L I C E O S T A T A L E “FARNESINA” - ROMASEZIONE SCIENTIFICA NUOVO ORDINAMENTO
Anno scolastico 2015/2016
FISICA Classe V
PROGRAMMAZIONE DIDATTICA ANNUALE (Linee guida)
I PERIODO (TRIMESTRE )
CONOSCENZE
Ripasso e completamento programma classe quarta
A. ELETTROMAGNETISMO
U.D.1: Induzione elettromagnetica
F.e.m. indotta
Flusso di campo magnetico
Leggi di Faraday-Neumann- Lenz
Autoinduzione e la mutua induzione
Densità di energia del campo magnetico
Alternatore e corrente alternata
Circuiti semplici in c.a.
Circuiti RLC in c.a.
Circuiti elettrici risonanti
Trasformatore
COMPETENZE
U.D.2:Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
Relazioni tra campi elettrici e magnetici variabili
Il termine mancante: la corrente di spostamento
Sintesi dell'elettromagnetismo: le equazioni di Maxwell
Onde elettromagnetiche
Lo spettro elettromagnetico
Intensità di un'onda elettromagnetica
Essere in grado riconoscere il fenomeno
dell'induzione in situazioni sperimentali
Descrivere esperimenti che mostrino il fenomeno
dell'induzione elettromagnetica
Discutere l'equazione della legge di FaradayNeumann
Discuere la legge di Lenz
Descrivere le relazioni tra forza di Lorentz e forza
elettromotrice indotta
Calcolare il flusso di un campo magnetico
Calcolare le variazioni di flusso del campo
magnetico
Calcolare correnti indotte e forze elettromotrici
indotte
Derivare l'induzione di un solenoide
Risolvere problemi di applicazione delle formule
studiate inclusi quelli che richiedono il calcolo delle
forze su conduttori in moto in un c.m.
Essere in grado di collegare le equazioni di Maxwell
ai fenomeni fondamentali dell'elettricità e del
magnetismo e viceversa
Illustrare le equazioni di Maxwell nel vuoto espresse
in termini di flusso e circuitazione
Argomentare sul problema della corrente di
spostamento
Descrivere le caratteristiche del c.e. e del c.m. di
un'onda elettromagnetica e la relazione reciproca
Conoscere e applicare il concetto di intensità di
un'onda elettromagnetica
Collegare la velocità dell'onda con l'indice di
rifrazione
Descrivere lo spettro continuo ordinato in frequenza
ed in lunghezza d'onda
Illustrare gli effetti e le applicazioni delle onde EM
in funzione di lunghezza d'onda e frequenza
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CONOSCENZE
II PERIODO (PENTAMESTRE )
COMPETENZE
B. RELATIVITA'
U.D. 3 : Cinematica relativistica
Relatività galileiana e relatività ristretta (RR)
Esperimento di Michelson e Morley: obiettivo e
risultati ottenuti
Simultaneità relativa: introduzione alle
trasformazioni di Lorentz
Dilatazione del tempo : paradosso dei gemelli ;
verifiche sperimentali
Contrazione delle lunghezze
Composizione relativistica delle velocità
Intervallo di separazione tra eventi nello spaziotempo
Massa a riposo ed energia a riposo di un corpo
Esperimenti che dimostrano la validità della
relatività ristretta
U.D. 4 : Dinamica relativistica.
I principi della dinamica relativistica.
La conservazione della quantità di moto e
l’impulso relativistico.
L’energia relativistica.
Le quantità invarianti in dinamica relativistica.
La “massa relativistica” e il significato di E=mc 2.
