percorso di fisica - Digilander

PERCORSO DI FISICA
Testo utilizzato :
A.Caforio, A.Ferilli
"Fisica 3"
Le Monnier
Obiettivi didattici ed educativi
Gli obiettivi didattici ed educativi, da raggiungere nell'arco del triennio, si possono riassumere nei
seguenti punti:
a) stimolare le capacità intuitive degli allievi e condurli alla verifica delle ipotesi;
b) acquisire un linguaggio preciso e specifico sia scritto che parlato;
c) guidare alle capacità di analisi, correlazione e sintesi;
d) saper affrontare a livello critico situazioni problematiche di varia natura, scegliendo in modo
flessibile le strategie di approccio;
e) saper elaborare informazioni ed utilizzare consapevolmente metodi di calcolo e strumenti
informatici;
f) saper osservare e caratterizzare un fenomeno, condurre esperienze qualitative e quantitative, saper
verificare ipotesi, saper valutare ed esporre risultati.
Si può affermare che, in media, buona parte degli allievi ha raggiunto gli obiettivi minimi.
Metodologie e strumenti
Sul piano metodologico lo svolgimento del programma si è basato sui seguenti elementi
fondamentali:
a) impostazione concettuale degli argomenti con eventuale introduzione storica;
b) esemplificazione dei temi trattati mediante la risoluzione di esercizi di vari livelli di difficoltà;
c) assegnazione di esercizi da svolgere a casa con successiva correzione in classe;
d) attività di laboratorio con impostazione problematica degli argomenti, ideazione ed esecuzione di
esperienze.
La classe durante il triennio ha avuto molte occasioni di avvicinarsi in modo insolito, accattivante e,
allo stesso tempo, rigoroso alla fisica:
o
in terza ha visitato il Museo e Istituto di Storia della Scienza di Firenze (oggi Museo
Galileo) e ha partecipato al FestivalScienza 2007 a Genova,
o
durante il primo quadrimestre della classe quarta la classe ha collaborato alla
elaborazione delle schede di laboratorio di calorimetria per un incontro del corso di
aggiornamento per insegnanti “Le mani sul laboratorio”, organizzato dal dipartimento di
Fisica dell’Università di Modena.
o
Alcuni studenti della classe in quarta hanno partecipato al progetto “Materiam e …
oltre”, promosso dal Corso di Laurea in Scienze dei Materiali dell’Università di Parma: il
loro lavoro sulla produzione di energia elettrica tramite celle a idrogeno è stato premiato con
un sistema di videoproiezione.
o
Durante la classe quinta la VG ha visitato i laboratori nazionali del Gran Sasso, dedicati
alla ricerca fondamentale in astrofisica e fisica delle particelle, soprattutto quella del
neutrino.
o
Durante l’ultimo anno, inoltre, la classe ha usufruito dei laboratori di fisica moderna che
il dipartimento di Fisica dell’Università di Modena ha allestito per le scuole superiori: in
particolare il laboratorio”Vedere l’invisibile: dalla diffrazione del laser al microscopio
elettronico” e il laboratorio “Quanti di luce: l’effetto fotoelettrico e la spettroscopia di
fotoemissione, con determinazione della costante di Planck. La descrizione dei laboratori
effettuati è disponibile sul sito
http://www.physicscom.unimore.it/index.php?page=laboratori_didattici.
Gli studenti hanno partecipato con buoni esiti alle Olimpiadi della Fisica (in particolare
Spallanzani).
Strumenti di verifica
La verifica del livello di preparazione è avvenuta attraverso almeno tre prove scritte quadrimestrali
di tipo tradizionale e almeno due prove orali ( di cui una sostituita in caso di necessità con un test
scritto). Sono stati utilizzati anche i risultati della simulazione della terza prova del Nuovo Esame di
Stato effettuata nel secondo quadrimestre e sono state svolte prove disciplinari con modalità
risposte aperte a brevi quesiti. La valutazione complessiva di ogni alunno tiene conto dei risultati
delle prove scritte, delle prove orali, dell'attenzione e dell'interesse prestati in classe e dell'impegno
nelle attività individuali pomeridiane.
Nella valutazione della simulazione della terza prova dell’Esame di Stato è stata utilizzata la griglia
di cui si allega copia.
In tutte le verifiche è stata privilegiata la capacità di operare in ambito problematico rispetto alla
pura descrizione dei fenomeni fisici.
I livelli di profitto raggiunti sono mediamente discreti, in alcuni casi sono ottimi.
