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ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE “P. HENSEMBERGER”
ISTITUTO TECNICO: Elettrotecnica, Informatica, Meccanica e Meccatronica, Biotecnologie Sanitarie
LICEO SCIENTIFICO SCIENZE APPLICATE
Via Berchet 2 - 20900 Monza  039324607 - Fax 0392326972 - C.F. 85018150152 - C.M. MITF410005
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PROGRAMMAZIONE a. s. 2016 / 2017
MATERIA
Classe
Prof.
FISICA
3
Sez. AL
TRIPODI CATERINA
PROGRAMMAZIONE DIDATTICA E COMPETENZE DISCIPLINARI
Primo quadrimestre
I vettori e le loro operazioni
COMPETENZE
 Distinguere le grandezze scalari da quelle vettoriali.
 Applicare le operazioni con i vettori: somma (metodo punta-coda e del parallelogramma), sottrazione,
moltiplicazione, scomposizione e proiezione.
 Introdurre il prodotto scalare e il prodotto vettoriale.
 Introdurre elementi di trigonometria: seno, coseno e tangente di un angolo.
 Introdurre le formule trigonometriche del prodotto scalare e del prodotto vettoriale.
 Scomporre i vettori in coordinate cartesiane.
 Applicare le operazioni a vettori dati in coordinate cartesiane.
 Definire i vettori nello spazio
ABILITÀ
 Rappresentare graficamente i vettori.
 Eseguire la somma di vettori con il metodo punta-coda e con il metodo del parallelogramma.
 Eseguire la sottrazione di due vettori e la moltiplicazione di un vettore per un numero.
 Scomporre un vettore in componenti lungo due direzioni assegnate e proiettare un vettore lungo una
direzione.
 Calcolare il prodotto scalare e vettoriale di due vettori in forma trigonometrica e non.
 Saper effettuare le operazioni con vettori dati in coordinate cartesiane.
CONOSCENZE
 Operazioni con i vettori
 Prodotto scalare e prodotto vettoriale
 Seno, coseno e tangente di un angolo
 Vettori in coordinate cartesiane e loro operazioni
Richiami di cinematica
COMPETENZE
 Descrivere il moto senza far riferimento alle forze.
 Analizzare il moto rettilineo uniforme.
 Analizzare il moto uniformemente accelerato.
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Descrivere il moto in caduta libera.
Analizzare il moto di un proiettile.
Analizzare il moto circolare uniforme.
Descrivere il moto armonico
Distinguere la velocità media dalla velocità istantanea.
Distinguere l’accelerazione media dall’accelerazione istantanea.
Misurare gli angoli in radianti
Analizzare il grafico spazio-tempo e la sua pendenza.
Analizzare il grafico velocità-tempo.
Introdurre i vettori spostamento, velocità e accelerazione in un dato sistema di riferimento.
Introdurre la composizione dei moti e l’indipendenza dei moti nelle direzioni degli assi x e y.
ABILITÀ
 Saper definire la traiettoria e il moto rettilineo.
 Utilizzare le equazioni del moto uniformemente accelerato per descrivere il moto di caduta libera.
 Interpretare il moto dei proiettili con il principio di composizione dei moti.
 Calcolare la velocità media, lo spazio percorso e l’intervallo di tempo in un moto.
 Calcolare l’accelerazione media.
 Saper calcolare altezza massima, tempo di volo e gittata nel moto di un proiettile lanciato anche in
direzione obliqua.
 Calcolare velocità angolare media e accelerazione centripeta nel moto armonico.
 Interpretare il coefficiente angolare del grafico spazio-tempo.
 Interpretare il grafico spazio-tempo del moto uniformemente accelerato e ricavare da esso la velocità
istantanea.
 Interpretare il grafico velocità-tempo del moto uniformemente accelerato e ricavare da esso l’accelerazione.
 Saper calcolare lo spostamento subito da un corpo quando il moto avviene in due dimensioni.
 Saper applicare il principio di composizione dei moti e la legge di composizione delle velocità.
