slide - Dipartimento di Matematica

La prova scritta di fisica all'esame
di Stato
2 febbraio 2016 - Egidio Longo
IDN per lo scientifico - V 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.
2
IDN per lo scientifico- V anno (fisica moderna)
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.
In quest’ambito, lo studente potrà approfondire tematiche di suo interesse, accostandosi alle scoperte
più recenti della fisica (per esempio nel campo dell’astrofisica e della cosmologia, o nel campo
della fisica delle particelle) o approfondendo i rapporti tra scienza e tecnologia (per esempio la
tematica dell’energia nucleare, per acquisire i termini scientifici utili ad accostare criticamente il
dibattito attuale, o dei semiconduttori, per comprendere le tecnologie più attuali anche in relazione
a ricadute sul problema delle risorse energetiche, o delle micro- e nano- tecnologie per lo sviluppo
di nuovi materiali).
3
dalle Indicazioni Nazionali:
Matematica per i Licei Scientifici
“Il contemporaneo studio della fisica offrirà esempi di
funzioni che saranno oggetto di una specifica
trattazione matematica, e i risultati di questa
trattazione serviranno ad approfondire la
comprensione dei fenomeni fisici e delle relative teorie.
Lo studente sarà in grado di passare agevolmente da un
registro di rappresentazione a un altro (numerico,
grafico, funzionale), anche utilizzando strumenti
informatici per la rappresentazione dei dati.”
4
Tipologie di esercizi
Induzione:
variazione del flusso concatenato con un circuito
• moto del campo magnetico rispetto alla spira
• rotazione di una spira in un campo magnetico uniforme
variazione del flusso tagliato
• barretta che scorre su binari
– pro: questa tipologia di problemi può facilmente essere associata ad una parte
di meccanica
tutte queste tipologie sono facilmente associabili alla
legge di Ohm e alla forza magnetica su un circuito
percorso da corrente
circuiti con induttanza
• contro: non sono previsti esplicitamente nelle indicazioni didattiche nazionali
5
Tipologie di esercizi
Eq. di Maxwell:
corrente di spostamento
onde e.m.:
energia ed impulso associati
• pro: molto istruttivi rispetto alle possibili applicazioni
• contro: sostanzialmente tutto si riduce all’applicazione della stessa formula
6
Tipologie di esercizi - Fisica moderna
relatività
dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze
trasformazione di massa in energia e viceversa (ma serve qualche contesto...
vedi oltre)
fisica quantistica
qualche esercizio su effetto fotoelettrico e Compton
• potenziale di estrazione e frequenza della radiazione
modelli atomici?
principio di indeterminazione
• relazione tra localizzazione dell’elettrone in un atomo e livelli atomici
nuclei
cinematica dei decadimenti
trasformazioni di massa in energia
tempi di decadimento
difficoltà diffusa:
con poche eccezioni, sono tutte applicazioni di semplici formule
d’altra parte, che senso ha imparare tante formulette a memoria?
7
Quadro di Riferimento per
la seconda prova scritta di Fisica per i L.S.
“La DG per gli Ordinamenti Scolastici ha affidato al
confronto tra esperti del settore l’elaborazione di un
Quadro di Riferimento relativo alla seconda prova scritta
dell’esame di Stato di Fisica per i Licei Scientifici.
Tale documento, di contenuto non prescrittivo, è stato
richiesto da molte istituzioni scolastiche (...)
Il documento può essere, dunque, un valido orientamento
per la preparazione degli studenti all’esame di stato in
quanto enuclea, per ciascun contenuto previsto dalle
indicazioni nazionali per il V anno, le abilità e le
competenze disciplinari attese e che costituiranno base
di riferimento nell’elaborazione della prova d’esame.”
8
Dall’introduzione al quadro
“Nella parte iniziale del Quadro vengono elencate le
competenze generali della disciplina Fisica. Mentre quelle
di settore sono associate ai contenuti e alle abilità nel
Quadro.
Il Quadro è articolato in moduli e, quando necessario, in unità
didattiche; per ciascun modulo (o unità didattica) vengono
individuati i prerequisiti, i contenuti irrinunciabili, le abilità
relative ai contenuti irrinunciabili e le competenze di settore.
I prerequisiti attengono alle attività didattiche svolte nel corso
dei 5 anni scolastici; essi potranno essere oggetto della
verifica solo in modo indiretto, cioè funzionale ai contenuti,
alle abilità e alle competenze previste dal Quadro. Sarà la
programmazione didattica delle singole scuole a sceglierne
la collocazione temporale ottimale ai fini
dell’apprendimento.”
9
Sezioni del quadro
COMPETENZE GENERALI DELLA DISCIPLINA FISICA
Modulo A. Unità didattica 1: Induzione elettromagnetica
Modulo A. Unità didattica 2: Equazioni di Maxwell e Onde
Elettromagnetiche
Modulo B. Relatività
Modulo C. Fisica Quantistica
Modulo D. Argomenti e approfondimenti di Fisica Moderna
10
Modulo D: Argomenti e
approfondimenti di Fisica Moderna
Relativamente alla sezione “D” del Quadro, “Argomenti e
approfondimenti di Fisica Moderna”, rimane ferma la
libertà di scelta dei docenti fra uno o più argomenti
specifici da affrontare, avendo cura che lo studente ne
comprenda l’importanza e il significato e che sappia
inquadrarli nelle problematiche scientifiche di base o
applicative attuali. Da ciò consegue che tali argomenti
di approfondimento della Fisica Moderna potranno
essere oggetto solo della prova orale e della terza
prova scritta, ma non della seconda prova scritta.
11
COMPETENZE GENERALI DELLA DISCIPLINA FISICA
•
•
•
•
Essere in grado di esaminare una situazione fisica
formulando ipotesi esplicative attraverso modelli o
analogie o leggi
Essere in grado di formalizzare matematicamente un
problema fisico e applicare gli strumenti matematici
e disciplinari rilevanti per la loro risoluzione
Essere in grado di interpretare e/o elaborare dati,
anche di natura sperimentale, verificandone la
pertinenza al modello scelto
Essere in grado di descrivere il processo adottato per
la soluzione di un problema e di comunicare i
risultati ottenuti valutandone la coerenza con la
situazione problematica proposta.
12
Direzionegenerale
generaleper
pergligliordinamenti
ordinamentiscolastici
scolasticieelalavalutazione
valutazione del
del sistema
sistema nazionale
nazionale di
di istruzione
istruzione
Direzione
DIDATTICA
DIDATTICA
QuadrodidiRiferimento
Riferimento
dellaIIIIprova
prova
Fisicadell’
dell’esame
esame
diStato
Statoper
perii Licei
Licei Scientifici
Scientifici
Quadro
della
didiFisica
di
Modulo
A, Unità
didattica
1: Induzione
elettromagnetica
PREREQUISITI
PREREQUISITI
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
CONTENUTI
IRRINUNCIABILI
ABILITA’RELATIVE
RELATIVE AI
AI
ABILITA’
CONTENUTI
CONTENUTI
Il concetto di campo
Il fenomeno della induzione
Descrivere e interpretare
elettromagnetica: la forza
esperimenti che mostrino il
I campi conservativi
Relatività galileiana
Dalla relatività galileiana alla
Applicare le relazioni sulla
agnetica
elettromotrice indotta e sua
fenomeno dell’induzione
Il campo gravitazionale
relatività ristretta
dilatazione dei tempi e
Sistemi di riferimento
origine
elettromagnetica
Il campo elettrico e le
contrazione delle lunghezze
inerziali
I postulati della relatività
Legge di Faraday-Neumann-Lenz
Discutere il significato fisico
sue proprietà
e saper individuare in quali
ristretta
Trasformazioni di
degli aspetti formali
Le correnti indotte tra circuiti
Relazioni
tra
campo
casi si applica il limite non
coordinate
Relatività della simultaneità
dell’equazione della legge di
Il fenomeno della autoinduzione
elettrico e le sue
relativistico
degli eventi
Invarianti
Faraday-Neumann-Lenz
e il concetto di induttanza
sorgenti
Utilizzare le trasformazioni di
Dilatazione dei tempi e
Legge non relativistica
Descrivere,
anche
Energia
associata
a
un
campo
Ildicampo
magnetico
e
le
Lorentz
contrazione delle lunghezze
addizione delle
formalmente, le relazioni tra
magnetico
sue
proprietà
Applicare la legge di
velocità
Evidenze sperimentali degli
forza
di Lorentz
e forzadelle
Relazioni tra campo
addizione
relativistica
effetti relativistici
elettromotrice
indotta
magnetico e le sue
velocità
Trasformazioni di Lorentz
Utilizzare
legge di Lenz
sorgenti
Risolvere laproblemi
di per
Legge di addizione relativistica
individuare
verso della
La forza elettrostatica e
cinematica eil dinamica
delle velocità; limite non
indotta e
Ministero dell’Istruzione,
dell’Università
e della corrente
Ricerca
la forza di Lorentz
relativistica
relativistico: addizione
galileiana
il risultato alla
Calcolo del flusso
di un per il
Applicare
Dipartimento
sistema
educativo di istruzione e interpretare
formazionel’equivalenza
delle
velocità
luce
della conservazione
campo vettoriale
massa-energia
L’ Invariante
relativistico
Direzione
generale
per
gli
ordinamenti
scolastici
e
la
valutazione
del
sistema
nazionaleindisituazioni
istruzione
dell’energia
Leggi del flusso e della
concrete tratte da esempi di
La conservazione della quantità
Calcolare
le variazioni
di
circuitazione per il
decadimenti
radioattivi,
di moto relativistica
flusso
di icampo
magnetico
Quadro
Riferimento
della IIMassa
provaeddienergia
Fisica dell’
esame di Stato
per
Scientifici
campodielettrico
e
reazioni
diLicei
fissione
o di
in relatività
Calcolare
correnti
e
forze
magnetico stazionari nel
vuoto
elettromotrici indotte
Energia associata al
utilizzando la legge di
campo elettrico
Faraday-Neumann-Lenz
Accumulo e dissipazione
anche in forma differenziale
di energia da parte di
Derivare e calcolare
una corrente elettrica
l’induttanza di un solenoide
13
Determinare l’energia
COMPETENZE
COMPETENZE
SETTORIALI
SETTORIALI
Essere in grado di
riconoscere il fenomeno
Saper mostrare, facendo
dell’induzione
riferimento a
elettromagnetica in
esperimenti specifici, i
situazioni sperimentali
limiti del paradigma
Essere in grado di
classico di spiegazione e
esaminare una
interpretazione dei
situazione
fenomeni efisica
saperche veda
coinvolto
il fenomeno
argomentare
la necessità
dell’induzione
di una visione
elettromagnetica
relativistica
Saper riconoscere il ruolo
della relatività in
situazioni sperimentali e
nelle applicazioni
tecnologiche
Essere in grado di
comprendere e
argomentare testi
divulgativi e di critica
7
4
Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca
Dipartimentodella
per IIil prova
sistemadieducativo
di esame
istruzione
e formazione
Quadro di Riferimento
Fisica dell’
di Stato
per i Licei Scientifici
Modulo
A,gli Unità
1: Induzione
Direzione
generale per
ordinamentididattica
scolastici e la valutazione
del sistema nazionaleelettromagnetica
di istruzione
vuoto
elettromotrici indotte
Energia associata al
utilizzando la legge di
Quadro
di Riferimento della II prova di Fisica dell’ esame di Stato
per i Licei Scientifici
campo elettrico
Faraday-Neumann-Lenz
Accumulo e dissipazione
anche in forma differenziale
ABILITA’ RELATIVE AI
di energia
da parte di
Derivare e calcolare
DIDATTICA
PREREQUISITI
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
CONTENUTI
una corrente elettrica
l’induttanza di un solenoide
Determinare l’energia
associata ad un campo
Relatività galileiana
Dalla relatività galileiana alla
Applicare
magneticole relazioni sulla
relatività ristretta
dilatazione
dei tempi
e
Sistemi di riferimento
Risolvere esercizi
e problemi
contrazione
delle
lunghezze
inerziali
I postulati della relatività
di applicazione
delle
formule
e
saper
individuare
in
quali
ristretta
Trasformazioni di
studiate inclusi quelli che
casi
si applica
il limitedelle
non
coordinate
Relatività della simultaneità
richiedono
il calcolo
relativistico
degli eventi
Invarianti
forze su conduttori in moto
