E’ stata spesso utilizzata la classe virtuale creata su Google Classroom per poter permettere un più proficuo scambio di materiale e messaggi con indicazioni utili al lavoro da svolgere.
MATERIALI DIDATTICI
Il testo in adozione (ANCHE NEL FORMATO E-BOOK):
“Manuale blu 2.0 di matematica” 4B - Bergamini, Barozzi, Trifone. Zanichelli
“Manuale blu 2.0 di matematica” 5 - Bergamini, Barozzi, Trifone. Zanichelli
Materiale condiviso su Google Classroom.
FISICA
Classe 5a AELS
Anno scolastico: 2021/22 Prof. DONATELLA SPONZA
1. PROFILO SINTETICO DELLA CLASSE
La classe, non ha subito sostanziali variazioni nel corso del secondo biennio e del quinto anno. La sottoscritta ha mantenuto l’insegnamento della Fisica per l’intero periodo, ed anche la componente allievi non è di fatto cambiata in questa fase del liceo.
La classe è attualmente composta da 19 allievi ( 11 ragazzi e 8 ragazze), articolati in due gruppi che seguono due indirizzi liceali distinti: il liceo scientifico ordinario e il liceo scientifico con opzione delle scienze applicate. Tuttavia il programma disciplinare per l’insegnamento della Fisica non prevede differenze tra i due percorsi liceali, né a livello contenutistico (come espresso dal quadro di riferimento per le prove d’Esame e dalle linee guida), né a livello organizzativo e di quadro orario settimanale. I due gruppi sono sempre rimasti uniti durante tutte le lezioni di Fisica.
Gli allievi, durante l’intero corso del triennio, hanno generalmente dimostrato interesse nei confronti della disciplina, serietà e correttezza nel comportamento, e si sono rilevati capaci di gestire le novità metodologiche didattiche utilizzate nel periodo della pandemia, quale ad esempio la DAD (didattica a distanza), o la DDI (didattica digitale integrata), cercando di sfruttarne le potenzialità e collaborando con la docente nell’attività didattica. Non sempre e non per tutti, tuttavia, la
partecipazione è risultata attiva e vivace nel dialogo educativo. La classe si caratterizza, infatti, come gruppo attento e silenzioso in cui le capacità di ascolto e di riflessione sugli argomenti proposti prevalgono complessivamente su quelle intuitive e argomentative nella condivisione di gruppo. Dal punto di vista del profitto, durante l’anno, sono stati conseguiti risultati anche molto diversificati. Alcuni elementi hanno dimostrato, impegno costante e studio approfondito,
motivazione personale e attitudine nei confronti delle materie scientifiche, e sono riusciti a cogliere con capacità di interpretazione e di rielaborazione personale e con competenze adeguate la
struttura metodologica e i concetti fondamentali della disciplina. Per questi studenti e studentesse il rendimento è risultato decisamente buono e talvolta ottimo. (Alcuni di questi/e hanno partecipato alle gare delle Olimpiadi della Fisica sia per la fase d’Istituto, che per la fase provinciale). Altri non sono stati sempre autonomi nel lavoro e nella rielaborazione dei contenuti e hanno riscontrato, talvolta, incertezza nell’affrontare le prove di verifica, tuttavia con lo studio e la capacità di consolidamento della propria preparazione sono riusciti a migliorare nel percorso educativo e hanno raggiunto esiti discreti o nel complesso decisamente sufficienti. Un esiguo numero, invece, non sempre è riuscito ad organizzare in maniera sistematica o ragionata il proprio apprendimento e, nonostante una certa volontà di recupero ed un miglioramento nella fase finale dell’anno, presenta ancora difficoltà di analisi e/o di applicazione, relative ai fenomeni fisici trattati.
Gli obiettivi disciplinari sono comunque stati conseguiti dalla maggior parte degli studenti e studentesse della classe.
2. OBIETTIVI CONSEGUITI
2.1 Conoscenze.
Il magnetismo: i fenomeni magnetici fondamentali. L'induzione elettromagnetica e i circuiti alternati.
Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche. Relatività ristretta. Approfondimenti di fisica avanzata: geometrie non euclidee e relatività generale, alcuni elementi di cosmologia. La crisi della fisica classica e la nascita della meccanica quantistica, la dualità onda-corpuscolo.
2.2 Competenze e capacità
COMPETENZE:
Saper riconoscere il fenomeno, individuare le leggi e i principi che lo governano e saper risolvere problemi.
Analizzare i concetti fondamentali e leggi e le teorie che li regolano sapendoli contestualizzare storicamente.
Osservare un fenomeno, misurare e analizzare le grandezze coinvolte, formulare ipotesi e proporre modelli o analogie.
Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione.
Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui viviamo.
ABILITA’ E CAPACITA’:
Gli studenti durante il percorso liceale hanno acquisito l’abitudine ad utilizzare in maniera corretta e consapevole le seguenti abilità specifiche:
● saper fare una stima degli ordini di grandezza e l’analisi dimensionale delle grandezze fisiche;
● saper applicare i principi , le leggi, i teoremi in relazione alle conoscenze acquisite;
● saper risolvere ed interpretare problemi relativi agli argomenti studiati;
● saper effettuare una verifica sperimentale di alcuni fenomeni studiati con gli strumenti a disposizione e saper redigere una relazione di laboratorio;
● saper inquadrare storicamente l’evoluzione del pensiero scientifico che ha portato alla costruzione delle leggi della fisica moderna.