Programma svolto di Fisica
Elettrostatica
Interazioni tra corpi elettrizzati. Induzione elettrica, principio di conservazione della carica.
Legge di Coulomb, analogia con la forza gravitazionale. Campo elettrico, principio di
sovrapposizione.
Flusso del campo elettrico attraverso una superficie, teorema di Gauss (verifica del teorema per il
campo generato da una carica puntiforme, generalizzazione).
Lavoro della forza elettrica, conservatività del campo elettrico, circuitazione del campo elettrico.
Potenziale elettrico, energia potenziale di un sistema di cariche puntiformi.
Campo e potenziale elettrico nei conduttori in equilibrio, teorema di Coulomb.
Capacità del conduttore, condensatori, capacità del condensatore a facce piane parallele,
condensatori in serie e in parallelo. Polarizzazione del dielettrico, costante dielettrica relativa,
effetti dell'inserzione del dielettrico nel condensatore.
Correnti elettriche
Correnti elettriche nei conduttori, resistenza elettrica e leggi di Ohm, origine microscopica della
resistenza, resistenze in serie ed in parallelo. Risoluzione di alcuni circuiti mediante i principi di
Kirchhoff. Legge di Ohm nel circuito completo, lavoro e potenza della corrente elettrica, effetto
Joule.
Magnetismo
Interazioni tra magneti, campi magnetici generati da magneti. Campo magnetico generato da
corrente, esperienza di Oersted, campo del filo rettilineo, legge di Biot-Savart, campo al centro
della spira e nel solenoide. Forza con cui il campo magnetico agisce sul filo rettilineo percorso da
corrente. Interazione corrente-corrente, definizione operativa dell'ampere.
Circuitazione del campo magnetico, teorema di Ampère.
Flusso del campo magnetico, teorema di Gauss per il magnetismo.
Momento torcente agente su spira percorsa da corrente posta in campo magnetico; principio di
funzionamento del motorino elettrico.
Permeabilità magnetica della materia, diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo.
Moto della particella carica
Forza di Lorentz, moto della carica sottoposta a forza elettrica e alla forza di Lorentz. Gli
acceleratori di particelle.
L’induzione magnetica
Esperienze di Faraday sulla corrente indotta, flusso concatenato al circuito, legge di FaradayNeumann. Verso della corrente indotta, legge di Lenz Generazione di corrente alternata.
Induttanza del circuito, autoinduzione, extracorrenti di apertura e chiusura del circuito.
Circuiti in corrente alternata.
Circuitazione del campo elettrico indotto. Corrente di spostamento.
Il campo elettromagnetico
Energia del campo elettrico e del campo magnetico.
Equazioni di Maxwell, onde elettromagnetiche.
Relatività ristretta
L’esperienza di Michelson-Morlay, i postulati della relatività ristretta, le trasformazioni di Lorentz,
l’energia relativistica.
Elementi di meccanica quantistica
Lavoro di estrazione, effetto fotoelettrico, l’ipotesi del fotone di Einstein.. L’atomo di idrogeno e il
modello di Bohr. La nascita dell meccanica quantistica: il principio di indeterminazione di
Heisenberg, dualismo onda-particella, lunghezza d’onda di De Broglie, la diffrazione degli
elettroni.
Reggio Emilia, 15 maggio 2010
Per la classe
prof.ssa Tiziana Segalini
Liceo classico-scientifico “Ariosto-Spallanzani”
ESAME DI STATO
Sezione scientifica
Griglia di valutazione della terza prova scritta
Materia FISICA
Candidato ……………………………………………………
Indicatori
Pertinenza e grado di conoscenza degli
argomenti trattati
Correttezza e chiarezza della esposizione,
padronanza del linguaggio disciplinare
specifico
Capacità di sintesi e di integrazione degli
argomenti
TOTALE
punt. max.
Classe ………………
punti assegnati
9
3
3
15
Note
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
Valutazione: punti…………………..
Firme…………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………..