Utilizzare
le trasformazioni
di
Dilatazione dei tempi e
Legge non relativistica
in un campo
magnetico
Lorentz
contrazione delle lunghezze
di addizione delle
Applicarelelaimplicazioni
legge di
velocità
Evidenze
degli e
:
Onde e oscillazioni
Relazionesperimentali
tra campi elettrici
Illustrare
delle
addizione
relativistica
delle
effetti
relativistici
xwell e Onde
magnetici
variabili
equazioni di Maxwell nel
Caratteristiche generali
velocità
he
vuoto espresse in termini di
di Lorentz
della propagazione delle Trasformazioni
La corrente di spostamento
Risolvere
problemi di
flusso e circuitazione
onde
Legge
addizione relativistica
Sintesididell’elettromagnetismo:
cinematica
dinamicadi
Discutere ileconcetto
delle
velocità;dilimite
non
Onde stazionarie
le equazioni
Maxwell
relativistica
corrente di spostamento e il
relativistico:
addizione galileiana
Interferenza e
Onde elettromagnetiche
piane e
Applicare
suo ruolo l’equivalenza
nel quadro
delle
diffrazione delle onde
loro velocità
proprietà
massa-energia
in situazioni
complessivo delle
equazioni
L’ Invariante relativistico
concrete
tratte
da
esempi di
La conservazione della quantità
decadimenti radioattivi,
di moto relativistica
reazioni di fissione o di
Massa ed energia in relatività
14
(2)
COMPETENZE
SETTORIALI
Saper mostrare, facendo
riferimento a
esperimenti specifici, i
limiti del paradigma
classico di spiegazione e
interpretazione dei
fenomeni e saper
argomentare la necessità
di una visione
Essere
in grado di
relativistica
collegare le equazioni di
Saper riconoscere
il ruolo
Maxwell
ai fenomeni
della relatività in
fondamentali
situazioni sperimentali
e
dell’elettricità
e del
nelle applicazioni
magnetismo
e viceversa
tecnologiche
Saper
riconoscere il
Essere
in grado
ruolo delle
ondedi
comprendere e
argomentare testi
divulgativi e di critica
5
7
Dipartimento per il sistema educativo di istruzione e magnetico
formazione
Risolvere
esercizidie problemi
Direzione generale per gli ordinamenti scolastici e la valutazione del sistema
nazionale
istruzione
Modulo A, Unità didattica 2:
Equazioni di Maxwell e Onde Elettromagnetiche
di applicazione delle formule
studiate inclusi quelli che
Quadro di Riferimento della II prova di Fisica dell’ esame di Stato
per i Licei
Scientifici
richiedono
il calcolo
delle
forze su conduttori in moto
RELATIVE AI
in unABILITA’
campo magnetico
ICA
PREREQUISITI
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
CONTENUTI
Onde e oscillazioni
Relazione tra campi elettrici e
Illustrare le implicazioni delle
Ministero dell’Istruzione,
dell’Università e della Ricerca
de
magnetici variabili
equazioni di Maxwell nel
Caratteristiche generali
espresse
in termini
Relatività
galileiana
relatività
galileiana
alla
Applicare
le relazioni
sulladi
della
propagazione
delle per La
corrente
di spostamento
Dipartimento
ilDalla
sistema
educativo
di istruzione
e vuoto
formazione
flusso
e circuitazione
relatività
ristretta
dilatazione
dei tempi e
onde
Sistemi
di riferimento
Sintesi
dell’elettromagnetismo:
Direzione
generale
per gli ordinamenti
scolastici
e la valutazione del sistema
nazionale
di istruzione
contrazione
delle lunghezze
inerziali
relatività
Discutere
il concetto
di
Onde
stazionarie
leI postulati
equazionidella
di Maxwell
e saper individuare
in quali
ristretta
corrente
di spostamento
e il
Trasformazioni
Interferenza
e di
Onde
elettromagnetiche piane e
Quadro
di Riferimento
prova
didella
Fisicasimultaneità
dell’ esame di Stato
i Licei
casi per
si applica
ilScientifici
limite non
suo
ruolo
nel quadro
coordinate
Relatività
diffrazione
delle onde della IIloro
proprietà
relativistico delle equazioni
degli eventi
complessivo
Invarianti
di
Maxwellle trasformazioni di
LaLegge
leggenon
della
riflessione
La
polarizzazione
delleeonde
Utilizzare
Dilatazione
dei tempi
relativistica
elettromagnetiche
Calcolare
Lorentz le grandezze
Ladilegge
della delle
rifrazione
contrazione delle lunghezze
addizione
caratteristiche
delle
evelocità
suo legame con la
L’energia
e l’impulso degli
Applicare la legge
dionde
Evidenze sperimentali
elettromagnetiche
piane
addizione relativistica
delle
velocità di propagazione
trasportato
da un’onda
effetti relativistici
velocità il concetto di
elettromagnetica
Applicare
La risonanza
Trasformazioni di Lorentz
Risolvere diproblemi
trasporto
energia di
Cenni
propagazione
della
Leggesulla
di addizione
relativistica
cinematica
e dinamica
un’onda
elettromagnetica
luce
mezzi isolanti,
costante
dellenei
velocità;
limite non
relativisticalo spettro
relativistico:
addizione
galileiana
dielettrica
e indice
di rifrazione
Descrivere
Applicare l’equivalenza
delle
velocità
elettromagnetico
ordinato in
Lo
spettro
delle onde
massa-energia
in situazioni
L’ Invariante relativistico
frequenza
e in lunghezza
elettromagnetiche
concrete tratte da esempi di
d’onda
Laproduzione
conservazione
della
quantità
La
delle
onde
decadimenti
radioattivi,
di moto relativistica
Illustrare
gli effetti
e le
elettromagnetiche
reazioni
di
fissione
o
Massa
ed energia
in onde
relatività
principali applicazionididelle
Le
applicazioni
delle
onde elettromagnetiche in
elettromagnetiche nelle varie
funzione della lunghezza
bande di frequenza
15
d'onda e della frequenza
COMPETENZE
SETTORIALI
Essere in grado di
collegare le equazioni di
Maxwell
ai fenomeni
Saper
mostrare,
facendo
fondamentali
riferimento
a
esperimenti
specifici,
dell’elettricità
e del i
limiti
del paradigma
magnetismo
e viceversa
classico
di spiegazione
Saper riconoscere
il e
interpretazione
ruolo delle ondedei
elettromagnetiche
fenomeni
e saper in
situazioni reali
in
argomentare
la enecessità
applicazioni
di
una visionetecnologiche
relativistica
Saper riconoscere il ruolo
della relatività in
situazioni sperimentali e
nelle applicazioni
tecnologiche
Essere in grado di
comprendere e
argomentare testi
divulgativi e di critica
5
7
6
Direzione generale per gli ordinamenti scolastici e la valutazione del sistema nazionale di istruzione
Quadro di Riferimento della II prova di Fisica dell’ esame di Stato per i Licei Scientifici
ICA
ICA
PREREQUISITI
Modulo
B:
Relatività
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
PREREQUISITI
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
Quadro di Riferimento della II prova di Fisica dell’ esame di Stato per
i Licei Scientifici
ABILITA’ RELATIVE AI
Relatività galileiana
Sistemi di riferimento
Relatività
inerziali galileiana
Sistemi
di riferimento
Trasformazioni
di
inerziali
coordinate
Trasformazioni
di
Invarianti
coordinate
Legge non relativistica
Invarianti
di addizione delle
Legge
non relativistica
velocità
di addizione delle
velocità
CONTENUTI
ABILITA’ RELATIVE AI
CONTENUTI
Dalla relatività galileiana alla
Applicare le relazioni sulla
relatività ristretta
dilatazione dei tempi e
Dalla
relatività
galileiana
alla
Applicare
le relazioni
sulla
contrazione
delle lunghezze
I postulati della relatività
relatività
dilatazione
dei tempi
e saper individuare
in equali
ristretta ristretta
contrazione
lunghezze
IRelatività
postulatidella
della relatività
casi si applicadelle
il limite
non
simultaneità
e
saper
individuare
in
quali
ristretta
relativistico
degli eventi
casi
si applica
il limite non di
Relatività
della
simultaneità
Utilizzare
le trasformazioni
Dilatazione
dei tempi
e
relativistico
degli
eventi delle lunghezze
Lorentz
contrazione
Utilizzare
di
Dilatazione dei tempi e
Applicarelelatrasformazioni
legge di
Evidenze sperimentali degli
Lorentz
contrazione delle lunghezze
addizione relativistica delle
effetti relativistici
Applicare la legge di
Evidenze sperimentali degli
velocità
Trasformazioni di Lorentz
addizione relativistica delle
effetti relativistici
Risolvere problemi di
Legge di addizione relativistica
velocità
Trasformazioni
di
Lorentz
cinematica e dinamica
Ministero dell’Istruzione,
e della Ricerca
delle velocità;dell’Università
limite non
Risolvere
problemi di
Legge
di addizione
relativistica
relativistica
relativistico:
addizione
galileiana
Dipartimento per delle
il sistema
educativo
di
istruzione
e
formazione
cinematica e dinamica
velocità; limite non
Applicare l’equivalenza
delle velocità
relativistica
Direzione generale per gli ordinamenti
scolasticiaddizione
e la valutazione
del sistema
nazionale di istruzione
relativistico:
galileiana
massa-energia in situazioni
L’ Invariante relativistico
Applicare l’equivalenza
delle velocità
concrete tratte da esempi di
La conservazione della quantità
massa-energia in situazioni
L’
Invariante
relativistico
decadimenti
radioattivi,
Quadro di Riferimento della IIdiprova
di Fisica dell’ esame di Stato
per i Licei
Scientifici
moto relativistica
concrete
tratte
da esempi di
La conservazione della quantità
reazioni di fissione o di
Massa ed energia in relatività
decadimenti
radioattivi,
di moto relativistica
fusione
nucleare
reazioni di fissione o di
Massa ed energia in relatività
Illustrare come la relatività
abbia rivoluzionato i concetti
di spazio, tempo, materia e
energia
16
COMPETENZE
SETTORIALI
COMPETENZE
SETTORIALI
Saper mostrare, facendo
riferimento a
Saper mostrare,
facendo
esperimenti
specifici,
i
riferimento
a
limiti del paradigma
esperimenti
specifici, i e
classico
di spiegazione
limiti del paradigma
interpretazione
dei
classico
di
spiegazione
e
fenomeni e saper
interpretazione
dei
argomentare
la necessità
fenomeni
e saper
di
una visione
argomentare la necessità
relativistica
di una visione
Saper riconoscere il ruolo
relativistica
della relatività in
Saper riconoscere
il ruolo
situazioni
sperimentali
e
della relatività in
nelle applicazioni
situazioni sperimentali e
tecnologiche
nelle applicazioni
Essere in grado di
tecnologiche
comprendere e
Essere in grado di
argomentare testi
comprendere e
divulgativi e di critica
argomentare testi
scientifica che trattino il
divulgativi e di critica
tema della relatività
7
7
energia
Direzione generale per gli ordinamenti scolastici e la valutazione del sistema
nazionale di istruzione
CA
ICA
Modulo
C: Fisica quantistica
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
CONTENUTI
Quadro di Riferimento della II prova di Fisica dell’ esame di Stato per
i LiceiRELATIVE
Scientifici
ABILITA’
AI
PREREQUISITI
PREREQUISITI
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
ABILITA’ RELATIVE AI
CONTENUTI
L’esperimento di
L’emissione di corpo nero e
Illustrare il modello del corpo
Rutherford e modello
l’ipotesi di Planck
nero interpretandone la
Relatività galileiana
Dalla relativitàdi
galileiana
Applicare
le relazioni
sulla
atomico
curva
di emissione
in base
L’esperimento
Lenard ealla
la
relatività ristretta
dilatazione
tempi e di
alla
legge didei
distribuzione
Sistemiatomici
di riferimento
Spettri
spiegazione
di Einstein
contrazione delle lunghezze
inerziali
I postulati della
relatività
Planck
dell’effetto
fotoelettrico
Interferenza
e
e saper individuare
quali
ristretta Compton
Trasformazioni
di
le leggi di in
Stefandiffrazione
(onde,
ottica) dell’Istruzione,
L’effetto
Ministero
dell’Università e della Applicare
Ricerca
casi si applica
limite non
coordinate
Relativitàdell'atomo
della simultaneità
Boltzmann
e diilWien,
Scoperta
dell'elettrone
Modello
di Bohr e
Dipartimento
per
il
sistema
educativo
di
istruzione
e
formazione
relativistico
degli eventi
Invarianti
saperne
riconoscere la
interpretazione
degli spettri
Urti
classici
Direzione
generale
per gli ordinamenti
scolasticideie la
valutazione
del sistema
nazionale
di istruzione
Utilizzare
le trasformazioni
di
Dilatazione
tempi
e
natura
fenomenologica
Legge
non relativistica
atomici
Lorentz l’equazione di
contrazione delle
lunghezze
di addizione delle
Applicare
L’esperimento
di Franck
– Hertz.
