conoscenze - Liceo di Lugo

Anno Scolastico 2016-2017
PROGRAMMAZIONE
adottata dal Dipartimento Disciplinare di Matematica, Fisica e Informatica
sulla base delle Indicazioni Nazionali per i Licei (D.P.R. n. 211 del 7 ottobre 2010)
FISICA
dei seguenti Indirizzi liceali:
- Liceo Scientifico
- Liceo Scientifico opzione Scienze Applicate
I docenti della disciplina
1
SECONDO BIENNIO E QUINTO ANNO
LINEE GENERALI E COMPETENZE
Al termine del percorso liceale lo studente avrà appreso i concetti fondamentali della fisica, le leggi e
le teorie che li esplicitano, acquisendo consapevolezza del valore conoscitivo della disciplina e del
nesso tra lo sviluppo della conoscenza fisica ed il contesto storico e filosofico in cui essa si è
sviluppata.
In particolare, lo studente avrà acquisito le seguenti competenze generali: osservare e identificare
fenomeni; formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi; formalizzare un
problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione;
fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove
l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili
significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione
e/o validazione di modelli; comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che
interessano la società in cui vive.
Si sottolinea il ruolo centrale del laboratorio, inteso sia come attività di presentazione da cattedra, sia
come esperienza di scoperta e verifica delle leggi fisiche, che consente allo studente di comprendere
il carattere induttivo delle leggi e di avere una percezione concreta del nesso tra evidenze
sperimentali e modelli teorici.
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
SECONDO BIENNIO
Nel secondo biennio il percorso didattico darà maggior rilievo all’impianto teorico (le leggi della
fisica) e alla sintesi formale (strumenti e modelli matematici), con l’obiettivo di formulare e risolvere
problemi più impegnativi, tratti anche dall’esperienza quotidiana, sottolineando la natura quantitativa
e predittiva delle leggi fisiche. Inoltre, l’attività sperimentale consentirà allo studente di discutere e
costruire concetti, progettare e condurre o
ARTICOLAZIONE DEI CONTENUTI


Si precisa che la seguente programmazione è suscettibile di eventuali modifiche da parte del
Dipartimento o del singolo docente, anche nel corso dell’anno scolastico se, alla luce
dell’esperienza nelle classi, lo si riterrà opportuno.
Ogni docente stabilirà quali e quante esperienze di laboratorio trattare, tenendo conto delle
esigenze della singola classe e della disponibilità del laboratorio.
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TERZO ANNO
Unità didattica: La dinamica newtoniana (se non completata in seconda).
Periodo – settembre/ottobre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Le leggi della
dinamica.
 Applicazioni della
seconda legge.
Contenuti opzionali:
Abilità
 Distinguere tra peso e massa di un corpo.
 Indicare direzione e verso delle reazioni
vincolari.
 Identificare i sistemi di riferimento
inerziali.
 Formalizzare la prima e la seconda legge
della dinamica.
 Mettere in relazione lo stato di quiete e di
moto rettilineo di un corpo con la forza
totale che agisce su di esso.
 Esprimere la relazione tra gli effetti delle
forze di interazione tra due corpi e le masse
dei corpi che interagiscono.
 Applicare la terza legge della dinamica.
 Rappresentare tutte le forze che agiscono su
un corpo in movimento su un piano
inclinato.
 Analizzare e interpretare le formule relative
alle forze d’attrito statico e dinamico.
 Indicare la procedura per affrontare e
risolvere i problemi di dinamica.
 Identificare i sistemi di riferimento
accelerati e introdurre il concetto di forza
fittizia.
Competenze specifiche
 Individuare le condizioni sotto le
quali un sistema si può definire
inerziale.
 Esprimere il principio di relatività
galileiana.
 Analizzare la relazione tra
l’applicazione di una forza su un
corpo e la variazione della sua
velocità.
 Analizzare le situazioni di
interazione tra due corpi.
 Analizzare il moto di un corpo su
un piano inclinato.
 Scegliere e applicare le relazioni
matematiche appropriate per la
soluzione dei problemi.


Ragionare in termini di peso
apparente.
Analizzare il secondo principio
della dinamica nei sistemi
accelerati.
Unità didattica: Energia e lavoro (se non completata in seconda).
Periodo – ottobre/novembre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Energia meccanica,
energia cinetica,
energia potenziale e il
lavoro.
 La conservazione
dell’energia
meccanica.
Abilità
 Individuare il lavoro come prodotto scalare
di forza e spostamento.
 Interpretare graficamente il lavoro.
 Indicare i casi di lavoro motore e lavoro
resistente.
 Mettere in relazione il lavoro con le diverse
forme di energia.
 Introdurre il concetto di potenza.
 Esprimere i concetti di forza conservativa e
non conservativa.
 Formulare la conservazione dell’energia
meccanica.
Contenuti opzionali:



Analizzare il lavoro di una forza che
dipende dalla posizione.
Descrivere il lavoro di una forza lungo un
percorso chiuso.
Identificare l’energia potenziale come una
proprietà del sistema formato dai corpi che
interagiscono.
Competenze specifiche
 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.
 Individuare le procedure per
calcolare il lavoro totale compiuto
da più forze.
 Formalizzare il teorema
dell’energia cinetica.
 Applicare la conservazione
dell’energia meccanica nella
soluzione dei problemi.
 Ragionare in termini di energia
dissipata e lavoro compiuto da forze
non conservative.
 Interpretare la procedura per la
definizione dell’energia potenziale
associata a una forza conservativa.
 Verificare che il lavoro di una forza
conservativa non dipende dalla
traiettoria percorsa.
Unità didattica: La quantità di moto e gli urti.
3
Terzo anno – novembre/dicembre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Le definizione della quantità
di moto e dell’impulso.
 Il teorema dell’impulso.
 La conservazione della
quantità di moto.
 Urti anelastici e elastici in
una dimensione.
Abilità
 Definire i vettori quantità di moto e
impulso di una forza.
 Introdurre il concetto di forza media
per il calcolo dell’impulso e
illustrarne il significato fisico.
 Definire il centro di massa di un
sistema.
 Risolvere problemi di urto elastico
e anelastico.
Contenuti opzionali:
 Il moto del centro di massa.
 Urti in due dimensioni.

