Scheda di programmazione individuale as 2016/ 2017
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LICEO SCIENTIFICO STATALE “TALETE” Scheda di programmazione individuale a.s. 2016/ 2017 Materia FISICA Classe 4M Docente Prof.ssa FRANCESCA CAPODIFERRO Profilo della classe La classe è costituita da 19 alunni, di cui uno proveniente da un’altra sezione. La classe risulta partecipativa e disponibile al dialogo educativo. Finalità e obiettivi specifici Coerentemente con le linee programmatiche per il triennio del dipartimento di fisica il corso ha le seguenti finalità e obiettivi: Finalità: In questa fase della vita scolastica lo studio della fisica cura e sviluppa in particolare: 1. la comprensione dei procedimenti caratteristici dell’indagine scientifica, che si articolano in un continuo rapporto tra costruzione e attività sperimentale; 2. la capacità di reperire informazioni, di utilizzarle in modo autonomo e finalizzato e di comunicarle con un linguaggio scientifico; 3. la capacità di analizzare e schematizzare situazioni reali e di affrontare problemi concreti, anche al di fuori dello stretto ambito disciplinare; 4. la capacità di riconoscere i fondamenti scientifici presenti nelle attività tecniche; 5. la consapevolezza delle potenzialità, dello sviluppo e dei limiti delle conoscenze scientifiche; 6. la capacità di cogliere le relazioni tra lo sviluppo delle conoscenze fisiche e quello del contesto umano storico e tecnologico; 7. la capacità di cogliere l’importanza del linguaggio matematico come potente strumento nella descrizione del mondo e di utilizzarlo adeguatamente. Obiettivi : Alla fine del triennio l’alunno dovrà possedere, sotto l’aspetto concettuale, i contenuti previsti dal programma ed essere in grado di: 1. inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse, riconoscendo analogie e differenze, proprietà varianti e invarianti; 2. collegare le conoscenze acquisite con le implicazioni della realtà quotidiana; 3. riconoscere l’ambito di validità delle leggi scientifiche; 4. conoscere, scegliere e gestire strumenti matematici adeguati e interpretarne il significato fisico; 5. formulare ipotesi di interpretazione dei fenomeni osservati, dedurre conseguenze e proporre verifiche; 6. scegliere tra diverse schematizzazioni esemplificative la più idonea alla soluzione di un problema reale; 7. valutare l’attendibilità dei risultati sperimentali ottenuti; 8. utilizzare il linguaggio specifico della disciplina; 9. comunicare in modo chiaro e sintetico le procedure seguite nelle proprie indagini, i risultati raggiunti e il loro significato. Metodi e Strumenti Lezione frontale Esperimenti di laboratorio con scrittura di relazioni di laboratorio Uso del laboratorio di informatica e audiovisivi Sviluppo dei temi secondo modalità e con un ordine coerenti con gli strumenti concettuali e con le conoscenze matematiche già in possesso degli studenti o contestualmente acquisite nel corso parallelo di Matematica. Verifiche e Criteri di valutazione Nell’ambito della programmazione del dipartimento di Fisica sono stati condivisi i criteri generali della valutazione e sono state evidenziate le caratteristiche specifiche della Fisica. La valutazione globale di Fisica avverrà su tre livelli. 1. Colloquio orale: la valutazione tenderà alla verifica del raggiungimento degli obiettivi specifici di quel modulo e avverrà sia tramite un’interrogazione tradizionale sia attraverso la partecipazione a dibattiti e discussioni in classe su opportune domande stimolo. Nell’ambito delle verifiche orali si intendono constatare: le capacità di sintesi, di collegamento e di riflessione dell‘alunno; nella valutazione si farà riferimento ai seguenti parametri: 1 ) progresso rispetto ai livelli di partenza; 2) livello cognitivo raggiunto; 3 ) capacità espositiva; 4) interessi e capacità particolari evidenziati; tali parametri valutativi saranno quantificati nella modalità esplicitata dalla griglia allegata. 