Applicare
la legge
di
velocità
Einstein
d’onda
Dedegli
Broglie.di Stato
Quadro
di Riferimento della Lunghezza
IIEvidenze
prova disperimentali
Fisica di
dell’
esame
per dell’effetto
i Licei
Scientifici
addizione relativistica
effetti relativistici
fotoelettrico
per la delle
Dualismo
onda-particella. Limiti
velocità di esercizi
Trasformazioni
di Lorentz
di
validità della descrizione
risoluzione
Risolvere e problemi
Legge di addizione relativistica
classica
Illustrare
applicaredi
la legge
cinematica eCompton
dinamica
delle velocità; limite nondegli
Diffrazione/Interferenza
dell’effetto
relativistica
relativistico: addizione galileiana
elettroni
Discutere
il dualismo ondaApplicare
delle
velocità
Il principio di indeterminazione
corpuscolol’equivalenza
massa-energia
in situazioni
L’ Invariante relativistico
Calcolare
le frequenze
concreteper
tratte
da esempi
La conservazione della quantità
emesse
transizione
daidi
decadimenti radioattivi,
di moto relativistica
livelli dell’atomo di Bohr
reazioni di fissione o di
Massa ed energia in relatività
Calcolare la lunghezza
d’onda di una particella e
confrontarla con la lunghezza
d’onda di un oggetto
17
macroscopico
COMPETENZE
SETTORIALI
COMPETENZE
SETTORIALI
Saper mostrare, facendo
riferimento a
Saper mostrare,
facendo
esperimenti
specifici,
i
riferimento
a
limiti
del paradigma
esperimenti
specifici, i e
classico
di spiegazione
limiti del paradigma
interpretazione
dei
classico diespiegazione
e
fenomeni
saper
interpretazione
dei
argomentare
la necessità
fenomeni
e saper
di
una visione
quantistica
argomentare
la necessità
Saper
riconoscere
il ruolo
di unafisica
visione
della
quantistica in
relativistica
situazioni reali e in
Saper riconoscere
il ruolo
applicazioni
tecnologiche
della relatività
Essere
in gradoindi
situazioni sperimentali
e
comprendere
e
nelle applicazioni
argomentare
testi
tecnologiche
divulgativi e di critica
Essere in grado
di
scientifica
che trattino
il
comprendere
e
tema della fisica
argomentare testi
quantistica
divulgativi e di critica
8
7
9
emesse per transizione dai
Direzione generale per gli ordinamenti scolastici e la valutazione del sistema
nazionale di istruzione
tema della fisica
quantistica
livelli dell’atomo di Bohr
Calcolare la lunghezza
Quadro di Riferimento della II prova di Fisica dell’ esame di Statod’onda
per i Licei
Scientifici
di una
particella e
confrontarla con la lunghezza
ABILITA’
RELATIVE
COMPETENZE
d’onda
di un
oggettoAI
ICA
PREREQUISITI
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
CONTENUTI
SETTORIALI
macroscopico
Descrivere la condizione di
quantizzazione dell'atomo di
Relatività galileiana
Dalla relatività galileiana alla
Applicare
le relazioni
sulla di Saper mostrare, facendo
Bohr usando
la relazione
relatività ristretta
dilatazione
dei tempi e
riferimento a
Sistemi di riferimento
Ministero dell’Istruzione,
dell’Università e della
Ricerca
De Broglie
contrazione
delle
lunghezze
esperimenti specifici, i
inerziali
I postulati della relatività
Calcolare
l’indeterminazione
Dipartimento
per
il
sistema
educativo
di
istruzione
e
formazione
e saper
individuare
limiti del paradigma
ristretta
Trasformazioni di
quantistica
sullain quali
Direzionecoordinate
generale per gli ordinamenti
scolastici
la valutazione delcasi
sistema
nazionale
istruzione
si applica
il limitedi
non
Relatività
della esimultaneità
posizione/quantità
di moto classico di spiegazione e
relativistico
interpretazione dei
degli eventi
Invarianti
di una particella
fenomeni e saper
Utilizzare le trasformazioni di
tempi e
Leggedinon
relativistica della Dilatazione
Analizzare
esperimenti
di
Quadro
Riferimento
II prova didei
Fisica
dell’ esame diLorentz
Stato
per i Licei
Scientifici
argomentare la necessità
contrazione delle lunghezze
di addizione delle
interferenza e diffrazione di
di una visione
Applicare la legge di
velocità
Evidenze sperimentali degli
particelle,
illustrando
anche
relativistica
addizione relativistica delle
effetti relativistici
formalmente come essi
Saper riconoscere il ruolo
velocità
Trasformazioni di Lorentz
possanoproblemi
essere interpretati
adella relatività in
Risolvere
di
Legge di addizione relativistica
partire dalla
relazione di De situazioni sperimentali e
cinematica
e dinamica
delle velocità; limite non
Broglie sulla base del
nelle applicazioni
relativistica
relativistico: addizione galileiana
principio
di sovrapposizione tecnologiche
Applicare
l’equivalenza
delle velocità
Essere in grado di
massa-energia in situazioni
L’ Invariante relativistico
e
concreteABILITA’
tratte daRELATIVE
esempi di AI comprendereCOMPETENZE
La conservazione della quantità
A
PREREQUISITI
IRRINUNCIABILI decadimenti radioattivi,
argomentare testi
di CONTENUTI
moto relativistica
CONTENUTI
SETTORIALI
divulgativi
e
di
critica
reazioni
di
fissione
o
di
Massa ed energia in relatività
Modulo C: Fisica quantistica (2)
7
ti
18
Sarà affrontato lo studio di uno
o più argomenti di Fisica
Saper illustrare almeno un
aspetto della ricerca
Saper riconoscere il ruolo
della fisica moderna in
Direzione
possano essere interpretati a
Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca
partire dalla relazione di De
Broglie sulla base del
Dipartimento per il sistema educativo di istruzione e formazione
principio
di sovrapposizione
generale per gli ordinamenti scolastici e la valutazione del sistema
nazionale
di istruzione
Modulo D:
Argomenti e approfondimenti di Fisica Moderna
ABILITA’ RELATIVE AI
TTICA QuadroPREREQUISITI
CONTENUTI
IRRINUNCIABILI
di Riferimento della II prova
di Fisica
dell’ esame di Stato per i Licei
Scientifici
CONTENUTI
COMPETENZE
SETTORIALI
ABILITA’ RELATIVE AI
CONTENUTI
COMPETENZE
SETTORIALI
menti
ICA
PREREQUISITI
Relatività galileiana
Sistemi di riferimento
inerziali
Trasformazioni di
coordinate
Invarianti
Legge non relativistica
di addizione delle
velocità
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
Sarà affrontato lo studio di uno
o più argomenti di Fisica
Dalla
relatività
galileiana
Moderna
nel campo
dell’alla
relatività
ristretta
astrofisica,
della cosmologia,
I delle
postulati
della relatività
particelle
elementari,
ristretta
dell’energia nucleare, dei
Relatività
della simultaneità
semiconduttori,
delle micro e
degli
eventi
nano-tecnologie
Dilatazione dei tempi e
contrazione delle lunghezze
Evidenze sperimentali degli
effetti relativistici
Trasformazioni di Lorentz
Legge di addizione relativistica
delle velocità; limite non
relativistico: addizione galileiana
delle velocità
L’ Invariante relativistico
La conservazione della quantità
di moto relativistica
Massa ed energia in relatività 19
Saper illustrare almeno un
aspetto della ricerca
Applicare
relazioni sulla o
scientificalecontemporanea
dilatazione
dei della
tempi e
dello sviluppo
contrazione
tecnologia odelle
dellelunghezze
eproblematiche
saper individuare
in quali
legate
alle
casi
si applica
il limite non
risorse
energetiche
relativistico
Utilizzare le trasformazioni di
Lorentz
Applicare la legge di
addizione relativistica delle
velocità
Risolvere problemi di
cinematica e dinamica
relativistica
Applicare l’equivalenza
massa-energia in situazioni
concrete tratte da esempi di
decadimenti radioattivi,
reazioni di fissione o di
Saper riconoscere il ruolo
della fisica moderna in
Saper
facendo
alcunimostrare,
aspetti della
riferimento
a
ricerca scientifica
esperimenti
specifici,
i
contemporanea
o nello
limiti
del della
paradigma
sviluppo
tecnologia
classico
di spiegazione e
o nella problematica
interpretazione
dei
delle risorse energetiche
fenomeni e saper
argomentare la necessità
di una visione
relativistica
Saper riconoscere il ruolo
della relatività in
situazioni sperimentali e
nelle applicazioni
tecnologiche
Essere in grado di
comprendere e
argomentare testi
divulgativi e di critica
10
7
La simulazione di gennaio 2016
un problema a scelta tra due
Problema n. 1: Il metodo delle parabole di Thomson
• moto di una carica in campo elettrico e magnetico
Problema n. 2: Uno strumento rinnovato
• campo elettrico indotto
• forza agente su un elemento di circuito in moto in un campo magnetico
tre quesiti a scelta tra sei
Quesito 1
• intensità della radiazione luminosa e valori dei campi elettrico e magnetico associati
Quesito 2
• corrente di spostamento
Quesito 3
• relazione tra frequenza e lunghezza d’onda e diffrazione delle onde
Quesito 4
• IV eq. di Maxwell, circuitazione di B
Quesito 5
• potenziale elettrostatico
Quesito 6
• polarizzazione della luce
20
Tipologie di esercizi
Induzione:
variazione del flusso concatenato con un circuito
• moto del campo magnetico rispetto alla spira
• rotazione di una spira in un campo magnetico uniforme
variazione del flusso tagliato
• barretta che scorre su binari
– pro: questa tipologia di problemi può facilmente essere associata ad una parte
di meccanica
tutte queste tipologie sono facilmente associabili alla
legge di Ohm e alla forza magnetica su un circuito
percorso da corrente
circuiti con induttanza
• contro: non sono previsti esplicitamente nelle indicazioni didattiche nazionali
21
Tipologie di esercizi
Eq. di Maxwell:
corrente di spostamento
onde e.m.:
energia ed impulso associati
• pro: molto istruttivi rispetto alle possibili applicazioni
• contro: sostanzialmente tutto si riduce all’applicazione della stessa formula
mancano:
moto di una carica in campo elettromagnetico (prob. 1)
potenziale elettrostatico (quesito 5)
polarizzazione della luce (quesito 6)
22
Direzionegenerale
generaleper
pergligliordinamenti
ordinamentiscolastici
scolasticieelalavalutazione
valutazione del
del sistema
sistema nazionale
nazionale di
di istruzione
istruzione
Direzione
DIDATTICA
DIDATTICA
QuadrodidiRiferimento
Riferimento
dellaIIIIprova
prova
Fisicadell’
dell’esame
esame
diStato
Statoper
perii Licei
Licei Scientifici
Scientifici
Quadro
della
didiFisica
di
Modulo
A, Unità
didattica
1: Induzione
elettromagnetica
PREREQUISITI
PREREQUISITI
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
CONTENUTI
IRRINUNCIABILI
ABILITA’RELATIVE
RELATIVE AI
AI
ABILITA’
CONTENUTI
CONTENUTI
Il concetto di campo
Il fenomeno della induzione
Descrivere e interpretare
elettromagnetica: la forza
esperimenti che mostrino il
I campi conservativi
Relatività galileiana
Dalla relatività galileiana alla
Applicare le relazioni sulla
agnetica
elettromotrice indotta e sua
fenomeno dell’induzione
Il campo gravitazionale
relatività ristretta
dilatazione dei tempi e
Sistemi di riferimento
origine
elettromagnetica
Il campo elettrico e le
contrazione delle lunghezze
inerziali