Calcolare la posizione e la velocità
del centro di massa di un sistema.
Competenze specifiche
 Pervenire al teorema dell’impulso a
partire dalla seconda legge della
dinamica.
 Individuare la procedura necessaria
per calcolare l’impulso di una forza
variabile.
 Ricavare la conservazione della
quantità di moto dalle leggi della
dinamica.
 Identificare in un problema le
grandezze per le quali vale un
principio di conservazione.
 Mettere in relazione gli urti, elastici
e anelastici, con la conservazione
della quantità di moto e dell’energia
cinetica.
 Utilizzare le leggi di conservazione
per risolvere problemi relativi al
moto dei corpi nei sistemi
complessi.
 Analizzare il moto del centro di
massa di un sistema.
Unità didattica: Il moto nel piano.
Periodo – dicembre/gennaio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Il moto parabolico .
 Il moto circolare uniforme
 La forza centripeta.
Abilità
 Formulare le equazioni del moto
per un moto parabolico.
 Ricorrere alle relazioni che legano
grandezze angolari e lineari nel
moto circolare.
 Rappresentare graficamente il moto
circolare uniforme.
 Rappresentare direzione e verso dei
vettori velocità e accelerazione nel
moto circolare.
 Calcolare la forza centripeta.
Competenze specifiche
 Risolvere problemi in cui un
oggetto è lanciato con una velocità
orizzontale o obliqua.
 Riconoscere le caratteristiche del
moto circolare uniforme in
situazioni reali.
 Utilizzare la relazione tra la forza
centripeta e la velocità tangenziale
per risolvere problemi della
dinamica.
Contenuti opzionali:
Unità didattica: La dinamica dei corpi in rotazione.
Periodo– dicembre/gennaio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Grandezze angolari.
 Il corpo rigido e il momento
torcente.
 La seconda legge della
dinamica per il moto
rotazionale.
 Il momento d’inerzia.
 L’energia cinetica
rotazionale.
 Il momento angolare.
 La conservazione del
momento angolare.
Abilità
 Esprimere il concetto di corpo
rigido.
 Ricorrere alle relazioni che legano
grandezze angolari e lineari nel
moto circolare.
 Descrivere il moto di traslazione e
rotazione di un corpo rigido.
 Calcolare il momento di una forza,
di una coppia di forze e di più forze
applicate a un corpo rigido.
 Stabilire le condizioni di equilibrio
di un corpo rigido.
 Calcolare il momento d’inerzia di
alcuni corpi con geometria diversa.
 Formalizzare il secondo principio
Competenze specifiche
 Ricavare e utilizzare quantità
cinematiche angolari in situazioni
reali.
 Mettere a confronto il moto
rettilineo e il moto circolare ed
evidenziare le analogie tra le
definizioni delle grandezze lineari e
angolari.
 Analizzare il movimento di un
corpo che ruota attorno a un asse e
definire il momento della forza
applicata.
 Analizzare l’energia totale di un
corpo rigido.
 Ragionare in termini di
4
della dinamica per le rotazioni e
evidenziare le sue analogie, e
differenze, con il secondo principio
della dinamica per le traslazioni.
Contenuti opzionali:
 L’equilibrio di un corpo
rigido.


conservazione del momento
angolare.
Applicare le relazioni matematiche
opportune per la risoluzione dei
problemi di dinamica rotazionale.
Definire il vettore momento
angolare.
Unità didattica: La gravitazione.
Periodo – febbraio/marzo
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 La legge della gravitazione
universale di Newton.
 Il sistema copernicano
 Le leggi di Keplero.
 Il moto di un satellite.
 Il campo gravitazionale.
 L’energia potenziale
gravitazionale.
 Conservazione dell’energia.
Abilità
 Formulare le leggi di Keplero.
 Formulare la legge di gravitazione
universale.
 Descrivere l’energia potenziale
gravitazionale a partire dalla legge
di gravitazione universale.
 Interpretare le leggi di Keplero in
funzione delle leggi di Newton e
della legge di gravitazione
universale.
 Analizzare il moto dei satelliti in
relazione alle forze agenti.
Contenuti opzionali:
 Il campo gravitazionale.
 Conservazione dell’energia Velocità di fuga e buchi neri.



Competenze specifiche
 Descrivere i moti dei corpi celesti e
individuare le cause dei
comportamenti osservati.
 Analizzare il moto dei satelliti e
descrivere i vari tipi di orbite.
 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.
 Calcolare l’interazione gravitazionale
tra due corpi. Utilizzare le relazioni
matematiche appropriate alla
risoluzione dei diversi problemi.
Rappresentare il concetto di
campo di forza.
Descrivere l’azione delle forze a
distanza in funzione del concetto
di campo gravitazionale.
Definire la velocità di fuga di un
pianeta e descrivere le condizioni
di formazione di un buco nero.
Unità didattica: La dinamica dei fluidi.
Periodo– marzo
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
Abilità
Competenze specifiche
Contenuti opzionali:
 L’equazione di continuità
 L’equazione di Bernoulli.
 Viscosità.
 Tensione superficiale



Descrivere il principio di
funzionamento di manometri e
barometri.
Esprimere il teorema di Bernoulli,
sottolineandone l’aspetto di legge
di conservazione.




