e salire a galla delle grosse bolle, togliete la beuta dal fornello. Le bolle spariranno perché la temperatura scenderà. A questo punto chiudete la beuta con il tappo di gomma, inserite il tubo nel tappo con il rubinetto aperto e la siringa chiusa. Infine aspirate laria della beuta con la siringa e velocemente chiudete il rubinetto. Cosa osservate? Lacqua riprende a bollire! Se la temperatura non è più 100°C perché lacqua bolle? Lunica cosa che cambia aspirando laria con la siringa è la pressione. Perciò possiamo dedurre che la temperatura di ebollizione dipende dalla pressione

35 35 LA CHIMICA

36 36 PH dell'acqua Occorrente: Aceto bianco, limone, detersivo, sapone neutro, bicarbonato, candeggina, acqua distillata, ammoniaca, acido cloridrico, idrossido di sodio, indicatore universale, blu di bromotimolo, provette. Provate voi: mettete un po di ciascuna sostanza in una provetta (sciogliere il detersivo ed il sapone con un po di acqua). Aggiungete qualche goccia del blu di bromotimolo con una pipetta in ogni provetta. Bagnate un pezzetto di cartina indicatore universale con un po di ciascuna soluzione e confrontate il colore con la scala cromatica della confezione. Cosa osservate? In alcune provette il contenuto si colora di giallo ed in altre cambia colore passando al blu. Dal colore della cartina potete risalire al valore del pH delle soluzioni delle sostanze esaminate e quindi al grado di acidità e basicità. AcideNeutreBasiche 7

37 37 Acide Neutre Basiche 7 Limone sale detersivo Aceto sapone bicarbonato candeggina Sostanze aspre e corrosive Sostanze lisce e sbiancanti si colorano come si colorano come lacido cloridrico lidrossido di sodio Che cosa sono le piogge acide? È pioggia che indica inquinamento dellaria da ossidi di zolfo e di azoto, e da eccessiva anidride carbonica. Che cosa si deduce da un pH dellacqua maggiore di sette? La basicità dellacqua può indicare inquinamento da materiale in putrefazione (lammoniaca è il prodotto della decomposizione delle proteine).

38 38 Ricerca del cloro Occorrente: acqua distillata, sale da cucina (cloruro di sodio), acqua di rubinetto, soluzione di nitrato dargento, 4 provette. Provate voi: preparate la soluzione n.1 di nitrato dargento in acqua distillata, poi la soluzione n.2 di cloruro di sodio. In altre due provette versate acqua distillata e acqua di rubinetto. I 4 campioni sono tutti incolori Versate un po di soluzione n.1 in ciascuna delle tre provette preparate. Cosa osservate?, la soluzione di cloruro di sodio diventa color latte quando versiamo la punta di nitrato, quindi possiamo considerare questo colore un riferimento per individuare la presenza del cloro. Lacqua distillata resta di colore invariato anche in presenza di nitrato. Lacqua di rubinetto diventa color latte tanto più quanto più contiene cloro. (perché il nitrato si combina col cloro formando il cloruro dargento che non è solubile in acqua)

39 39 Osmosi Occorrente: una patata, un pelapatate, sale da cucina, acqua, un piatto di plastica e un cucchiaino. Provate voi: sbucciate la patata, tagliatela a metà, scavatela con il cucchiaino e posatela in un piatto che contiene acqua sul fondo, mettete un cucchiaino di sale nellincavo della patata e aspettate 5 minuti. Cosa osservate?: il sale risulta bagnato Perché? Perché la patata funziona come una membrana semipermeabile che separa due soluzioni contenenti diverse quantità di Sali. Lacqua viene risucchiata dal sale e attraversa le pareti porose della patata, per osmosi Grazie al fenomeno di osmosi le piante riescono ad assorbire lacqua dal terreno, acqua che poi per capillarità risale fino alle foglie.


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