LICEO SCIENTIFICO G. GALILEI - Verona
Anno Scolastico 2006-2007
PROGRAMMA PREVISTO
Testo di riferimento: "L’indagine del mondo fisico – Vol. B” (Bergamaschini, Marazzini,
Mazzoni)
Le unità didattiche a fondo chiaro sono irrinunciabili. Le unità didattiche a fondo scuro potranno essere
rinviate o trattate in modo molto sintetico in caso di necessità. Gli argomenti riportati in corsivo potranno
essere saltati o non approfonditi.
Modulo n° 1: Richiami di cinematica e teoria della misura
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Prerequisiti
Grafici cartesiani, risoluzione di equazioni di 1° e 2° grado, risoluzione di sistemi di
equazioni, equazioni e grafici di retta e parabola, utilizzo delle potenze e della notazione
scientifica.
Calcolo vettoriale
Conoscenze sul moto acquisite nel biennio: velocità, accelerazione, moto rettilineo, grafici e
moto.
Conoscenze sull’elaborazione dei dati e sulle grandezze fisiche acquisite nel corso del
biennio.
Contenuti
Richiami sul moto rettilineo: velocità e accelerazione, significato geometrico, moto
rettilineo uniforme e moto rettilineo uniformemente accelerato. Spostamento e area.
Teoria della misura: misura diretta delle grandezze fisiche (misure dirette, incertezza,
errore assoluto, cifre significative, valor medio, istogrammi, semidispersione,
approssimazioni, calcoli), misure indirette e propagazione degli errori; rappresentazione dei
dati (tabelle, istogrammi, grafici); ricerca di correlazioni fra dati (interpolazione).
Obiettivi
Saper definire la velocità e l’accelerazione, distinguendo tra media e istantanea; sapere
quando è necessario utilizzare velocità e accelerazione vettoriali; saper distinguere tra
lunghezza del percorso e spostamento;
Saper interpretare geometricamente la velocità e l’accelerazione;
Saper determinare unità di misura e dimensioni di una grandezza fisica;
Saper impostare e risolvere un problema sul moto individuando le condizioni iniziali e le
leggi del moto da utilizzare;
Saper riconoscere i casi particolari del moto rettilineo uniforme e del moto uniformemente
accelerato; saper risolvere esercizi su tali moti.
Saper elaborare dati relativi ad un semplice esperimento in cui si misuri una grandezza in
modo diretto o indiretto.
Saper ricercare le correlazioni fra dati.
Laboratorio
Misure ripetute del periodo di oscillazione di un pendolo (misure dirette);
Determinazione del valore di g mediante misura del periodo di un pendolo (misure indirette)
Ricerca della relazione fra periodo e lunghezza di un pendolo (interpolazione).
Verifiche: compito scritto con problemi ed esercizi (1 ora), colloqui sulla teoria.
Tempi: 1 mese (presumibilmente: settembre e prima metà di ottobre)
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Anno Scolastico 2006-2007
Modulo n° 2: Relatività del moto
Prerequisiti
Modulo n° 1.
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Contenuti
Principio di relatività: Quiete e moto rettilineo uniforme; relatività del moto; composizione
dei movimenti.; moto parabolico. Principio d’inerzia. Indistinguibilità dei sistemi di
riferimento.
Sistemi di riferimento e trasformazioni di Galilei Sistemi di riferimento inerziali; Sistemi
di riferimento non inerziali; Trasformazioni di Galilei (coordinate, velocità, accelerazione);
Invarianza dell’accelerazione e invarianza delle lunghezze.
Obiettivi
Conoscere, comprendere e saper utilizzare il principio di relatività;
Conoscere, aver compreso, saper dimostrare, saper utilizzare le trasformazioni di Galilei;
Saper studiare un moto qualsiasi scomponendolo nei moti componenti;
Saper descrivere moti passando da un riferimento ad un altro;
Saper scegliere un sistema di riferimento opportuno per descrivere un moto;
Saper utilizzare le leggi studiate per risolvere problemi sul moto parabolico e sulla relatività.
Verifiche: test a scelta multipla su 1° e 2° modulo (1 ora); compito scritto con problemi ed
esercizi (1 ora), colloqui sulla teoria.
Tempi: 1 mese (da metà ottobre a metà novembre)
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Modulo n° 3: Forze e momenti
Prerequisiti
Moduli n° 1 e n° 2.
Concetti di dinamica sviluppati nel biennio
Contenuti
1. Leggi della dinamica: accelerazioni e forze; il primo principio della dinamica; il secondo
principio della dinamica; la massa e l’inerzia; impulso, quantità di moto, principio di azione e
reazione.
2. Forze e moto: Forza e moto parabolico, massa gravitazionale; forza d’attrito radente e forza
d’attrito viscoso; moto sul piano inclinato; forza elastica; applicazioni dei principi della
dinamica; pendolo semplice.