Analizzare l’andamento della
pressione atmosferica in funzione
dell’altezza.
Formalizzare il concetto di portata e
formulare l’equazione di continuità.
Ragionare sul movimento ordinato di
un fluido.
Applicare le leggi di Pascal, Stevino,
l’equazione di continuità e
l’equazione di Bernoulli nella
risoluzione di problemi proposti.
Valutare alcune delle applicazioni
tecnologiche relative ai fluidi
applicate nella quotidianità.
5
Unità didattica: Termologia (in parte ripasso oppure se non completata in seconda.)
Periodo– aprile
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 La temperatura e la sua
misura (ripasso)
 Equilibrio termico e il
principio zero della
termodinamica.
 Dilatazione termica
 La leggi dei gas.
 La temperatura assoluta.
 L’equazione di stato del gas
perfetto.
 Capacità termica e il calore
specifico.
 La propagazione del calore
(la conduzione, la convezione
e l’irraggiamento).
 I cambiamento di stato e il
calore latente.
Contenuti opzionali:
Abilità
 Individuare le scale di temperatura
Celsius e Kelvin e metterle in
relazione.
 Identificare il concetto di mole e il
numero di Avogadro.
 Formulare il principio zero della
termodinamica e stabilire il
protocollo di misura per la
temperatura.
 Effettuare le conversioni dalla scala
Celsius alla Kelvin, e viceversa.
 Stabilire la legge di Avogadro.
 Formulare la legge per n moli di gas
perfetto.
 Mettere a confronto le dilatazioni
volumiche di liquidi e solidi.

Competenze specifiche
 Osservare gli effetti della variazione
di temperatura di corpi solidi,
liquidi e gassosi e formalizzare le
leggi che li regolano.
 Ragionare sulle grandezze che
descrivono lo stato di un gas.
 Introdurre il concetto di gas
perfetto.
 Formulare le leggi che regolano le
trasformazioni dei gas,
individuandone gli ambiti di
validità.
 Ragionare in termini di molecole e
di atomi.
 Utilizzare correttamente le relazioni
appropriate alle risoluzioni dei
diversi problemi.
Formulare la legge di Dalton delle
pressioni parziali.
Unità didattica: La teoria cinetica dei gas
Periodo– aprile
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 L’origine della pressione
 La distribuzione delle
velocità di Maxwell.
 La relazione tra energia
cinetica media e temperatura
in un gas ideale.
 La velocità quadratica media.
 Il principio di equipartizione
dell’energia.
Contenuti opzionali:
Abilità
 Mettere in relazione il legame tra
grandezze microscopiche e
grandezze macroscopiche.
 Formulare la teoria cinetica dei gas.
 Esprimere la relazione
fondamentale tra pressione ed
energia cinetica media delle
molecole.
 Interpretare, dal punto di vista
microscopico, la pressione
esercitata dal gas perfetto e la sua
temperatura assoluta.
 Identificare l’energia interna dei gas
perfetti.
 Formulare il teorema di
equipartizione dell’energia.
 Ricavare l’espressione della
velocità quadratica media.
 Formulare l’equazione di van der
Waals per i gas reali.
 Rappresentare il moto browniano.
 Esprimere il concetto di cammino
libero medio.
Competenze specifiche
 Analizzare la distribuzione
maxwelliana delle velocità
molecolari.
 Affrontare la differenza tra gas
perfetti e gas reali.
 Descrivere le proprietà della
distribuzione di Maxwell.
 Scegliere e utilizzare le relazioni
matematiche specifiche appropriate
alle diverse problematiche.

Utilizzare il foglio elettronico nello
studio della distribuzione di
Maxwell.
6
Unità didattica: Termodinamica
Periodo – maggio/giugno
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Energia interna di un gas
perfetto.
 Il primo principio della
termodinamica.
 Le trasformazioni
termodinamiche (isobara,
isocora, isoterma e
adiabatica)
 Il calore specifico molare.
 Il ciclo di Carnot e il
rendimento.
 Il teorema di Carnot.
 Le macchine termiche e loro
funzionamento.
 Il secondo principio della
termodinamica.
 Cenni di entropia.
Contenuti opzionali:
 Approfondimento su
entropia.
 Il terzo principio della
termodinamica
Abilità
 Formulare il concetto di funzione di
stato e indicare le variabili che
identificano lo stato termodinamico
di un sistema.
 Mettere a confronto trasformazioni
reali e trasformazioni quasistatiche.
 Interpretare il primo principio della
termodinamica alla luce del principio di conservazione dell’energia.
 Definire il lavoro termodinamico.
 Esaminare le possibili, diverse,
trasformazioni termodinamiche.
 Definire le trasformazioni cicliche.
 Definire i calori molari del gas
perfetto.
 Interpretare il lavoro termodinamico in un grafico pressione-volume.
 Descrivere il principio di
funzionamento di una macchina
termica.
 Descrivere il bilancio energetico di
una macchina termica.
 Definire una sorgente ideale di
calore.
 Definire il rendimento di una
macchina termica.
 Definire la macchina termica
reversibile e descriverne le
caratteristiche.
 Formulare il secondo principio della
termodinamica, nei suoi due primi
enunciati.
 Definire l’entropia e le
caratteristiche dell’entropia.
 Indicare l’evoluzione spontanea di
un sistema isolato.
 Enunciare e dimostrare la
disuguaglianza di Clausius.
 Formulare il terzo principio della
termodinamica.
 Definire la molteplicità di un
macrostato
Competenze specifiche
 Descrivere l’aumento della
temperatura di un gas in funzione
delle modalità con cui avviene il
riscaldamento.
 Esaminare gli scambi di energia tra
i sistemi termodinamici e
l’ambiente.
 Applicare le relazioni appropriate in
ogni singola trasformazione di stato
in problemi.
 Analizzare come sfruttare
l’espansione di un gas per produrre
lavoro.
 Analizzare alcuni fenomeni della
vita reale dal punto di vista della
loro reversibilità, o irreversibilità.
 Analizzare il rapporto tra il lavoro
totale prodotto dalla macchina e la
quantità di calore assorbita.
 Esaminare l’entropia di un sistema
isolato in presenza di trasformazioni
reversibili.
 Formalizzare il teorema di Carnot e
dimostrarne la validità.