I postulati della relatività
Legge di Faraday-Neumann-Lenz
Discutere il significato fisico
sue proprietà
e saper individuare in quali
ristretta
Trasformazioni di
degli aspetti formali
Le correnti indotte tra circuiti
Relazioni
tra
campo
casi si applica il limite non
coordinate
Relatività della simultaneità
dell’equazione della legge di
Il fenomeno della autoinduzione
elettrico e le sue
relativistico
degli eventi
Invarianti
Faraday-Neumann-Lenz
e il concetto di induttanza
sorgenti
Utilizzare le trasformazioni di
Dilatazione dei tempi e
Legge non relativistica
Descrivere,
anche
Energia
associata
a
un
campo
Ildicampo
magnetico
e
le
Lorentz
contrazione delle lunghezze
addizione delle
formalmente, le relazioni tra
magnetico
sue
proprietà
Applicare la legge di
velocità
Evidenze sperimentali degli
forza
di Lorentz
e forzadelle
Relazioni tra campo quesito
5
addizione
relativistica
effetti relativistici
elettromotrice
indotta
magnetico e le sue
velocità
Trasformazioni di Lorentz
Utilizzare
legge di Lenz
sorgenti
Risolvere laproblemi
di per
Legge di addizione relativistica
individuare
verso della
La forza elettrostatica e
cinematica eil dinamica
delle velocità; limite non
problema
1
indotta e
Ministero dell’Istruzione,
dell’Università
e della corrente
Ricerca
la forza di Lorentz
relativistica
relativistico: addizione
galileiana
il risultato alla
Calcolo del flusso
di un per il
Applicare
Dipartimento
sistema
educativo di istruzione e interpretare
formazionel’equivalenza
delle
velocità
luce
della conservazione
campo vettoriale
massa-energia
L’ Invariante
relativistico
Direzione
generale
per
gli
ordinamenti
scolastici
e
la
valutazione
del
sistema
nazionaleindisituazioni
istruzione
dell’energia
Leggi del flusso e della
concrete tratte da esempi di
La conservazione della quantità
Calcolare
le variazioni
di
circuitazione per il
decadimenti
radioattivi,
di moto relativistica
flusso
di icampo
magnetico
Quadro
Riferimento
della IIMassa
provaeddienergia
Fisica dell’
esame di Stato
per
Scientifici
campodielettrico
e
reazioni
diLicei
fissione
o di
in relatività
Calcolare
correnti
e
forze
magnetico stazionari nel
vuoto
elettromotrici indotte
Energia associata al
utilizzando la legge di
campo elettrico
Faraday-Neumann-Lenz
Accumulo e dissipazione
anche in forma differenziale
di energia da parte di
Derivare e calcolare
una corrente elettrica
l’induttanza di un solenoide
23
Determinare l’energia
COMPETENZE
COMPETENZE
SETTORIALI
SETTORIALI
Essere in grado di
riconoscere il fenomeno
Saper mostrare, facendo
dell’induzione
riferimento a
elettromagnetica in
esperimenti specifici, i
situazioni sperimentali
limiti del paradigma
Essere in grado di
classico di spiegazione e
esaminare una
interpretazione dei
situazione
fenomeni efisica
saperche veda
coinvolto
il fenomeno
argomentare
la necessità
dell’induzione
di una visione
elettromagnetica
relativistica
Saper riconoscere il ruolo
problema
della
relatività in 2
situazioni sperimentali e
nelle applicazioni
tecnologiche
Essere in grado di
comprendere e
argomentare testi
divulgativi e di critica
7
4
Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca
Dipartimentodella
per IIil prova
sistemadieducativo
di esame
istruzione
e formazione
Quadro di Riferimento
Fisica dell’
di Stato
per i Licei Scientifici
Modulo
A,gli Unità
1: Induzione
Direzione
generale per
ordinamentididattica
scolastici e la valutazione
del sistema nazionaleelettromagnetica
di istruzione
vuoto
elettromotrici indotte
Energia associata al
utilizzando la legge di
Quadro
di Riferimento della II prova di Fisica dell’ esame di Stato
per i Licei Scientifici
campo elettrico
Faraday-Neumann-Lenz
Accumulo e dissipazione
anche in forma differenziale
ABILITA’ RELATIVE AI
di energia
da parte di
Derivare e calcolare
DIDATTICA
PREREQUISITI
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
CONTENUTI
una corrente elettrica
l’induttanza di un solenoide
Determinare l’energia
associata ad un campo
Relatività galileiana
Dalla relatività galileiana alla
Applicare
magneticole relazioni sulla
relatività ristretta
dilatazione
dei tempi
e
Sistemi di riferimento
Risolvere esercizi
e problemi
contrazione
delle
lunghezze
inerziali
I postulati della relatività
di applicazione
delle
formule
e
saper
individuare
in
quali
ristretta
Trasformazioni di
studiate inclusi quelli che
casi
si applica
il limitedelle
non
coordinate
Relatività della simultaneità
richiedono
il calcolo
relativistico
degli eventi
Invarianti
forze su conduttori in moto
Utilizzare
le trasformazioni
di
Dilatazione dei tempi e
Legge non relativistica
in un campo
magnetico
Lorentz
contrazione delle lunghezze
di addizione delle
Applicarelelaimplicazioni
legge di
velocità
Evidenze
degli e
:
Onde e oscillazioni
Relazionesperimentali
tra campi elettrici
Illustrare
delle
addizione
relativistica
delle
effetti
relativistici
xwell e Onde
magnetici
variabili
equazioni di Maxwell nel
Caratteristiche generali
velocità
he
vuoto espresse in termini di
di Lorentz
della propagazione delle Trasformazioni
La corrente di spostamento
Risolvere
problemi di
flusso e circuitazione
onde
Legge
addizione relativistica
Sintesididell’elettromagnetismo:
cinematica
dinamicadi
Discutere ileconcetto
delle
velocità;dilimite
non
Onde stazionarie
le equazioni
Maxwell
relativistica
corrente di spostamento e il
relativistico:
addizione galileiana
Interferenza e
Onde elettromagnetiche
piane e
Applicare
suo ruolo l’equivalenza
nel quadro
delle
diffrazione delle onde
loro velocità
proprietà
massa-energia
in situazioni
complessivo delle
equazioni
L’ Invariante relativistico
concrete
tratte
da
esempi di
La conservazione della quantità
decadimenti radioattivi,
di moto relativistica
reazioni di fissione o di
Massa ed energia in relatività
24
(2)
COMPETENZE
SETTORIALI
Saper mostrare, facendo
riferimento a
esperimenti specifici, i
limiti del paradigma
classico
di spiegazione2e
problema
interpretazione dei
fenomeni e saper
argomentare la necessità
di una visione
Essere
in grado di
relativistica
collegare le equazioni di
Saper riconoscere
il ruolo
Maxwell
ai fenomeni
della relatività in
fondamentali
situazioni sperimentali
e
dell’elettricità
e del
nelle applicazioni
magnetismo
e viceversa
tecnologiche
Saper
riconoscere il
Essere
in grado
ruolo delle
ondedi
comprendere e
argomentare testi
divulgativi e di critica
5
7
Dipartimento per il sistema educativo di istruzione e magnetico
formazione
Risolvere
esercizidie problemi
Direzione generale per gli ordinamenti scolastici e la valutazione del sistema
nazionale
istruzione
Modulo A, Unità didattica 2:
Equazioni di Maxwell e Onde Elettromagnetiche
di applicazione delle formule
studiate inclusi quelli che
Quadro di Riferimento della II prova di Fisica dell’ esame di Stato
per i Licei
Scientifici
richiedono
il calcolo
delle
forze su conduttori in moto
RELATIVE AI
in unABILITA’
campo magnetico
ICA
PREREQUISITI
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
CONTENUTI
quesiti 2 e 4
Onde e oscillazioni
Relazione tra campi elettrici e
Illustrare le implicazioni delle
Ministero dell’Istruzione,
dell’Università e della Ricerca
de
magnetici variabili
equazioni di Maxwell nel
Caratteristiche generali
espresse
in termini
Relatività
galileiana
relatività
galileiana
alla
Applicare
le relazioni
sulladi
della
propagazione
delle per La
corrente
di spostamento
Dipartimento
ilDalla
sistema
educativo
di istruzione
e vuoto
formazione
flusso
e circuitazione
relatività
ristretta
dilatazione
dei tempi e
onde
Sistemi
di riferimento
Sintesi
dell’elettromagnetismo:
Direzione
generale
per gli ordinamenti
scolastici
e la valutazione del sistema
nazionale
di istruzione
contrazione
delle lunghezze
inerziali
relatività
Discutere
il concetto
di
Onde
stazionarie
leI postulati
equazionidella
di Maxwell
e saper individuare
in quali
ristretta
corrente
di spostamento
e il
Trasformazioni
Interferenza
e di
Onde
elettromagnetiche piane e
Quadro
di Riferimento
prova
didella
Fisicasimultaneità
dell’ esame di Stato
i Licei
casi per
si applica
ilScientifici
limite non
suo
ruolo
nel quadro
coordinate
Relatività
diffrazione
delle onde della IIloro
proprietà
relativistico delle equazioni
complessivo
Invarianti quesito 6 degli eventi
di
Maxwellle trasformazioni di
LaLegge
leggenon
della
riflessione
La
polarizzazione
delleeonde
Utilizzare
Dilatazione
dei tempi
relativistica
elettromagnetiche
Calcolare
Lorentz le grandezze
Ladilegge
della delle
rifrazione
contrazione delle lunghezze
addizione
caratteristiche
delle
evelocità
suo legame con la
L’energia
e l’impulso degli
Applicare la legge
dionde
Evidenze sperimentali
elettromagnetiche
piane
addizione relativistica
delle
velocità di propagazione
trasportato
da un’onda
effetti relativistici
velocità il concetto di
elettromagnetica
Applicare
La risonanza
Trasformazioni di Lorentz
Risolvere diproblemi
trasporto
energia di
Cenni
propagazione
della
Leggesulla
di addizione
relativistica
cinematica
e dinamica
un’onda
elettromagnetica
luce
mezzi isolanti,
costante
dellenei
velocità;
limite non
relativisticalo spettro
relativistico:
addizione
galileiana
dielettrica
e indice
di rifrazione
Descrivere
Applicare l’equivalenza
delle
velocità
elettromagnetico
ordinato in
Lo
spettro
delle onde
quesito 3
massa-energia
in situazioni
L’ Invariante relativistico
frequenza
e in lunghezza
elettromagnetiche
concrete tratte da esempi di
d’onda
Laproduzione
conservazione
della
quantità
La
delle
onde
decadimenti
radioattivi,
di moto relativistica
Illustrare
gli effetti
e le
elettromagnetiche
reazioni
di
fissione
o
Massa
ed energia
in onde
relatività
principali applicazionididelle
Le
applicazioni
delle
onde elettromagnetiche in
elettromagnetiche nelle varie
funzione della lunghezza
bande di frequenza
25
d'onda e della frequenza
COMPETENZE
SETTORIALI
Essere in grado di
collegare le equazioni di
Maxwell
ai fenomeni
Saper
mostrare,
facendo
fondamentali
riferimento
a
esperimenti
specifici,
dell’elettricità
e del i
limiti
del paradigma
magnetismo
e viceversa
classico
di spiegazione
Saper riconoscere
il e
interpretazione
ruolo delle ondedei
elettromagnetiche
fenomeni
e saper in
situazioni reali
in
argomentare
la enecessità
applicazioni
di
una visionetecnologiche
relativistica
Saper riconoscere il ruolo
quesito
1 in
della relatività
situazioni sperimentali e
nelle applicazioni
tecnologiche
Essere in grado di
comprendere e
argomentare testi
divulgativi e di critica
5
7
6

     , con  


ne è soluzione; definisci il significato dei simboli presenti
5
nella funzione servendoti, eventualmente, di un grafico.
