fisica - programmazione 4° anno scientifico

FISICA - PROGRAMMAZIONE 4° ANNO SCIENTIFICO
UNITA’ DIDATTICHE
PERIODO
ORE DI LEZIONE
MODULO 1 Descrivere e interpretare la materia e la sua fenomenologia
Temperatura e legge empirica dei gas
1° trimestre
8
Modello microscopico cinetico della
materia
1° trimestre
8
Scambi di energia ed equilibro
termico
1° trimestre
8
MODULO 2 Il principio di conservazione e le leggi della termodinamica
Primo principio della termodinamica
1/2° pentamestre
8
Secondo principio della
termodinamica
2° pentamestre
8
Modello macroscopico e microscopico 2° pentamestre
del secondo principio della
termodinamica
8
MODULO 3 Interpretare la luce e la sua fenomenologia
Descrizione matematica di alcuni
fenomeni ondulatori
(onde in una corda, onde d’acqua,
fenomenologia del suono)
2° pentamestre
8
Modelli fisici della luce
2° pentamestre
8
MODULO 4 Descrivere e interpretare l'interazione elettrica e magnetica
Fenomenologia della carica elettrica e 2° pentamestre
dei magneti
8
Il modello di campo per descrivere i
fenomeni elettrici
2° pentamestre
9
Energia potenziale e potenziale
elettrico
2° pentamestre
9
Il modello di campo per descrivere i
fenomeni magnetici
2° pentamestre
9
TOT. 99
MODULO 1
Descrivere e interpretare la materia e la sua fenomenologia
(in collegamento con SCIENZE)
U.D.1 Temperatura e legge empirica dei gas (8 h)
•
CONTENUTI
•
•
METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
•
•
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
misure di temperatura (termometri, scala Celsius centigrada),
equilibrio termico
dilatazione termica nei solidi, nei liquidi, nei gas
legge empirica dei gas e scala assoluta di temperatura (Kelvin
centigrada)
lezione multimediale
discussione/spiegazione
verifica scritta e/o orale con:
• descrizione e interpretazione di comuni fenomeni termici
• discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
/algebrici e con lettura e analisi di grafici.
U.D.2 Modello microscopico cinetico della materia (8 h)
•
•
CONTENUTI
METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
•
•
•
•
modello microscopico cinetico di un gas lontano dai passaggi
di stato (il gas “perfetto”)
distribuzione statistica delle velocità nel modello del gas
perfetto, velocità quadratica media
interpretazione microscopica della temperatura
moto browniano
cenni sulla struttura della materia
modello microscopico per il raggiungimento dell’equilibrio
termico e per i passaggi di stato
• lezione multimediale
• discussione/spiegazione
eventualmente:
• visione e discussione di filmati didattici
• lettura e discussione di testi originali
verifica scritta e/o orale con:
● discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
/algebrici e con lettura ed analisi di grafici
● descrizione, argomentazione e discussione del modello
microscopico
eventualmente:
● descrizione, argomentazione e discussione delle letture e
filmati presentati a lezione
U.D.3 Scambi di energia ed equilibrio termico (8 h)
•
•
•
CONTENUTI
•
•
METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
calore e lavoro come scambi di energia di un sisistema
energia interna di un sistema
capacità termica e temperatura di equilibrio, calori specifici a
pressione costante e a volume costante con interpretazione
microscopica
passaggi di stato
conduttori ed isolanti termici
• lezione multimediale
• discussione/spiegazione
eventualmente:
• osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e
interpretazione: calorimetro delle mescolanze
verifica scritta e/o orale con:
• descrizione e interpretazione di comuni fenomeni che
coinvolgono scambi di calore/lavoro anche dal punto di vista
microscopico
• discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
/algebrici e con lettura ed analisi di grafici
eventualmente:
• relazione e discussione di quanto osservato in laboratorio
MODULO 2
Il principio di conservazione e le leggi della termodinamica
(in collegamento con SCIENZE e con MATEMATICA)
U.D.4 Primo principio della termodinamica (8 h)
•
•
CONTENUTI
•
•
METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
trasformazioni termodinamiche nei gas e loro rappresentazione
grafica nel piano p-V
bilanci energetici con interpretazione microscopica nelle
principali trasformazioni quasi-statiche: isocora, isobara,
isoterma, adiabatica
principio di conservazione dell'energia
come ottenere lavoro da un serbatoio di calore: macchina
termica
• lezione multimediale
• discussione/spiegazione
eventualmente:
• lettura e discussione di testi originali
verifica scritta e/o orale con:
• descrizione degli scambi energetici nelle trasformazioni dei gas
• discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
relativi alle principali trasformazioni termodinamiche dei gas,
con lettura e anlisi di grafici nel piano p-V
eventualmente:
• descrizione, argomentazione e discussione delle letture fatte a
lezione
U.D.5 Secondo principio della termodinamica (8 h)
•
•
•
CONTENUTI
•
METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
trasformazioni reversibili e irreversibili
2° principio della termodinamica, teorema di Carnot
macchine reversibili a gas perfetto (rendimento del ciclo di