CONOSCENZE
Moto rettilineo uniforme
Moto rettilineo uniformemente accelerato
Composizione dei moti
Moto di un proiettile
Moto circolare uniforme
Moto armonico
ATTIVITA' DI LABORATORIO
rotaia a cuscino d’aria
I principi della dinamica
COMPETENZE
 Comprendere gli effetti delle forze sugli oggetti.
 Distinguere le forze di contatto dalle forze a distanza.
 Mettere in relazione lo stato di quiete e di moto rettilineo di un corpo con la forza totale che agisce su di
esso.
 Riconoscere i sistemi di riferimento inerziali.
 I sistemi di riferimento inerziali.
 Il terzo principio della dinamica.
 Mettere in relazione le posizioni e le velocità di un corpo relative a due sistemi inerziali.
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 Analizzare il diagramma di corpo libero.
ABILITÀ
 Riconoscere il ruolo delle forze nel cambiamento di velocità dei corpi.
 Formalizzare il primo principio della dinamica.
 Formalizzare il secondo principio della dinamica, ricorrendo anche alle componenti cartesiane di forza
e accelerazione.
 Applicare il terzo principio della dinamica.
 Saper applicare le trasformazioni di Galileo.
 Saper disegnare il diagramma di corpo libero.
CONOSCENZE
Principio di inerzia
Legge fondamentale della dinamica
Principio di azione e reazione
ATTIVITA' DI LABORATORIO
Proporzionalità inversa tra m ed a, a parità di forza applicata.
Applicazioni dei principi della dinamica
COMPETENZE
 Individuare nelle forze applicate le cause delle variazioni di moto, delle deformazioni elastiche e del moto
circolare uniforme.
 Distinguere tra peso e massa di un corpo.
 Ragionare in termini di peso apparente.
 Analizzare il moto relativo di due superfici a contatto.
 Interpretare la forza centripeta come risultante delle forze che mantengono un corpo in un moto circolare
uniforme.
 Analizzare le deformazioni subite da una molla a cui sia applicata una forza.
 Analizzare il moto armonico di un oggetto vincolato a una molla.
 Analizzare il moto del pendolo e la legge dell’isocronismo.
 Identificare i sistemi di riferimento non inerziali e le forze apparenti.
 Formalizzare e applicare le condizioni di equilibrio di un punto materiale.
 Applicare il secondo principio della dinamica quando su un oggetto agisce una forza totale non nulla.
 Applicare il secondo principio della dinamica nei sistemi non inerziali.
ABILITÀ
 Analizzare e interpretare le formule relative all’attrito statico e dinamico, della forza centripeta, e della
forza
elastica.
 Riconoscere il baricentro come punto di applicazione della forza peso.
 Saper risolvere i problemi del moto in presenza di attrito statico e dinamico.
 Saper applicare la legge di Hooke della forza elastica.
 Calcolare il periodo di un moto armonico e il periodo di un pendolo.
 Distinguere il peso reale dal peso apparente.
 Saper interpretare la forza centrifuga e la forza di Coriolis.
 Scegliere le relazioni matematiche appropriate per risolvere i problemi di dinamica.
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CONOSCENZE
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Forza peso
Forza normale
Forze d'attrito
Tensione
Forze e equilibrio
Forze e movimento
Forza centripeta
Forza elastica
Pendolo
Sistemi di riferimento non inerziali e forze apparenti
ATTIVITA' DI LABORATORIO
Pendolo: proporzionalità diretta tra T2 ed l
Lavoro ed energia
COMPETENZE
 Comprendere il lavoro in termini di moto.
 Identificare l’energia potenziale come una proprietà del sistema formato da corpi che interagiscono.
 Descrivere il principio di conservazione dell’energia.
 Distinguere le forze conservative dalle forze non conservative
 Analizzare l’applicazione di una forza costante in relazione allo spostamento che essa determina.
 Evidenziare il legame tra lavoro ed energia cinetica.
 Esprimere l’energia potenziale gravitazionale di un oggetto in termini della sua posizione rispetto alla
superficie terrestre.