Fusione e fissione nucleare
U.D. 5 : Elementi di relatività generale
Principio di equivalenza debole: massa
inerziale e massa gravitazionale
Principio di equivalenza forte: gravità e
accelerazione
Principio di relatività generale
Geometrie non euclidee
Spazio-tempo curvo
Dilatazione gravitazionale del tempo
Verifiche sperimentali in sistemi non inerziali
C. FISICA QUANTISTICA
U.D. 6 Crisi della fisica classica e quantizzazione
Corpo nero descritto dalla meccanica classica e da
Planck
Effetto fotoelettrico di Lenard e spiegazione di
Einstein
Effetto Compton
Spettroscopia e primi modelli atomici
Modello di Bohr per l'atomo di idrogeno
Esperimento di Franck e Hertz
U.D. 7 Cenni di meccanica quantistica :
Lunghezza d'onda di De Broglie:
esperimento di Davidsson-Germer
Dualismo onda-particella: esperimento della
doppia fenditura
Principio di indeterminazione di Heisenberg
Funzione d’onda di Schrödinger : effetto tunnel
Saper argomentare, usando almeno uno degli esperimenti
classici, sulla validità della teoria della relatività
Saper riconoscere il ruolo della relatività nelle applicazioni
tecnologiche
Saper applicare le relazioni sulla dilatazione dei tempi e la
contrazione delle lunghezze
Saper risolvere semplici problemi di cinematica
relativistica
Saper risolvere semplici problemi di dinamica relativistica
Saper risolvere semplici problemi su urti e decadimenti di
particelle
Saper inquadrare i concetti classici di gravità e
accelerazione nell'ambito della relatività generale
Saper discutere sull'utilità delle geometrie non euclidee
nello studio della relatività generale
Illustrare le conferme sperimentali della teoria e le
propettive aperte da questa nell'ambito della ricerca
cosmologica attuale
Saper riconoscere il ruolo della fisica quantistica in
situazioni reali e in applicazioni tecnologiche
Illustrare il modello di corpo nero e interpretarne la curva
di emissione in base al modello di Planck
Applicare le leggi di Stefan-Boltzmann e di Wien
Applicare l'equazione di Einstein per l'effetto fotoelettrico
nella risoluzione di esercizi
Illustrare e saper applicare la legge dell'effetto Compton
Calcolare le frequenze emesse per transizione dai livelli
dell'atomo di Bohr
Descrivere la condizione di quantzzazione dell'atomo di
Bohr usando la relazione di De Broglie
Calcolare l'indeterminazione quantistica sulla posizione/q.
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Applicazioni della meccanica quantistica:
microscopio elettronico
Quantizzazione spaziale ed esperimento di SternGerlach
CONOSCENZE
D. FISICA NUCLEARE, DELLE PARTICELLE E
COSMOLOGIA
U.D. 8 : Cenni di fisica del nucleo
I nuclei degli atomi
Le forze l’energia dei nuclei
La radioattività
La legge del decadimento radioattivo
Grandezze dosimetriche
L’interazione debole
La medicina nucleare
La fissione nucleare
La fusione nucleare
U.D. 9 : Cenni di fisica delle particelle elementari
L’antimateria
I neutrini
Particelle nucleari instabili
Particelle-materia fondamentali
Forza EM e forte
Tre forze e tre famiglie di particelle-materia
Forza debole neutra e forza gravitazionale
Modello standard
Particelle e pacchetti d’onda
Rottura della simmetria elettrodebole
U.D. 10 : Cenni di cosmologia
Fasi successive della vita dell’universo
Big Bang e limite inferiore nello spazio-tempo
Generazione di particelle e loro interazioni :
modello standard
Diagramma di Hertzprung-Russell
Massa critica per l’evoluzione di una stella : caso
del buco nero
Legge di Hubble e modelli possibili per
l’evoluzione dell’universo
di m. di una particella
Calcolare la lunghezza d'onda di una particella
Riconoscere i limiti della trattazione classica in semplici
problemi
COMPETENZE
Analizzare la struttura del nucleo atomico.
Descrivere l’interazione nucleare forte.
Analizzare il difetto di massa del nucleo e l’energia di
legame.
Descrivere il fenomeno della radioattività.
Introdurre il principio di conservazione del numero di
nucleoni.
Descrivere i processi di decadimento alfa, beta e gamma.
Introdurre il neutrino e l’interazione elettrodebole.
Analizzare il decadimento radioattivo.
Definire le famiglie radioattive.
Analizzare il fenomeno della fissione nucleare.
Analizzare il fenomeno della fusione nucleare.
Analizzare gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti.
Classificare le particelle elementari.
Analizzare l’applicazione delle reazioni tra particelle alla
tecnica diagnostica medica della PET.
Introdurre il Modello Standard.
Ragionare sulla misura delle distanze in astronomia.
Introdurre la legge di Hubble e l’Universo in espansione.
Illustrare gli studi di ricerca finalizzati a determinare la
quantità di materia oscura.
Analizzare l’ipotesi del Big Bang all’origine dell’Universo.
Dedurre l’accelerazione dell’Universo dalle osservazioni
delle supernove di tipo Ia.
Introdurre il Modello Standard per l’evoluzione
dell’Universo.
TESTI DI RIFERIMENTO ADOTTATI:
volumi 1,2,3 - PARODI - OSTILI - MOCHI ONORI ed. Pearson
volumi 1,2,3 - L'AMALDI PER I LICEI SCIENTIFICI. BLU ed. Zanichelli