Carnot e del ciclo di Stirling )
descrizione di semplici macchine termiche (pompa di calore,
frigorifero, ecc...) attraverso gli scambi energetici e
considerazioni su come utilizzare al meglio gli scambi di
energia in base al 2° principio della termodinamica
• lezione multimediale
• discussione/spiegazione
eventualmente:
• visione e discussione di filmati didattici
• lettura e discussione di testi originali
verifica orale con:
• discussione e interpretazione dei bilanci energetici di cicli
reversibili e di comuni macchine termiche (pompa di calore,
frigorifero)
• discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
/algebrici e con lettura ed analisi di grafici
eventualmente:
• descrizione, argomentazione e discussione delle letture fatte a
lezione e dei filmati didattici
U.D.6 Modello microscopico e macroscopico del secondo principio della
termodinamica (8 h)
•
CONTENUTI
•
•
METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
Teorema di Clausius e funzione di stato entropia, la variazione
di entropia come misura del grado di irreverisibilità delle
trasfermazioni che avvengono in un sistema isolato
entropia e calcolo delle probabilità: macrostati di volume di un
gas e relativi microstati, macrostato di equilibrio, entropia
come misura di probabilità
esperimento mentale del demone di Maxwell
• lezione multimediale
• discussione/spiegazione
eventualmente:
• visione e discussione di filmati didattici
• lettura e discussione di testi originali
verifica scritta/orale con:
● descrizione, argomentazione e discussione dei due modelli
● discussione, interpretazione e risoluzione di problemi
numerici/algebrici e con lettura ed analisi di grafici
eventualmente:
• ddescrizione, argomentazione e discussione delle letture fatte a
lezione
MODULO 3
Interpretare la luce e la sua fenomenologia
(in collegamento con MATEMATICA)
U.D.7 Descrizione matematica di alcuni fenomeni ondulatori
Spiegare il movimento con le onde (8 h)
•
CONTENUTI
•
•
•
•
METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
descrizione di un moto ondulatorio e concetto di propagazione
di un onda, velocità, periodo, frequenza, lunghezza d’onda,
lettura di un grafico sinusoidale relativo alle equazioni
dell’onda, onde trasversali e longitudinali
principio di sovrapposizione
onde lungo una corda, una molla, onde nell'acqua (descrizione
ondulatoria della fenomenologia)
pressione dell’aria e onde sonore (descrizione ondultoria della
fenomenologia), misura dell'intensità sonora
onde stazionarie
• lezione multimediale
• discussione/spiegazione
eventualmente:
• osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e
interpretazione: fenomeni ondulatori (corde, molle, suoni,
ondoscopio, ecc..)
• laboratorio informatica: simulazione di una onda progressiva
• visione e discussione di filmati didattici
verifica scritta e/o orale con:
• descrizione e interpretazione di comuni fenomeni ondulatori
• discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
/algebrici e con lettura ed analisi di grafici (sinusoidali e
logaritmici)
eventualmente:
• relazione e discussione di quanto osservato in laboratorio
• descrizione, argomentazione e discussione dei filmati
U.D.8 Modelli fisici della luce (8 h)
•
CONTENUTI
•
•
•
METODI
E STRUMENTI
DIDATTICI
•
•
•
modello corpuscolare (di Newton) e modello ondulatorio (di
Huygens)
modello ondulatorio della luce e spiegazione della
fenomenologia della luce (riflessione, rifrazione, interferenza e
diffrazione)
modello ondulatorio e propagazione della luce nel vuoto: onde
em (cenni)
lo spettro delle frequenze
Lezione multimediale
discussione/spiegazione
eventualmente:
osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e
interpretazione: figure di diffrazione e di interferenza con il
•
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
banco ottico
visione e discussione di filmati didattici
verifica scritta e/o orale con:
• descrizione e interpretazione di semplici fenomeni ondulatori
• descrizione, argomentazione e discussione dei due modelli
• discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
/algebrici e con lettura ed analisi di grafici
eventualmente:
• relazione e discussione di quanto osservato in laboratorio
• descrizione, argomentazione e discussione dei filmati
MODULO 4
Descrivere e interpretare l'interazione elettrica e magnetica
U.D.9 Fenomenologia della carica elettrica e dei magneti (8 h)
CONTENUTI
•
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•
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•
elettrizzazione per strofinio, stati di carica
conduttori e isolanti
induzione e polarizzazione
misura dello stato di carica con elettroscopio
conservazione della carica
generatori elettrostatici
magneti permanenti e magneti artificiali, poli magnetici
confronto fenomeni elettrostatici e magnetici
il magnetismo terrestre
METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
• lezione multimediale
• discussione/spiegazione
eventualmente:
• osservazioni ed eseprimenti in laboratorio, loro descrizione e
interpretazione: carica per strofinio e per contatto, induzione,
elettroscopio, magnetostatica