 Analizzare il lavoro di una forza che dipende dalla posizione.
 Introdurre il concetto di energia potenziale elastica in termini di lavoro che una molla compressa o
allungata può compiere su un oggetto ad essa attaccato.
 Ricavare l’espressione del lavoro compiuto da una forza costante.
 Individuare il lavoro come prodotto scalare di forza e spostamento.
 Introdurre il concetto di potenza.
ABILITÀ
 Rappresentare il legame tra lavoro ed energia.
 Interpretare le leggi che mettono in relazione il lavoro con l’energia cinetica, potenziale gravitazionale e
potenziale elastica.
 Determinare il lavoro svolto da forze conservative e non conservative.
 Definire il lavoro compiuto da una forza costante.
 Formalizzare il teorema dell’energia cinetica.
 Calcolare l’energia potenziale gravitazionale di un corpo.
 Calcolare il lavoro compiuto da una forza variabile.
 Calcolare l’energia potenziale elastica
 Calcolare il lavoro fatto da una forza costante, in funzione dell’angolo tra la direzione della forza e quella
dello spostamento.
 Calcolare il lavoro totale compiuto da più forze.
 Applicare il principio di conservazione dell’energia.
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CONOSCENZE
Lavoro compiuto da una forza costante
Energia cinetica
Forze conservative e energia potenziale gravitazionale
Forze non conservative
Conservazione dell’energia meccanica
Principio di conservazione dell’energia
Potenza
Lavoro compiuto da una forza variabile
Energia potenziale elastica
Impulso e quantità di moto
COMPETENZE
 Analizzare le situazioni in cui la forza che agisce su un corpo varia nel tempo.
 Identificare le grandezze per le quali vale un principio di conservazione.
 Analizzare il moto del centro di massa di un sistema.
 Ricavare il teorema dell’impulso dal secondo principio della dinamica.
 Ricavare la conservazione della quantità di moto dai principi della dinamica.
 Analizzare il problema degli urti elastici e anelastici, in una e due dimensioni.
 Analizzare il moto del centro di massa di un sistema isolato e non isolato.
 Analizzare la conservazione delle grandezze fisiche nei problemi del moto da risolvere.
 Mettere in relazione gli urti, elastici e anelastici, con la conservazione della quantità di moto e dell’energia
cinetica.
ABILITÀ
 Definire l’impulso di una forza e la quantità di moto.
 Definire il centro di massa.
 Descrivere il concetto di forza media per il calcolo dell’impulso e illustrarne il significato fisico.
 Saper applicare la legge di conservazione alla quantità di moto totale del sistema.
 Saper calcolare l’intensità, la direzione e il verso del vettore quantità di moto.
 Usare le leggi di conservazione per risolvere problemi relativi al moto dei corpi nei sistemi complessi.
 Risolvere problemi di urto elastico e anelastico.
 Calcolare la posizione e la velocità del centro di massa del sistema.
CONOSCENZE
Impulso di una forza e quantità di moto
Principio di conservazione della quantità di moto
Urti in una e due dimensioni
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Secondo quadrimestre
Cinematica e dinamica rotazionale
COMPETENZE
 Introdurre grandezze cinematiche per descrivere il moto di rotazione.
 Analizzare la dinamica rotazionale di un corpo rigido.
 Analizzare la causa dell’accelerazione angolare di un corpo e introdurre il momento della forza applicata.
 Analizzare il moto rotatorio in presenza di attrito volvente.
 Stabilire le condizioni di equilibrio di un corpo rigido.
 Definire il momento angolare
 Ricavare la legge di conservazione del momento angolare dall’analogia tra grandezza traslazionali e
grandezza rotazionali.
 Formalizzare il secondo principio della dinamica per il moto rotazionale.
 Definire il vettore momento angolare
ABILITÀ
 Definire la velocità angolare media e l’accelerazione angolare media ricorrendo alle relazioni tra grandezze
angolari e lineari.
 Ricavare l’accelerazione tangenziale.