Rubrica di Valutazione del Problema
Rubrica di Valutazione del Problema
Indicatori per la valutazione
Esaminare la situazione fisica proposta formulando le ipotesi esplicative attraverso modelli o analogie o leggi.
Formalizzare situazioni problematiche e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la loro risoluzione.
Interpretare e/o elaborare i dati proposti, anche di natura sperimentale, verificandone la pertinenza al modello scelto.
Descrivere il processo risolutivo adottato e comunicare i risultati ottenuti valutandone la coerenza con la situazione
problematica proposta.
26
Problema
n. 1: Ilpuòmetodo
delle parabole
dii Thomson
cui l’articolo
fa riferimento
essere considerato
come uno tra
più importanti
esimo, nel
passaggio
dallaentrano
Fisicaattraverso
cosiddetta
Classica
Fisica
Moderna,
più
I “raggi
canale” (ioni)
l'ugello
C e, conalla
velocità
parallele
tra loro,
nizio della
Fisica Subatomica.
attraversano
il campo elettrico e quello magnetico nella regione identificata dalle
lettere PLQM.
sono paralleli
tra di loro e “raggi
perpendicolari
al piano
della
omson descrive
le sueI campi
osservazioni
sui cosiddetti
canale”,
formati
dapagina.
quelli
che un
fascio di queste
particelle
si
amiamo “Supponi
ioni, quando
attraversano
un campo
elettrico
r
ulazione della
seconda
prova di Fisica
per gli
esami
di stato
muova
parallelamente
all'asse
x, colpendo
un liceo scientifico
n campo magnetico,
pure
uniforme,
B
paralleli
tra
a.s.
2015-2016
–
25
gennaio
2016
r
piano
fluorescente
perpendicolare
al
loro
cammino
imulazione della seconda prova di Fisica per gli esami di stato liceo scientifico
olari
delle
. scelta
udentealla
deve
svolgere
un
solo
problema
av sua
quesiti a sua scelta
invelocità
un
punto
O.2015-2016
Separticelle
prima
di raggiungere
piano
a.s.
– 25
gennaio
2016 ile tre
Tempo
massimo
alla
prova
odotto
qui
affianco
edsolo
estratto
dall'articolo
originale,
o studente
deve
svolgere
un
problema
aelettrico
sua scelta
esei
treore
quesiti a sua scelta
agisce
su di
esse
unassegnato
campo
parallelo
Tempo
assegnato
alla
prova
sei ore
all'asse
y,l'ugello
il massimo
punto C
ove
particelle
raggiungono
il
ano attraverso
e,lecon
velocità
parallele
è spostato
parallelamente
all'asse y di nella
una
llelamente
all'asse
y dielettrico
una distanza
pari a: magnetico
rsano
ilpiano
campo
e quello
parallelamente
all'asse y di una
a: distanza pari
q a:sono paralleli tra di
ata dalledistanza
lettere pari
PLQM.
Iy campi
= q A1
y = mv20 A1
olari al piano della pagina. mv20
v , sono rispettivamente la carica, la massa e la velocità delle particelle e A è una
1
m 0e v0, sono rispettivamente la carica, la massa e la velocità delle particelle e A1 è una
ndente dal
campo
elettrico
eedal
cammino
dellaparticella
particella
maindipendente
indipendente
da q, m, v0
dipendente
dalinvece
campo elettrico
dal cammino
dellaun
da q, m, v0 parallelo
Se
sulle particelle
agisce
campoma
magnetico
anch'esso
all'asse y,
omson
scrive:
ulle
particelle
agisce
un
campo
magnetico
anch'esso
parallelo
all'asse
y,
le
particelle
e sulle particelle
agisce vengono
un campo deflesse
magnetico parallelamente
anch'esso paralleloall'asse
all'asse y,z le
lediparticelle
e particelle
il punto
ove le 2particelle
nlesse
fascio
queste
particelle
si
muova
parallelamente
all'asse
x,
colpendo
un piano
parallelamente
all'asse
z
e
il
punto
ove
le
particelle
raggiungono
il
piano
2è
deflesse raggiungono
parallelamente all'asse
il punto ove
le particelle raggiungono
il pianoz èe spostato
parallelamente
all'asse zildipiano
una èdistanza pari a:
llelamente all'asse
z di
a: punto O. Se prima di raggiungere il piano agisce
parallelamente
all'asse
z diuna
unadistanza
distanza pari
pari
a:
pendicolare
al loro
cammino
in un
q y, il punto ove le particelle raggiungono il piano è
mpo elettrico parallelo all'asse
AA22
zz==
mv00
è una
costantedipendente
dipendente dal
dal campo
campo magnetico
della
particella
ma ma
una
costante
magnetico e edal
dalcammino
cammino
della
particella
ente
damq,emve”.v0”.
da q,
0
27
tre
continua:
“Così,
tutte
le
particelle
con
lo
stesso
rapporto
in in
presenza
di campo
continua: “Così, tutte le particelle con lo stesso rapportoq/m
q/m
presenza
di campo
e magnetico colpiscono il piano su una parabola che può essere visualizzata facendo
Problema n. 1: Il metodo delle parabole di Thomson
1.Fissando un sistema di riferimento con origine nel punto O ove le particelle colpiscono il
piano fluorescente in assenza del campo elettrico e di quello magnetico, l'asse x nella
direzione del moto delle particelle e l'asse y nella direzione comune dei campi elettrico e
magnetico, dimostra dalle informazioni date la validità delle formule riportate da Thomson
per le deflessioni nelle direzioni y e z dovute al campo elettrico e al campo magnetico.
Nella dimostrazione assumi che gli effetti di bordo siano trascurabili e che la forza di
Lorentz sia sempre diretta nella direzione z.
2.Dimostra che le particelle con lo stesso rapporto q/m formano sul piano x=0 una parabola
quando è presente contemporaneamente sia il campo elettrico sia quello magnetico;
determina l'equazione della parabola in funzione del rapporto q/m e dei parametri A1 e A2.
3.Ricordando che gli ioni di idrogeno hanno il massimo rapporto q/m, individua la parabola
dovuta agli ioni di idrogeno. Scegli poi un'altra parabola delle foto e determina il rapporto
q/m relativo a questa parabola, in unità dello stesso rapporto q/m per l'idrogeno. Descrivi
dettagliatamente il procedimento seguito.
4.Immagina ora di ruotare il campo elettrico in modo che sia diretto nella direzione z e con
verso tale da deflettere le particelle in verso opposto alla deflessione dovuta al campo
magnetico. Disegna la direzione e verso del campo elettrico e di quello magnetico affinché
essi operino come descritto e determina la condizione che deve essere verificata affinché
la deflessione totale sia nulla. Ipotizzando di utilizzare il dispositivo come strumento di
misura, quale grandezza potrebbe misurare?
28
soluzione problema 1
1)
1 2
at
2
fC = ma = qE
1 2
at
2
fC = ma = qvB
y=
z=
1 qE 2 1 qE ⎛ x ⎞
q ⎛ Ex 2 ⎞
q
y=
t =
=
=
A1
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv 2 ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv 2
1 qvB 2 1 qvB ⎛ x ⎞
q ⎛ Bx 2 ⎞
q
z=
t =
=
=
A2
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv
2
2)
2
⎛ m A1 ⎞ 2
y m A1
Simulazione
della seconda
prova di
Fisica
per gli esami dizstato liceo scientifico
=
⇒
y
=
2
2
2⎟
⎜
a.s. 2015-2016 – 25
2016
z Lo studente
q Adeve
q
A
⎝ gennaio
⎠ e tre quesiti a sua scelta
2 svolgere un solo problema
2
a sua scelta
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
perché sono parabole
complete?
3)
3
Figura 2
1. Fissando un sistema di riferimento con origine nel punto O ove le particelle colpiscono il
piano fluorescente in assenza del campo elettrico e di quello magnetico, l'asse x nella
direzione del moto delle particelle e l'asse y nella direzione comune dei campi elettrico e
magnetico, dimostra dalle informazioni date la validità delle formule riportate da Thomson
per le deflessioni nelle direzioni y e z dovute al campo elettrico e al campo magnetico.
Nella dimostrazione assumi che gli effetti di bordo siano trascurabili e che la forza di
Lorentz sia sempre diretta nella direzione z.
29
2. Dimostra che le particelle con lo stesso rapporto q/m formano sul piano x=0 una parabola
quando è presente contemporaneamente sia il campo elettrico sia quello magnetico;
determina l'equazione della parabola in funzione del rapporto q/m e dei parametri A1 e A2.
qual è l’idrogeno?
soluzione problema 1
1)
1 2
at
2
fC = ma = qE
1 2
at
2
fC = ma = qvB
y=
z=
1 qE 2 1 qE ⎛ x ⎞
q ⎛ Ex 2 ⎞
q
y=
t =
=
=
A1
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv 2 ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv 2
1 qvB 2 1 qvB ⎛ x ⎞
q ⎛ Bx 2 ⎞
q
z=
t =
=
=
A2
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv
2
2)
2
⎛ m A1 ⎞ 2
y m A1
Simulazione
della seconda
prova di
Fisica
per gli esami dizstato liceo scientifico
=
⇒
y
=
2
2
2⎟
⎜
a.s. 2015-2016 – 25
2016
z Lo studente
q Adeve
q
A
⎝ gennaio
⎠ e tre quesiti a sua scelta
2 svolgere un solo problema
2
a sua scelta
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
3)
3
Figura 2
1. Fissando un sistema di riferimento con origine nel punto O ove le particelle colpiscono il
piano fluorescente in assenza del campo elettrico e di quello magnetico, l'asse x nella
direzione del moto delle particelle e l'asse y nella direzione comune dei campi elettrico e
magnetico, dimostra dalle informazioni date la validità delle formule riportate da Thomson
per le deflessioni nelle direzioni y e z dovute al campo elettrico e al campo magnetico.
Nella dimostrazione assumi che gli effetti di bordo siano trascurabili e che la forza di
Lorentz sia sempre diretta nella direzione z.
30
2. Dimostra che le particelle con lo stesso rapporto q/m formano sul piano x=0 una parabola
quando è presente contemporaneamente sia il campo elettrico sia quello magnetico;
determina l'equazione della parabola in funzione del rapporto q/m e dei parametri A1 e A2.
soluzione problema 1
1)
1 2
at
2
fC = ma = qE
1 2
at
2
fC = ma = qvB
y=
z=
1 qE 2 1 qE ⎛ x ⎞
q ⎛ Ex 2 ⎞
q
y=
t =
=
=
A1
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv 2 ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv 2
1 qvB 2 1 qvB ⎛ x ⎞
q ⎛ Bx 2 ⎞
q
z=
t =
=
=
A2
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv
2
2)
2
⎛ m A1 ⎞ 2
y m A1
Simulazione
della seconda
prova di
Fisica
per gli esami dizstato liceo scientifico
=
⇒
y
=
2
2
2⎟
⎜
a.s. 2015-2016 – 25
2016
z Lo studente
q Adeve
q
A
⎝ gennaio
⎠ e tre quesiti a sua scelta
2 svolgere un solo problema
2
a sua scelta
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
3)
y
z
Figura 2
1. Fissando un sistema di riferimento con origine nel punto O ove le particelle colpiscono il
piano fluorescente in assenza del campo elettrico e di quello magnetico, l'asse x nella
direzione del moto delle particelle e l'asse y nella direzione comune dei campi elettrico e
magnetico, dimostra dalle informazioni date la validità delle formule riportate da Thomson
per le deflessioni nelle direzioni y e z dovute al campo elettrico e al campo magnetico.
Nella dimostrazione assumi che gli effetti di bordo siano trascurabili e che la forza di
Lorentz sia sempre diretta nella direzione z.
31
2. Dimostra che le particelle con lo stesso rapporto q/m formano sul piano x=0 una parabola
quando è presente contemporaneamente sia il campo elettrico sia quello magnetico;
determina l'equazione della parabola in funzione del rapporto q/m e dei parametri A1 e A2.
