DIPARTIMENTO DI FISICA Programmazione di fisica a.s. 2017/18
Secondo le indicazioni nazionali al termine del percorso liceale lo studente dovrà aver appreso i concetti fondamentali della fisica, le leggi e le teorie che li esplicitano, acquisendo consapevolezza del valore conoscitivo della disciplina e del nesso tra lo sviluppo della conoscenza fisica ed il contesto storico e filosofico in cui essa si è sviluppata.
In particolare, lo studente acquisirà le seguenti competenze:
• osservare e identificare fenomeni; formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi;
• formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione;
• fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento e inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione di modelli;
• comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive.
L’insegnante nella propria libertà, competenza e sensibilità valuterà di volta in volta il percorso didattico più adeguato alla singola classe.
OBIETTIVI SPECIFICI di APPRENDIMENTO del PRIMO BIENNIO
Nel primo biennio si inizia a costruire il linguaggio della fisica classica (grandezze fisiche scalari e vettoriali e unita di misura), abituando lo studente a semplificare e modellizzare situazioni reali, a risolvere problemi e ad avere consapevolezza critica del proprio operato.
Al tempo stesso gli esperimenti di laboratorio consentiranno di definire con chiarezza il campo di indagine della disciplina e di permettere allo studente di esplorare fenomeni (sviluppare abilità relative alla misura) e di descriverli con un linguaggio adeguato (incertezze, cifre significative, grafici). L’attività sperimentale lo accompagnerà lungo tutto l’arco del primo biennio, portandolo a una conoscenza sempre più consapevole della disciplina anche mediante la scrittura di relazioni che rielaborino in maniera critica ogni esperimento eseguito.
Attraverso lo studio dell’ottica geometrica, lo studente sarà in grado di interpretare i fenomeni della riflessione e della rifrazione della luce e il funzionamento dei principali strumenti ottici.
Lo studio dei fenomeni termici definirà, da un punto di vista macroscopico, le grandezze temperatura e quantità di calore scambiato introducendo il concetto di equilibrio termico e trattando i passaggi di stato.
Lo studio della meccanica riguarderà problemi relativi all’equilibrio dei corpi e dei fluidi; i moti saranno affrontati innanzitutto dal punto di vista cinematico giungendo alla dinamica con una prima esposizione delle leggi di Newton, con particolare attenzione alla seconda legge.
Dall’analisi dei fenomeni meccanici, lo studente incomincerà a familiarizzare con i concetti di lavoro ed energia, per arrivare ad una prima trattazione della legge di conservazione
dell’energia meccanica totale.
I temi suggeriti saranno sviluppati dall’insegnante secondo modalità e con un ordine coerenti con gli strumenti concettuali e con le conoscenze matematiche già in possesso degli studenti o contestualmente acquisite nel corso parallelo di Matematica (secondo quanto specificato nelle relative Indicazioni). Lo studente potrà cosi fare esperienza, in forma elementare ma rigorosa, del metodo di indagine specifico della fisica, nei suoi aspetti sperimentali, teorici e linguistici.
OBIETTIVI SPECIFICI DELL’ APPRENDIMENTO DEL SECONDO BIENNIO Nel secondo biennio il percorso didattico darà maggior rilievo all’impianto teorico (le leggi della fisica) e alla sintesi formale (strumenti e modelli matematici), con l’obiettivo di formulare e
risolvere problemi più impegnativi, tratti anche dall’esperienza quotidiana, sottolineando la natura
quantitativa e predittiva delle leggi fisiche. Inoltre, l’attività sperimentale consentirà allo studente di discutere e costruire concetti, progettare e condurre osservazioni e misure,confrontare esperimenti e teorie.
Saranno riprese le leggi del moto, affiancandole alla discussione dei sistemi di riferimento inerziali e non inerziali e del principio di relatività di Galilei.
L’approfondimento del principio di conservazione dell’energia meccanica, applicato anche al
moto dei fluidi e l’affronto degli altri principi di conservazione, permetteranno allo studente di rileggere i fenomeni meccanici mediante grandezze diverse e di estenderne lo studio ai sistemi di corpi. Con lo studio della gravitazione, dalle leggi di Keplero alla sintesi newtoniana, lo studente approfondirà, anche in rapporto con la storia e la filosofia, il dibattito del XVI e XVII secolo sui sistemi cosmologici.
