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Udine

Università di Udine – Unità di Ricerca in Didattica della Fisica
Fenomeni magnetici

Test "Fenomeni magnetici"
Nome: _______________________Cognome: _______________________Data: ___________

La correzione di questo test va fatta riscontrando le modifiche di risposta dei singoli in ingresso ed in uscita e non deve essere un elemento di valutazione sommativa (non ci si deve basare su questo test per dare il voto). In termini quantitativi le risposte vanno riportate in istogramma a confronto con quelle in ingresso.

1. Hai mai usato o visto usare dei magneti (calamite)?

QUALI

COME LI HAI VISTI AGIRE

Geomag

Attaccarsi a palline e tra loro per costruire figure

Placchette di forme diverse

Attaccarsi alle pareti metalliche: al frigorifero …

Bussola

Il suo ago si orienta verso nord

OSSERVAZIONI: Introducendo un nuovo argomento è sempre necessario motivare i bambini facendoli entrare in contesto mediante il richiamo delle loro esperienze; in campo scientifico ciò è necessario anche a situare la fenomenologia e i referenti empirici dei concetti da affrontare.

2. Illustra a parole o con un disegno tre situazioni in cui hai osservato fenomeni magnetici .

A: qui si deve solo raccogliere tutte le frasi dei bambini

Nei Geomag le barrette e le palline si attraggono e si possono sistemare in diverse posizioni per costruire delle figure.

B: qui si deve solo raccogliere tutte le frasi dei bambini

Delle placchette di forma diversa si attaccano sugli elettrodomestici che hanno parti in ferro.

C: qui si deve solo raccogliere tutte le frasi dei bambini

La bussola ha un piccolo ago magnetico che, libero di ruotare, si orienta verso nord.

OSSERVAZIONI: La raccolta di esperienze offre tre opportunità alla didattica: a) il censimento delle esperienze dei bambini, b) delle loro rappresentazioni di senso comune ed eventualmente delle loro sequenze di ragionamento; c) la condivisione di diverse esperienze, che porta a due vantaggi: l’arricchimento del contestoe l’avvio di un lavoro condiviso.
E’ bene anche stimolarli a spiegare con un disegno e a parole ciò che affermano.

3. Conosci la bussola? Come funziona?

Si. Il suo aghetto è un piccolo magnete sospeso e libero di ruotare, che si orienta sempre versoil nord terrestre, che in realtà èil polo sud magnetico.

OSSERVAZIONI: In ingresso èprobabile che i bambini non citino la bussola nelle domande precedenti, non riconoscendo il suo aghetto come un magnete: è allora utile questa domanda per avere la loro rappresentazione del ruolo della bussola. A questo quesito ci si aspettano risposte diverse in entrata e in uscita, evidenziando l’apprendimento prodotto dal lavoro in classe.
In ogni caso è necessario raccogliere le loro affermazioni riguardo a questo strumento: contingenti, funzionali, descrittive, interpretative, come “ci indica la strada di casa”.
Quando si discute del modo in cui funziona accade che vengono attribuite proprietà umane o magiche a questo strumento ed è utileinsegnare loro come utilizzarlo in modo pratico nella vita quotidiana e poi ripetere la discussione per sondare le interpretazioni: resteranno attribuzioni dello stesso tipo in ingresso, che dovranno essere superate in uscita.
Va posta attenzione al modo in cui operano la lettura della bussola: capita che i bambinisi lascino condizionare dal nome dei punti cardinali scritti sotto e che confondano ciò che è fisso (le scritte) e ciò che è mobile e pertanto ci da indicazioni (la direzione dell’aghetto).

RIFERIMENTI AL PROBLEMA DI APPRENDIMENTO n° 11
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n° 22, 23 E 24

4. Una bussola è sul tavolo di casa. Il suo ago è libero di ruotare.

Che orientazione assume secondo te?