PERCORSO DI MATEMATICA
Testo utilizzato :
M. Bergamini A. Trifone G. Barozzi
"Manuale blu di matematica"
Modulo U “Funzioni e limiti”
Modulo V+W “Derivate e studi di funzioni + integrali”
Modulo jota+sigma “Analisi numerica+ distribuzioni di probabilità”
Zanichelli
Obiettivi didattici ed educativi
Gli obiettivi didattici ed educativi si possono riassumere nei seguenti punti:
a) stimolare le capacità intuitive degli alunni e condurli alla verifica delle loro intuizioni;
b) fare acquisire un linguaggio preciso e specifico sia scritto che parlato;
c) guidare alle capacità di analisi, correlazione e sintesi;
d) saper affrontare a livello critico situazioni problematiche di varia natura, scegliendo in modo
flessibile le strategie di approccio;
e) saper elaborare informazioni ed utilizzare consapevolmente metodi di calcolo e strumenti
informatici;
f) aver compreso il valore strumentale della matematica per lo studio delle altre scienze.
Si può ritenere che buona parte degli allievi della classe abbia raggiunto gli obiettivi prefissati,
anche se alcuni mostrano difficoltà a muoversi in modo autonomo e sicuro in contesti problematici.
Si segnalano le eccellenti prestazioni di Spallanzani nelle gare individuali e a squadre di
matematica, nonché le buone prestazioni di Setti e Melioli
Metodologie e strumenti
Sul piano metodologico lo svolgimento del programma si è basato sui seguenti elementi
fondamentali:
a) impostazione concettuale degli argomenti con eventuale introduzione storica;
b) esemplificazione dei temi trattati mediante la risoluzione di esercizi di vari livelli di difficoltà;
c) assegnazione di esercizi da svolgere a casa con successiva correzione in classe;
d) attività di laboratorio di informatica.
Strumenti di verifica
La verifica del livello di preparazione è avvenuta attraverso almeno cinque prove scritte
quadrimestrali di tipo tradizionale.
Sono state somministrate anche prove costituite da brevi esercizi e sin dal primo quadrimestre si
sono proposte prove formulate come la seconda prova del Nuovo Esame di Stato (problema e
quesiti).
In totale le simulazioni della seconda prova d’esame sono state 6. Per la valutazione di queste prove
è stata utilizzata la griglia allegata. Tutte le prove scritte somministrate sono in rete nel sito
http://digilander.libero.it/TizianaSegalini/ .
La valutazione complessiva di ogni alunno tiene conto dei risultati delle prove scritte, delle prove
orali, dell'attenzione e dell'interesse prestati in classe e dell'impegno nelle attività individuali
pomeridiane.
L’attenzione e la disponibilità al lavoro della classe sono sempre stati alti e il profitto medio della
classe è buono, anche se alcuni allievi presentano difficoltà ed ottengono risultati non sempre
sufficienti, soprattutto nelle prove più complesse. Nel secondo quadrimestre è stato attivato un
corso di 10 ore per il recupero delle insufficienze del primo quadrimestre, ma dei tre allievi con
insufficienza nessuno ha superato la prova conclusiva. Nel secondo quadrimestre è stato attivato un
corso di 8 ore aperto alla partecipazione di tutta la classe, dedicato al sostegno degli allievi nello
studio in vista della prova d’esame e all’integrazione del programma curricolare con il ripasso degli
argomenti del triennio e lo svolgimento completo di alcuni temi d’esame.
Programma svolto di Matematica
Funzioni
Richiami sugli insiemi numerici: massimo e minimo, estremo superiore ed inferiore, punto isolato e
punto di accumulazione. Funzione reale di variabile reale: dominio e condominio, simmetrie,
monotonia. Funzione composta e funzione inversa.
Limiti
Definizione del limite di funzione, teorema dell’unicità del limite, del segno del limite e del
confronto, operazioni con i limiti, limiti notevoli, forme di indecisione. Limite di successione.
Infinitesimi ed infiniti: ordine, parte principale e confronto.
Continuità
Continuità della funzione in un punto, teorema degli zeri, di Weierstrass, di Darboux, continuità
delle funzioni elementari, continuità della funzione inversa e della funzione composta,
classificazione delle discontinuità.
Derivata
Derivata di funzione in un punto, la derivata come operatore lineare, calcolo della derivata delle
funzioni elementari, della funzione inversa e della funzione composta. Continuità delle funzioni
derivabili. Interpretazione geometrica della derivata, equazione della retta tangente ad una curva
in un suo punto, differenziale. Verifica di particolari equazioni differenziali.
Teoremi sulle funzioni derivabili: teorema di Rolle, di Cauchy e di Lagrange. Regola di De
L’Hopital e grado di infinito della funzione esponenziale e della funzione logaritmica.