A quanto sopra esposto si aggiunge:
3. CONTENUTI DISCIPLINARI TRATTATI
MODULO/UNITÀ DIDATTICA/TESTI Numero di ore
MAGNETISMO:
FENOMENI MAGNETICI FONDAMENTALI Costante dielettrica e permeabilità magnetica del vuoto.
Campo magnetico di un filo rettilineo: legge di Biot e Savart campo magnetico di un solenoide
proprietà magnetiche della materia: permeabilità assoluta e relativa e classificazione delle sostanze
forza di Lorentz e vettore B di induzione magnetica.
Applicazioni della forza magnetica di Lorentz:
moto circolare uniforme di una particella carica in un campo magnetico uniforme e sue modalità (raggio e periodo di rotazione) (dimostrazione)
spettrografo di massa,
acceleratore di particelle: il ciclotrone.
Flusso e circuitazione del campo magnetico,
teorema di Gauss per il campo magnetico e teorema di Ampere sulla circuitazione del campo magnetico.
10 ORE (settembre)
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA:
La corrente indotta e l’esperimento di Faraday con barretta che si muove in un campo magnetico ortogonale ad essa.
La legge di Faraday-Neumann-Lenz:
l’espressione analitica della legge (con dimostrazione).
L’autoinduzione,
extra-correnti di apertura e di chiusura di un circuito (grafico ed equazione),
l’induttanza di un circuito,
l’induttanza di un solenoide(con dimostrazione), l’alternatore,
la tensione e la corrente alternata,
il valore efficace della tensione e della corrente alternata, la potenza di un circuito alternato,
gli elementi circuitali fondamentali in corrente alternata:
15 ORE (ottobre-novembre)
● Il circuito puramente ohmico,
● Il circuito puramente induttivo,
● Il circuito puramente capacitivo,
impedenza di un circuito RCL e condizione di risonanza energia e densità volumica di energia di un campo magnetico, il trasformatore.
LE EQUAZIONI DI MAXWELL E LE ONDE ELETTROMAGNETICHE Concetto di flusso di campo elettrico e di campo magnetico,
concetto di circuitazione di campo elettrico e di campo magnetico, teorema di Gauss per il campo elettrostatico,
teorema di Gauss per il campo magnetico,
teorema della circuitazione per il campo elettrostatico,
teorema della circuitazione per il campo magnetico statico (teorema di Ampere), teorema della circuitazione per il campo magnetico (teorema di Ampere-Maxwell), corrente di spostamento,
(N.B. di tali teoremi in corso d’anno è stato fornito soltanto l’enunciato e non la dimostrazione).
Equazioni di Maxwell nel caso generale, loro significato e principali conseguenze.
Le onde elettromagnetiche:
lo spettro delle onde elettromagnetiche:
(cenni sulle caratteristiche dei vari tipi di onde che lo compongono),
la velocità delle onde elettromagnetiche nel vuoto e la relazione con i valori della costante dielettrica e delle permeabilità magnetica del vuoto,
Densità di energia ed energia di propagazione di un’onda elettromagnetica.
legge galileiana per la composizione delle velocità
L’esperimento di Míchelson-Morley.
RELATIVITÀ RISTRETTA:
i postulati della relatività ristretta;
trasformazioni di Lorentz(senza dimostrazione);
legge della dilatazione dei tempi ed esperimento ideale dei pendoli ottici (dimostrazione);
concetto di simultaneità degli eventi e relatività della simultaneità degli eventi;
paradosso dei
gemelli
legge della contrazione delle lunghezze (dimostrazione utilizzando le trasformazioni di Lorentz);
esperimento ideale del garage (lettura),
paradosso della freccia ( da audiovisivo sulla relatività);
legge di trasformazione relativistica delle velocità (dimostrazione utilizzando le
18 ORE (dicembre/gen naio/febbraio)
invarianza della velocità della luce per sistemi di riferimento inerziali tramite l’utilizzo della legge di trasformazione relativistica delle velocità;
conferme sperimentali della teoria ristretta della relatività:
i muoni,esperimenti con orologi atomici.
Dinamica relativistica:
massa e quantità di moto ed effetti relativistici
“equivalenza” tra massa ed energia (senza dimostrazione), energia cinetica classica ed energia cinetica relativistica,
cenni storici sulla vita di Fermi e di Majorana.:(letture e visione parziale del film“I ragazzi di via Panisperna” )
APPROFONDIMENTO DI FISICA AVANZATA:
Geometrie non euclidee:(cenni storici) (lezioni e letture propedeutiche alla trattazione della relatività generale):
V postulato di Euclide;
il teorema sugli angoli interni di un triangolo ; Bolyai e Lobacevskij: la geometria iperbolica;
Riemann la geometria ellittica.