Una precisa orientazione. Quale?L’ago si orienta sempre verso …. (in ingresso deve essere indicato un oggetto visibile) ed eventualmente aggiunto,che so essere a nord, perché so che la bussola indica il nord terrestre.

□ Un’orientazione qualunque. Perché? (Spiega) _________________________________________

□ Un’orientazione che dipende da dove mi trovo. Come? Spiega: ___________________________

________________________________________________________________________________

Un’orientazione che dipende dagli oggetti che ha intorno. Spiega: L’ago assume unadirezione che viene condizionata dalla presenza di calamite o di oggetti di materiale ferromagnetico.

OSSERVAZIONI: In questo caso due sono le risposte corrette in quanto non viene specificato se la bussola si trova o no in presenza di magneti o materiali ferromagnetici che la influenzino. È questa una strategia per individuare anche l’attenzione posta nella risposta, soprattutto in uscita in cui dovrebbero tener conto dell’influenza di materiali ferromagnetici sulla bussola. Nella spiegazione si riconoscono i bambini che rispondono rispetto ad una rappresentazione e quelli che rispondono ripensando alle attività svolte.

RIFERIMENTI AI PROBLEMI DI APPRENDIMENTO n° 1, 8 e 11
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n° 9, 22, 23 e 24

5. Un magnete appeso è libero di ruotare. Assume un’orientazione precisa?

Quale? Il magnete si orienta sempre verso …. (in ingresso deve essere indicato un oggetto visibile) ed eventualmente aggiunto, che so essere a nord, perché il magnete libero di ruotare si comporta come la bussola ed indica il nord terrestre.
In uscita il miglior risultato atteso sarà il seguente: il polo nord del magnete si orienta verso il sud magnetico cioè il polo nord terrestre. Il punteggio da attribuire alla risposta dipende dal numero di elementi (orientamento in direzione fissa, riconoscimento che la direzione fissa è il Nord, analogia con bussola, poli)

Perché? (Spiega) La terra si comporta come un grande magnete col polo sud nel polo nord terrestre.

Appoggio sul tavolo lo stesso magnete. Assume la stessa orientazione? SI NO

Perché? (Spiega) L’attrito sul tavolo è maggiore della forza magnetica.

OSSERVAZIONI: Tutti i bambini conoscono i Geomag, ma li usano solo per costruire delle figure, quindi spesso non conoscono molto le caratteristiche di un magnete, e fanno molta fatica a concepire l’idea di appendere un magnete con un filo. È pertanto utile proporre di pensarlo eventualmente galleggiante e sottolineare che appenderlo corrisponde alla ricerca di una situazione in cui il magnete è libero di muoversi.

RIFERIMENTI AI PROBLEMI DI APPRENDIMENTO n° 1 e 7
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n° 9, 22 e 23

6. Avvicino le estremità di due calamite a forma di barretta ed uguali.

□ Si attraggono.
□ Si respingono.
□ Non osservo nessuna interazione.
Dipende (spiega)…Se i 2 poli affacciati sono opposti si attraggono, se sono omologhi si respingono.

OSSERVAZIONI: La domanda è volutamente incompleta, non si parla ancora di poli né si specifica come sono quelli affacciati. Questo per sapere se i bambini sanno o intuiscono che i magneti hanno due poli e sono opposti tra di loro. Essa permette inoltre di identificare i casi in cui si sa dare una risposta condizionata, in quanto si riconoscono possibili diverse situazioni.

RIFERIMENTI ALL’ ESPERIMENTO n° 5

7. Un piccolo magnete a barretta attrae delle graffette fermafogli.
Sai dire che polo della barretta era dalla parte delle graffette per attrarle?
Spiega:Uno qualsiasi dei due poli.
Giro la barretta dalla parte opposta. Attira ancora le graffette?

SI NO Perché? (Spiega) Entrambi i poli esercitano attrazione su un oggetto ferromagnetico.

Provo con una graffetta ad attrarre le stesse graffette fermafogli. Ci riesco?SINO

Perché? (Spiega) La graffetta è ferromagnetica e non magnetica.