2. Attività di laboratorio: verrà effettuata una valutazione delle relazioni prodotte tenendo conto anche della capacità di progettazione e della capacità di lavorare in gruppo. La valutazione si baserà, oltre che sui risultati delle verifiche precedentemente descritte, sull’osservazione sistematica: della partecipazione attiva al dialogo didattico-educativo della quantità, continuità e qualità del lavoro eseguito a casa. 3. Prova scritta: si ritiene che all’interno del punteggio attribuito ad ogni quesito debbano valutarsi i seguenti aspetti con i seguenti pesi. Abilità Conoscenza delle leggi fisiche Pesi 3 Utilizzo di queste nell’ambito di un corretto svolgimento dello specifico quesito 2 Valutazione dell’ordine di grandezza del risultato previsto 1 Chiarezza, linearità e uso corretto del linguaggio scientifico 2 Ottimizzazione della strategia di risoluzione 2 Per ogni prova scritta saranno esplicitati alla consegna gli obiettivi che si intendono verificare; le verifiche scritte di matematica ( almeno 2 per il primo trimestre e almeno 3 per il secondo pentamestre) saranno sia di tipo sommativo che formativo, costituite da più esercizi indipendenti fra loro; a ciascun esercizio sarà assegnato un suo punteggio in base alle difficoltà che presenti; il voto finale si otterrà sommando i punteggi parziali attribuiti in base agli obiettivi da verificare ne valutando i vari errori nel seguente ordine di importanza: 1 ) concettuale; 2 ) di calcolo; 3 ) imperfezioni; successivamente le verifiche verranno discusse in classe con ciascun alunno in modo che l‘interessato possa rendersi conto degli errori commessi. La valutazione si baserà, oltre che sui risultati delle verifiche precedentemente descritte, sull’osservazione sistematica: della partecipazione attiva al dialogo didattico-educativo della quantità, continuità e qualità del lavoro eseguito a casa. Attività di recupero e di sostegno Per le caratteristiche della materia che si sviluppa a. spirale, il recupero avviene costantemente riprendendo concetti e procedimenti noti, in contesti diversi. La metodologia del lavoro svolto in classe, con una prevalenza della lezione partecipata, permette un’attività di sostegno in itinere. Per il recupero delle capacità di calcolo e logiche è importante la correzione in classe sia delle verifiche sia degli esercizi assegnati per casa. Le attività di recupero saranno programmate ed attuate sulla base dei criteri didattico-metodologici definiti dal collegio docenti e dai consigli di classe e delle indicazioni organizzative approvate dal consiglio di istituto, in conformità con quanto previsto dalla normativa in vigore. Contenuti del percorso formativo Modulo Modulo 1 Unità Didattica 1. La termodinamica Il calore e i cambiamenti di stato Temi Calore e lavoro. Capacità e calore specifico. Il calorimetro. Il passaggio del calore nella materia (conduzione, convezione, irraggiamento) I passaggi tra stati di aggregazione. Fusione,solidificazione, vaporizzazione e condensazione. Il vapore saturo e la sua pressione. Condensazione e temperatura critica. La sublimazione. 2. Primo Gli scambi di energia. L’energia interna di un sistema fisico. Il Principio della principio zero della termodinamica. Trasformazioni reali e quasi Termodinamica statiche. Il lavoro termodinamico. Primo principio della termodinamica e sue applicazioni. Calori specifici dei gas perfetti. La trasformazioni adiabatiche. 3. Secondo Principio della Le macchine termiche. Primo enunciato: Lord Kelvin. Secondo enunciato: Clausius. Terzo enunciato: il rendimento. Modulo Unità Didattica Termodinamica Modulo 2 Trasformazioni reversibili e irreversibili. Teroema di Carnot. Ciclo di Carnot. Rendimento di una macchina di Carnot. Il motore dell’automobile. Il frigorifero. 