Studio di funzione
Funzione crescente e decrescente in un intervallo, estremi assoluti e relativi, ricerca degli estremi
relativi mediante lo studio della derivata prima, cuspidi e punti angolosi, problemi di massimo e
minimo. Studio della concavità della curva e dei flessi mediante la derivata seconda.
Asintoti verticali, orizzontali ed obliqui.
Studio di funzione, rappresentazione grafica ed applicazione alla soluzione di equazioni.
Integrali indefiniti
Integrale indefinito e funzione primitiva, integrali immediati, metodi di integrazione per
sostituzione, per parti, integrazione di funzioni razionali fratte e di particolari funzioni irrazionali,
applicazioni dell’integrale in fisica.
Integrali definiti
Area delimitata dal grafico di una funzione, definizione e proprietà dell’integrale definito, calcolo
di integrali definiti. Funzione integrale e teorema fondamentale del calcolo integrale. Valore medio
di funzione, teorema della media ed interpretazione geometrica. Volume dei solidi di rotazione,
teorema di Guldino ed applicazione al calcolo del baricentro di figure piane. Integrali
generalizzati.
Elementi di analisi numerica
Ricerca di soluzioni approssimate di equazioni: metodo di bisezione e del punto unito, metodo delle
secanti e delle tangenti. Integrazione numerica: metodo dei rettangoli, metodo dei trapezi, metodo
di Cavalieri-Simpson.
Durante l’anno scolastico ripasso degli argomenti relativi alle trasformazioni lineari, sistemi
lineari, calcolo combinatorio, probabilità svolti durante la classe quarta.
Reggio Emilia, 15 maggio 2010
Per la classe
prof.ssa Tiziana Segalini
CRITERI DI CORREZIONE E VALUTAZIONE DELLE SECONDA PROVA
Il metodo di valutazione si baserà su una misurazione (punteggio grezzo) ottenuta assegnando un
punteggio a ciascun esercizio proposto nel tema d’Esame. Dalla misurazione si passerà poi alla
valutazione trasformando il punteggio grezzo ottenuto in punteggio standard (in centesimi) da cui
successivamente ottenere il voto in quindicesimi secondo la tabella riportata in fondo.
Resta fermo il fatto che in questo procedimento valutativo non si può prescindere da una
componente soggettiva nell’attribuzione del punteggio grezzo durante la correzione.
L’attribuzione del punteggio ai vari quesiti della verifica verrà tarato in modo da ottenere una
valutazione che in linea di massima si configuri secondo lo schema seguente
livello
Gravemente
insufficiente
Insufficiente
Sufficiente
Discreto - Buono
Ottimo - Eccellente
descrizione
Valutazione/15
Scarsa interpretazione del testo.
1 –6
Incapacità di ricondursi al modello
matematico da applicare. Gravi lacune
nelle conoscenze. Gravi errori algebrici.
Interpretazione del testo in parte
7-9
scorretta. Procedimento risolutivo
incompleto. Parziale conoscenza dei
contenuti. Errori algebrici. Errori di
calcolo diffusi.
Comprensione sufficiente. Incertezze e/o
10
incompletezza nella risoluzione.
Conoscenze non approfondite. Errori di
calcolo non gravi.
Corretta l’ interpretazione del testo e il
11-13
procedimento. Svolgimento non del tutto
completo. Conoscenze adeguate e
sostanziale correttezza di calcolo.
Comprensione ottimale del testo.
14-15
Procedimento completo e corretto anche
con spunti di originalità. Conoscenze ben
rielaborate. Sicurezza nel calcolo.
CRITERI DI CORREZIONE DELLA SECONDA PROVA
Il metodo di valutazione della seconda prova, volendo confermare quello che è stato sempre seguito
nel corso del triennio (prove strutturate o semistrutturate), si baserà su una misurazione (punteggio
grezzo) ottenuta assegnando un punteggio a ciascun quesito proposto:
- 1° problema : 50 punti
- 2° problema : 50 punti
- questionario : 10 punti per quesito.
Poiché la consegna della prova è di svolgere un problema tra i due proposti e cinque dei dieci
quesiti proposti, il punteggio grezzo massimo è uguale a 100. Il punteggio fissato per il
raggiungimento della sufficienza è uguale a 60. Il voto in quindicesimi verrà attribuito in base alla
tabella seguente:
Punteggio grezzo/100
voto/15
1
2
3-7
8 - 14
15 - 23
24 - 31
32 - 40
41 – 49
50 – 57
58 – 62
63 – 67
68 – 72
73 – 82
83 – 89
90 - 100
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15