scuola superiore “empedocle”

LICEO “BONAVENTURA CAVALIERI”
Via Madonna di Campagna, 18 – 28922 Verbania
PROGRAMMAZIONE DI FISICA
Anno Scolastico 2014-15
CLASSE IV B – INDIRIZZO CLASSICO
Docente : Prof. Carpentiere Giuseppe
Presentazione e finalità
La fisica è universalmente riconosciuta come la regina delle scienze, seconda solo alla matematica.
Fin dall’antichità i primi filosofi, detentori del sapere, si occupavano oltre che dei problemi di
carattere esistenziale, anche delle questioni fisiche riguardanti i fenomeni naturali : dal moto dei
corpi celesti alla caduta dei gravi, dai processi di combustione al galleggiamento dei corpi.
La fisica si occupa di studiare infatti tutti i fenomeni naturali, non solo dal punto di vista qualitativo,
ma anche dal punto di vista quantitativo, portando così a quelle che vengono chiamate “leggi
fisiche”.
Caratteristica fondamentale di tale disciplina è l’iniziale deduzione grossolana delle leggi mediante
la pura osservazione dei fenomeni che si intendono studiare, passando poi alla loro formulazione
più rigorosa e raffinata, utilizzando gli artifici matematici più adeguati.
Il duplice approccio appena descritto, incide trasversalmente sugli obiettivi formativi degli allievi,
portandoli ad una doppia analisi di tutto quello che è esperienza di vita ; doppia analisi costituita
inizialmente da una pura osservazione e relativa deduzione e che viene poi integrata e completata
dalla capacità di rielaborare le informazioni ed adattarle alle proprie esigenze.
Le nuove scoperte e la ricerca sempre in continua evoluzione, pongono la fisica come una materia
di costante attualità, utile per spunti di riflessione su qualsivoglia argomento, dalla legge della
gravitazione universale all’origine del cosmo, dalle forze fondamentali alla costituzione della
materia, dalla definizione di calore alle macchine termiche, dai fenomeni elettrici alla scarica di un
fulmine, dall’atomo alla bomba atomica, dalla luce al funzionamento degli strumenti ottici, dai
passaggi di stato agli sconvolgimenti climatici, etc. Questo fa sì che qualsiasi scienza (dalla biologia
alla medicina, dalla chimica all’astronomia) abbia la necessità di poggiare le sue basi sulla fisica a
tal punto da renderla insostituibile all’interno del bagaglio di conoscenze di ogni individuo.
Analisi della classe
La classe è composta da 15 allievi, 9 maschi e 6 femmine,
Gli allievi appaiono motivati ad apprendere e molto disciplinati.
Non si avvertono atteggiamenti di disagio né situazioni che possano dar vita a problemi sia relativi
all’apprendimento che alla crescita ed allo sviluppo sociale.
La situazione di partenza, valutata mediante un’ ampia ed attenta discussione in classe, si colloca
nella media su un livello quasi sufficiente, con qualche elemento di spicco e qualche elemento sotto
la media.
Da segnalare la presenza di uno studente con Bisogni educativi speciali per il quale si prevede un
monitoraggio più assiduo.
Appare quindi evidente la necessità di stilare la programmazione annuale facendo attenzione a
ristabilire una situazione iniziale adeguata per il buon proseguimento dell’anno e che costituisca la
base per una preparazione ottimale in vista dell’ultimo anno del ciclo di studi.
Metodologie
La complessità della società contemporanea, le innumerevoli fonti di distrazione per gli adolescenti,
fanno sì che la scuola debba adattarsi per continuare a stimolare l’interesse nei ragazzi verso lo
studio e l’apprendimento.
A tal fine le metodologie didattiche devono comprendere strategie innovative (o comunque
originali) nonché l’utilizzo di strumenti tecnologici che tanto sono familiari agli adolescenti di oggi.
Gli interventi didattici comprenderanno oltre alla tradizionale lezione frontale, discussioni in classe,
formulazione e risoluzione di problemi, apprendimento di gruppo, presentazioni e lezioni
multimediali, con l’ausilio dei supporti informatici forniti con il libro di testo.