4. Entropia e disordine La disuguaglianza di Clausius. L’entropia. L’entropia di un sistema isolato. Il quarto enunciato del secondo principio. L’entropia di un sistema non isolato. Il secondo principio dal punto di vista molecolare. Stati macroscopici e microscopici. L’equazione di Boltzmann per l’entropia. Il terzo principio della termodinamica. 1. Le onde elastiche Le onde. Fronti d’onda e raggi. Le onde periodiche. Le onde armoniche. L’interferenza. L’interferenza in un piano e nello spazio. 2. Il suono Le onde sonore. Le caratteristiche del suono. I limiti dell’udibilità. L’eco. Le onde stazionarie. I battimenti. L’effetto Doppler. 3. Le onde luminose Onde e corpuscoli. L’irradiamento e l’intensità di radiazione. Le grandezze fotometriche. L’interferenza della luce. Il fenomeno della diffrazione. La diffrazione della luce. Il reticolo di diffrazione. I colori e la lunghezza d’onda. L’emissione e l’assorbimento della luce. 1. La carica elettrica e la Legge di Coulomb L’elettrizzazione per strofinio. I conduttori e gli isolanti. La definizione operativa di carica elettrica. La Legge di Coulomb. L’esperimento di Coulomb. La forza di Coulomb nella materia. L’elettrizzazione per induzione. 2. Il campo elettrico Il vettore campo elettrico. Il campo elettrico di una carica puntiforme. Le linee di campo elettrico. Il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie. Il flusso di campo elettrico e il teroema di Gauss. Il campo elettrico di una distribuzione piana infinita di carica. Altri campi elettrici con particolari simmetrie. 3. Il potenziale elettrico L’energia potenziale elettrica. Il potenziale elettrico. Le superfici equipotenziali. La deduzione del campo elettrico dal potenziale. La circuitazione del campo elettrostatico. 4. Fenomeni di elettrostatica La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio eletrrostatico. Il campo elettrico e il potenziale in un conduttore all’equilibrio. Il problema generale dell’elettrostatica. La capacità di un conduttore. Il condensatore. La capacità del condensatore sferico. Condensatori in serie e parallelo. Energia immagazzinata in un condensatore. Verso le equazioni di Onde Modulo 3 Temi Il campo elettrico Modulo Unità Didattica Temi Maxwell. 5. La corrente elettrica continua L’intensità della corrente elettrica. I generatori di tensione e i circuiti elettrici. La prima legge di Ohm. I resistori in serie e in parallelo. Le leggi di Kirchoff. La trasformazione dell’energia elettrica. La forza elettromotrice. 6. La corrente elettrica nei metalli I conduttori metallici. La seconda legge di Ohm. La dipendenza della resistività dalla temperatura. Carica e scarica di un condensatore. L’estrazione degli elettroni da un metallo L’effetto Volta. L’effetto termoelettrico e la termocoppia. 7. La corrente Le soluzioni elettrolitiche. L’elettrolisi. Le leggi di Faraday per elettrica nei l’elettrolisi. Le pile e gli accumulatori. La conducibilità nel gas. liquidi e nei gas I raggi catodici. 8. La forza magnetica Prime evidenze sperimentali. Saperi minimi Obiettivi Finali Consolidare e approfondire le conoscenze sui principi della termodinamica. Comprendere il modello fisico di onda, in particolare per rappresentare i fenomeni acustici e luminosi. Comprendere il significato delle grandezze introdotte per la descrizione dei fenomeni dell’elettrostatica. Saper fornire esempi semplici tratti dalla realtà quotidiana in relazione ai concetti fondamentali della fisica. Obiettivi Intermedi Apprendere a: 1. Individuare le variabili significative dei fenomeni analizzati in classe 2. Risolvere problemi semplici 3. Sapere gestire equazioni contenenti le grandezze fisiche fondamentali 4. Saper descrivere semplici esperimenti con linguaggio scritto e/o orale adeguato Contenuti MODULO Modulo 1: I principi della termodinami ca Unità didattica Comprendere le caratteristiche di un sistema termodinamico. Distinguere le trasformazioni reali da quelle quasistatiche. Riconoscere i diversi tipi di trasformazione termodinamica e le loro rappresentazioni grafiche. Applicare il primo principio della termodinamica nelle trasformazioni isoterme, isocore, isobare, adiabatiche e cicliche. 