Si completerà lo studio dei fenomeni termici con le leggi dei gas, familiarizzando con la
semplificazione concettuale del gas perfetto e con la relativa teoria cinetica; lo studente potrà cosi vedere come il paradigma newtoniano sia in grado di connettere l’ambito microscopico a quello macroscopico. Lo studio dei principi della termodinamica permetterà allo studente di
generalizzare la legge di conservazione dell’energia e di comprendere i limiti intrinseci alle trasformazioni tra forme di energia, anche nelle loro implicazioni tecnologiche, in termini quantitativi e matematicamente formalizzati.
Si inizierà lo studio dei fenomeni ondulatori con le onde meccaniche, introducendone le grandezze caratteristiche e la formalizzazione matematica; si esamineranno i fenomeni relativi alla loro propagazione con particolare attenzione alla sovrapposizione, interferenza e
diffrazione. In questo contesto lo studente familiarizzerà con il suono (come esempio di onda meccanica particolarmente significativa) e completerà lo studio della luce con quei fenomeni che ne evidenziano la natura ondulatoria.
Lo studio dei fenomeni elettrici e magnetici permetterà allo studente di esaminare criticamente
il concetto di interazione a distanza, già incontrato con la legge di gravitazione universale, e di arrivare al suo superamento mediante l’introduzione di interazioni mediate dal campo elettrico,del quale si darà anche una descrizione in termini di energia e potenziale, e dal campo magnetico.
QUINTO ANNO
Lo studente completerà lo studio dell’elettromagnetismo con l’induzione magnetica e le sue applicazioni, per giungere, privilegiando gli aspetti concettuali, alla sintesi costituita dalle equazioni di Maxwell. Lo studente affronterà anche lo studio delle onde elettromagnetiche,
della loro produzione e propagazione, dei loro effetti e delle loro applicazioni nelle varie bande di frequenza.
Il percorso didattico comprenderà le conoscenze sviluppate nel XX secolo relative al microcosmo e al macrocosmo, accostando le problematiche che storicamente hanno portato ai nuovi concetti di spazio e tempo, massa ed energia. L’insegnante dovrà prestare attenzione a utilizzare un formalismo matematico accessibile agli studenti, ponendo sempre in evidenza i concetti fondanti.
Lo studio della teoria della relatività ristretta di Einstein porterà lo studente a confrontarsi con la simultaneità degli eventi, la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze; l’aver affrontato l’equivalenza massa- energia gli permetterà di sviluppare un’interpretazione energetica dei fenomeni nucleari (radioattività, fissione, fusione).
L’affermarsi del modello del quanto di luce potrà essere introdotto attraverso lo studio della radiazione termica e dell’ipotesi di Planck (affrontati anche solo in modo qualitativo), e sarà
sviluppato da un lato con lo studio dell’effetto fotoelettrico e della sua interpretazione da parte di Einstein, e dall’altro lato con la discussione delle teorie e dei risultati sperimentali che evidenziano la presenza di livelli energetici discreti nell’atomo. L’evidenza sperimentale della natura ondulatoria della materia, postulata da De Broglie, ed il principio di indeterminazione potrebbero concludere il percorso in modo significativo.
La dimensione sperimentale potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi
non solo nel laboratorio didattico della scuola, ma anche presso laboratori di Università ed enti di ricerca, aderendo anche a progetti di orientamento.
Si illustrano,di seguito,le programmazioni delle singole classi scandite per periodo,conoscenze e competenze, secondo quanto concordato nella riunione di dipartimento.
PROGRAMMAZIONE I BIENNIO
I PERIODO ( I anno )
CONOSCENZE COMPETENZE
• Concetto di grandezza fisica.
• Misura delle grandezze fisiche.
• L’ordine di grandezza e approssimazioni per difetto e per eccesso.
• Unità campione di tempo e lunghezza.
• Concetto di massa e densità.
• Errori casuali e sistematici.
• Definire l’unità di misura dell’intervallo di tempo, della lunghezza e delle grandezze derivate area e volume.
• Discutere le misure dirette e indirette.
• Definire il sistema internazionale di unità di misura.
• Effettuare calcoli e approssimazioni in notazione scientifica.
• Effettuare le conversioni da unità di misura a suoi multipli e sottomultipli e viceversa.
• Calcolare il valore medio e l’errore assoluto di una misura
• Risolvere correttamente gli esercizi proposti.
