1 FISICA Programma effettivamente svolto Classe V A Liceo

FISICA
Classe V A
Programma effettivamente svolto
Liceo Ginnasio salesiano "San Giovanni Bosco"
Anno scolastico 2014-2015
La carica elettrica e la legge di Coulomb
L’elettrizzazione per strofinio
elettrizzazione per strofinio, semplici esperimenti, l'ipotesi di Franklin, il modello microscopico, corpi
positivi, negativi, neutri; elettrizzazione per strofinio nella vita quotidiana
I conduttori e gli isolanti elettrici,
definizioni, cenni ai semiconduttori, il modello microscopico, l'elettrizzazione per contatto dei
conduttori, suddivisione della carica in parti uguali
La definizione operativa della carica elettrica
l'elettroscopio e il suo funzionamento, costruzione di un elettroscopio da parte degli studenti, la misura
della carica elettrica, il coulomb, la carica elettrica elementare, legge di conservazione della carica
elettrica
La legge di Coulomb
la forza di Coulomb: modulo, direzione e verso
variazione della forza di Coulomb al variare delle cariche (mantenendo fissa la distanza)
variazione della forza di Coulomb al variare della distanza (mantenendo fisse le cariche) e grafico F-r
del modulo della forza in funzione della distanza tra le cariche;
la costante dielettrica assoluta del vuoto, il principio di sovrapposizione
La legge di Gravitazione Universale
Analogie e differenze tra la forza elettrica e la forza gravitazionale
L'esperimento di Coulomb, descrizione dell'esperimento, modulo della forza in funzione dell'angolo
La forza di Coulomb nella materia,
la costante dielettrica relativa, la legge di Coulomb nella materia, la costante dielettrica assoluta, la
legge di Coulomb nella forma generale, valori di costanti dielettriche relative per diversi materiali
L’elettrizzazione per induzione,
attrazione di un corpo scarico da parte di uno carico, induzione elettrostatica, reversibilità; carica di un
conduttore neutro per induzione; la messa a terra di un conduttore, l'elettròforo di Volta
Metodi di elettrizzazione a confronto
La polarizzazione, la spiegazione della forza di Coulomb nel mezzo attraverso la polarizzazione
Risoluzione di problemi sugli argomenti trattati
Il campo elettrico e il potenziale
Vettore campo elettrico
forza elettrica come forza a distanza; concetto di campo; vettore campo elettrico e metafora del telo
elastico; carica di prova e forza agente su essa, definizione del vettore campo elettrico, unità di misura;
calcolo della forza elettrica agente su una carica qualunque (noto il campo elettrico in quella zona)
Campo elettrico di una carica puntiforme nel vuoto, in un mezzo materiale isolante, rappresentazione
Campo elettrico di più cariche puntiformi
Linee del campo elettrico
visualizzazione tramite fili, costruzione delle linee di campo e proprietà, campo di una carica
puntiforme, campo di due cariche puntiformi
Il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie,
la portata di un fluido attraverso una superficie perpendicolare, parallela, inclinata in modo qualunque
rispetto alla velocità del fluido (con dimostrazione), il vettore superficie, flusso del vettore velocità
attraverso la superficie orientata come prodotto scalare
Il flusso del campo elettrico attraverso una superficie e il teorema di Gauss (senza dimostrazione)
Il flusso del campo elettrico attraverso una superficie piana e un campo elettrico costante
Il flusso del campo elettrico attraverso una superficie non piana o su cui il campo elettrico non sia
costante (con i calcoli)
Teorema di Gauss per il campo elettrico (senza dimostrazione)
L'energia
il lavoro, l'energia, forze conservative e non, definizione generale dell'energia potenziale U associata
ad una forza conservativa; l'energia potenziale gravitazionale della forza peso, l'energia potenziale
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gravitazionale di Newton, l'energia potenziale elastica di una molla; l'energia cinetica, la quantità di
moto di una particella e di un sistema di n-particelle;
L'energia potenziale elettrica
energia potenziale della forza di Coulomb nel caso di due cariche puntiformi, grafico dell'energia
potenziale tra due cariche di ugual segno in funzione della distanza, cenni al calcolo con i limiti;
Il potenziale elettrico,
definizione di potenziale elettrico per un sistema di N cariche; grandezze scalari e vettoriali che
descrivono un sistema di cariche; la differenza di potenziale elettrico, il moto spontaneo delle cariche
elettriche, unità di misura del potenziale elettrico, il potenziale di una carica puntiforme e la sua
indipendenza dalla carica di prova (con dimostrazione), l'elettrocardiogramma
Le superfici equipotenziali
definizione di superficie equipotenziale, superfici equipotenziali del campo elettrico generato da una
singola carica puntiforme e visualizzazione; proprietà fondamentale delle superfici equipotenziali,
superfici equipotenziali di un campo elettrico uniforme e visualizzazione;
la perpendicolarità tra linee di campo e superfici equipotenziali (con dimostrazione nel caso di un
campo elettrico uniforme),
cenni alle linee di campo e alle superfici equipotenziali per un sistema formato da un dipolo elettrico
La deduzione del campo elettrico dal potenziale, con dimostrazione; equivalenza delle descrizioni
attraverso il campo elettrico o il potenziale; una seconda unità di misura per il campo elettrico
La circuitazione del campo elettrostatico
definizione della circuitazione del vettore E lungo una linea chiusa orientata L, la circuitazione in
fluidodinamica, il significato della circuitazione del campo elettrico, campo elettrico conservativo
Risoluzione di problemi sugli argomenti trattati
Fenomeni di elettrostatica, verso le equazioni di Maxwell
La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico,
equilibrio elettrostatico, la localizzazione della carica ed esperimenti; il valore della densità