• lettura e discussione di testi originali
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
verifica scritta e/o orale con:
• discussione, interpretazione di fenomeni di elettrostatica e
magnetostatica
• risoluzione di problemi numerici
eventualmente:
• relazione e discussione di quanto osservato in laboratorio
• descrizione, argomentazione e discussione delle letture fatte a
lezione
U.D.10 Il modello di campo per descrivere i fenomeni elettrici (9 h)
•
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CONTENUTI
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•
il modello newtoniano per interpretare i fenomeni elettrostatici:
esperimento di Coulomb, legge di Coulomb e principio di
sovrapposizione
l'interazione di Coulomb dipende dal mezzo, costanti
dielettriche
campo elettrico
il modello di Faraday per interpretare i fenomeni elettrostatici:
le linee di campo
flusso del campo elettrico, teorema di Gauss
calcolo del campo elettrico di un filo, di una superficie piana,
di un condensatore a facce piane e parallele, di una sfera con
distribuzione uniforme di carica come esempi di applicazione
del teorema di Gauss
esperimento di Franklin e distribuzione della carica in un
conduttore, densità superficiale di carica in un conduttore in
equilibrio elettrostatico (teorema di Coulomb per un sistema di
corpi conduttori)
esperimento di Millikan e misura della carica elementare
METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
• lezione multimediale
• discussione/spiegazione
eventualmente:
• osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e
interpretazione: esperimento di Franklin-Faraday
• visione e discussione di filmati didattici
• lettura e discussione di testi originali
verifica scritta e/o orale con:
• discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
/algebrici e con l'utilizzo dei vettori con lettura e analisi di
grafici.
• discussione e spiegazione di configurazioni di linee di campo
eventualmente:
• relazione e discussione di quanto osservato in laboratorio
• descrizione, argomentazione e discussione delle letture fatte a
lezione
U.D.11 Energia potenziale e potenziale elettrico (9 h)
•
•
•
•
CONTENUTI
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METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
Lavoro della forza elettrica ed energia potenziale elettrica
il potenziale elettrico e la differenza di potenziale
linee di campo, superfici equipotenziali, potenziale
calcolo del potenziale elettrico in un campo elettrico uniforme,
studio del moto di una carica in un campo uniforme attraverso
il pronicipio di conservazione dell'elenrgia, l'elettronvolt
circuitazione del campo elettrico
capacità di un conduttore, l'elettroscopio come elettrometro
calcolo del potenziale e della capacità di una sfera conduttrice
isolata
calcolo della capacità di un condensatore piano
calcolo della capacità di un condensatore cilindrico
calcolo del lavoro di carica in un condensatore, energia
potenziale di un condensatore
correnti elettriche stazionarie e non, generatori di forza
elettromotrice
• lezione multimediale
• discussione/spiegazione
eventualmente:
• osservazioni ed eseprimenti in laboratorio, loro descrizione e
interpretazione: semplici circuiti in CC
• lettura e discussione di testi originali
verifica scritta e/o orale con:
• discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
/algebrici con lettura e analisi di grafici.
eventualmente:
• relazione e discussione di quanto osservato in laboratorio
• descrizione, argomentazione e discussione delle letture fatte a
lezione
U.D.12 Il modello di campo per descrivere i fenomeni magnetici (9 h)
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CONTENUTI
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METODI
E
STRUMENTI
DIDATTICI
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VALUTAZIONE
(PER COMPETENZE)
Campo magnetico e linee di campo per interpretare i fenomeni
magnetici in anaolgia con il modello di campo elettrico
confronto tra campo magnetico e campo elettrico
Interazione tra magneti e correnti
la corrente elettrica come sorgente di campo magnetico
forza di Lorentz e campo magnetico
campo magnetico prodotto da correnti stazionarie
forza agente su di un filo in presenza di campo magnetico,
l'Ampere
flusso del campo magnetico, teormea di Gauss per il
magnetismo
circuitazione del campo magnetico
calcolo del campo magnetico di un solenoide e di una carica in
moto come applicazione della circuitazione del campo
magnetico
un modello per spiegare le proprietà magnetiche della materia
lezione multimediale
discussione/spiegazione
eventualmente:
osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e
interpretazione: esperienza di Oersted
lettura e discussione di testi originali
verifica scritta e/o orale con:
• discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici
/algebrici e con l'utilizzo dei vettori con lettura e analisi di
grafici.
• discussione e spiegazione di configurazioni di linee di campo
eventualmente:
• relazione e discussione di quanto osservato in laboratorio
• descrizione, argomentazione e discussione delle letture fatte a
lezione