OSSERVAZIONI: A volte i bambini applicano la proprietà dei magneti di attrarre con un polo e respingere con l’altro tutti gli oggetti ferromagnetici: per analogia con la situazione elettrica prevedono che la proprietà di attrarre (respingere) sia associata alle proprietà, che entrambe i sistemi interagenti hanno. È l’occasione per far riconoscere che la proprietà è di un solo sistema, ma il concetto di forza implica reciprocità di interazione.
E’ importante verificare che distinguano gli oggetti magnetici da quelli ferromagnetici e conoscano le loro caratteristiche.

RIFERIMENTI AI PROBLEMI DI APPRENDIMENTO n° 2 e 10
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n° 1, 2, 3, 4 e 27

8. Avvicino una calamita a barretta ad una scatola di graffette.
Le tirerà su tutte?

□ SI.

NO.Quante? Dipende.

Spiega. l magnete esercita una forza di attrazione la cui intensità è circa corrispondente al peso delle graffette che si riescono a sollevare.

OSSERVAZIONI: Ogni magnete esercita una sua forza che gli permette di sollevare (equilibrare il peso) in colonna una determinata quantità di graffette. Se la catena di graffette è lunga, si deve tener conto anche del fatto che aumentando la distanza dal magnete la forza dello stesso diminuisce.

RIFERIMENTI AL PROBLEMA DI APPRENDIMENTO n° 9
RIFERIMENTI ALL’ESPERIMENTO n° 20

9. Ho in mano due magnetini a barretta. Avvicino i poli uguali.

□ Si attirano.

Si respingono.

□ Non interagiscono in modo visibile.

Motiva la tua risposta:I poli uguali si respingono.

OSSERVAZIONI: Si vede bene che i due magneti si respingono in quanto sono tenuti entrambi stretti nelle dita delle mani.

RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n°: 5, 13, 14 e 15.

10. Appendo un magnetino a barra e ne avvicino uno uguale.
Fai una previsione sul comportamento del magnete appeso.

Cosa fa? Ruota fino a far combaciare i poli opposti.

Perché? (Spiega) I poli uguali si respingono e quelli opposti si attraggono. I poli del magnete appeso sono pertanto sottoposti ad una coppia di forze che lo fanno ruotare.

OSSERVAZIONI: Spesso i bambini fanno fatica a capire che se almeno uno dei due magneti è libero di ruotare, le forze in gioco sono una coppia e ciò provoca una rotazione rendendo meno evidente la repulsione.

RIFERIMENTI AL PROBLEMA DI APPRENDIMENTO n°: 3
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n°: 7, 10, 11, 12

11. Avvicino una calamita ad una pallina d’acciaio.

Che cosa succede? La pallina viene attirata dalla calamita fino ad attaccarsi.

Perché? (Spiega) Tra un oggetto ferromagnetico e una calamita si manifesta una forza di attrazione.

Tengo ferma la pallina di acciaio e avvicino la calamita.

Che cosa succede? La calamita viene attirata dalla pallina e si sposta fino ad attaccarsi a lei.

Perché? (Spiega) Tra un oggetto ferromagnetico e una calamita si manifesta una forza di attrazione, la reciprocità dei comportamenti ci assicura che si tratta di una forza di attrazione.

Metto la calamita dietro ad una tenda nera così la pallina non la vede. Sarà attratta lo stesso? Si.

Come fa la pallina a sapere che è arrivata la calamita ad attrarla? In ogni punto dello spazio si manifesta una proprietà generata dalla calamita, che agisce sugli oggetti magnetici e/o ferromagnetici: tale proprietà si manifesta come una forza di attrazione o di repulsione se metto un oggetto ferromagnetico o i poli reciproci o omologhi di un magnete.

Quanto vicino deve essere la calamita perché la pallina senta l’attrazione? Dipende dalla calamita. La forza si attenua con la distanza.