 Calcolare il momento di una forza, di una coppia di forze e di più forze applicate a un corpo rigido.
 Ricavare l’intensità della forza di attrito volvente.
 Saper applicare le condizioni di equilibrio di un corpo rigido.
 Esprimere il momento angolare in analogia con la quantità di moto
 Ragionare in termini di conservazione del momento angolare.
 Applicare le relazioni matematiche opportune per la risoluzione dei problemi di dinamica rotazionale
CONOSCENZE
Corpi rigidi e moto di rotazione
Relazioni tra grandezze angolari e grandezze tangenziali
Momento di una forza
Attrito volvente
Dinamica rotazionale di un corpo rigido
Principio di conservazione del momento angolare.
ATTIVITA' DI LABORATORIO
Principio di conservazione del momento della quantità di moto
La gravitazione
COMPETENZE
 Descrivere il moto dei copri celesti e individuare le cause dei comportamenti osservati.
 Analizzare il moto dei satelliti e descrivere i vari tipi di orbite.
 Descrivere l’azione delle forze a distanza in funzione del concetto di campo gravitazionale.
 Formulare le leggi di Keplero.
 Formulare la legge di gravitazione universale.
 Descrivere l’energia potenziale gravitazionale a partire dalla legge di gravitazione universale.
 Analizzare il moto dei satelliti in relazione alle forze agenti.
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ABILITÀ
 Formulare le leggi di Keplero.
 Rappresentare il concetto di campo di forza.
 Ricavare le proprietà geometriche e cinematiche dei moti di rivoluzione dei pianeti dalle leggi di Keplero.
 Indicare gli ambiti di applicazione della legge di gravitazione universale.
 Utilizzare la legge di gravitazione universale per il calcolo della costante G e per il calcolo
dell’accelerazione di gravità sulla Terra.
 Definire la velocità di fuga di un pianeta e descrivere le condizioni di formazione di un buco nero.
 Calcolare l’interazione gravitazionale tra due corpi. Utilizzare le relazioni matematiche appropriate alla
risoluzione dei diversi problemi.
CONOSCENZE
Leggi di Keplero
Legge della gravitazione universale
Massa e peso
Satelliti in orbite circolari
Assenza apparente di gravità e gravità artificiale
Energia potenziale gravitazionale
Campo gravitazionale
I fluidi
COMPETENZE
 Identificare le grandezze che caratterizzano un fluido.
 Passare dalla statica alla dinamica dei fluidi
 Esaminare gli attriti a cui è sottoposto un fluido che scorre in un tubo.
 Analizzare il moto di un liquido in una conduttura.
 Esprimere il teorema di Bernoulli, sottolineandone l’aspetto di legge di conservazione.
 Analizzare il flusso viscoso attraverso una conduttura.
 Ragionare suo movimento ordinato di un fluido.
ABILITÀ
 Fare riferimento al principio di Pascal, la legge di Stevino e il principio di Archimede.
 Formalizzare il concetto di portata e formulare l’equazione di continuità.
 Formulare l’equazione di Poiseuille
 Applicare l’equazione di continuità e l’equazione di Bernoulli
CONOSCENZE
Statica dei fluidi
Equazione di continuità
Equazione di Bernoulli e sue applicazioni
Temperatura e calore
COMPETENZE
 Introdurre la grandezza fisica temperatura.
 Mettere in relazione le scale di temperatura Celsius e Kelvin.
 Osservare gli effetti della variazione di temperatura di corpi solidi, liquidi e gassosi e formalizzare le leggi
che li regolano.
 Identificare il calore come energia in transito.
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Mettere in relazione il calore e i cambiamenti di stato.
Individuare i meccanismi di propagazione del calore.
Descrivere e formalizzare la dilatazione termica lineare e volumica.
Introdurre le capacità termiche e i calori specifici di solidi e liquidi.
Introdurre la caloria e l’equivalente meccanico della caloria.
Descrivere l’equilibrio tra stati di aggregazione e introdurre la pressione di vapore saturo
Esprimere la relazione di proporzionalità tra la variazione di temperatura di un solido o di un liquido e la
variazione di lunghezza o volume.