L’attività laboratoriale, offrirà gli strumenti per l’applicazione del metodo sperimentale che ha
portato alla rivoluzione scientifica.
Strumenti e spazi
L’aula scolastica è il principale luogo dedicato allo svolgimento delle lezione, fungendo altresì da
laboratorio per le esercitazioni. La lavagna costituisce il principale strumento di comunicazione con
gli allievi, implementato con il computer per l’utilizzo del materiale multimediale.
La calcolatrice scientifica semplificherà e velocizzerà le operazioni di calcolo. Il libro di testo,
rappresenta lo strumento indispensabile per approfondire gli argomenti discussi durante le lezioni e
per trarre notevoli spunti per le esercitazioni.
Libro di testo : Ugo Amaldi – “Le Traiettorie della Fisica” – vol. 2 – Zanichelli Scienze.
Verifiche e valutazione
Il continuo controllo dell’apprendimento da parte degli studenti avviene tramite continue domande e
richieste di interventi dal posto senza valutazione, con verifiche orali e scritte alla lavagna con
valutazione, e con verifiche scritte periodiche di gruppo di tipo strutturato per ogni unità didattica,
strutturate, semistrutturate e non strutturate per le valutazioni alla fine di ogni modulo.
La valutazione avverrà mediante i seguenti descrittori:
Voto
1
2
Livello
Nullo
Gravemente
insufficiente
3
Decisamente
insufficiente
4
Insufficiente
5
Modesto
6
Sufficiente
7
Discreto
8
Buono
9
Ottimo
Orale
Nessuna conoscenza dell’argomento
Conoscenze estremamente frammentarie; gravi
errori concettuali; incapacità di avviare
procedure e calcoli; linguaggio ed esposizione
inadeguati.
Conoscenze molto frammentarie; errori
concettuali; scarsa capacità di gestire procedure
e calcoli; incapacità di stabilire collegamenti,
anche elementari; linguaggio inadeguato.
Conoscenze frammentarie, confuse; modesta
capacità di gestire procedure e calcoli; difficoltà
nello stabilire collegamenti fra contenuti;
linguaggio non del tutto adeguato.
Conoscenze modeste, viziate da lacune; poca
fluidità nello sviluppo e controllo dei calcoli;
applicazione di regole in forma mnemonica,
insicurezza nei collegamenti; linguaggio
accettabile, non sempre adeguato.
Conoscenze adeguate, pur con qualche
imprecisione; padronanza nel calcolo, anche
con qualche lentezza e capacità di gestire e
organizzare procedure se opportunamente
guidato; linguaggio accettabile.
Conoscenze adeguate e consolidate; padronanza
del calcolo, capacità di collegamenti e di
applicazione
delle
regole;
autonomia
nell’ambito
di
semplici
ragionamenti;
linguaggio adeguato.
Conoscenze solide, assimilate con chiarezza;
fluidità nel calcolo; autonomia di ragionamento
e capacità di analisi; individuazione di semplici
strategie di risoluzione e loro formalizzazione;
buona proprietà di linguaggio.
Conoscenze ampie e approfondite; capacità di
analisi e rielaborazione personale; fluidità ed
eleganza nel calcolo, possesso di dispositivi di
controllo e di adeguamento delle procedure;
Scritto
Compito non eseguito
Compito
appena
accennato,
risoluzione per tentativi, scritto
incomprensibile.
Compito impostato in maniera non
corretta, procedimento con errori
di tipo concettuale, scritto poco
comprensibile
Compito impostato in maniera
non corretta, procedimento che
presenta gravi errori teorici, scritto
confuso
Compito impostato in maniera
sostanzialmente
corretta,
procedimento che presenta errori
grossolani di calcolo, scritto
accettabile
Compito impostato in maniera
sostanzialmente
corretta,
procedimento che presenta errori
di distrazione o comunque non
gravi, scritto adeguato
Compito svolto in maniera
corretta, procedimento corretto,
senza errori di calcolo, scritto che
presenta
solo
qualche
imprecisione.