Mettere a confronto l’energia
ordinata (a livello macroscopico) e
l’energia disordinata (a livello
microscopico).
Discutere l’entropia di un sistema
non isolato.
Analizzare la differenza tra
macrostati e microstati di un
sistema
7
QUARTO ANNO
Unità didattica: Termodinamica (se non completata in terza)
Periodo– settembre/ottobre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 L’equazione di stato dei gas
perfetti.
 Energia interna di un gas
perfetto.
 Il principio zero della
termodinamica
 Il primo principio della
termodinamica.
 Le trasformazioni
termodinamiche (isobara,
isocora, isoterma e
adiabatica)
 Il calore specifico molare.
 Il ciclo di Carnot e il
rendimento.
 Il teorema di Carnot.
 Le macchine termiche e loro
funzionamento.
 Il secondo principio della
termodinamica.
 Cenni di entropia.
Contenuti opzionali:
 Approfondimento su
entropia.
 Il terzo principio della
termodinamica
Abilità
 Formulare il concetto di funzione di
stato e indicare le variabili che
identificano lo stato termodinamico
di un sistema.
 Mettere a confronto trasformazioni
reali e trasformazioni quasistatiche.
 Interpretare il primo principio della
termodinamica alla luce del
principio di conservazione
dell’energia.
 Definire il lavoro termodinamico.
 Esaminare le possibili, diverse,
trasformazioni termodinamiche.
 Definire le trasformazioni cicliche.
 Definire i calori molari del gas
perfetto.
 Interpretare il lavoro termodinamico in un grafico pressione-volume.
 Descrivere il principio di
funzionamento di una macchina
termica.
 Descrivere il bilancio energetico di
una macchina termica.
 Definire una sorgente ideale di
calore.
 Definire il rendimento di una
macchina termica.
 Definire la macchina termica reversibile e descriverne le
caratteristiche.
 Formulare il secondo principio della
termodinamica, nei suoi due primi
enunciati.
 Definire l’entropia e le
caratteristiche dell’entropia.
 Indicare l’evoluzione spontanea di
un sistema isolato.
 Enunciare e dimostrare la
disuguaglianza di Clausius.
 Formulare il terzo principio della
termodinamica.
 Definire la molteplicità di un
macrostato
Competenze specifiche
 Descrivere l’aumento della
temperatura di un gas in funzione
delle modalità con cui avviene il
riscaldamento.
 Esaminare gli scambi di energia tra
i sistemi termodinamici e
l’ambiente.
 Applicare le relazioni appropriate in
ogni singola trasformazione di stato
in problemi.
 Analizzare come sfruttare
l’espansione di un gas per produrre
lavoro.
 Analizzare alcuni fenomeni della
vita reale dal punto di vista della
loro reversibilità, o irreversibilità.
 Analizzare il rapporto tra il lavoro
totale prodotto dalla macchina e la
quantità di calore assorbita.
 Esaminare l’entropia di un sistema
isolato in presenza di trasformazioni
reversibili.
 Formalizzare il teorema di Carnot e
dimostrarne la validità.



Mettere a confronto l’energia
ordinata (a livello macroscopico) e
l’energia disordinata (a livello
microscopico).
Discutere l’entropia di un sistema
non isolato.
Analizzare la differenza tra
macrostati e microstati di un
sistema
8
Unità didattica: Moto armonico e onde meccaniche
Periodo– ottobre/novembre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Il moto armonico.
 Onde trasversali e onde
longitudinali
 Lunghezza d’onda, frequenza
e velocità di propagazione.
 Onde in una corda
 La funzione d’onda armonica.
 Sovrapposizione e
interferenza
 Onde stazionarie in una corda
Contenuti opzionali:
 Il moto armonico.
 Onde in una corda.
 Moto pendolare.
Abilità
 Identificare il moto oscillatorio
come moto periodico.
 Calcolare periodo e frequenza di un
oscillatore armonico.
 Esprimere l’energia totale di un
oscillatore armonico in assenza di
attrito.
 Osservare la propagazione delle
onde meccaniche.
 Definire le grandezze caratteristiche
fondamentali del moto periodico.
 Definire i tipi fondamentali di onde
meccaniche.
 Descrivere la propagazione delle
onde su corda.
 Distinguere e discutere la
rappresentazione spaziale e la
rappresentazione temporale
dell’onda.
 Definire i nodi e i ventri di un’onda
stazionaria.
 Esprimere l’energia totale di un
oscillatore armonico in presenza di
attrito.
 Determinare la serie armonica di
un’onda e calcolare le frequenze e
le lunghezze d’onda dei modi
normali di oscillazione.
 Studiare il moto di un pendolo.
Competenze specifiche
 Analizzare le relazioni tra moto
circolare uniforme e moto
armonico.
 Osservare e descrivere il fenomeno
della risonanza.
 Analizzare e descrivere le modalità
di propagazione di un’onda.
 Analizzare i fenomeni di riflessione
e interferenza delle onde su corda.
 Analizzare la rappresentazione
matematica delle onde armoniche.
 Formalizzare il concetto di onde
stazionarie.
Abilità
 Definire le grandezze caratteristiche
delle onde sonore.
 Conoscere la necessità di un mezzo
per la propagazione di un onda
sonora.
 Formulare le condizioni per
l’interferenza costruttiva e
distruttiva.
 Descrivere il fenomeno dell’eco.
 Esporre la relazione tra intensità
sonora ed energia trasportata
nell’unità di tempo e tra intensità
sonora e potenza della sorgente.
 Calcolare le frequenze relative
all’effetto Doppler.
 Formalizzare il concetto di intensità
sonora e definire il livello di
intensità sonora.
 Descrivere il fenomeno dei
battimenti e calcolarne la frequenza.
 Utilizzare il principio di Huygens.
Competenze specifiche
 Identificare sorgenti di suono.
 Esporre la relazione tra spostamento
longitudinale di un’onda sonora e
variazione di pressione nel mezzo.
 Analizzare la velocità di
propagazione delle onde sonore in
relazione alle caratteristiche fisiche
del mezzo in cui si propagano.
 Analizzare il fenomeno
dell’interferenza di onde sonore.
 Analizzare perché non sentiamo gli
effetti dell’interferenza sonora.
 Analizzare il principio di
funzionamento degli strumenti
musicali.