1.I principi della Comprendere i diversi enunciati del secondo principio della termodinamica termodinamica. Distinguere tra trasformazioni reversibili e irreversibili. Comprendere il rendimento di una macchina termica, il teorema di Carnot e il funzionamento della macchina di Carnot. Conoscere il funzionamento di un frigorifero. 2.Entropia e disordine 1.Le onde elastiche Modulo 2: 2.Il suono Onde 3.Le onde luminose Modulo 3: Il campo elettrico Obiettivi relativi al sapere e al saper fare 1.La legge di Coulomb e il campo elettrico Conoscere la disuguaglianza di Clausius e comprendere le variazioni di entropia nelle trasformazioni termodinamiche, in particolare per un sistema isolato. Comprendere la relazione tra probabilità ed entropia. Distinguere i vari tipi di onda e saper individuare le caratteristiche di un’onda, in particolare di un’onda armonica. Conoscere il principio di sovrapposizione e distinguere le condizioni per l’interferenza costruttiva e distruttiva. Distinguere le caratteristiche di un’onda sonora. Comprendere il concetto di onda stazionaria. Saper distinguere come intervengono frequenza, lunghezza d’onda e velocità nell’effetto Doppler. Distinguere tra irradiamento e intensità della radiazione luminosa. Comprendere l’esperimento di Young e il fenomeno dell’interferenza della luce, in particolare l’espressione trigonometrica delle formule per l’interferenza. Comprendere il fenomeno della diffrazione della luce. Conoscere il fenomeno dell’emissione e dell’assorbimento della luce. Conoscere i metodi di elettrizzazione e il significato di carica elementare. Saper applicare la forza di Coulomb e il principio di sovrapposizione. Calcolare il campo elettrico in prossimità di una carica o di semplici distribuzioni di cariche. Comprendere il significato di linee di campo per rappresentare il campo elettrico prodotto da una carica o da semplici distribuzioni di cariche. Conoscere il teorema di Gauss e saperlo applicare per calcolare principali campi elettrici con particolari simmetrie. 2.Il potenziale elettrico 3.Fenomeni di elettrostatica Comprendere il concetto di energia potenziale e di potenziale elettrico. Calcolare il potenziale elettrico di una carica puntiforme. Dedurre il valore del campo elettrico dalla conoscenza locale del potenziale. Comprendere il significato di campo conservativo e il suo legame con il valore della circuitazione. Comprendere il concetto di equilibrio elettrostatico e come interviene nella deduzione del campo elettrico e del potenziale. Conoscere la capacità di un condensatore piano e come determinare la capacità di condensatori in serie e in parallelo. Calcolare l’energia immagazzinata in un condensatore. CRITERI DI VALUTAZIONE PER LE VERIFICHE ORALI CONOSCENZE CAPACITA’ COMPETENZE Rifiuto di acquisire e/o di Non verificabili sostenere la verifica Non verificabili VALUTAZIONE IN DECIMI 1-2 Quasi nulle Non sa applicare conoscenze le Non si orienta anche se guidato 3 Sommarie, frammentarie, limitate a pochi argomenti e non corrette dei contenuti Non sa applicare le Si orienta poco, anche se conoscenze, usa un guidato e non riesce ad linguaggio improprio e effettuare collegamenti e/o approssimativo a compiere sintesi; scarsa consequenzialità logica 4 Superficiali; errori nella terminologia, non sempre distingue i contenuti e li collega fra loro in modo frammentario Incerto: ha bisogno di guida; applica le conoscenze in modo meccanico e ripetitivo; usa un linguaggio poco 5 Ha difficoltà nel compiere sintesi semplici e nella comprensione dei concetti, nonché rigoroso e non chiaro nell’effettuare collegamenti disciplinari. Conosce e comprende i Riesce a compiere Compie analisi e semplici contenuti essenziali semplici applicazioni dei sintesi solo se contenuti; usa un guidato; rielabora linguaggio per lo più parzialmente i contenuti; chiaro e corretto mostra qualche incertezza nei collegamenti. 