• Conoscere le relazioni tra grandezze:
proporzionalità diretta e inversa.
• Analizzare il concetto di grandezza vettoriale e il modo in cui si effettuano le operazioni tra vettori.
• Definire il concetto di forza e ideare un metodo che ne consenta la
misurazione.
• Mettere in relazione forza peso e massa.
• Analizzare la forza elastica e formulare la legge di Hooke.
• Analizzare le forme di attrito statico e dinamico.
• Analizzare le condizioni di equilibrio statico per un punto materiale e per il corpo rigido.
• Studiare il comportamento di un corpo rigido.
• Analizzare le rotazioni intorno a un asse e interpretarle in funzione della grandezza fisica momento.
• Riconoscere in ogni situazione proposta le forze agenti sugli oggetti e le relative condizioni di equilibrio.
• Analizzare le pressioni che si
esercitano su corpi inseriti in un fluido e formalizzare il principio di Pascal.
• Formalizzare la relazione tra gravità e pressione subita dai corpi all’interno di un fluido.
• Formalizzare la legge di Stevino.
• Discutere l’esperimento di Torricelli.
• Analizzare il principio di Archimede e le condizioni di galleggiamento dei
• Rappresentare graficamente la dipendenza (diretta o inversa) di due grandezze.
• Rappresentare graficamente i vettori.
• Definire e calcolare la risultante di due o più forze che agiscono su un corpo.
• Applicare la legge di Hooke.
• Formulare le relazioni matematiche per il calcolo dell’attrito statico e dinamico.
• Definire il corpo rigido.
• Definire il momento di una o più forze e calcolare il momento di una coppia di forze.
• Formulare le condizioni di equilibrio statico per un corpo rigido.
• Discutere l’equilibrio di corpi appesi o appoggiati in relazione
corpi immersi in un fluido. alla posizione del loro baricentro.
• Applicare correttamente le relazioni matematiche utili alla risoluzione dei problemi proposti.
• Definire gli stati (solido, liquido e aeriforme) di aggregazione della materia.
• Definire il concetto di pressione.
• Osservare e descrivere il movimento dei corpi.
• Analizzare il moto di un punto materiale e il concetto di spostamento.
• Analizzare il concetto di velocità e metterla in relazione con la pendenza del grafico spaziotempo.
• Analizzare il moto rettilineo uniforme.
• Definire il concetto di accelerazione.
• Analizzare il moto uniformemente accelerato.
• Spiegare il concetto di sistema di riferimento.
• Formulare la legge oraria del moto.
• Definire la velocità media e la velocità istantanea.
• Formulare la legge oraria del moto rettilineo uniforme.
• Saper distinguere
l’accelerazione media e l’accelerazione istantanea.
• Formalizzare le equazioni del
moto uniformemente
accelerato e applicare le equazioni relative al moto in caduta libera.
II PERIODO ( II anno )
CONOSCENZE COMPETENZE
• Formalizzare il primo principio della dinamica.
• Mettere in relazione la variazione di velocità di un corpo e la forza totale applicata su di esso.
• Formalizzare il secondo principio della dinamica.
• Dalla forza applicata su un corpo all’interazione tra due corpi.
• Formalizzare il terzo principio della dinamica.
• Esporre e discutere i concetti di sistema inerziale e sistema non inerziale.
• Formulare il principio di relatività galileiana.
• Discutere la natura vettoriale del secondo principio della dinamica.
• Discutere l’accelerazione di due corpi (non soggetti a forze esterne) che interagiscono tra di loro.
• Descrivere tutte le forze agenti su un oggetto che scende, senza attrito, lungo unpiano inclinato.
• Formalizzare l’espressione della forza centripeta.
• Relazione tra Il moto dei corpi e le forze che agiscono su di essi
• Relazione tra l’esecuzione di un lavoro e il tempo in cui viene svolto.
• Spendendo un lavoro si può
• Definire i concetti di lavoro e di potenza.
• Mettere in relazione il lavoro e la variazione di energia cinetica.
modificare la velocità di un corpo
• Analizzare un grafico forza- spostamento in funzione del lavoro prodotto.
• Analizzare il lavoro di una forza che dipende dalla posizione.
• Definire il concetto di potenza.
• Analizzare il teorema dell’energia cinetica.
• Analizzare l’azione di forze conservative e formalizzare il concetto di energia potenziale gravitazionale e di energia potenziale elastica.