Impostare la risoluzione numerica
del problema del moto armonico
mediante procedura iterativa.
Unità didattica: Onde sonore
Periodo– novembre/dicembre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Le proprietà delle onde
sonore.
 L’intensità del suono e il
livello di intensità.
 L’effetto Doppler.
 Onde stazionarie in una
colonna d’aria.
Contenuti opzionali:
 Il battimento.
 Il timbro.
 La diffrazione sonora.



Analizzare le caratteristiche della
sensazione sonora: altezza e timbro.
Mettere in relazione la diffrazione
sonora e le dimensioni dell’ostacolo
incontrato dall’onda.
Analisi armonica delle onde sonore:
il teorema di Fourier.
9
Unità didattica: Ottica fisica
Periodo – dicembre/gennaio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Sovrapposizione e
interferenza della luce.
 Esperimento di Young.
 Interferenza di una doppia
fenditura.
 Diffrazione da una singola
fenditura.
 Risoluzione delle immagini.
Contenuti opzionali:
 Il principio di Huygens.
 Interferenza di onde riflesse.
 Reticoli di diffrazione.
Abilità
 Definire il fronte d’onda.
 Dimostrare le leggi della riflessione
e della rifrazione utilizzando il
modello ondulatorio.
 Utilizzare l’esperimento delle due
fenditure per calcolare la lunghezza
d’onda della luce.
 Definire il potere risolvente
Competenze specifiche
 Interpretare l’origine delle frange di
interferenza.
 Analizzare l’esperimento delle due
fenditure di Young.
 Analizzare il fenomeno della
diffrazione attraverso vari tipi di
fenditura.




Formulare le condizioni di
interferenza costruttiva e distruttiva
su lamine sottili.
Calcolare la lunghezza d’onda nella
lamina e le variazioni di fase
determinate dal cammino e dalla
riflessione.

Analizzare il fenomeno
dell’interferenza su lamine sottili
Esaminare e discutere i reticoli di
diffrazione.
Unità didattica: Ottica geometrica (completamento dal primo biennio).
Periodo– gennaio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:

Contenuti opzionali:
 La legge della riflessione.
 Immagini reali e virtuali
 La legge della rifrazione della
luce.
 La riflessione totale e
l’angolo limite
 Specchi piani e curvi.
 Formazione delle immagini
dalle lenti.
Abilità
Competenze specifiche













Definire il “raggio di luce”.
Applicare le leggi della rifrazione e
della riflessione
Indicare le caratteristiche di uno
specchio piano.
Definire l’indice di rifrazione di un
mezzo.
Esporre la legge di Snell.
Definire l’angolo limite.
Definire gli elementi che
caratterizzano gli specchi sferici.
Definire le caratteristiche delle lenti
sottili.
Formulare e applicare la legge dei
punti coniugati a specchi curvi e a
lenti.
Definire l’ingrandimento.
Calcolare l’ingrandimento di uno
specchio o di una lente.
Definire i concetti di immagine
reale e virtuale.