 Definire la pressione di vapore saturo.
 Esprimere la relazione che indica la quantità di calore trasferita per conduzione in un certo intervallo di
tempo.
ABILITÀ
 Stabilire il protocollo di misura della temperatura.
 Effettuare le conversioni dalla scala Celsius alla Kelvin.
 Interpretare la dilatazione di un solido come cambiamento delle sue dimensioni.
 Definire il calore latente.
 Discutere le caratteristiche della conduzione e della convenzione.
 Spiegare il meccanismo dell’irraggiamento e la legge di Boltzmann.
 Mettere a confronto le dilatazioni volumiche di liquidi e solidi.
 Saper calcolare il calore specifico di un oggetto.
 Descrivere il funzionamento di un calorimetro
 Saper applicare le formule della dilatazione termica
 Saper applicare le formule della capacità termica e del calore specifico.
 Interpretare il grafico della curva della pressione di vapore e della curva di fusione.
 Saper applicare la legge di Stefan-Boltzmann.
CONOSCENZE
Termometri
Dilatazione termica
Calore e energia interna
Capacità termica e calore specifico di solidi e liquidi
Passaggi di stato
Propagazione del calore
Le leggi dei gas ideali e la teoria cinetica
COMPETENZE
 Ragionare sulle grandezze che descrivono lo stato di un gas.
 Introdurre il concetto di gas perfetto.
 Analizzare il legame tra grandezze microscopiche e grandezze macroscopiche.
 Identificare l’energia interna del gas perfetti.
 Formulare la teoria cinetica dei gas.
 Formulare l’energia interna di un gas perfetto.
 Formulare il teorema di equipartizione dell’energia.
 Analizzare il processo di diffusione
 Descrivere la distribuzione della velocità delle molecole del gas.
 Introdurre la velocità quadratica media
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ABILITÀ
 Esprimere il concetto di mole e di numero d’Avogadro.
 Descrivere l’equazione di stato di un gas perfetto.
 Rappresentare il moto browniano.
 Applicare il teorema di equipartizione dell’energia alle molecole di un gas biatomico.
 Saper definire il cammino libero medio.
 Descrivere la legge di diffusione di Fick.
 Interpretare la curva delle distribuzione di Maxwell delle velocità molecolari.
 Calcolare l’energia interna di un gas perfetto monoatomico
CONOSCENZE
Equazione di stato di un gas perfetto
Teoria cinetica dei gas
Diffusione
Il primo principio della termodinamica
COMPETENZE
 Esaminare lo scambio di energia tra sistemi termodinamici e ambiente
 Formulare il primo principio della termodinamica in termini di conservazione dell’energia.
 Formulare il concetto di funzione di stato.
 Mettere a confronto trasformazioni reali e trasformazioni quasi-statiche.
 Esaminare le possibili diverse trasformazioni termodinamiche.
 Descrivere l’aumento della temperatura di un gas in funzione del meccanismo responsabile del
riscaldamento
 Formalizzare le equazioni relative alle diverse trasformazioni termodinamiche.
 Formalizzare le espressioni dei calori specifici molari di un gas perfetto
ABILITÀ
 Riconoscere le variabili che identificano lo stato termodinamico di un sistema.
 Definire il lavoro termodinamico.
 Descrivere le principali trasformazioni di un gas perfetto.
 Definire le trasformazioni cicliche.
 Definire i calori specifici molari di un gas perfetto.
 Descrivere le trasformazioni adiabatiche.
 Interpretare il lavoro termodinamico in un grafico pressione-volume.
 Calcolare i calori specifici di un gas perfetto.
CONOSCENZE
Principio zero della termodinamica
Primo principio della termodinamica
Trasformazioni termodinamiche
Calori specifici di un gas perfetto
Trasformazioni adiabatiche
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Il secondo principio della termodinamica
COMPETENZE
 Analizzare i sistemi che scambiano calore e lavoro.