Compito svolto in maniera
corretta, procedimento corretto,
scritto adeguato e preciso
Compito realizzato in maniera
corretta e precisa, procedimento
fluido e lineare che presenta
descrizioni e riferimenti teorici per
linguaggio sintetico ed essenziale.
10
Eccellente
Conoscenze ampie, approfondite e rielaborate,
arricchite da ricerca e riflessione personale;
padronanza e eleganza nelle tecniche di calcolo;
disinvoltura nel costruire proprie strategie di
risoluzione, capacità di sviluppare e comunicare
risultati di una analisi in forma originale e
convincente.
completezza
d’informazione,
ottima sintassi.
Compito realizzato in maniera
impeccabile, preciso ed elegante
in ogni sua parte, comprende
strategie risolutive e metodi di
calcolo propri, risultati di una
padronanza
completa
dell’argomento.
Sostegno e potenziamento
Durante le ore di lezione saranno seguiti in particolare gli studenti in difficoltà e saranno corretti,
anche individualmente, gli esercizi risolti a casa.
Si privilegerà il recupero in itinere e, qualora fosse necessario, sarà attivato uno sportello
pomeridiano, in date da concordare con gli alunni secondo i bisogni.
Il recupero verrà svolto, dopo il primo quadrimestre, per attuare il recupero delle insufficienze,
dipendentemente dalla programmazione, dalla caratteristiche della classe, dalle distribuzione delle
insufficienze/sufficienze ed eccellenze nella classe, durante le ore curricolari del mattino. Il
percorso si concluderà con una verifica.
Schema della Programmazione
Modulo 1– Meccanica dei fluidi
Grandezze fisiche, cinematica, statica, dinamica
Conoscere le caratteristiche dei fluidi, conoscere il concetto di pressione, conoscere
la legge di Pascal, la legge di Stevino, il principio di Archimede, conoscere il
Obiettivi
concetto di portata per una conduttura, conoscere l’equazione di continuità,
(conoscenze)
conoscere l’equazione di Bernoulli, l’effetto Venturi, conoscere il concetto di attrito
viscoso e la legge di Stokes.
Calcolare la pressione esercitata dai liquidi, applicare le leggi di Pascal, Stevino,
Archimede nello studio dell’equilibrio dei liquidi, analizzare le condizioni di
Obiettivi
galleggiamento dei corpi, comprendere il ruolo della pressione atmosferica,
(abilità)
calcolare la portata di una conduttura, applicare l’equazione di Bernoulli,
comprendere l’effetto Venturi e le sue conseguenze,
U.D.1 – L’equilibrio dei Fluidi
Solidi, liquidi e gas, la pressione, la pressione nei liquidi, i vasi
comunicanti, la spinta di Archimede, il galleggiamento dei corpi, la
Struttura
e
pressione atmosferica,
contenuti
U.D.2 – Il Moto dei Fluidi
La corrente di un fluido, l’equazione di continuità, l’equazione di Bernoulli,
l’attrito nei fluidi, la caduta nell’aria
Prerequisiti
Prerequisiti
Obiettivi
(conoscenze)
Modulo 2 – Calorimetria e termometria
Grandezze fisiche, lavoro ed energia
Conoscere la definizione di temperatura, le scale termometriche, conoscere la
dilatazione termica dei solidi, conoscere le trasformazioni di un gas, conoscere la
legge di Avogadro, Conoscere le definizioni di capacità termica e calore specifico,
conoscere i meccanismi di propagazione del calore, conoscere il moto Browniano,
il modello microscopico di un gas perfetto, conoscere il teorema di equipartizione
dell’energia, conoscere il concetto di energia interna di un gas perfetto, conoscere i
gas reali e l’equazione di stato di Van der Waals, conoscere i passaggi di stato,
Obiettivi
(abilità)
Struttura
contenuti
conoscere la distinzione tra gas e vapori ed il concetto di temperatura critica