Formalizzare il fenomeno della
riflessione totale.
Discutere l’utilità della riflessione
totale nel funzionamento di diversi
dispositivi ottici importanti nella
realtà.
Costruire graficamente l’immagine
di un oggetto dato da uno specchio
o da una lente.
Analizzare le immagini prodotte da
lenti o specchi convergenti e
divergenti.
Creare piccoli esperimenti per
osservare la formazione delle
immagini formati dagli specchi e
dalle lenti.
Analizzare l’occhio umano come
dispositivo ottico e discutere i
difetti della vista.
Analizzare le combinazioni di più
lenti.
Analizzare strumenti ottici e
discutere la loro importanza nella
vita quotidiana e scientifica.
10
Unità didattica: Elettromagnetismo: Cariche elettriche, forze e campi
Periodo– febbraio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Le proprietà della carica
elettrica
 I fenomeni di elettrizzazione
per induzione e per strofinio.
 Caratteristiche delle forze tra
cariche elettriche
 La legge di Coulomb.
 Concetto di campo elettrico e
significato e proprietà delle
linee di campo.
 Flusso del campo elettrico e il
teorema di Gauss.
Abilità
 Definire i materiali isolanti e
conduttori.
 Definire la forza elettrica e indicare
le sue caratteristiche.
 La forza di Coulomb in un mezzo.
 Esporre il principio di
sovrapposizione.
 Analizzare la forza totale esercitata
da una distribuzione di cariche su
una carica Q.
 Mettere a confronto la forza
elettrica e la forza gravitazionale.
 Introdurre il concetto di campo
elettrico e indicare le sue
caratteristiche.
 Rappresentare graficamente il
campo elettrico.
 Definire la densità lineare e la
densità superficiale di carica.
 Introdurre il concetto di flusso di un
campo elettrico.
 Enunciare il teorema di Gauss.
Competenze specifiche
 Creare piccoli esperimenti per
studiare l’interazione elettrica tra
corpi e i diversi metodi di
elettrizzazione.
 Utilizzare il teorema di Gauss per
calcolare i campi elettrici generati
da diverse distribuzioni di carica.
Contenuti opzionali:
Unità didattica: Elettromagnetismo: L’energia potenziale elettrica e il poten-ziale elettrico
Periodo– marzo
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Definizione di potenziale
elettrico
 Relazione tra il campo
elettrico e il potenziale.
 Conservazione dell’energia di
un sistema di cariche.
 Il potenziale di una carica
puntiforme.
 Superfici equipotenziali e
loro proprietà.
 Le proprietà dei condensatori,
 La capacità di un
condensatore a facce piane
parallele.
 Energia immagazzinata in un
condensatore.
Contenuti opzionali:
Abilità
 Definire l’energia potenziale
elettrica.
 Determinare l’energia potenziale
elettrica di due cariche puntiformi.
 Definire il potenziale elettrico.
 Esprimere il potenziale elettrico di
una carica puntiforme.
 Definire le superfici equipotenziali.
 Definire la circuitazione del campo
elettrico.
 Definire e calcolare la capacità di
condensatori piani.
 Calcolare le capacità equivalenti dei
diversi collegamenti tra
condensatori.
Competenze specifiche
 Dalla conservatività della forza di
Coulomb all’energia potenziale
elettrica.
 Analizzare un sistema di cariche,
definire e calcolare il potenziale
elettrico generato dal sistema.
 Analizzare la relazione tra campo
elettrico e potenziale.
 Analizzare le proprietà elettriche di
un conduttore in equilibrio
elettrostatico.
 Calcolare il campo elettrico
all’interno di un condensatore piano
e l’energia in esso immagazzinata.
11
Unità didattica: Elettromagnetismo: La corrente elettrica e i circuiti in corrente continua.
Periodo – aprile
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Intensità di corrente
elettrica
 La resistenza elettrica e le
leggi di Ohm
 Semplici circuiti in
corrente continua.
 Resistori e condensatori
collegati in serie e
parallelo.
Abilità
 Definire l’intensità di corrente
elettrica.
 Definire il generatore ideale di
tensione continua.
 Definire la forza elettromotrice di un
generatore.
 Definire la resistenza elettrica e
formulare le leggi di Ohm.
 Definire la resistività dei materiali.
 Discutere i possibili collegamenti dei
resistori e calcolare le resistenze
equivalenti.
 Enunciare l’effetto Joule e definire la
potenza elettrica.
Competenze specifiche
 Discutere l’analogia tra un
generatore di tensione e una pompa
“generatore di dislivello”.
 Creare piccoli esperimenti per
analizzare la relazione tra differenza
di potenziale e intensità di corrente
elettrica.
 Analizzare e risolvere i circuiti
elettrici con resistori.
 Formalizzare, e applicare
correttamente, le leggi di Kirchhoff.
Contenuti opzionali:
Le leggi di Kirchhoff
Unità didattica: Elettromagnetismo: Il magnetismo.
Periodo – maggio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Il campo magnetico e le
linee del campo magnetico.
 La forza di Lorentz.
 Il moto di una particella
carica in un campo
magnetico.
 La forza magnetica su un
filo e su una spira percorsi
da corrente.
 La legge di Ampère.
 Il campo magnetico
generato da una spira e da
un solenoide
 Il flusso del campo
magnetico
Contenuti opzionali:
Comportamento dei materiali in
presenza di campo magnetico
esterno.
Abilità
 Descrivere l’attrazione, o la
repulsione, tra i poli di due calamite.
 Definire il campo magnetico.
 Definire le caratteristiche della forza
che agisce su una carica in moto
all’interno di un campo magnetico.
 Descrivere il moto di una particella
carica in un campo magnetico
uniforme.
 Formulare matematicamente le
relazioni esistenti tra il campo
magnetico, la forza di Lorentz, la
velocità della carica in moto e
l’intensità di corrente nel conduttore.
 Formulare l’espressione del campo
magnetico al centro di una spira, di
una bobina e all’interno del solenoide.
 Descrivere l’interazione tra conduttori
percorsi da corrente.
 Enunciare il teorema di Ampère.
 Enunciare il teorema di Gauss per il
campo magnetico.
 Descrivere il ciclo di isteresi
magnetica.
 Descrivere il funzionamento di un
elettromagnete.
 Calcolare il raggio della traiettoria
circolare descritta da una carica in
moto in un campo magnetico
uniforme.
 Calcolare la forza magnetica su un filo
percorso da corrente e le forze tra
conduttori percorsi da corrente.
Competenze specifiche
 Analizzare l’andamento del campo
magnetico ricorrendo a piccoli
esperimenti con la limatura di ferro.
 Costruire una procedura operativa
per definire l’intensità del campo
magnetico.
 Analizzare i campi magnetici
generati da correnti elettriche.
 Analizzare il momento torcente su
una spira e su una bobina.
 Evidenziare le proprietà del campo
magnetico attraverso la sua
circuitazione e il flusso del campo
stesso.

Analizzare e descrivere le proprietà
magnetiche della materia.
12
QUINTO ANNO
Unità didattica: Elettromagnetismo: Il magnetismo (se non completata in quarta).
Periodo– settembre/ottobre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Il campo magnetico e le linee
del campo magnetico.
 La forza di Lorentz.
 Il moto di una particella carica in un campo magnetico.
 La forza magnetica su un filo
e su una spira percorsi da
corrente.
 La legge di Ampère.
 Il campo magnetico generato
da una spira e da un solenoide
 Il flusso del campo magnetico
Contenuti opzionali:
Comportamento dei materiali in
presenza di campo magnetico
esterno.
Abilità
 Descrivere l’attrazione, o la
repulsione, tra i poli di due
calamite.
 Definire il campo magnetico.
 Definire le caratteristiche della
forza che agisce su una carica in
moto all’interno di un campo
magnetico.
 Descrivere il moto di una particella
carica in un campo magnetico
uniforme.
 Formulare matematicamente le
relazioni esistenti tra il campo
magnetico, la forza di Lorentz, la
velocità della carica in moto e
l’intensità di corrente nel
conduttore.
 Formulare l’espressione del campo
magnetico al centro di una spira, di
una bobina e all’interno del
solenoide.
 Descrivere l’interazione tra
conduttori percorsi da corrente.
 Enunciare il teorema di Ampère.
 Enunciare il teorema di Gauss per il
campo magnetico.
 Descrivere il ciclo di isteresi
magnetica.
 Descrivere il funzionamento di un
elettromagnete.
 Calcolare il raggio della traiettoria
circolare descritta da una carica in
moto in un campo magnetico
uniforme.
 Calcolare la forza magnetica su un
filo percorso da corrente e le forze
tra conduttori percorsi da corrente.
Competenze specifiche
 Analizzare l’andamento del campo
magnetico ricorrendo a piccoli
esperimenti con la limatura di ferro.
 Costruire una procedura operativa
per definire l’intensità del campo
magnetico.
 Analizzare i campi magnetici
generati da correnti elettriche.
 Analizzare il momento torcente su
una spira e su una bobina.
 Evidenziare le proprietà del campo
magnetico attraverso la sua
circuitazione e il flusso del campo
stesso.