superficiale di carica, legame tra densità di carica e curvature di un conduttore;
Il campo elettrico e il potenziale in un conduttore all'equilibrio
Il campo elettrico all'interno di un conduttore carico in equilibrio e sulla superficie di un conduttore
carico in equilibrio, il potenziale elettrico in un conduttore carico in equilibrio,
un'applicazione del teorema di Gauss (perché, in un conduttore carico in equilibrio elettrostatico, la
carica netta si trova sulla superficie)
Il problema generale dell'elettrostatica,
in cosa consiste, il teorema di Coulomb, le convenzioni per lo zero del potenziale
La capacità elettrostatica di un conduttore
definizione di capacità per un conduttore isolato, unità di misura, il potenziale di una sfera carica
isolata, la capacità di una sfera conduttrice isolata (con dimostrazione) e sua interpretazione
Il condensatore
condensatore piano, rappresentazione schematica, carica di un condensatore per induzione;
la capacità di un condensatore,
il campo elettrico generato da un piano di carica (modulo
, senza dimostrazione),
il campo elettrico generato da un condensatore piano (con dimostrazione),
andamento ideale delle linee di campo elettrico all'interno di un condensatore piano, andamento reale
delle linee di campo elettrico generate da un condensatore piano;
la capacità di un condensatore piano in funzione del materiale isolante e delle caratteristiche
geometriche (estensione delle armature, distanza, materiale isolante), con dimostrazione; la tastiera dei
computer, cenni ai sitemi touch-screen capacitivi;
collegamento di condensatori in serie e in parallelo, calcolo della capacità equivalente in serie e in
parallelo
Due equazioni di Maxwell scritte nel caso statico: il teorema di Gauss per il campo elettrico e il teorema
della circuitazione in elettrostatica (cosa dicono, cosa significano, quali le conseguenze)
Risoluzione di problemi sugli argomenti trattati
La corrente elettrica
L'intensità della corrente elettrica
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la corrente elettrica in un filo metallico, nelle soluzioni elettrolitiche; analogia tra il moto delle cariche
elettriche e quello di un liquido; l'intensità di corrente elettrica per un filo percorso da corrente; unità di
misura, amperometro; il verso della corrente elettrica, la corrente continua
I generatori di tensione e i circuiti elettrici
analogia con il caso idraulico, generatore ideale di tensione continua; i circuiti elettrici, schemi circuitali,
collegamento di conduttori in serie e in parallelo
La prima legge di Ohm
esperimento per trovare come varia l'intensità di corrente in un conduttore al variare della d.d.p; esempi
di curve caratteristiche di conduttori, la prima legge di Ohm, conduttori ohmici, la resistenza elettrica,
l'unità di misura, resistori
Resistori in serie e in parallelo,
circuiti formati da un generatore di tensione collegato ad una rete di resistori, resistenza equivalente della
rete di resistori, resistenza equivalente di più resistori in serie e in parallelo (senza dimostrazioni),
risoluzione di un circuito in casi semplici
Le leggi di Kirchhoff,
definizione di nodo, maglia, ramo di un circuito; la legge dei nodi (senza la conseguenza del principio di
conservazione della carica elettrica), la legge delle maglie (senza la conseguenza del principio di
conservazione dell'energia)
Risoluzione di problemi sugli argomenti trattati
Fenomeni magnetici fondamentali e campo magnetico
La forza magnetica e le linee del campo magnetico
magneti naturali, sostanze ferromagnetiche, le forze tra i poli magnetici, il campo magnetico, il campo
magnetico terrestre, magnete di prova, la direzione e il verso del campo magnetico, le linee di campo,
confronto tra campo magnetico e campo elettrico, impossibilità di ottenere poli magnetici isolati
Forze tra magneti e correnti
esperimento di Oesterd, il campo magnetico generato da un filo percorso da corrente, l'esperienza di
Faraday, verso della forza magnetica con la regola della mano destra
Forze tra correnti
esperimento di Ampère, legge di Ampère, permeabilità magnetica del vuoto, espressione della forza di
Ampère nel Sistema Internazionale, la definizione dell'ampere e del coulomb
L'intensità del campo magnetico
descrizione di esperimenti per determinare il modulo del campo magnetico, modulo e unità di misura
La forza magnetica su un filo percorso da corrente (anche come prodotto vettoriale)
Risoluzione di problemi sugli argomenti trattati
CLIL - prerequisiti: Elementi di fisica delle particelle elementari
I nuclei degli atomi, ordine di grandezza, cenni alle forze nucleari, i protoni e i neutroni;
Le frontiere della fisica: la fisica delle particelle fondamentali, la fisica cosmoparticellare
L'inizio della fisica delle particelle: le antiparticelle e l'antimateria, i raggi cosmici (anche pag.732),
positone e muone,
Cenni ai neutrini, ai quark, agli acceleratori di particelle, ai barioni, ai mesoni
Il Bosone di Higgs,
Articolo sulla fisica delle particelle elementari (particella di Higgs e metafora di David Miller,
acceleratori di particelle, cenni al Modello Standard, sondare la materia con le particelle, LHC, rivelatori
di particelle)
CLIL - Elementary particles and Higgs Boson (Physics in English)
Prestigious quotes on Higgs Boson:
 What happened during the earliest moments after the creation of the Universe in the Big Bang
 Three principles consequences of the underlying law of the elementary particles and their interactions
 Why experiments on particle physics are critical (in Lisa Randall's interview).
 What are "subatomic-particle-smashers" (colliders). Which is the difference between "subatomicparticle-smashers" and "atom smashers"?
 Why do particle physicists have to build giant colliders to do their work? How do they work?
L'insegnante
Per la classe
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