• Analizzare il concetto di energia meccanica totale e della conservazione dell’energia.
• Definire il lavoro motore e il lavoro resistente.
• Formalizzare l’espressione del lavoro necessario per modificare la
lunghezza a riposo di una molla.
• Mettere in relazione potenza, forza applicata e velocità acquisita da un corpo.
• Dimostrare il teorema dell’energia cinetica.
• Mettere in relazione il lavoro e la differenza di energia potenziale.
• Affrontare correttamente i problemi legati ai concetti di lavoro, energia e potenza.
• Applicare le relazioni adeguate alla soluzione delle diverse situazioni proposte negli esercizi.
• Cosa è il raggio luminoso?
• Formulare le leggi della riflessione.
• Analizzare gli specchi piani.
• Analizzare la riflessione da parte di specchi concavi e convessi.
• Come si può costruire graficamente l’immagine prodotta da uno specchio sferico?
• Analizzare il comportamento di un raggio luminoso che incide sulla superficie di separazione di due mezzi diversi.
• Formulare le leggi della rifrazione e interpretare il fenomeno della riflessione totale.
• Definire il potere diottrico delle lenti.
• Analizzare le caratteristiche dell’immagine formata da una lente.
• Discutere la direzione di propagazione dei raggi luminosi.
• Discutere le particolarità dell’immagine di un oggetto fornita da specchi sferici.
• Mettere in relazione la rifrazione e l’origine dei miraggi.
• Costruire l’immagine fornita da una lente utilizzando un metodo grafico.
• Descrivere il funzionamento dell’occhio e di alcuni strumenti ottici, come il microscopio e il cannocchiale.
• Analizzare il percorso del raggio riflesso
• Risolvere in modo appropriato gli esercizi proposti.
• Analizzare il procedimento di taratura di un termometro.
• Cosa si intende per dilatazione termica e volumica di un solido?
• Formalizzare la differenza tra i termini temperatura e calore.
• Interpretare il calore come forma di energia in transito e analizzare le modalità di propagazione del calore
• Mettere in relazione la temperatura di ebollizione dell’acqua e la pressione atmosferica.
• Analizzare il fenomeno del cambiamento di stato ed esaminarne le proprietà.
•
• Enunciare la relazione tra la
variazione di lunghezza di una sbarra e la variazione della temperatura.
• Definire i passaggi di stato.
• Indicare e distinguere le diverse scale di temperatura.
• Definire la temperatura di equilibrio.
• Formalizzare le leggi di dilatazione termica, lineare e volumica, dei solidi.
• Definire la capacità termica di un corpo e il calore specifico di una sostanza.
• Descrivere la propagazione del calore per conduzione, convezione e irraggiamento.
Definire il concetto di calore latente
PROGRAMMAZIONE II BIENNIO I PERIODO
( III anno )
CONOSCENZE COMPETENZE
• Composizione dei moti
• Analizzare i moti di proiettili lanciati in direzione orizzontale e in direzione obliqua.
• Analizzare il moto circolare uniforme.
• Analizzare il moto del pendolo.
• Formulare il teorema dell’impulso a partire dalla seconda legge della dinamica.
• Ragionare in termini di forza d’urto.
• Definire la legge di conservazione della quantità di moto in relazione ai principi della dinamica.
• Affrontare il problema degli urti, su una retta e obliqui.
• Identificare il concetto di centro di massa di sistemi isolati e non.
•Formalizzare e applicare le equazioni relative al moto dei proiettili.
•Calcolare la gittata di un proiettile lanciato in direzione obliqua.
• Definire e calcolare le grandezze caratteristiche del moto circolare uniforme e l’accelerazione centripeta
• Calcolare le grandezze quantità di moto e momento angolare a partire dai dati.
• Esprimere la legge di conservazione della quantità di moto.
• Analizzare le condizioni di
conservazione della quantità di moto.
Rappresentare dal punto di vista vettoriale il teorema dell’impulso.
• Ricavare dai principi della dinamica l’espressione matematica che esprime la conservazione della quantità di moto.
• Riconoscere gli urti elastici e anelastici.
• Risolvere semplici problemi di urto, su una retta e obliqui.
• Interpretare l’analogia formale tra il secondo principio della dinamica e il momento angolare, espresso in funzione del momento d’inerzia di un corpo.
Calcolare il momento di inerzia di alcuni corpi rigidi.