Analizzare e descrivere le proprietà
magnetiche della materia.
13
Unità didattica: Elettromagnetismo: Induzione elettromagnetica.
Periodo– ottobre/novembre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Il fenomeno della induzione
elettromagnetica: la forza
elettromotrice indotta e sua
origine
 Legge di Faraday-NeumannLenz
 Le correnti indotte tra circuiti
 Il fenomeno della
autoinduzione e il concetto di
induttanza
 Energia associata alla
corrente in un circuito
elettrico
 Densità di energia del campo
magnetico.
Abilità
 Descrivere e interpretare
esperimenti che mostrino il
fenomeno dell’induzione
elettromagnetica
 Discutere gli aspetti quantitativi
dell’equazione della legge di
Faraday-Neumann-Lenz
 Descrivere quantitativamente le
relazioni tra forza di Lorentz e forza
elettromotrice indotta
 Calcolare il flusso di un campo
magnetico
 Calcolare le variazioni di flusso di
campo magnetico
 Calcolare correnti e forze
elettromotrici indotte
 Derivare e calcolare l’induttanza di
un solenoide
 Determinare l’energia associata ad
un campo magnetico
 Risolvere problemi di applicazione
delle formule studiate inclusi quelli
che richiedono il calcolo delle forze
su conduttori in moto in un campo
magnetico.
Competenze specifiche
 Essere in grado di riconoscere e
valutare quantitativamente il
fenomeno dell’induzione
elettromagnetica in situazioni
sperimentali
Contenuti opzionali:
La corrente alternata.
Unità didattica: Elettromagnetismo: Equazioni di Maxwell e Onde Elettromagnetiche.
Periodo – novembre/dicembre
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Relazione tra campi elettrici e
magnetici variabili.
 La corrente di spostamento.
 Sintesi
dell’elettromagnetismo: le
equazioni di Maxwell
 Onde elettromagnetiche piane
e loro proprietà.
 La polarizzazione delle onde
elettromagnetiche.
 L’energia e l’impulso
trasportato da un’onda
elettromagnetica.
 Cenni sulla propagazione
delle onde elettromagnetiche
nei mezzi isolanti, costante
dielettrica e indice di
rifrazione
 Lo spettro delle onde
elettromagnetiche.
 La produzione delle onde
elettromagnetiche.
 Le applicazioni delle onde
elettromagnetiche nelle varie
bande di frequenza
Abilità
 Illustrare le implicazioni delle
equazioni di Maxwell nel vuoto
espresse in termini di flusso e
circuitazione
 Argomentare sul problema della
corrente di spostamento.
 Calcolare le grandezze
caratteristiche delle onde
elettromagnetiche piane.
 Applicare il concetto di trasporto di
energia di un’onda elettromagnetica
 Collegare le caratteristiche
dell’onda con quelle del mezzo di
propagazione
 Descrivere lo spettro continuo
ordinato in frequenza e in
lunghezza d’onda
 Illustrare gli effetti e le principali
applicazioni delle onde
elettromagnetiche in funzione della
lunghezza d'onda e della frequenza.
Competenze specifiche
Essere in grado di collegare le equazioni
di Maxwell ai fenomeni fondamentali
dell’elettricità e del magnetismo e viceversa.
14
Unità didattica: Relatività.
Periodo– gennaio/febbraio
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 Dalla relatività galileiana alla
relatività ristretta.
 I postulati della relatività
ristretta.
 Tempo assoluto e simultaneità degli eventi.
 Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze:
evidenze sperimentali
 Trasformazioni di Lorentz
 Legge di addizione relativistica delle velocità; limite
non relativistico: addizione
galileiana delle velocità
 Il formalismo dei quadrivettori e l’ Invariante relativistico.
 La conservazione della
quantità di moto relativistica.
 Massa ed energia in relatività.
Contenuti opzionali:
 Cenni
della
relatività
generale.
Abilità
 Applicare le relazioni sulla
dilatazione dei tempi e contrazione
delle lunghezze.
 Utilizzare le trasformazioni di
Lorentz.
 Applicare la legge di addizione
relativistica delle velocità.
 Risolvere semplici problemi di
cinematica e dinamica relativistica
Competenze specifiche
 Saper argomentare, usando almeno
uno degli esperimenti classici, sulla
validità della teoria della relatività.
 Saper riconoscere il ruolo della
relatività in situazioni sperimentali
e nelle applicazioni tecnologiche.
Unità didattica: Fisica Quantistica.
Periodo– marzo/aprile
Contenuti
Contenuti irrinunciabili:
 L’emissione di corpo nero e
l’ipotesi di Planck
 L’esperimento di Lenard e la
spiegazione di Einstein
dell’effetto fotoelettrico
 L’effetto Compton.
 Modello dell'atomo di Bohr e
interpretazione degli spettri
atomici
 L’esperimento di Franck –
Hertz.
 Lunghezza d’onda di De
Broglie.
 Dualismo onda-particella.
Limiti di validità della
descrizione classica
 Diffrazione/Interferenza degli
elettroni
 Il principio di
indeterminazione.
Abilità
 Illustrare il modello del corpo nero
e interpretarne la curva di emissione
in base al modello di Planck.
 Applicare le leggi di StefanBoltzmann e di Wien
 Applicare l’equazione di Einstein
dell’effetto fotoelettrico per la
risoluzione di esercizi
 Illustrare e applicare la legge
dell’effetto Compton
 Calcolare le frequenze emesse per
transizione dai livelli dell’atomo di
Bohr
 Calcolare la lunghezza d’onda di