Calcolare le misure di temperature nelle diverse scale termometriche, calcolare le
dilatazioni dei solidi dovute ad aumenti di temperature, applicare le leggi di Boyle
e di Gay Lussac, riconoscere le caratteristiche di un gas perfetto ed utilizzare la
legge di Avogadro, Saper come riscaldare un corpo, calcolare la capacità termica
ed il calore specifico di un corpo, calcolare la temperatura di equilibrio di un
sistema, analizzare il comportamento di un gas dal punto di vista microscopico,
distinguere un gas perfetto da un gas reale e saper applicare l’equazione di Van der
Waals, calcolare l’energia interna di un gas, analizzare un diagramma di fase e
calcolare l’energia necessaria per provocare un passaggio di stato
U.D.1 – La Temperatura
Il termometro, la dilatazione lineare dei solidi, la dilatazione volumica dei
solidi e dei liquidi, le trasformazioni di un gas, la 1° legge di Gay-Lussac,
la legge di Boyle e la 2° legge di Gay-Lussac, il gas perfetto, atomi e
molecole, la mole ed il numero di Avogadro, l’equazione di stato del gas
perfetto
U.D.2 – Il Calore
Calore e lavoro, energia in transito, capacità termica e calore specifico, il
Calorimetro, conduzione e convezione, l’irraggiamento, il calore solare e
e
l’effetto serra
U.D.3 – La Teoria Microscopica della Materia
Il moto Browniano, la pressione del gas perfetto, la temperatura dal punto
di vista microscopico, la velocità quadratica media, l’energia interna,
gas, liquidi e solidi
U.D.4 – I Cambiamenti di Stato
I passaggi tra stati di 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,
la sublimazione
Prerequisiti
Obiettivi
(conoscenze)
Obiettivi
(abilità)
Modulo 3 - Termodinamica
Grandezze fisiche, lavoro ed energia, calorimetria, termometria
Conoscere il concetto di sistema termodinamico, il principio zero della
termodinamica, le trasformazioni termodinamiche, il concetto di lavoro
termodinamico, conoscere l’enunciato del primo principio della termodinamica,
conoscere le applicazioni del primo principio nelle varie trasformazioni
termodinamiche, conoscere i calori specifici di un gas, conoscere l’equazione delle
trasformazioni adiabatiche quasistatiche, conoscere il funzionamento delle
macchine termiche, conoscere gli enunciati del secondo principio della
termodinamica, conoscere la definizione di rendimento di una macchina termica,
conoscere il concetto di trasformazione reversibile ed irreversibile, conoscere il
teorema di Carnot, i cicli termodinamici, ed il ciclo di Carnot, conoscere il
funzionamento delle macchine frigorifere, conoscere la disuguaglianza di Clausius,
la definizione di entropia, conoscere il terzo enunciato del secondo principio della
termodinamica, conoscere iol terzo principio della termodinamica
Comprendere le caratteristiche di un sistema termodinamico, riconoscere i diversi
tipi di trasformazione e le loro rappresentazioni grafiche, calcolare il lavoro svolto
in alcune trasformazioni termodinamiche, applicare il primo principio della
termodinamica alle trasformazioni, isocore, isoterme, isobare, cicliche, calcolare il
calore specifico di un gas, comprendere i diversi enunciati del secondo principio
della termodinamica, e riconoscerne l’equivalenza, comprendere il funzionamento
Struttura
contenuti
della macchina di Carnot, calcolare il rendimento di una macchina termica,
comprendere il funzionamento di un motore a scoppio, calcolare le prestazioni di
una macchina frigorifera, applicare la disuguaglianza di Clausius nello studio delle