3
soluzione problema 1
1)
1 2
at
2
fC = ma = qE
1 2
at
2
fC = ma = qvB
y=
z=
1 qE 2 1 qE ⎛ x ⎞
q ⎛ Ex 2 ⎞
q
y=
t =
=
=
A1
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv 2 ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv 2
1 qvB 2 1 qvB ⎛ x ⎞
q ⎛ Bx 2 ⎞
q
z=
t =
=
=
A2
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv
2
2)
2
⎛ m A1 ⎞ 2
y m A1
Simulazione
della seconda
prova di
Fisica
per gli esami dizstato liceo scientifico
=
⇒
y
=
2
2
2⎟
⎜
a.s. 2015-2016 – 25
2016
z Lo studente
q Adeve
q
A
⎝ gennaio
⎠ e tre quesiti a sua scelta
2 svolgere un solo problema
2
a sua scelta
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
3)
y
1
2
3
z
3
z12 q1m2
m2 m1 z12 Figura 2 m1
m3
m1
=
⇒
=
=
1.33
;
=
16.8
O ove leqparticelle
colpiscono
z22 1.qFissando
q2 di riferimento
q1 z22 con origine nelqpunto
q1 il
2 m1 un sistema
1
3
piano fluorescente in assenza del campo elettrico e di quello magnetico, l'asse x nella
direzione del moto delle particelle e l'asse y nella direzione comune dei campi elettrico e
mC = 12,
m O = 16
= 12 ⋅1.33;
mHg =riportate
201.6
= 12 ⋅16.8;
magnetico, dimostra
dalle informazioni date la validità delle formule
da Thomson
per le deflessioni nelle direzioni y e z dovute al campo elettrico e al campo magnetico.
Nella dimostrazione assumi che gli effetti di bordo siano trascurabili e che la forza di
Lorentz sia sempre diretta nella direzione z.
32
2. Dimostra che le particelle con lo stesso rapporto q/m formano sul piano x=0 una parabola
quando è presente contemporaneamente sia il campo elettrico sia quello magnetico;
determina l'equazione della parabola in funzione del rapporto q/m e dei parametri A1 e A2.
m1 / q1 = 1 ⇒ m2 = 1.33 ⋅ q2 !?
soluzione problema 1
1)
1 2
at
2
fC = ma = qE
1 2
at
2
fC = ma = qvB
y=
z=
1 qE 2 1 qE ⎛ x ⎞
q ⎛ Ex 2 ⎞
q
y=
t =
=
=
A1
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv 2 ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv 2
1 qvB 2 1 qvB ⎛ x ⎞
q ⎛ Bx 2 ⎞
q
z=
t =
=
=
A2
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv
2
2)
2
⎛ m A1 ⎞ 2
y m A1
Simulazione
della seconda
prova di
Fisica
per gli esami dizstato liceo scientifico
=
⇒
y
=
2
2
2⎟
⎜
a.s. 2015-2016 – 25
2016
z Lo studente
q Adeve
q
A
⎝ gennaio
⎠ e tre quesiti a sua scelta
2 svolgere un solo problema
2
a sua scelta
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
3)
3
Figura 2
4)
qE = qvB
⇒
v=
E
B
1. Fissando un sistema di riferimento con origine nel punto O ove le particelle colpiscono il
piano fluorescente in assenza del campo elettrico e di quello magnetico, l'asse x nella
direzione del moto delle particelle e l'asse y nella direzione comune dei campi elettrico e
magnetico, dimostra dalle informazioni date la validità delle formule riportate da Thomson
per le deflessioni nelle direzioni y e z dovute al campo elettrico e al campo magnetico.
Nella dimostrazione assumi che gli effetti di bordo siano trascurabili e che la forza di
Lorentz sia sempre diretta nella direzione z.
33
2. Dimostra che le particelle con lo stesso rapporto q/m formano sul piano x=0 una parabola
quando è presente contemporaneamente sia il campo elettrico sia quello magnetico;
determina l'equazione della parabola in funzione del rapporto q/m e dei parametri A1 e A2.
soluzione problema 1
1)
1 2
at
2
fC = ma = qE
1 2
at
2
fC = ma = qvB
y=
z=
1 qE 2 1 qE ⎛ x ⎞
q ⎛ Ex 2 ⎞
q
y=
t =
=
=
A1
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv 2 ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv 2
1 qvB 2 1 qvB ⎛ x ⎞
q ⎛ Bx 2 ⎞
q
z=
t =
=
=
A2
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv
2
2)
2
⎛ m A1 ⎞ 2
y m A1
Simulazione
della seconda
prova di
Fisica
per gli esami dizstato liceo scientifico
=
⇒
y
=
2
2
2⎟
⎜
a.s. 2015-2016 – 25
2016
z Lo studente
q Adeve
q
A
⎝ gennaio
⎠ e tre quesiti a sua scelta
2 svolgere un solo problema
2
a sua scelta
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
3)
3
Figura 2
4)
1 A1
E
y
=
z
= qvB
⇒ con
v =origine nel punto O ove le particelle colpiscono il
1. qE
Fissando
un sistema di riferimento
piano fluorescente in assenza del campo elettrico
B e di quello magnetico, l'asse x nellav A2
direzione del moto delle particelle e l'asse y nella direzione comune dei campi elettrico e
magnetico, dimostra dalle informazioni date la validità delle formule riportate da Thomson
per le deflessioni nelle direzioni y e z dovute al campo elettrico e al campo magnetico.
Nella dimostrazione assumi che gli effetti di bordo siano trascurabili e che la forza di
Lorentz sia sempre diretta nella direzione z.
34
2. Dimostra che le particelle con lo stesso rapporto q/m formano sul piano x=0 una parabola
quando è presente contemporaneamente sia il campo elettrico sia quello magnetico;
determina l'equazione della parabola in funzione del rapporto q/m e dei parametri A1 e A2.
soluzione problema 1
1)
1 2
at
2
fC = ma = qE
1 2
at
2
fC = ma = qvB
y=
z=
1 qE 2 1 qE ⎛ x ⎞
q ⎛ Ex 2 ⎞
q
y=
t =
=
=
A1
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv 2 ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv 2
1 qvB 2 1 qvB ⎛ x ⎞
q ⎛ Bx 2 ⎞
q
z=
t =
=
=
A2
⎜ ⎟
2 m
2 m ⎝ v⎠
mv ⎜⎝ 2 ⎟⎠ mv
2
2)
2
⎛ m A1 ⎞ 2
y m A1
Simulazione
della seconda
prova di
Fisica
per gli esami dizstato liceo scientifico
=
⇒
y
=
2
2
2⎟
⎜
a.s. 2015-2016 – 25
2016
z Lo studente
q Adeve
q
A
⎝ gennaio
⎠ e tre quesiti a sua scelta
2 svolgere un solo problema
2
a sua scelta
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
3)
3
Figura 2
4)
1 A1
E
y
=
z
= qvB
⇒ con
v =origine nel punto O ove le particelle colpiscono il
1. qE
Fissando
un sistema di riferimento
piano fluorescente in assenza del campo elettrico
B e di quello magnetico, l'asse x nellav A2
direzione del moto delle particelle e l'asse y nella direzione comune dei campi elettrico e
magnetico, dimostra
dalle informazioni date la validità in
delleesame
formule riportate
da Thomson
nell’esperimento
gli
ioni non hanno velocità definite!
per le deflessioni nelle direzioni y e z dovute al campo elettrico e al campo magnetico.
Nella dimostrazione assumi che gli effetti di bordo siano trascurabili e che la forza di
Lorentz sia sempre diretta nella direzione z.
35
2. Dimostra che le particelle con lo stesso rapporto q/m formano sul piano x=0 una parabola
quando è presente contemporaneamente sia il campo elettrico sia quello magnetico;
determina l'equazione della parabola in funzione del rapporto q/m e dei parametri A1 e A2.
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
Problema n. 2: Uno strumento rinnovato
Problema n. 2: Uno strumento rinnovato
una barretta metallica poggia su due blocchi A e B
Nel laboratorio di Fisica, durante una lezione sul magnetismo, scorgi in un angolo
ancorati
ad una
guida
ad qualche
U anch’essa
metallica;
la
un vecchio
strumento
che avevi
utilizzato
anno fa per lo
studio del moto
uniformemente
(Fig.
4
guida si accelerato
trova su
un1):piano perpendicolare al
con
il quale
è in contatto
attraverso
unapavimento
barretta metallica
poggia
su due blocchi
A e B ancorati
ad una guidadue
ad U
piedini
di materiale
isolante.
Laperpendicolare
barretta si
trova ad
anch’essa
metallica;
la guida si trova
su un piano
al pavimento
con
il quale
è in contatto
attraverso
due piedini e,
di materiale
isolante.
La barretta
si
un’altezza
h
dal
pavimento
una
volta
eliminati
i
trova ad un’altezza h dal pavimento e, una volta eliminati i blocchi, scivola verso
blocchi,
scivola
basso
lungo i binari della
il basso
lungo i binari
della verso
guida conilattrito
trascurabile.
Pensando
hai studiato
recentemente ti viene in mente di utilizzare lo
guidaa ciò
concheattrito
trascurabile.
strumento per effettuare misure in campi magnetici. Immagini così di immergere
Pensando
che inhai
recentemente
ti viene
completamente a
lo ciò
strumento
un studiato
campo magnetico
uniforme perpendicolare
al in
piano
della guida.
mente
di utilizzare lo strumento per effettuare misure
in campi magnetici. Immagini così di immergere
completamente lo strumento in un campo magnetico
uniforme perpendicolare al piano della guida.
In questa condizione:
36
1. Rappresenta ed esamina la nuova situazione descrivendo i fenomeni fisici coinvolti e le
anch’essa metallica; la guida si trova su un piano perpendicolare al pavimento con
il quale è in contatto attraverso due piedini di materiale isolante. La barretta si
trova ad un’altezza h dal pavimento e, una volta eliminati i blocchi, scivola verso
il basso lungo i binari della guida con attrito trascurabile.
Pensando a ciò che hai studiato recentemente ti viene in mente di utilizzare lo
strumento per effettuare misure in campi magnetici. Immagini così di immergere
completamente lo strumento in un campo magnetico uniforme perpendicolare al
piano della guida.
Problema n. 2: Uno strumento rinnovato
1.Rappresenta ed esamina la nuova situazione descrivendo i fenomeni fisici
coinvolti e le forze alle quali è sottoposta la barretta durante il suo moto
verso il basso.
2.Individua quale tra i seguenti grafici rappresenta l’andamento nel tempo
della velocità della barretta giustificando la scelta fatta.
In questa condizione:
1. Rappresenta ed esamina la nuova situazione descrivendo i fenomeni fisici coinvolti e le
forze alle quali è sottoposta la barretta durante il suo moto verso il basso.
2. Individua quale tra i seguenti grafici rappresenta l’andamento nel tempo della velocità della
barretta giustificando la scelta fatta.
20
10
30
20
10
grafico 3
velocità (m/s)
30
grafico 2
velocità (m/s)
velocità (m/s)
grafico 1
0,8
0,6
0,4
0,2
Simulazione
della seconda prova
di Fisica per gli esami
di stato liceo scientifico
0
0
0
a.s.
2016
0
1
2
0
1– 25 gennaio
2
0
1
2 2015-2016
(s)
tempo (s) a sua scelta tempo
Lo studente deve
svolgere
un solo problema
e tre quesiti
a sua scelta
tempo
(s)
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
3.Calcola il valore vMAX della velocità massima della barretta assumendo per
essa una
massa
pariv"#$
a 30
unamassima
lunghezza
di assumendo
40 cm, per
una
3. Calcola
il valore
dellag,
velocità
della barretta
essaresistenza
una massa
a 30Ω
g, una
lunghezza ditrascurabile
40 cm, una resistenza
di 2,0 Ω (supponi
trascurabile
elettrica dipari2,0
(supponi
la elettrica
resistenza
elettrica
dellala guida
resistenza elettrica della guida ad U) ed un campo magnetico applicato di intensità 2,5T.
ad U) ed un
campo magnetico applicato di intensità 2,5T.
4. Determina
l’equazione
che descrive
descrive il moto
barretta
e verifica
che la funzione
v%t' = che la
4.Determina
l’equazione
che
il della
moto
della
barretta
e verifica
0
5
definisci ildefinisci
significato deiil simboli
presenti dei
funzione v"#$%1 − e, ' , con τ = 4 ,ne
neè soluzione;
è soluzione;
significato
nella funzione
servendoti,
eventualmente,
di un grafico.eventualmente, di un grafico.
simboli presenti
nella
funzione
servendoti,
.