Risolvere problemi sulla conservazione del momento angolare.
• Descrivere i moti dei corpi celesti e individuare la causa dei
comportamenti osservati.
• Analizzare il moto dei satelliti e descrivere i vari tipi di orbite.
• Descrivere l’azione delle forze a distanza in funzione del concetto di campo gravitazionale.
• Formulare le leggi di Keplero.
• Riconoscere la forza di gravitazione universale come responsabile della distribuzione delle masse
nell’Universo.
• Definizione del vettore campo gravitazionale g.
• Mettere in relazione fenomeni osservati e leggi fisiche.
• Formulare la legge di gravitazione universale.
• Interpretare le leggi di Keplero in funzione dei principi della dinamica e della legge di gravitazione universale.
• Descrivere l’energia potenziale gravitazionale in funzione della legge di gravitazione universale.
• Utilizzare la legge di gravitazione universale per il calcolo della costante G e per il calcolo dell’accelerazione di gravità sulla Terra.
• Definire la velocità di fuga di un pianeta e descrivere le condizioni di formazione di un buco nero.
• Utilizzare le relazioni matematiche opportune per la risoluzione dei problemi proposti.
• Mettere in relazione la forza di gravità e la conservazione dell’energia meccanica.
• Identificare il concetto di mole e il numero di Avogadro.
• Riconoscere le caratteristiche che identificano un gas perfetto.
• Individuare i modi per aumentare la temperatura di un corpo.
• Mettere in relazione l’aumento di temperatura di un corpo con la quantità di energia assorbita.
• Formalizzare la legge fondamentale della calorimetria.
.Formulare le leggi che regolano le trasformazioni dei gas, individuandone gli ambiti di validità.
• Definire l’equazione di stato del gas perfetto.
• Descrivere l’esperimento di Joule.
• Definire il potere calorifico di una sostanza.
• Definire la capacità termica e il calore specifico.
• Utilizzare il calorimetro per la misura dei calori specifici.
• Definire la caloria
• Scegliere e utilizzare le relazioni matematiche appropriate per la risoluzione di ogni specifico problema.
• Inquadrare il concetto di temperatura nel punto di vista microscopico.
• Identificare l’energia interna dei gas perfetti e reali.
• Indicare il segno dell’energia interna nei diversi stati di aggregazione molecolare.
• Individuare la relazione tra temperatura assoluta ed energia cinetica media delle molecole.
• Definire il moto browniano.
•
• Osservare il movimento incessante delle molecole .
• Rappresentare il modello microscopico del gas perfetto.
• Formulare il teorema di equipartizione dell’energia.
• Esaminare gli scambi di energia tra i sistemi e l’ambiente
• Indicare la pressione esercitata da un gas perfetto dal punto di vista microscopico .
• Calcolare la pressione del gas perfetto utilizzando il teorema dell’impulso.
• Ricavare l’espressione della velocità quadratica media.
• Indicare le variabili che identificano lo stato termodinamico di un sistema.
• Formulare il concetto di funzione di stato.
• Mettere a confronto trasformazioni reali e trasformazioni quasi statiche.
• Interpretare il primo principio della termodinamica alla luce del principio di conservazione dell’energia.
• Esaminare le possibili, diverse, trasformazioni termodinamiche.
• Descrivere l’aumento di temperatura di un gas in funzione delle modalità con cui avviene il riscaldamento.
• Definire il lavoro termodinamico.
• Riconoscere che il lavoro
termodinamico è una funzione di stato.
• Descrivere le principali trasformazioni di un gas perfetto, come applicazioni del primo principio.
• Definire i calori specifici del gas perfetto.
• Definire le trasformazioni cicliche.
• Analizzare come sfruttare l’espansione di un gas per produrre lavoro.
• Analizzare alcuni fenomeni della vita reale dal punto di vista della loro reversibilità, o irreversibilità.
• Descrivere il principio di funzionamento di una macchina termica.
• Descrivere il bilancio energetico di una macchina termica.
• Indicare le condizioni necessarie per il funzionamento di una macchina termica.
• Analizzare il rapporto tra il lavoro totale prodotto dalla macchina e la quantità di calore assorbita.
• Formulare il secondo principio della termodinamica , distinguendo i suoi due primi enunciati .
• Definire il concetto di sorgente ideale di calore.
• Definire il rendimento di una macchina termica.