Che cosa faresti per fare in modo che la pallina non senta l’attrazione? Perché? Allontanerei la pallina dalla calamita in modo che si attenui sempre di più l’attrazione, che è inversamente proporzionale alla distanza.

OSSERVAZIONI: I bambini non parleranno spontaneamente di “Campo Magnetico” se non perché l’hanno letto o sentito da qualche parte, senza conoscerne le caratteristiche. E’ però importante fare delle domande per vedere come se lo rappresentano e spiegano spontaneamente.

RIFERIMENTI I PROBLEMI DI APPRENDIMENTO n° 4 e 6
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n°: 4, 16, 17, 18, 25, 28, 29 e 30.

12. Una calamita a barretta attrae un oggetto che avvicino ad essa.
Posso dire che questo oggetto attira la calamita?

SI NO Perché? L’attrazione è reciproca.

Questo stesso oggetto attirerà altri oggetti?

□ Si. Perché? (Spiega)______________________________________________________________

□ No. Perché? (Spiega) Le sue proprietà magnetiche sono associate ad una calamita, se non c’è la calamita non accade

□ Dipende. Spiega. Se è a contatto con una calamita assumerà temporaneamente proprietà magnetiche.

OSSERVAZIONI: Si lascia spazio al ragionamento del bambino per vedere se riesce a collegare le ipotesi fatte (o le conoscenze acquisite durante le attività) e a porsi spontaneamente delle domande.
E’ difficile che rispondano in modo corretto al test in entrata.
Questa domanda serve per stimolare il ragionamento e far emergere eventuali problemi.

RIFERIMENTI AI PROBLEMI DI APPRENDIMENTO n° 4 e 13
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n°: 3, 4, 37 e 38

13. Federica sta facendo un gioco in cui deve indovinare che cosa succederà tra due oggetti che vengono avvicinati. Sa che uno dei due oggetti è una calamita mentre l’altro non sa che cos’è.

Le conviene dire:

“Si attirano”

□ “Si respingono”

□ “Non succede niente”

Perché? (Spiega) Non c’è interazione solo tra calamita e oggetto non ferromagnetico, repulsione solo tra due calamite affacciate con poli omologhi, attrazione sia tra due calamita affacciate con poli opposti che tra calamita e oggetto ferromagnetico. Quindi è più probabile osservare attrazione.

OSSERVAZIONI: Si lascia spazio al ragionamento del bambino per vedere se riesce a collegare le informazioni usate nelle precedenti risposte e nelle singole esperienze e a porsi spontaneamente delle domande.
E’ difficile che rispondano in modo corretto al test in entrata. Questa domanda serve per stimolare il ragionamento e far emergere eventuali problemi.

RIFERIMENTI AL PROBLEMA DI APPRENDIMENTO n° 10
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n° 1, 2 e 3

14. Marco ha raccontato a Paolo che avvicinando una calamita ad una barretta d’acciaio, la barretta veniva respinta.
Se tu fossi Paolo cosa gli risponderesti?

Che non è vero.

OSSERVAZIONI: E’ molto probabile che abbiano già gli strumenti per rispondere a questo quesito anche in entrata. Si lascia spazio al ragionamento del bambino per vedere se riesce a portare in un nuovo contesto le risposte già date e le esperienze effettuate. Il quesito stimola il ragionamento.

RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n° 1, 2 e 4

15. Avvicino due barrette magnetiche. Si attirano e poi si attaccano.

Alle estremità delle due barrette attaccate si manifesteranno:

Poli opposti.

□ Poli uguali.

□ Altro. Spiega: Due magneti si attirano solo se hanno poli opposti affacciati.

OSSERVAZIONI: Questa domanda è di controllo rispetto alle interazioni tra magneti.

RIFERIMENTI AL PROBLEMA DI APPRENDIMENTO n° 6
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n° 28, 29 e 30

16. Si può far diventare magnetico un corpo che non lo è cioè creare una calamita?

Si.

