Syllabus del corso
Obiettivi
Tre sono i principali obiettivi del corso:
- fornire agli studenti di Matematica le nozioni base della Fisica Sperimentale e illustrarne loro alcune utili metodologie;
- acquisire capacità pratica nel progettare, allestire e condurre un esperimento di fisica, con particolare attenzione a quanto concerne l'insegnamento della disciplina;
- esposizione dei principali argomenti della Fisica, affrontati nei corsi precedenti, alla luce dei suddetti approcci sperimentali.
Scopo finale è dunque l'acquisizione di capacità per affrontare autonomamente esperimenti di fisica a scopo principalmente didattico.
Contenuti sintetici
Fondamenti della Fisica e del Metodo Sperimentale.
Concetti base della scienza fisica, didattica delle scienze e fisica del senso comune.
Introduzione alla storia delle scienze fisiche.
Fondamenti di fisica sperimentale e teoria degli errori.
Didattica delle scienze.
Preparazione e conduzione di semplici esperimenti di meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica.
Fondamenti fenomenologici della fisica moderna
Programma esteso
Le basi delle scienze sperimentali: Fondamenti del metodo scientifico nelle scienze in generale e nella fisica in particolare.
Sviluppo storico della fisica: introduzione alla storia della fisica sperimentale: Galileo, Newton, Leibniz, Bernoulli, Eulero, Gauss, Lagrange, Hilbert, Lorentz, Poincarré, Einstein, Feynmann.
Ruolo della matematica nella fisica: introduzione all'uso della matematica nelle scienze sperimentali.
Natura e struttura delle grandezze fisiche: variazioni di scala nei fenomeni naturali e sistemi di riferimento con esempi tratti dall'elettromagnetismo nei mezzi materiali.
Studio sperimentale dei fenomeni fisici: introduzione al problema della misura, agli errori sperimentali (teoria degli errori) e agli strumenti di misura.
Struttura concettuale delle teorie scientifiche, in particolare fisiche, e loro rapporto con gli esperimenti. Campi di validità in relazione agli esperimenti.
Introduzione alla didattica delle scienze e della fisica: approcci didattici, stili di apprendimento, schemi concettuali, esperimenti didattici illustrativi, errori più comuni.
Introduzione alla fisica moderna e interpretazioni della meccanica quantistica.
Prerequisiti
Corsi di Fisica Generale precedentemente svolti, comprendenti fondamenti di meccanica, termodinamica ed elettromagnetismo.
Modalità didattica
Materiale didattico
Testi consigliati
- J. R. Taylor, Introduzione all'analisi degli errori, Zanichelli
- S. Rosati, Fisica Generale vol. 1, CEA
- L. Lovitch, S. Rosati, Fisica Generale vol. 2, CEA
- A. B. Arons, Guida all'insegnamento della Fisica, Zanichelli
- U. Besson, Didattica della Fisica, Carocci
Testi e strumenti multimediali di approfondimento
- PSSC (a cura di), Fisica (3 voll.), Quarta Edizione, Zanichelli
- F. Tibone, G. Pezzi, La Fisica secondo il PSSC, Zanichelli
- I video del PSSC, Zanichelli (reperibili sul sito della Zanichelli qui)
- R. P. Feynman, La Fisica di Feynman (3 voll.), Zanichelli
- U. Besson, M. Malgieri, Insegnare la Fisica Moderna, Carocci
- P. Doherty, D. Rathjen, Exploratorium Teacher Institute, Gli Esperimenti dell'Exploratorium (a cura di P. Cerreta), Zanichelli
- A. Rigamonti, A. Varlamov, Magico caleidoscopio della fisica, La Goliardica Pavese
- G. Johnson, I dieci esperimenti più belli, Bollati Boringhieri
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Relazione scientifica scritta su di un esperimento affrontato in laboratorio seguita da un esame orale
Orario di ricevimento
Prendere appuntamento tramite email.
Aims
- teach the basis of the experimental physics to the students of Mathematics
- become familiar in designing, building and conducting a physics experiment with emphasis on how to teach these aspects
- go through the main physics subjects studied previously with the experimental approach in mind
Contents
Foundation of Physics and experimental method
Basis of physics science, physics of common sense and science teaching
Introduction to history of physics
Introduction to error analysis
Science teaching
Preparation and execution of simple experiments (mechanics, thermodynamics, electromagnetism, optics)
Basis of modern physics
Detailed program
Basis of experimental science: scientific method
History of physics: introduction to experimental physics (Galileo, Newton, Leibniz, Bernoulli, Eulero, Gauss, Lagrange, Hilbert, Lorentz, Poincarré, Einstein, Feynmann)
Role of mathematics in physics: use of mathematics in experimental sciences
Experimental approach to physics phenomenons: conduct a measurement, uncertainties and error theory, measure instruments
Scientific theories and their relation with the experiments.
Introduction to science teaching
Introduction to modern physics and quantum mechanics
Prerequisites
General physics classes from previous years, including basis of mechanics, thermodynamics and electromagnetism.
Teaching form
Lessons and laboratory sessions will be held in person.
Textbook and teaching resource
Suggested books
- J. R. Taylor, Introduzione all'analisi degli errori, Zanichelli
- S. Rosati, Fisica Generale vol. 1, CEA
- L. Lovitch, S. Rosati, Fisica Generale vol. 2, CEA
- A. B. Arons, Guida all'insegnamento della Fisica, Zanichelli
- U. Besson, Didattica della Fisica, Carocci
Additional material
- PSSC (a cura di), Fisica (3 voll.), Quarta Edizione, Zanichelli
- F. Tibone, G. Pezzi, La Fisica secondo il PSSC, Zanichelli
- I video del PSSC, Zanichelli (reperibili sul sito della Zanichelli qui)
- R. P. Feynman, La Fisica di Feynman (3 voll.), Zanichelli
- U. Besson, M. Malgieri, Insegnare la Fisica Moderna, Carocci
- P. Doherty, D. Rathjen, Exploratorium Teacher Institute, Gli Esperimenti dell'Exploratorium (a cura di P. Cerreta), Zanichelli
- A. Rigamonti, A. Varlamov, Magico caleidoscopio della fisica, La Goliardica Pavese
- G. Johnson, I dieci esperimenti più belli, Bollati Boringhieri
Semester
First semester
Assessment method
Scientific report on the laboratory activity and oral exam.
At the moment we foresee that the oral exams will be held in person.
Office hours
Please make an appointment via email.