macchine termiche, calcolare le variazioni di entropia nelle trasformazioni
termodinamiche, comprendere la relazione tra probabilità ed entropia, utilizzare
l’equazione di Boltzmann per il calcolo dell’entropia
U.D.1 – Il Primo Principio della Termodinamica
Gli scambi di energia, l’energia di un sistema fisico, il principio zero della
termodinamica, trasformazioni reali e quasistatiche, il lavoro
termodinamico, enunciato del primo principio della termodinamica,
applicazioni del primo principio
U.D.2 – Il Secondo Principio della Termodinamica
Le macchine termiche, il primo enunciato, il secondo enunciato, il terzo
e
enunciato, il rendimento, trasformazioni reversibili ed irreversibili, il
teorema di Carnot, il rendimento della macchina di Carnot, il motore
dell’automobile, il frogorifero
U.D.3 – Entropia e Disordine
La disuguaglianza di Clausius, l’entropia, il quarto enunciato del secondo
principio, l’entropia di un sistema non isolato, stati macroscopici e
microscopici, l’equazione di Boltzmann per l’entropia, il terzo principio
della termodinamica
Modulo 4 – Acustica
Grandezze fisiche, moto armonico, pressione, energia
Conoscere le caratteristiche delle onde, conoscere le onde longitudinali e
trasversali, conoscere il concetto di fronte d’onda, le onde periodiche, la lunghezza
d’onda ed il periodo, conoscere le onde armoniche, conoscere il principio di
Obiettivi
sovrapposizione e l’interferenza delle onde, conoscere la generazione e la
(conoscenze) propagazione delle onde, conoscere le caratteristiche del suono, conoscere il limiti
di udibilità, conoscere il fenomeno dell’eco, le caratteristiche delle onde stazionarie,
conoscere le frequenze fondamentali e le armoniche di un’onda stazionaria,
conoscere il fenomeno dei battimenti, l’effetto Doppler e le sue applicazioni
Analizzare le caratteristiche di un’onda, distinguere i vari tipi di onda, determinare
lunghezza d’onda, ampiezza, periodo, frequenza di un’onda, applicare il principio
di sovrapposizione, distinguere interferenza costruttiva e distruttiva, calcolare la
Obiettivi
differenza di fase tra le onde, comprendere le caratteristiche di un’onda sonora,
(abilità)
distinguere altezza, intensità e timbro di un suono, determinare la lunghezza d’onda
e frequenza dei modi fondamentali e delle armoniche nelle onde stazionarie,
calcolare la frequenza di un battimento, ricavare velocità e frequenza nelle
applicazioni dell’effetto Doppler
U.D.1 – Le Onde Elastiche e il suono
Struttura
e
Le onde, le onde periodiche, le onde armoniche, l’interferenza, Le onde
contenuti
sonore, le caratteristiche del suono, i limiti di udibilità, l’eco, le
onde stazionarie, i battimenti, l’effetto Doppler
Prerequisiti
Prerequisiti
Obiettivi
(conoscenze)
Modulo 5– Ottica
Grandezze fisiche, energia, onde
Conoscere la velocità della luce, il suo modo di propagazione rettilinea, conoscere
le definizioni delle grandezze fotometriche, conoscere le leggi della riflessione,
conoscere la formazione delle immagini, con specchi piani e curvi, conoscere la
legge dei punti coniugati e l’ingrandimento, conoscere le leggi della rifrazione,
Obiettivi
(abilità)
Struttura
contenuti
conoscere il concetto di indice di rifrazione, conoscere i fenomeni della dispersione,
della riflessione totale, conoscere le proprietà delle lenti convergenti e divergenti,
conoscere la formula delle lenti sottili, conoscere gli strumenti ottico, le
aberrazioni, i meccanismi di funzionamento dell’occhio e della visione, conoscere il
modello ondulatorio ed il modello corpuscolare, conoscere i meccanismi di