123
37
Rubrica di Valutazione del Problema
anch’essa metallica; la guida si trova su un piano perpendicolare al pavimento con
il quale è in contatto attraverso due piedini di materiale isolante. La barretta si
trova ad un’altezza h dal pavimento e, una volta eliminati i blocchi, scivola verso
il basso lungo i binari della guida con attrito trascurabile.
Pensando a ciò che hai studiato recentemente ti viene in mente di utilizzare lo
strumento per effettuare misure in campi magnetici. Immagini così di immergere
completamente lo strumento in un campo magnetico uniforme perpendicolare al
piano della guida.
Problema n. 2: Uno strumento rinnovato
1.Rappresenta ed esamina la nuova situazione descrivendo i fenomeni fisici
coinvolti e le forze alle quali è sottoposta la barretta durante il suo moto
verso il basso.
2.Individua quale tra i seguenti grafici rappresenta l’andamento nel tempo
della velocità della barretta giustificando la scelta fatta.
In questa condizione:
1. Rappresenta ed esamina la nuova situazione descrivendo i fenomeni fisici coinvolti e le
forze alle quali è sottoposta la barretta durante il suo moto verso il basso.
2. Individua quale tra i seguenti grafici rappresenta l’andamento nel tempo della velocità della
barretta giustificando la scelta fatta.
20
10
30
20
10
grafico 3
velocità (m/s)
30
grafico 2
velocità (m/s)
velocità (m/s)
grafico 1
0,8
0,6
0,4
0,2
Simulazione
della seconda prova
di Fisica per gli esami
di stato liceo scientifico
0
0
0
a.s.
2016
0
1
2
0
1– 25 gennaio
2
0
1
2 2015-2016
(s)
tempo (s) a sua scelta tempo
Lo studente deve
svolgere
un solo problema
e tre quesiti
a sua scelta
tempo
(s)
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
3.Calcola il valore vMAX della velocità massima della barretta assumendo per
essa una
massa
pariv"#$
a 30
unamassima
lunghezza
di assumendo
40 cm, per
una
3. Calcola
il valore
dellag,
velocità
della barretta
essaresistenza
una massa
a 30Ω
g, una
lunghezza ditrascurabile
40 cm, una resistenza
di 2,0 Ω (supponi
trascurabile
elettrica dipari2,0
(supponi
la elettrica
resistenza
elettrica
dellala guida
resistenza elettrica della guida ad U) ed un campo magnetico applicato di intensità 2,5T.
ad U) ed un
campo magnetico applicato di intensità 2,5T.
4. Determina
l’equazione
che descrive
descrive il moto
barretta
e verifica
che la funzione
v%t' = che la
4.Determina
l’equazione
che
il della
moto
della
barretta
e verifica
0
5
definisci ildefinisci
significato deiil simboli
presenti dei
funzione v"#$%1 − e, ' , con τ = 4 ,ne
neè soluzione;
è soluzione;
significato
nella funzione
servendoti,
eventualmente,
di un grafico.eventualmente, di un grafico.
simboli presenti
nella
funzione
servendoti,
.
123
38
Rubrica di Valutazione del Problema
Problema n. 2: soluzione
3)
4)
φ (B) = x(t)BL
dφ (B)
fem =
= v(t)BL
dt
f
v(t)BL
i = em =
R
R
2
v(t) ( BL )
F = iBL =
R
v(t) ( BL )
dv
m = mg −
dt
R
2
v(t) ( BL )
dv
= g−
dt
mR
v(t) ( BL )
ma = mg − F = mg −
R
vmax = costante
⇒
ma = 0
2
v ( BL )
mg = max
R
2
2
gt
t
−
⎛
⎞
− ⎞
⎛
v
v(t) = vmax ⎜ 1 − e τ ⎟ = vmax ⎜ 1 − e vmax ⎟ con τ = max
g
⎝
⎠
⎝
⎠
gt
−
dv vmax − τt
=
e = ge vmax
dt
τ
ge
−
gt
vmax
gt
2
−
BL ) vmax ⎛
(
v
= g−
1− e
mR
⎜
⎝
max
gt
−
⎞
⎛
⎞
vmax
⎟ = g − g ⎜1 − e
⎟
⎠
⎝
⎠
39
⇒
vmax =
⇒
mg = F
mgR
( BL )
2
= 0.6
m
s
radiazione uscente da P2.
Trovare:
 l'angolo  per cui l’intensità della radiazione uscente è massima;
 il valore di tale intensità rispetto a quella (I0) dell’onda non polarizzata.
Griglia di Valutazione dei Quesiti
Griglia di Valutazione dei Quesiti
Indicatori per la valutazione
COMPRENSIONE e CONOSCENZA
Comprende la richiesta.
Conosce i contenuti.
ABILITA' LOGICHE e RISOLUTIVE
È in grado di separare gli elementi dell’esercizio evidenziandone i rapporti.
Usa un linguaggio appropriato.
Sceglie strategie risolutive adeguate.
CORRETTEZZA dello SVOLGIMENTO
Esegue calcoli corretti.
Applica Tecniche e Procedure, anche grafiche, corrette.
ARGOMENTAZIONE
Giustifica e Commenta le scelte effettuate.
VALUTAZIONE
Formula autonomamente giudizi critici di valore e di metodo.
40
QUESITI1
Quesito
1
Quesito 1
Una lampadina ad incandescenza, alimentata con tensione alternata pari a 220 V, assorbe una
potenza elettrica media pari a 1,0 ∙ 10% W ed emette luce grazie al riscaldamento di un filamento di
tungsteno. Considera che in queste condizioni sia:
&'()*+ !)"# $%!#*'& )!)&&
= 2,0%
&'()*+ !)"# )$)(('#( &&'')#(
Ipotizzando per semplicità che la lampadina sia una sorgente puntiforme che emette uniformemente
in tutte le direzioni, e che la presenza dell’aria abbia un effetto trascurabile, calcola ad una distanza
" = 2,0! dalla lampadina:
- l’intensità media della luce;
- i valori efficaci del campo elettrico e del campo magnetico.
Ritieni che le ipotesi semplificative siano adeguate alla situazione reale? Potresti valutare
qualitativamente le differenze tra il caso reale e la soluzione trovata nel caso ideale?
Quesito 2
Un condensatore è costituito da due armature piane e parallele di forma quadrata separate da aria, di
lato $ = 5,0(!, distanti 1,0 mm all’istante ( = 0, che si stanno allontanando tra loro di un decimo
di millimetro al secondo. La differenza di potenziale tra le armature è 1,0 ∙ 10- .. Calcolare la
corrente di spostamento che attraversa il condensatore nell’istante ( = 0, illustrando il
procedimento seguito.
41
Quesito 3
6
QUESITI1
Quesito
1
Quesito 1
esercizio svolto del Walker, n 4 cap. 18.7
Una lampadina ad incandescenza, alimentata con tensione alternata pari a 220 V, assorbe una
potenza elettrica media pari a 1,0 ∙ 10% W ed emette luce grazie al riscaldamento di un filamento di
tungsteno. Considera che in queste condizioni sia:
&'()*+ !)"# $%!#*'& )!)&&
= 2,0%
&'()*+ !)"# )$)(('#( &&'')#(
Ipotizzando per semplicità che la lampadina sia una sorgente puntiforme che emette uniformemente
in tutte le direzioni, e che la presenza dell’aria abbia un effetto trascurabile, calcola ad una distanza
" = 2,0! dalla lampadina:
- l’intensità media della luce;
- i valori efficaci del campo elettrico e del campo magnetico.
Ritieni che le ipotesi semplificative siano adeguate alla situazione reale? Potresti valutare
qualitativamente le differenze tra il caso reale e la soluzione trovata nel caso ideale?
Quesito 2
Beff2
2
I
=
P
4
π
r
=
0,
02P
=
c
=
c
ε
E
(
)
soluzione:
e
a
0
eff
Un condensatore è costituito da due armature piane e parallele diµforma quadrata separate da aria, di
2 −1
0
lato $ = 5,0(!, distanti 1,0 mm all’istante ( = 0, che si stanno allontanando
tra loro di un decimo
di millimetro al secondo. La differenza di potenziale tra le armature è 1,0 ∙ 10- .. Calcolare la
corrente di spostamento che attraversa il condensatore nell’istante ( = 0, illustrando il
procedimento seguito.
42
Quesito 3
6
Ritieni che le ipotesi semplificative siano adeguate alla situazione reale? Potresti valutare
qualitativamente le differenze tra il caso reale e la soluzione trovata nel caso ideale?
Quesito
2
Quesito 2
Un condensatore è costituito da due armature piane e parallele di forma quadrata separate da aria, di
lato $ = 5,0(!, distanti 1,0 mm all’istante ( = 0, che si stanno allontanando tra loro di un decimo
di millimetro al secondo. La differenza di potenziale tra le armature è 1,0 ∙ 10- .. Calcolare la
corrente di spostamento che attraversa il condensatore nell’istante ( = 0, illustrando il
procedimento seguito.
Quesito 3
Una radiolina può ricevere trasmissioni radiofoniche sintonizzandosi su frequenze che
appartengono ad una delle tre seguenti bande: FM (Frequency Modulation): 88-108 MHz ; MW
(Medium Waves): 540-1600 KHz; e SW (Short Waves): 6,0-18,0 MHz. Quali sono le lunghezze
d’onda massime e minime delle tre bande di ricezione? In quale delle tre bande la ricezione di
un’onda elettromagnetica è meno influenzata dalla presenza degli edifici?
Quesito 4
Nello spazio vuoto è presente un campo elettrico 11112
/0 , la cui variazione media nel tempo, lungo una
6
direzione individuata dalla retta orientata 3, è di 3,0 ∙ 105 7∙8. Determinare l’intensità del campo
1
c = 3,00 · 108 m/s (velocità della luce nel vuoto)
ε0 = 8,85 · 10-12 F/m (costante dielettrica nel vuoto)
43
-7
µ0 = 4π · 10 H/m (permeabilità magnetica nel vuoto)
Ritieni che le ipotesi semplificative siano adeguate alla situazione reale? Potresti valutare
qualitativamente le differenze tra il caso reale e la soluzione trovata nel caso ideale?
Quesito
2
Quesito 2
Un condensatore è costituito da due armature piane e parallele di forma quadrata separate da aria, di
lato $ = 5,0(!, distanti 1,0 mm all’istante ( = 0, che si stanno allontanando tra loro di un decimo
di millimetro al secondo. La differenza di potenziale tra le armature è 1,0 ∙ 10- .. Calcolare la
corrente di spostamento che attraversa il condensatore nell’istante ( = 0, illustrando il
procedimento seguito.
Quesito 3
Una radiolina può ricevere trasmissioni
radiofoniche sintonizzandosi su frequenze che
dφ (E)
I s =bande:
ε0
appartengono ad una delle tre seguenti
FM (Frequency Modulation): 88-108 MHz ; MW
dt
(Medium Waves): 540-1600 KHz; e SW (Short Waves): 6,0-18,0 MHz. Quali sono le lunghezze
ΔVdelle tre bande la ricezione di
2 ricezione?
2 ΔV In quale
2
d’onda massime e minime delle tre
bande
di
φ (E) = L E = L
=L
soluzione:è meno influenzata
un’onda elettromagnetica
dalla presenza
d deglid0edifici?
+ vt
Quesito 4
Is = ε0
d 2 ΔV
v
L
= ε 0 L2 ΔV 2
dt d0 + vt
d0
Nello spazio vuoto è presente un campo elettrico 11112
/0 , la cui variazione media nel tempo, lungo una
6
direzione individuata dalla retta orientata 3, è di 3,0 ∙ 105 7∙8. Determinare l’intensità del campo
1
c = 3,00 · 108 m/s (velocità della luce nel vuoto)
ε0 = 8,85 · 10-12 F/m (costante dielettrica nel vuoto)
44
-7
µ0 = 4π · 10 H/m (permeabilità magnetica nel vuoto)
corrente di spostamento che attraversa il condensatore nell’istante ( = 0, illustrando il
procedimento seguito.