 Enunciare il secondo principio della termodinamica.
 Introdurre le trasformazioni reversibili e il teorema di Carnot.
 Analizzare il rapporto tra il lavoro totale prodotto dalla macchina e la quantità di calore sottratta o rilasciata.
 Discutere l’entropia di un sistema non isolato.
 Formulare il secondo principio della termodinamica in termini di entropia.
 Interpretare l’entropia in termini di disordine molecolare del sistema.
 Formulare il terzo principio della termodinamica.
 Discutere l’interpretazione microscopica dell’entropia.
 Descrivere il rendimento di una macchina di Carnot.
 Formulare la legge di Boltzmann di un sistema termodinamico
ABILITÀ
 Descrivere il funzionamento di una macchina termica.
 Dimostrare l’equivalenza degli enunciati del secondo principio della termodinamica di Kelvin e Clausius.
 Definire il rendimento di una macchina termica.
 Descrivere il funzionamento della macchina di Carnot.
 Analizzare e descrivere delle macchine termiche di uso quotidiano.
 Definire il coefficiente di prestazione di una macchina termica.
 Discutere la variazione di entropia dell’universo in processi reversibili e in un processi irreversibili.
 Definire i macrostati e i microstati.
 Interpretare il grafico pressione-volume del ciclo di Carnot.
CONOSCENZE
Macchine termiche
Secondo principio della termodinamica
Teorema di Carnot e macchina di Carnot
Frigoriferi, condizionatori e pompe di calore
Entropia
Terzo principio della termodinamica
METODO DIDATTICO
Lezione frontale, svolgimento di problemi al fine di sviluppare adeguate capacità logiche. Notevole sarà il
tempo dedicato alla risoluzione di problemi e alle modellizzazioni.
Attraverso l’esame dell’esperienza quotidiana si cerca di attivare gli studenti alla scoperta delle leggi fisiche.
In alcuni casi si farà ricorso a supporti multimediali.
Lo studente farà riferimento al libro di testo, agli appunti delle lezioni e ad eventuale materiale audiovisivo .
VERIFICHE DELL’APPRENDIMENTO
Le verifiche orali, intese come interrogazioni individuali, verranno attuate a discrezione dell’insegnante ed a
richiesta dell’alunno e comunque almeno due a quadrimestre.
Sono previste almeno due prove scritte a quadrimestre.
Le prove scritte consistono in test a scelta multipla, soluzioni di semplici problemi, prove a risposte aperte,
multiple e chiuse che riguarderanno gli argomenti trattati.
Per verificare l’apprendimento si terrà conto anche del lavoro domestico svolto ed elaborato sul quaderno
personale, della correzione in classe dei compiti assegnati per casa.
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Importante sarà l’operatività e quindi l’impegno dimostrato dallo studente nello svolgimento del laboratorio.
Per ognuna delle prove sperimentali realizzate, lo studente dovrà eseguire la relazione ed essere in grado di
relazionare oralmente
VALUTAZIONE
La valutazione terrà conto dei progressi manifestati dallo studente non solo per quanto riguarda i contenuti, ma
anche per la proprietà di linguaggio, l’abilità di operare, l’atteggiamento propositivo ovvero gli obiettivi
didattici già definiti dal consiglio di classe.
Per quanto riguarda il livello di sufficienza, esso verrà raggiunto nel caso in cui lo studente dimostrerà di
conoscere i fenomeni fondamentali trattati, saperli esprimere in modo comprensibile e saper applicare la
proprie conoscenze alle situazioni più semplici per quanto riguarda la soluzione dei problemi . La tabella di
valutazione è quella stabilita dal Collegio docenti e declinata dal coordinamento di fisica.
ATTIVITA’ DI RECUPERO
Il recupero avverrà in itinere sia per richiesta degli studenti sia quando l’insegnante lo riterrà opportuno
Inoltre è possibile venga attivato un corso di recupero nella settimana di sospensione delle attività didattiche.
MONZA 05 /11 / 2016
Prof.ssa Caterina Tripodi
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