interferenza della luce, l’esperimento di Young, conoscere il fenomeno della
diffrazione, la definizione di reticolo di diffrazione, la relazione tra colore e
lunghezza d’onda e gli spettri di emissione e di assorbimento
Applicare le leggi della riflessione e della rifrazione nella formazione delle
immagini, individuare le caratteristiche delle immagini, riconoscere i vari tipi di
specchi e le loro caratteristiche, determinare l’immagine prodotta da uno specchio,
tracciare un raggio di luce nel passaggio tra i vari mezzi, calcolare l’angolo limite
nel fenomeno della riflessione totale, distinguere i vari tipi di lente e riconoscere le
loro proprietà, determinate l’immagine prodotta da una lente, utilizzare la formula
delle lenti sottili, distinguere i vari tipi di aberrazione, calcolare l’ingrandimento
prodotto da una lente o da uno strumento ottico, comprendere le principali
caratteristiche di uno strumento ottico, calcolare la lunghezza d’onda della luce nei
fenomeni di interferenza, riconoscere il significato dell’esperimento di Young,
individuare le zone di interferenza costruttiva e distruttiva, comprendere lka
differenza tra interferenza e diffrazione, calcolare lunghezza d’onda e frequenza
della luce emessa in vari colori dello spettro
U.D.1 – I Raggi Luminosi
La luce, l’irradiamento e l’intensità di radiazione, le grandezze
fotometriche, le riflessione e lo specchio piano, gli specchi curvi, la legge
dei punti coniugati e l’ingrandimento, la rifrazione, la riflessione
U.D.2 – Le Lenti, L’Occhio e gli Strumenti Ottici
e
Le lenti sferiche, la formula delle lenti sottili e l’ingrandimento, le
aberrazioni delle lenti, macchina fotografica e cinema, l’occhio, il
microscopio ed il cannochiale
U.D.3 – Le Onde Luminose
Onde e corpuscoli, l’interferenza della luce, l’esperimento di Young, la
diffrazione, il reticolo di diffrazione, i colori e la lunghezza d’onda,
l’emissione e l’assorbimento della luce
Monte ore settimanale : 2
Collocazione temporale
Periodo
Modulo
Unità didattiche
Didattica frontale
U.D.1 – L’equilibrio
Esercitazioni
Modulo
1
– dei Fluidi – 5 h
Verifiche
Settembre
–
Meccanica
dei
Ottobre
Didattica frontale
fluidi – 10 h
U.D.2 – Il Moto dei
Esercitazioni
Fluidi – 5 h
Verifiche
U.D.1
–
La Didattica frontale
Temperatura
Esercitazioni
5h
Verifiche
Didattica frontale
U.D.2 – Il Calore
Esercitazioni
Modulo
2
– –5h
Verifiche
Calorimetria
e
Ottobre - Gennaio
termometria U.D.3 – La Teoria Didattica frontale
20 h
Microscopica
della Esercitazioni
Materia – 5 h
Verifiche
U.D.4
–
I Didattica frontale
Cambiamenti di Stato Esercitazioni
–5h
Verifiche
U.D.1 – Il Primo Didattica frontale
Principio
della Esercitazioni
Termodinamica – 6 h
Verifiche
Modulo
2
– U.D.2 – Il Secondo Didattica frontale
Gennaio - Marzo
Termodinamica – Principio
della Esercitazioni
16 h
Termodinamica – 5 h
Verifiche
Didattica frontale
U.D.3 – Entropia e
Esercitazioni
Disordine – 5 h
Verifiche
U.D.1 – Le Onde Didattica frontale
Modulo
3
–
Marzo - Aprile
Elastiche e il suono – 5 Esercitazioni
Acustica – 5 h
h
Verifiche
Didattica frontale
U.D.1 – I Raggi
Esercitazioni
Luminosi – 5 h
Verifiche
U.D.2 – Le Lenti, Didattica frontale
Modulo 4 – Ottica
Aprile - Giugno
L’Occhio
e
gli Esercitazioni
– 15h
Strumenti Ottici – 5 h
Verifiche
Didattica frontale
U.D.3 – Le Onde
Esercitazioni
Luminose – 5 h
Verifiche
Tempi
2h
1h
2h
2h
1h
2h
2h
1h
2h
2h
1h
2h
2h
1h
2h
2h
1h
2h
2h
2h
2h
2h
1h
2h
2h
1h
2h
2h
1h
2h
2h
1h
2h
2h
1h
2h
2h
1h
2h
Verbania, 30 Ottobre 2014
Il Docente
Giuseppe Carpentiere