Quesito
3
Quesito 3
Una radiolina può ricevere trasmissioni radiofoniche sintonizzandosi su frequenze che
appartengono ad una delle tre seguenti bande: FM (Frequency Modulation): 88-108 MHz ; MW
(Medium Waves): 540-1600 KHz; e SW (Short Waves): 6,0-18,0 MHz. Quali sono le lunghezze
d’onda massime e minime delle tre bande di ricezione? In quale delle tre bande la ricezione di
un’onda elettromagnetica è meno influenzata dalla presenza degli edifici?
Quesito 4
Nello spazio vuoto è presente un campo elettrico 11112
/0 , la cui variazione media nel tempo, lungo una
6
direzione individuata dalla retta orientata 3, è di 3,0 ∙ 105 . Determinare l’intensità del campo
7∙8
1
c = 3,00 · 108 m/s (velocità della luce nel vuoto)
ε0 = 8,85 · 10-12 F/m (costante dielettrica nel vuoto)
µ0 = 4π · 10 -7 H/m (permeabilità magnetica nel vuoto)
q=−1,60 · 10−19 C (carica elettrone)
45
corrente di spostamento che attraversa il condensatore nell’istante ( = 0, illustrando il
procedimento seguito.
Quesito
3
Quesito 3
Una radiolina può ricevere trasmissioni radiofoniche sintonizzandosi su frequenze che
appartengono ad una delle tre seguenti bande: FM (Frequency Modulation): 88-108 MHz ; MW
(Medium Waves): 540-1600 KHz; e SW (Short Waves): 6,0-18,0 MHz. Quali sono le lunghezze
d’onda massime e minime delle tre bande di ricezione? In quale delle tre bande la ricezione di
un’onda elettromagnetica è meno influenzata dalla presenza degli edifici?
Quesito 4
Nello spazio vuoto è presente un campo elettrico 11112
/0 , la cui variazione media nel tempo, lungo una
6
direzione individuata dalla retta orientata 3, è di 3,0 ∙ 105 . Determinare l’intensità del campo
7∙8
FM
88-108 MHz
3.4-2.8 m
λν = c
soluzione:
MW
c luce nel vuoto)
c = 3,00 · 108 m/s (velocità della
λ=
nel vuoto) SW
ε0 = 8,85 · 10-12 F/m (costante dielettrica
ν
-7
µ0 = 4π · 10 H/m (permeabilità magnetica nel vuoto)
q=−1,60 · 10−19 C (carica elettrone)
1
46
540-1600 kHz
670-187 m
6-18 MHz
50-17 m
(Medium Waves): 540-1600 KHz; e SW (Short Waves): 6,0-18,0 MHz. Quali sono le lunghezze
d’onda massime e minime delle tre bande di ricezione? In quale delle tre bande la ricezione di
un’onda elettromagnetica è meno influenzata dalla presenza degli edifici?
Simulazione
Quesito
4della seconda prova di Fisica per gli esami di stato liceo scientifico
Quesito 4
a.s. 2015-2016 – 25 gennaio 2016
Lo studente deve svolgere un solo problema a sua scelta e tre quesiti a sua scelta
11112
Nello spazio vuoto è presente
un campo
elettrico
/0 , la
cuiprova
variazione
media nel tempo, lungo una
Tempo
massimo
assegnato
alla
sei ore
6
direzione individuata dalla retta orientata 3, è di 3,0 ∙ 105 . Determinare l’intensità del campo
7∙8
magnetico medio indotto, a una distanza R di 3,0(! dalla retta 3.
Cosa
accade all’aumentare di R?
1
c = 3,00 · 108 m/s (velocità della luce nel vuoto)
ε0 = 8,85 · 10-12 F/m (costante dielettrica nel vuoto)
µ0 = 4π · 10 -7 H/m (permeabilità magnetica nel vuoto)
q=−1,60 · 10−19 C (carica elettrone)
7
Quesito 5
Nel cristallo di sale (NaCl) gli ioni positivi e negativi
Na+ e Cl- si dispongono, alternandosi, ai
47
vertici di celle cubiche, con una distanza tra due consecutivi ioni Na+ (o Cl-) pari ad $ = 0,567-! .
(Medium Waves): 540-1600 KHz; e SW (Short Waves): 6,0-18,0 MHz. Quali sono le lunghezze
d’onda massime e minime delle tre bande di ricezione? In quale delle tre bande la ricezione di
un’onda elettromagnetica è meno influenzata dalla presenza degli edifici?
Simulazione
Quesito
4della seconda prova di Fisica per gli esami di stato liceo scientifico
Quesito 4
a.s. 2015-2016 – 25 gennaio 2016
Lo studente deve svolgere un solo problema a sua scelta e tre quesiti a sua scelta
11112
Nello spazio vuoto è presente
un campo
elettrico
/0 , la
cuiprova
variazione
media nel tempo, lungo una
Tempo
massimo
assegnato
alla
sei ore
6
direzione individuata dalla retta orientata 3, è di 3,0 ∙ 105 . Determinare l’intensità del campo
7∙8
magnetico medio indotto, a una distanza R di 3,0(! dalla retta 3.
Cosa
accade all’aumentare di R?
1
c = 3,00 · 108 m/s (velocità della luce nel vuoto)
ε0 = 8,85 · 10-12 F/m (costante dielettrica nel vuoto)
µ0 = 4π · 10 -7 H/m (permeabilità magnetica nel vuoto)
q=−1,60 · 10−19 C (carica elettrone)
soluzione:
φ (E) = π R 2 E
dφ (E)
dE
= µ 0 ε 0π R 2
dt
dt
R dE
B = µ0ε 0
2 dt
2π RB = µ0ε 0
Quesito 5
Nel cristallo di sale (NaCl) gli ioni positivi e negativi
Na+ e Cl- si dispongono, alternandosi, ai
48
vertici di celle cubiche, con una distanza tra due consecutivi ioni Na+ (o Cl-) pari ad $ = 0,567-! .
7
Quesito 5
Quesito
5
Simulazione della seconda prova di Fisica per gli esa
Nel cristallo di sale (NaCl) gli ioni positivi e negativi Na+ e Cl- si dispongono, alternandosi,
ai
a.s. 2015-2016
– 25 gennaio 2
vertici di celle cubiche, con una distanza tra due consecutivi ioni Na+
Cl-) parideve
ad $svolgere
= 0,567-!
. problema a sua sce
Lo(ostudente
un solo
Tempo massimo assegnato alla pro
Simulazione della seconda prova di Fisica per gli esami di stato liceo scientifico
a.s. 2015-2016 – 25 gennaio 2016
Lo studente deve svolgere un solo problema a sua scelta e tre quesiti a sua scelta
Tempo massimo assegnato alla prova sei ore
calcolare l'energia coulombiana per ione del cristallo, e d
rappresenta del valore sperimentale dell’energia di legame, pari
Quesito 6
8
In questo cristallo l'energia di legame è dovuta in buona parte all'interazione coulombiana tra gli
Un’onda
luminosa
non
polarizzata incide su un polarizzatore
ioni. Considerando una cella cubica contenente quattro ioni positivi
e quattro
ioni
negativi,
incide su un secondo polarizzatore P2 il cui asse di trasmission
calcolare l'energia coulombiana per ione del cristallo, e determinare quale percentuale essa
primo. Ovviamente da P2 non esce nessuna radiazione.
rappresenta del valore sperimentale dell’energia di legame, pari a 4,07 eV.
Dimostrare che ponendo un terzo polarizzatore P3 tra P1 e P2 , c
radiazione uscente da P2.
Quesito 6
Trovare:
- l'angolo α per cui l’intensità della radiazione uscente è m
Un’onda luminosa non polarizzata incide su un polarizzatore
P
radiazione
da essorispetto
uscentea quella (I0) dell’onda n
- 1 eil la
valore
di tale intensità
49
incide su un secondo polarizzatore P2 il cui asse di trasmissione è posto a 90° rispetto a quello del
Lo studente deve svolger
Tempo
L = 0, 283 nm
Quesito 5
soluzione:
L
EC =
qj
1
1 ⎛
1 e
1
q
=
8e
−3
+
3
∑ i ∑ j ≠i 4πε r 2 ⎜⎝ 4πε L 4πε
2 i
0 ij
0
0
= 4e
e ⎛
3
1 ⎞
−3
+
−
⎜
⎟
4πε 0 L ⎝
2
3⎠
e
1
−
2L 4πε 0
e
= 5,08 V
4πε 0 L
e
e
= 5,08 eV
4πε 0 L
3
1
−3 +
−
= −1, 456
2
3
1
Eione = EC / 8 = − ⋅1, 456 ⋅ 5, 08 eV = −3, 70 eV = 0,91 E legame
2
quale informazione ne ricaviamo?
50
e ⎞
3L ⎟⎠
2L
3L
calcolare l'energia coulombiana
rappresenta del valore sperimenta
Quesito 6
Un’onda luminosa non polarizza
incide su un secondo polarizzator
primo. Ovviamente da P2 non esc
Dimostrare che ponendo un terzo
radiazione uscente da P2.
Trovare:
- l'angolo α per cui l’intensi
- il valore di tale intensità ri
calcolare l'energia coulombiana per ione del cristallo, e determinare quale percentuale essa
rappresenta del valore sperimentale dell’energia di legame, pari a 4,07 eV.
Quesito
6
Quesito 6
Un’onda luminosa non polarizzata incide su un polarizzatore P1 e la radiazione da esso uscente
incide su un secondo polarizzatore P2 il cui asse di trasmissione è posto a 90° rispetto a quello del
primo. Ovviamente da P2 non esce nessuna radiazione.
Dimostrare che ponendo un terzo polarizzatore P3 tra P1 e P2 , che forma un angolo α con P1, ci sarà
radiazione uscente da P2.
Trovare:
- l'angolo α per cui l’intensità della radiazione uscente è massima;
- il valore di tale intensità rispetto a quella (I0) dell’onda non polarizzata.
Griglia di Valutazione dei Quesiti
Indicatori per la valutazione
COMPRENSIONE e CONOSCENZA
Comprende la richiesta.
Conosce i contenuti.
ABILITA' LOGICHE e RISOLUTIVE
È in grado di separare gli elementi dell’esercizio evidenziandone i rapporti.
Usa un linguaggio appropriato.
Sceglie strategie risolutive adeguate.
CORRETTEZZA dello SVOLGIMENTO
Esegue calcoli corretti.
Applica Tecniche e Procedure, anche grafiche, corrette.
51
calcolare l'energia coulombiana per ione del cristallo, e determinare quale percentuale essa
rappresenta del valore sperimentale dell’energia di legame, pari a 4,07 eV.
Quesito
6
Quesito 6
caso discusso nel Walker Cap. 18.8 p. 843
Un’onda luminosa non polarizzata incide su un polarizzatore P1 e la radiazione da esso uscente
incide su un secondo polarizzatore P2 il cui asse di trasmissione è posto a 90° rispetto a quello del
primo. Ovviamente da P2 non esce nessuna radiazione.
Dimostrare che ponendo un terzo polarizzatore P3 tra P1 e P2 , che forma un angolo α con P1, ci sarà
radiazione uscente da P2.
Trovare:
- l'angolo α per cui l’intensità della radiazione uscente è massima;
- il valore di tale intensità rispetto a quella (I0) dell’onda non polarizzata.
soluzione:
Griglia
di Valutazione dei Quesiti
per un fascio non polarizzato l’intensità trasmessa da un polarizzatore è metà della intensità
entrante;
per un per
fascio
polarizzato l’intensità trasmessa da un secondo polarizzatore ad angolo ϑ è
Indicatori
la valutazione
1
I = I 0 cos 2 ϑ
2
COMPRENSIONE e CONOSCENZA
l’intensità trasmessa dal sistema dei tre polarizzatori è quindi
1
1
I = I 0 cos ϑ cos 2 ( 90 − ϑ ) = I 0 cos 2 ϑ sin 2 ϑ = I 0 sin 2 2ϑ
2
2
8
ABILITA' LOGICHE e RISOLUTIVE 0
2ϑ =1dell’esercizio
per ϑ = 45 evidenziandone i rapporti.
È in gradomassimo
di separarediglisin
elementi
Comprende la richiesta.
1
Conosce i contenuti.
2
Usa un linguaggio
1 appropriato.
Sceglie Istrategie
risolutive
adeguate.
I
max =
8
CORRETTEZZA dello SVOLGIMENTO
Esegue calcoli corretti.
Applica Tecniche e Procedure, anche grafiche, corrette.
52
53