• Definire la macchina termica reversibile e descriverne le caratteristiche.
• Descrivere il ciclo di Carnot.
• Formulare il terzo enunciato del secondo principio.
• Formalizzare il teorema di Carnot e dimostrarne la validità.
• Cenni sull’entropia.
• Mettere a confronto i primi due enunciati del secondo principio e dimostrare la loro equivalenza.
• Applicare le relazioni individuate al fine di risolvere i problemi proposti
II PERIODO ( IV anno )
CONOSCENZE COMPETENZE
Onde • Osservare un moto ondulatorio e i modi in cui si propaga.
• Analizzare le grandezze caratteristiche di un’onda.
• Capire cosa accade quando due, o più, onde si propagano contemporanea- mente nello stesso mezzo materiale.
• Formalizzare il concetto di onda armonica.
• Formalizzare il concetto di onde coerenti.
• Capire l’origine del suono.
• Osservare le modalità di propagazione dell’onda sonora.
• Formalizzare l’effetto Doppler
• La natura della luce.
• Analizzare i comportamenti della luce nelle diverse situazioni.
• Analizzare l’esperimento di Young.
• Capire cosa succede quando la luce incontra un ostacolo.
• Analizzare la relazione tra lunghezza d’onda e colore.
• Analizzare gli spettri di emissione delle sorgenti luminose.
• Rappresentare graficamente un’onda e definire cosa si intende per fronte d’onda e la relazione tra i fronti e i raggi dell’onda stessa.
• Definire lunghez-za d’onda, periodo, frequen-za e velocità di propagazione di un’onda.
• Ragionare sul principio di sovrapposizione e definire l’inter- ferenza costrut-tiva e distruttiva su una corda.
• Definire le condizioni di interferenza, costruttiva e distruttiva, nel piano e nello spazio.
• Applicare le leggi delle onde armoniche.
•Applicare le leggi relative all’interferenza nelle diverse condizioni di fase.
Definire le grandezze caratteristiche del suono.
• Formulare le relazioni matematiche per l’interferenza costruttiva e distruttiva.
• Mettere in relazione la diffrazione delle onde con le dimensioni dell’ostacolo incontrato.
• Analizzare la figura di diffrazione e calcolare le posizioni delle frange, chiare e scure.
• Discutere la figura di diffrazione ottenuta con l’utilizzo di un reticolo di diffrazione.
• Capire come verificare la carica elettrica di un oggetto.
• Creare piccoli esperimenti per analizzare i diversi metodi di elettrizzazione
• Identificare il fenomeno dell’elettrizzazione.
• Descrivere l’elettroscopio e definire la carica elettrica elementare.
Campo elettrico • Riconoscere che la forza elettrica dipende dal mezzo nel quale avvengono i fenomeni elettrici
• Formalizzare le caratteristiche della forza di Coulomb.
• Formalizzare il principio di sovrapposizione .
• Verificare le caratteristiche vettoriali del campo elettrico.
• Formulare e descrivere la legge di Coulomb.
• Definire la costante dielettrica relativa e assoluta.
• Utilizzare le relazioni matematiche appropriate alla risoluzione dei problemi proposti.
• Definire il concetto di campo elettrico.
• Analizzare la relazione tra il campo elettrico in un punto dello spazio e la forza elettrica agente su una carica in quel punto.
• Analizzare il campo elettrico generato da distribuzioni di cariche con particolari simmetrie
• Formalizzare il principio di sovrapposizione dei campi elettrici
• Individuare le analogie e le differenze tra campo elettrico e campo gravitazionale
• Riconoscere la forza elettrica come forza conservativa.
• Analizzare il moto spontaneo delle cariche elettriche.
• Ricavare il campo elettrico in un punto dall’andamento del potenziale elettrico.
• Analizzare il campo elettrico e il potenziale elettrico all’interno e sulla superficie di un conduttore carico in equilibrio.
• Rappresentare le linee del campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi
• . Calcolare il campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi.
• Definire il concetto di flusso elettrico e formulare il teorema di Gauss per l’elettrostatica.
• Applicare il teorema di Gauss a distribuzioni diverse di cariche per ricavare l’espressione del campo elettrico prodotto.
• Definire l’energia potenziale elettrica.
• Definire l’energia potenziale elettrica.
• Definire la circuitazione del campo elettrico.
• Utilizzare le relazioni matematiche e grafiche opportune per la risoluzione dei problemi proposti.