6 Ha una conoscenza Sa applicare i contenuti a discreta, ma non diversi contesti con parziale autonomia;usa un approfondita dei contenuti linguaggio disciplinari chiaro e appropriato; applica con consapevolezza; utilizza un linguaggio corretto Compie analisi e sintesi semplici; rielabora autonomamente i contenuti; presenta discrete capacità di effettuare collegamenti disciplinari e/o interdisciplinari. Elabora con poche incertezze 7 Collega fra loro ed applica a diversi contesti i Ha una conoscenza contenuti acquisiti; usa un completa e approfondita linguaggio rigoroso e dei contenuti chiaro Compie autonome operazioni di analisi e di sintesi; sa esprimere giudizi argomentati e rielaborare criticamente i contenuti. Elabora con sicurezza Applica autonomamente le conoscenze ricercando Complete, approfondite, diverse soluzioni, è arricchite da originale nelle soluzioni; approfondimnti personali utilizza un linguaggio rigoroso, chiaro e pertinente Rielabora in modo personale e critico i contenuti appresi; effettua sintesi anche interdisciplinari; ha raggiunto autonomia e correttezza argomentativa nella formulazione dei giudizi. Elabora con padronanza 8 9-10 PROGRAMMA DI FISICA a.s. 2016/ 2017 Classe 4M Docente Prof.ssa FRANCESCA CAPODIFERRO Libro di testo: Ugo Amaldi “L’Amaldi per i licei scientifici.blu 1” Meccanica e termodinamica Zanichelli Ugo Amaldi “L’Amaldi per i licei scientifici.blu 2” Onde. Campo elettrico e magnetico Zanichelli Primo Periodo Modulo 1: La termodinamica Unità 1: Il calore e i cambiamenti di stato Lavoro, calore e temperatura – La misurazione del calore – Le sorgenti di calore e il potere calorifico Conduzione e convezione – L’irraggiamento – L’effetto serra – Passaggi tra stati d’aggregazione – La fusione e la solidificazione – La vaporizzazione e la condensazione – Il vapore saturo e la sua pressione – La condensazione e la temperatura critica – Il vapore d’acqua nell’atmosfera Unità 2: Il primo principio della termodinamica Gli scambi di energia tra un sistema e l’ambiente – Le proprietà dell’energia interna di un sistema – Trasformazione reali e trasformazioni quasistatiche – Il lavoro termodinamico – L’enunciato del primo principio della termodinamica – Applicazione del primo principio – I calori specifici del gas perfetto – Le trasformazioni adiabatiche. Unità 3: Il secondo principio della termodinamica Le macchine termiche – Primo enunciato: Lord Kelvin – Secondo enunciato: Rudolf Clausius – Terzo enunciato: il rendimento – Trasformazioni reversibili e irreversibili – Il teorema di Carnot – Il ciclo di Carnot – Il rendimento della macchina di Carnot – Il motore dell’automobile – Il frigorifero. Unità 4: Entropia e disordine La disuguaglianza di Clausius – L’entropia – L’entropia di un sistema isolato – Il quarto enunciato del secondo principio – L’entropia di un sistema non isolato – Il secondo principio dal punto di vista molecolare – Stati macroscopici e stati microscopici – L’equazione di Boltzmann per l’entropia – Il terzo principio della termodinamica. Modulo 2: Le onde Unità 1: Le onde meccaniche I moti ondulatori – Fronti d’onda e raggi – Le onde periodiche – Le onde armoniche – L’interferenza – L’interferenza in un piano e nello spazio – La diffrazione. Unità 