Programma di Fisica - Liceo Classico Dettori

FISICA
In accordo con i colleghi degli altri corsi dello stesso Istituto, sono stati perseguiti e, dalla gran parte
degli alunni, raggiunti, i seguenti obiettivi:
 la conoscenza dei contenuti del programma e del metodo scientifico in generale
 la formalizzazione matematica dei concetti fisici, l’interpretazione fisica delle leggi;
 la capacità di descrivere un fenomeno fisico e l’acquisizione di un adeguato linguaggio;
 lo sviluppo delle capacità logico-deduttive e logico-induttive di collegamento, e di analisi.
Programma svolto
TERMOLOGIA
Il modello atomico: gli atomi e le molecole; il moto browniano; la mole; la legge di Avogadro; le
forze intermolecolari; gli stati di aggregazione della materia; i corpi solidi, i corpi liquidi e i corpi
gassosi.
La temperatura: il termometro, scale termometriche, la dilatazione termica lineare, la dilatazione
termica dei solidi, dei liquidi e dei gas, comportamento anomalo dell’acqua.
Il gas perfetto: la legge di Boyle e le leggi di Gay-Lussac, la temperatura assoluta del gas perfetto,
rappresentazione di una trasformazione sul piano P-V, l’equazione di stato del gas perfetto. Numero
di Avogadro.
La teoria cinetica dei gas: l’energia interna, la pressione del gas perfetto (ipotesi e calcolo della
pressione). Relazione tra la pressione e l’energia cinetica media di una molecola. Il significato della
temperatura assoluta. La costante di Boltzmann. Velocità quadratica media in funzione della
temperatura assoluta.
Il calore: energia interna di un sistema. Esperienza di Joule. Capacità termica e calore specifico. Il
calorimetro delle mescolanze e la temperatura di equilibrio. La caloria e l’equivalente meccanico di
una caloria. La propagazione del calore: conduzione, convezione ed irraggiamento.
I cambiamenti di stato: fusione e solidificazione. Calore latente di fusione (o di solidificazione).
Vaporizzazione e condensazione. Calore latente di vaporizzazione. Ebollizione di un liquido.
Sublimazione. Temperatura critica di un gas.
Primo principio della termodinamica: sistema termodinamico, stato di equilibrio termodinamico,
trasformazioni termodinamiche (isobare, isocore, isoterme, adiabatiche, cicliche). Energia interna di
un sistema termodinamico. Il lavoro compiuto da un sistema termodinamico in una trasformazione
isobara e in una trasformazione (quasistatica) qualunque. Enunciato del primo principio della
termodinamica. Applicazioni del primo principio della termodinamica in trasformazioni isocore,
isobare, adiabatiche e cicliche.
Il secondo principio della termodinamica: macchina termica, enunciati di Lord Kelvin e di Clausius
del secondo principio della termodinamica, rendimento di una macchina termica. Cenni sul concetto
di trasformazioni reversibili e irreversibili. Teorema di Carnot (senza dimostrazione). Il ciclo di
Carnot. Il rendimento delle macchine termiche che lavorano tra due temperature. Motore a scoppio
a quattro tempi (ciclo Otto).
ELETTROLOGIA
Elettrostatica: elettrizzazione per strofinio, conduttori ed isolanti, elettroscopio a foglie d’oro, la
carica elettrica e la legge di Coulomb, elettrizzazione per contatto e per induzione.
Il campo elettrico: concetto e definizione di campo, linee di campo elettrico per alcune distribuzioni
di cariche. Teorema di Gauss.
Il potenziale elettrico: lavoro del campo elettrico, energia potenziale elettrica per un sistema
formato da due cariche puntiformi e per una carica in un campo elettrico uniforme, il potenziale
elettrico, superfici equipotenziali, moto “spontaneo” di una carica, capacità di un conduttore, il
condensatore, capacità di un condensatore piano.
La corrente elettrica: definizione di intensità di corrente elettrica, corrente elettrica continua,
resistenza elettrica e prima legge di Ohm, resistenze in serie e resistenze in parallelo, circuiti
elettrici e principi di Kirchhoff, la corrente elettrica nei metalli e seconda legge di Ohm, potenza
elettrica in un conduttore ohmico, effetto Joule; effetto Volta; conduzione elettrica nei liquidi (cenni
sull’elettrolisi e sulla galvanostegia).
Fenomeni magnetici: magneti naturali, ago magnetico, linee di campo magnetico, esperienza di
Oërsted (azione di una corrente elettrica su un ago magnetico), esperienza di Faraday (azione di un
campo magnetico su una corrente elettrica), esperienza di Ampère (interazione tra due fili paralleli
percorsi da corrente elettrica), definizione dell’intensità del campo magnetico B (supposto
uniforme), la forza esercitata da un campo magnetico su un filo percorso da corrente, il campo
magnetico generato da un filo percorso da corrente (legge di Biot-Savart), il campo magnetico di
una spira e di un solenoide.
Il campo magnetico: la forza di Lorentz, il moto di una particella carica in un campo magnetico.
Spettrometro di massa.
il testo adottato è del prof. Ugo Amaldi (Fisica per i licei classici, edizioni Zanichelli); il
testo è stato usato sia come insuperabile supporto alla spiegazione della teoria, sia come fonte di
esercizi applicativi e problemi, limitati peraltro ai casi più semplici, che non richiedono la
conoscenza di quelle nozioni matematiche che alunni del liceo classico in generale non possiedono.
Anche durante le verifiche ordinarie di Fisica ho privilegiato l’aspetto teorico più
dell’applicazione a problemi numerici. Le prove di simulazione della terza prova hanno prodotto
risultati migliori in Fisica che in Matematica, proprio per il carattere discorsivo che i fenomeni
fisici presentano rispetto al carattere «numerico» e puntuale del quesito matematico.