• Definire il condensatore e la sua capacità elettrica.
• Illustrare i collegamenti in serie e in parallelo di due o più condensatori.
.
• Osservare cosa comporta una differenza di potenziale ai capi di un conduttore.
• Individuare cosa occorre per mantenere ai capi di un conduttore una differenza di potenziale costante.
• Analizzare la relazione esistente tra l’intensità di corrente che attraversa un conduttore e la differenza di potenziale ai suoi capi.
• Analizzare gli effetti del passaggio di corrente su un resistore.
• Esaminare un circuito elettrico e i collegamenti in serie e in parallelo
• Calcolare la resistenza equivalente di resistori collegati in serie e in parallelo.
• Fenomeni magnetici e la relazione tra campi magnetici e correnti.
• Definire l’intensità di corrente elettrica.
• Definire il generatore ideale di tensione continua.
• Formalizzare la prima legge di Ohm.
• Definire la potenza elettrica.
• Discutere l’effetto Joule
• Definire l’intensità di corrente elettrica.
• Definire il generatore ideale di tensione continua.
• Formalizzare la prima legge di Ohm.
• Definire la potenza elettrica.
• Discutere l’effetto Joule
• Calcolare la resistenza equivalente di resistori collegati in serie e in parallelo.
• Formulare le leggi di Ohm.
CLASSE QUINTA L’Induzione elettromagnetica
Conoscenze Competenze
• Fenomenologia dell’induzione elettromagnetica e origine della forza elettromotrice indotta
• Effetti della mutua induzione e della mutua induzione
• Proprietà dei circuiti RL
• Applicare le leggi di Faraday-Neumann e di Lenz
• Determinare l’induttanza di un solenoide, note le sue caratteristiche geometriche e costruttive
• Calcolare l’energia immagazzinata in un solenoide percorso da corrente continua
Le onde elettromagnetiche
conoscenze Competenze
• Campo magnetico variabile come sorgente di campo elettrico e campo elettrico variabile come sorgente di campo magnetico
• Significato delle equazioni di Maxwell
• Produzione, ricezione e propagazione di onde elettromagnetiche
• Classificazione e caratteristiche delle onde elettromagnetiche in funzione della loro lunghezza d’onda
• Stabilire direzione e verso di un campo elettrico indotto e di un campo magnetico indotto
• Determinare la quantità di energia trasportata da un’onda elettromagnetica su una superficie in un certo intervallo di tempo, note l’intensità o la densità di energia dell’onda
La relatività ristretta e generale
Conoscenze Competenze
• Significato dell’esperimento di Michelson e Morley
• Enunciati dei due postulati della relatività ristretta
• Concezione relativistica dello spazio-tempo
• Implicazioni dei postulati relativistici nei concetti di simultaneità, intervallo di tempo e distanza
• Concetto relativistico di massa
• Conservazione della massa-energia
• La relatività generale.
• Applicare la legge di composizione relativistica delle velocità e le leggi di dilatazione dei tempi e di contrazione delle lunghezze
• Applicare la relazione fra massa e velocità e le altre relazioni della dinamica relativistica
Le origini della fisica dei quanti
Conoscenze Competenze
• Carenze concettuali della fisica classica nella descrizione dell’interazione fra radiazione e materia e genesi del concetto di quanto di energia
• Proprietà dell’effetto fotoelettrico e dell’effetto Compton e loro interpretazione quantistica
• Caratteristiche degli spettri atomici ed evoluzione del modello di atomo
• Applicare a casi particolari l’equazione di Einstein dell’effetto fotoelettrico e la legge che esprime l’effetto Compton
• Utilizzare il modello di Bohr nell’analisi degli spettri dell’atomo di idrogeno
La meccanica quantistica dell’atomo
Conoscenze Competenze
• Complementarità fra onde e corpuscoli
• Significato della funzione d’onda di Schrödinger
• Enunciato e implicazioni del principio di indeterminazione di Heisenberg
• Descrizione quantistica dell’atomo come perfezionamento dell’atomo di Bohr
• Calcolare la lunghezza d’onda di De Broglie di una particella e analizzare fenomeni di interferenza e diffrazione che coinvolgano elettroni o altre particelle
• Spiegare mediante il principio di esclusione di Pauli la configurazione elettronica degli atomi complessi
• Analizzare gli spettri di emissione e assorbimento dei raggi X
La fisica delle particelle
Particelle elementari e loro interazioni.