Modelli di geometria ellittica e iperbolica ( Riemann e Beltrami) (vedi letture).
RELATIVITÀ GENERALE:
premesse( crisi della meccanica newtoniana);
principio di equivalenza;
esempio dell’ascensore;
curvatura dello spazio-tempo in prossimità di una massa;
linee geodetiche e moto naturale,
deflessione della luce in un campo gravitazionale;
conferme sperimentali della teoria generale della relatività:
moto del perielio di Mercurio, eclissi di Sole del 1919, lente gravitazionale, red-shift gravitazionale;
comportamento degli orologi in prossimità di un campo gravitazionale, rilevamento delle onde gravitazionali:
(lettura: “Capturing gravitational waves”tratta dal volume 3 “Fisica- Modelli teorici e problem solving.Elettromagnetismo e fisica moderna” J. S. Walker ed. Pearson).
Cenni di cosmologia:
espansione dell’Universo:
legge di Hubble e red-shift cosmologico,
l’ipotesi del Big-Bang e il modello stazionario ,la scoperta della radiazione di fondo(cenni storici);
12 ORE (marzo/aprile)
FISICA QUANTISTICA:
LA CRISI DELLA FISICA CLASSICA Il problema del corpo nero:
la curva sperimentale della radianza e la legge di spostamento di Wien, l’ipotesi di Planck e la legge di Planck,
l’interpretazione di Einstein dell’effetto fotoelettrico , l’effetto Compton (cenni),
natura ondulatoria e corpuscolare della luce.
10 ORE (maggio)
Cenni storici sull’evoluzione dei modelli atomici:
l’esperimento di Rutherford, l’esperimento di Millikan,
Le proprietà ondulatorie della materia:
l’ipotesi di De Broglie e la lunghezza d’onda di De Broglie, diffrazione degli elettroni (esperimento di Davisson e Germer), la dualità onda-corpuscolo.
Il paradosso del gatto di Schroedinger ( lettura).
Il principio di indeterminazione di Heisenberg (cenni).
4. METODOLOGIE E MATERIALI DIDATTICI
METODOLOGIE
Gli argomenti del corso sono stati svolti utilizzando processi induttivi e deduttivi di apprendimento, accompagnati da un appropriato formalismo matematico , in modo da portare gli allievi dalla conoscenza dei primi fenomeni magnetici alla formulazione delle leggi dell’elettromagnetismo e dei principi base della relatività e della meccanica quantistica.
Nel corso del secondo biennio e del quinto anno, durante lo sviluppo dei contenuti , sono stati comunque evidenziati momenti interdipendenti:
● L’elaborazione teorica,
● La realizzazione di esperimenti dimostrativi e non,
● L’applicazione dei contenuti acquisiti mediante esercizi e problemi, Gli strumenti pedagogici sono stati sostanzialmente:
-lezione frontale, -lavori di gruppo.
Per quanto riguarda le modalità di supporto alle situazioni di difficoltà la docente dichiara di aver svolto ore di sportello-help nella 7°ora del martedì e, qualora necessario anche durante la 7°
ora del mercoledì.
MATERIALI DIDATTICI
testo in adozione ed ulteriore materiale fornito dall’insegnante (dispense, altri testi, ecc…), audiovisivi e/o cd-rom.
Libro di testo:
● Ugo Amaldi “ L’Amaldi per i licei scientifici.Blu: onde, campo elettrico e magnetico
● Ugo Amaldi “ L’Amaldi per i licei scientifici. Blu: induzione e onde elettromagnetiche, relatività e quanti vol.3 ed. Zanichelli
●
Letture:
“Geometrie non euclidee " tratto da:Maraschini- Palma " Format " vol.3 ed. Paravia
“Capturing gravitational waves” tratta dal volume 3 “Fisica- Modelli teorici e problem solving.
Elettromagnetismo e fisica moderna” J. S. Walker ed. Pearson.
“ Il principio cosmologico e l’impossibilità di un universo infinito e statico- Il paradosso di Olbers- l’universo in espansione : il red-shift cosmologico-la legge di Hubble- Il Big-Bang e l’età
dell’universo
“I modelli cosmologici relativistici-Evoluzione dell’Universo e geometria dello spazio-tempo”
tratte dal testo Parodi-Ostili-Onori“L’evoluzione della Fisica” ed. Paravia “ L’esperimento ideale del garage”
tratto dal libro di testo : Caforio-Ferilli “Physica” vol.3 ed Le Monnier
“ Fermi,i ragazzi di via Panisperna”:
● Lettura tratta dal testo Caforio-Ferilli “Physica” vol.3 ed Le Monnier
● Film“I ragazzi di via Panisperna” di Gianni Amelio anno1988
“ Ettore Majorana: Lo scienziato vivo e morto” di M.Murianni tratto dalla rivista Newton ottobre 2006.
Audiovisivi:CD ROM “ La relatività” edito da Zanichelli in collaborazione con La Stampa
● Adesione al progetto Insieme per capire, costituito dai seguenti incontri on line:
conferenza "Il tempo, tra fisica, filosofia e mito" tenuta dal Professor Guido Tonelli.
STORIA