una particella
 Descrivere la condizione di
quantizzazione dell'atomo di Bohr
usando la relazione di De Broglie.
 Calcolare l’indeterminazione
quantistica sulla posizione/quantità
di moto di una particella
 Interpretare quantitativamente
esperimenti di interferenza e
diffrazione di particelle
Competenze specifiche
 Saper riconoscere i limiti della
trattazione classica in semplici
problemi.
 Saper riconoscere il ruolo della
fisica quantistica in situazioni reali
e in applicazioni tecnologiche
Contenuti opzionali:
15
Unità didattica: Argomenti e approfondimenti di Fisica Moderna.
Periodo– maggio
Contenuti
Sarà affrontato lo studio di uno o
più argomenti di Fisica Moderna
nel campo dell’astrofisica, della
cosmologia, delle particelle
elementari, dell’energia nucleare,
dei semiconduttori, delle micro e
nano-tecnologie.
Abilità
Saper illustrare almeno un aspetto della
ricerca scientifica contemporanea o
dello sviluppo della tecnologia o delle
problematiche legate alle risorse
energetiche.
Competenze specifiche
Saper riconoscere il ruolo della fisica
moderna in alcuni aspetti della ricerca
scientifica contemporanea o nello
sviluppo della tecnologia o nella
problematica delle risorse energetiche.
MODALITA’ DI VERIFICA E VALUTAZIONE
Per quanto riguarda la verifica della preparazione e la valutazione del profitto, si ritiene che questa
debba avvenire sia tramite le brevi e frequenti interrogazioni mediante le quali sarà saggiato anche il
grado di apprendimento dell'intera classe, sia con esercitazioni scritte che permettano agli allievi una
più approfondita rielaborazione e un ulteriore ripensamento degli argomenti trattati.
Si ritengono importanti ai fini della valutazione il comportamento responsabile dell'alunno,
l'interesse per la materia e l'impegno dimostrato sia a casa che a scuola.
Per stabilire il livello di valutazione sufficiente si terrà presente che l'elemento principale su cui
"tarare" il voto di sufficienza è rappresentato dalle conoscenze, competenze e abilità acquisite
secondo quanto indicato dalle griglie di valutazione delle diverse tipologie di prove:
- conoscenza essenziale, un po’ frammentaria;
- linguaggio semplice ma abbastanza corretto;
- analisi guidata sostanzialmente corretta, sintesi e collegamenti corretti se guidati.
16
GRIGLIA DI VALUTAZIONE DELLA PROVA SCRITTA
Indicatori
CONOSCENZE
COMPETENZE
CAPACITA’
Descrittori
Dimostrare di conoscere i concetti, le
regole necessarie per la soluzione degli
esercizi proposti e il linguaggio formale.
Saper interpretare correttamente il testo
degli esercizi proposti.
Saper fornire una stesura del
procedimento risolutivo in forma chiara,
rigorosa e completa
Saper utilizzare le procedure con
correttezza di calcolo
Organizzazione e utilizzazione di
conoscenze e abilità per analizzare,
scomporre e elaborare
Scelta di procedure ottimali
Livelli di valutazione
Punti
Ottime/Buone
Sufficienti/Discrete
Insufficienti
Grav. Insufficienti
Ottime/Buone
Sufficienti/Discrete
Insufficienti
4
3
2
1
3
2
1
Ottime/Buone
Discrete/Sufficienti
Insufficienti
3
2
1
Voto assegnato
17
GRIGLIA PER LA VALUTAZIONE DELLA PROVA ORALE
OBIETTIVI
CONOSCENZE
DISCIPLINARI
COMPETENZE
LINGUISTICO
ESPRESSIVE
CAPACITA’ DI ANALISI
SINTESI E
COLLEGAMENTO
DESCRITTORI
GIUDIZIO
PUNTI
Conoscenza lacunosa e
frammentaria
Conoscenza essenziale, un po’
frammentaria
Conoscenza completa degli
argomenti trattati
Conoscenza completa,
approfondita e coordinata
Insufficienti
1
Sufficiente
2
Discrete – Buone
3
Ottime
4
Linguaggio non appropriato,
scarsa capacità argomentativa
Linguaggio semplice ma
abbastanza corretto
Linguaggio appropriato con
capacità argomentative
Insufficienti
1
Sufficienti –
Discrete
2
Analisi parziali, sintesi e
collegamenti parziali, limitati e
imprecisi
Analisi guidata sostanzialmente
corretta, sintesi e collegamenti
corretti se guidati
Analisi, sintesi e collegamenti
completi, corretti e autonomi
3
Buone - Ottime
Insufficienti
Sufficienti –
Discrete
1
2
3
Buone - Ottime
Voto assegnato
18
GRIGLIA DI VALUTAZIONE PER LA PROVA PRATICA
Indicatori
Descrittori
Dimostrare di conoscere le regole necessarie
CONOSCENZE per effettuare un’esperienza assegnata
Dimostrare di conoscere le leggi e i principi
fondamentali implicati nell’esperienza
COMPETENZE Saper interpretare correttamente lo scopo di
CAPACITA’
un’esperienza di laboratorio
Saper fornire una stesura del procedimento di
un esperimento in forma chiara e
appropriatamente rappresentata
Saper utilizzare il lessico specifico, la
simbologia appropriata con correttezza di
calcolo
Saper applicare consapevolmente le
conoscenze sull’uso della strumentazione di
laboratorio
Mostrare di possedere capacità di
osservazione, logiche ed espressive, di
elaborazione personale e originale nell’ambito
di procedimenti sperimentali
Mostrare di saper collaborare in un gruppo di
lavoro
Livelli di valutazione
Punti
Fino a

Insufficienti
1

Sufficienti/Discrete
2

Buone/Ottime
3

Grav. Insufficienti
1

Insufficienti
2

Sufficienti/Discrete
3

Buone/Ottime
4

Insufficienti
1

Sufficienti/Discrete
2

Buone/Ottime
3
Voto assegnato
/10
19