Dalle particelle subatomiche alla fisica dell’universo
Conoscenze Competenze
• Studiare la struttura dei nuclei.
• Analizzare le reazioni nucleari
Analizzare il fenomeno della creazione di particelle.
• Analizzare i fenomeni della fissione e della fusione nucleare.
• Individuare le particelle del nucleo e le loro caratteristiche.
• Descrivere le caratteristiche della forza nucleare.
• Mettere in relazione il difetto di massa e l’energia di legame del nucleo.
• Descrivere il fenomeno della radioattività.
• Descrivere i diversi tipi di decadimento radioattivo.
• Formulare la legge del decadimento radioattivo.
• Definire l’interazione debole.
Descrivere il funzionamento delle centrali nucleari e dei reattori a fusione nucleare.
Cenni di astrofisica e cosmologia ( facoltativo).
Conoscenze Competenze
• L’espansione dell’universo.
• L’ipotesi del big bang . • Formulare la legge di Hubble.
• Comprendere la nascita e l’inflazione dell’universo.
Per quanto riguarda la programmazione per il liceo linguistico, il dipartimento ritiene opportuno seguire il programma del triennio tradizionale, lasciando comunque ai docenti la libertà di scelta degli argomenti da trattare.
NOTA BENE:
Le programmazioni potranno essere suscettibili di eventuali modifiche da parte del Dipartimento o del singolo docente, anche nel corso dell’anno scolastico se, alla luce dell’esperienza nelle classi, lo si riterrà opportuno.
VALUTAZIONE
Per quanto riguarda le verifiche periodiche,sia scritte che orali, verranno valutate secondo i criteri riportati nella griglia di valutazione concordata nella riunione di dipartimento. Le valutazioni finali terranno comunque conto della situazione iniziale di ogni singolo alunno, dell’impegno mostrato nel corso dell’anno e dei livelli cognitivi raggiunti. Riguardo al numero delle verifiche da effettuare per ogni periodo il dipartimento ritiene sufficienti due prove scritte e una orale. Anche in questo caso ogni singolo docente potrà variare il suddetto numero in base alle esigenze e alle realtà delle classi. Per il liceo linguistico si ritengono sufficienti due verifiche a periodo.
Si allega di seguito la griglia di valutazione.
Tivoli 10/09/2017 Il coordinatore di dipartimento Dario Flematti
GRIGLIA DI VALUTAZIONE DELLA PROVA di FISICA (ORALE/SCRITTO) Nella produzione dell’elaborato il candidato mostra di
possedere
Indicatori Livelli
Di tipo
Descrittori Valori (v) Punteggio parziale
Conoscenza dei contenuti tipici della disciplina
Fenomeni, metodo sperimentale, principi,
leggi, formule.
A Corretta e completa 4
B buono 2,5<v<4
C Sufficiente 2,5
D Insufficiente 0,5≤v<2,5
Competenza nell’applicazione della conoscenza per l’indagine
di fenomeni fisici
Individuazione di procedimenti efficaci per
la risoluzione di problemi e per la verifica
dell’andamento di fenomeni fisici.
A
Imposta ed attiva correttamente le procedure di risoluzione (buono- ottimo)
2<v≤3
B Imposta ed attiva le procedure di
risoluzione fondamentali (buono) 2 C
Imposta solo alcune procedure di risoluzione in modo
corretto(sufficiente)
1≤v<2
D
Non riesce ad impostare le procedure di risoluzione (insufficiente)
0,5≤v<1
Capacità descrittive, esplicative, argomentative
Utilizzo della simbologia e della terminologia specifica nell’ambito di un linguaggio rigoroso,
sintetico e pertinente.
A
Usa correttamente la simbologia, la sintassi e la terminologia specifiche (buono-ottimo)
1<v≤2
B
Usa non sempre correttamente la sintassi, la simbologia e la
terminologia specifiche (sufficiente)
1
C
Non sa usare la sintassi,la simbologia e la terminologia specifiche (insufficiente)
0,5≤v<1
Capacità di calcolo
Utilizzo efficace e coerente delle tecniche di calcolo nella produzione
della soluzione.
A Produce risultati corretti
(buono) 0,5<v≤1
B Produce risultati parzialmente
corretti (sufficiente) 0,5
PUNTEGGIO DELLA PROVA /10