□ No.

Illustra la risposta. Si riesce, sfregando una calamita ripetutamente sull’oggetto, sempre con lo stesso polo e sempre nello stesso verso.

Posso prendere un oggetto qualunque di materiale qualunque per farlo? No, solo un oggetto ferromagnetico.

OSSERVAZIONI: E’ difficile che ci siano risposte in entrata. Almeno la procedura deve essere loro nota in uscita.
Questa domanda serve per controllare l’attenzione e stimolare curiosità in merito all’interpretazione.

RIFERIMENTI AL PROBLEMA DI APPRENDIMENTO n°: 13
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n°: 3, 37 e 38

17. Avvicino i due poli nord di due magneti a barretta.

Che cosa succede? Si respingono.

Come lo spieghi? Ogni magnete è dotato di poli opposti, che interagiscono con magneti manifestando una forza attrattiva tra poli opposti e repulsiva tra poli omologhi.

Come fanno i poli a sapere come devono comportarsi? Spiega cioè come avviene ciò che si osserva: Sentono il campo magnetico, il proprio e quello dell’altro magnete.

OSSERVAZIONI: Questa domanda serve per vedere la coerenza nelle risposte del bambino e poi lo stimola ad andare oltre a ragionare sui problemi.
E’ molto improbabile che parlino spontaneamente di “Campo Magnetico” se non perché l’hanno letto o sentito da qualche parte, ma anche in questo caso non lo conosceranno approfonditamente perché è un concetto fuori dalla loro portata.
E’ però importante fare delle domande per vedere come se lo rappresentano e spiegano spontaneamente.

RIFERIMENTI AL PROBLEMA DI APPRENDIMENTO n° 3
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n° 7, 10, 11 e 12

18. Taglio a metà un magnete e chiamo “A” e “B” le estremità che restano libere dopo averlo rotto.
Prevedi il comportamento dei due pezzi di magnete nei seguenti casi:

AZIONE Attrazione repulsione
Avvicino “N” con “B”:   X
Avvicino “S” con “A”:   X
Avvicino “A” con “B”: X  

Spiega le tue previsioni: Spezzando unmagnete otteniamo due magneti uguali. N e B sono entrambi nord, A ed S entrambi sud. I poli omologhi si respingono mentre quelli opposti si attraggono.

OSSERVAZIONI: Si lascia spazio al ragionamento. E’ difficile che rispondano in modo corretto al test in entrata. Devono però essere in grado di farlo in uscita.

RIFERIMENTI AI PROBLEMI DI APPRENDIMENTO n° 6 e 18
RIFERIMENTI AGLI ESPERIMENTI n° 28, 29 e 30

SOLO IN USCITA

19. C’è un’attrazione tra i corpi e la Terra che riconosco ogni volta che vedo cadere un corpo.
Confrontiamo l’azione della Terra con quella di un magnete:
Secondo te ci sono degli aspetti simili?

□ No.

Si. Quali? Attirano gli oggetti verso di loro.

Ci sono delle differenze?

□ No.

Si.Quali? L’attrazione della terra dipende dal peso dell’oggetto, quella del magnete dalla sua forza. La forza magnetica interessa solo oggetti di determinati materiali mentre quella gravitazionale interessa tutti gli oggetti.

OSSERVAZIONI: Dopo aver dato al bambino tutti gli strumenti necessari lo si lascia libero di ragionare sulle altra possibili applicazioni e analogie dei fenomeni che ha studiato.

20. Secondo te può esistere su un altro pianeta che non ha né l’aria né nessun altro gas intorno un’attrazione come quella che c’è tra i corpi che cadono e la Terra? SI NO

Spiega: L’attrazione del pianeta non dipende dalla presenza di aria.

OSSERVAZIONI: Dopo aver dato al bambino tutti gli strumenti necessari lo si lascia libero di ragionare sulle altra possibili applicazioni e analogie dei fenomeni che ha studiato