2: Il suono Le onde sonore – Le caratteristiche del suono – La riflessione delle onde e l’eco – La risonanza e le onde stazionarie – I battimenti – L’effetto Doppler. Secondo Periodo Unità 3: Fenomeni luminosi Onde e corpuscoli – Le onde luminose e i colori – L’energia della luce – Le grandezze fotometriche – Il principio di Huygens – La riflessione e la diffusione della luce – La rifrazione della luce – Angolo limite e riflessione totale – L’interferenza della luce e l’esperimento di Young – La diffrazione della luce – Il reticolo di diffrazione. Modulo 3: Il campo elettrico Unità 1: La carica elettrica e la legge di Columb L’elettrizzazione per strofinio – I conduttori e gli isolanti – La definizione operativa della carica elettrica – La legge di Coulomb – L’esperimento di Coulomb – La forza di Coulomb nella materia – L’elettrizzazione per induzione – La polarizzazione degli isolanti. Unità 2: Il campo elettrico Il vettore campo elettrico – Il campo elettrico di una carica puntiforme – Le linee del campo elettrico – Il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie – Il flusso del campo elettrico e il teorema di Gauss – Il campo elettrico di una distribuzione piana e infinita di carica – Altri campi elettrici con particolari simmetrie – Dimostrazione delle formule relative ai campi elettrici con particolari simmetrie. Unità 3: Il potenziale elettrico L’energia potenziale elettrica – Il potenziale elettrico e la differenza di potenziale – Le superfici equipotenziali – Il calcolo del campo elettrico dal potenziale – La circuitazione del campo elettrico. Unità 4:Fenomeni di elettrostatica Conduttori in equilibrio elettrostatico: la distribuzione della carica – Conduttori in equilibrio elettrostatico: il campo elettrico e il potenziale – Il problema generale dell’elettrostatica – La capacità di un conduttore – Sfere conduttrici in equilibrio elettrostatico – Il condensatore – I condensatori in parallelo e in serie – L’energia immagazzinata in un condensatore – Verso le equazioni di Maxwell. Unità 5:La corrente elettrica continua L’intensità della corrente elettrica – I generatori di tensione e i circuiti elettrici – La prima legge di Ohm – I resistori in serie e in parallelo – Le leggi di Kirchhoff – L’effetto Joule: trasformazione di energia elettrica in energia interna – La forza elettromotrice e la resistenza interna di un generatore di tensione. Unità 6:La corrente elettrica nei metalli I conduttori metallici – La seconda legge di Ohm e la resistività – Applicazioni della seconda legge di Ohm – La dipendenza della resistività dalla temperatura – Carica e scarica di un condensatore – L’estrazione degli elettroni da un metallo – L’effetto Volta – L’effetto termoelettrico. Unità 7:La corrente elettrica nei liquidi e nei gas Le soluzioni elettrolitiche – L’elettrolisi – Le leggi di Faraday per l’elettrolisi – Le pile e gli accumulatori – La conduzione elettrica nei gas – I raggi catodici. Unità 8:Fenomeni magnetici fondamentali La forza magnetica e le linee del campo magnetico – Forze tra magneti e correnti – Forze tra correnti – L’intensità del campo magnetico – La forza magnetica su un filo percorso da corrente – Il campo magnetico di un filo percorso da corrente – Il campo magnetico di una spira di un solenoide – Il motore elettrico – L’amperometro e il voltmetro Unità 9:Il campo magnetico La forza di Lorentz – Forza elettrica e magnetica – Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme – Applicazioni sperimentali del moto delle cariche nel campo magnetico – Il flusso del campo magnetico – La circuitazione del campo magnetico – Un’applicazione del teorema di Ampere – Le proprietà magnetiche dei materiali – Il ciclo di isteresi magnetica – Verso le equazioni di Maxwell. Roma, 2 novembre 2016 Prof.ssa Capodiferro Francesca