3. Dinamica e sistemi di riferimento:invarianza delle leggi della dinamica; sistemi accelerati e
forze fittizie.
4. Corpo rigido e momenti: corpo rigido; composizione di forze; momento di una forza e di
una coppia; baricentro di un sistema.
Obiettivi
1. Conoscere il primo e il secondo principio della dinamica; saper utilizzare tali principi per
descrivere dinamicamente il moto di un corpo.
2. Conoscere e saper descrivere il principio di azione e reazione, l’impulso e la sua relazione
con la variazione della quantità di moto.
3. Saper descrivere il moto parabolico e analizzarlo in termini di forza peso.
4. Conoscere e saper utilizzare le leggi sull’attrito radente.
5. Conoscere e saper utilizzare le leggi sulla forza elastica.
6. Comprendere che dall’invarianza delle accelerazioni discende l’invarianza delle leggi della
dinamica per sistemi inerziali.
7. Conoscere e saper utilizzare i concetti di momento di una forza, momento di una coppia,
baricentro.
Laboratorio
Analisi del 2° principio con la rotaia a cuscino d’aria e con acquisizione dati automatica.
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con
problemi ed esercizi (1 ora), colloqui sulla teoria.
Tempi: 1 mese e mezzo (novembre, dicembre, prime tre settimane di gennaio)
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Modulo n° 4: Moto circolare e gravitazione universale
Prerequisiti
Moduli n° 1, 2, 3.
Contenuti
1. Il moto circolare: definizione di moto circolare uniforme, parametri (frequenza, periodo,
velocità angolare e tangenziale); relazioni fra i parametri; accelerazione centripeta; forza
centripeta; moto circolare uniformemente accelerato; momento d’inerzia e dinamica del moto
circolare accelerato.
2. Gravitazione universale: moto di corpi celesti; modelli geocentrici ed eliocentrici; le leggi
di Keplero; la legge di gravitazione universale e sua deduzione; applicazioni della legge di
gravitazione universale.
Obiettivi
1. Conoscere e saper utilizzare i concetti relativi al moto circolare.
2. Sape ricavare le relazioni fra i parametri che descrivono il moto circolare e fra
l’accelerazione centripeta e la velocità.
3. Saper descrivere il moto circolare in termini di forza centripeta.
4. Comprendere il significato di forza centrifuga.
5. Conoscere l’analogia tra le relazioni che descrivono il moto rettilineo e quelle che descrivono
il moto circolare.
6. Saper risolvere problemi sul moto circolare.
7. Conoscere e saper inquadrare storicamente le teorie sul moto dei pianeti, conoscere e saper
descrivere le leggi di Keplero.
8. Conoscere e saper dedurre la legge di gravitazione universale.
9. Conoscere e saper ricavare l’energia potenziale gravitazionale, saperla utilizzare per
descrivere il moto di corpi celesti e satelliti.
10. Saper risolvere problemi sulla gravitazione.
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con
problemi ed esercizi (1 ora), colloqui sulla teoria.
Tempi: gennaio - febbraio.
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Anno Scolastico 2006-2007
Modulo n° 5: Principi di conservazione (prima parte)
Prerequisiti
Moduli n° 1, 2, 3, 4.
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4.
5.
Contenuti
Conservazione della quantità di moto: sistema isolato; conservazione della massa;
principio di conservazione della quantità di moto; legame con la terza legge della
dinamica;urti elastici e anelastici; esplosioni e propulsione a reazione.
Conservazione del momento angolare: momento angolare; conservazione del momento
angolare; applicazioni.
Obiettivi
Saper definire il concetto di sistema isolato.
Comprendere il principio di conservazione della massa.
Conoscere e saper utilizzare il principio di conservazione della quantità di moto.
Conoscere e saper ricavare la relazione fra conservazione della quantità di moto e terza legge
della dinamica.
Conoscere e saper utilizzare il principio di conservazione del momento angolare.
Laboratorio
Analisi di fenomeni di urto-esplosione con la rotaia a cuscino d’aria e con acquisizione dati
automatica
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con
problemi ed esercizi (1 o 2 ore), colloqui sulla teoria.
Tempi: marzo
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Anno Scolastico 2006-2007
Modulo n° 6: Principi di conservazione (seconda parte)
Prerequisiti
Moduli n° 1, 2, 3,4, 5.
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1.
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3.
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5.
Contenuti
Lavoro ed energia: lavoro di una forza costante e variabile, legame fra lavoro e area;
potenza; legame fra lavoro di una forza e variazione dell’energia cinetica; significato del
concetto “energia”.
Forze conservative: lavoro della forza peso ed energia potenziale gravitazionale; il
significato dell’energia potenziale; lavoro su un percorso chiuso e forze conservative; lavoro
della forza elastica ed energia potenziale elastica.
Energia potenziale gravitazionale: lavoro della forza gravitazionale su un percorso chiuso;
la funzione energia potenziale gravitazionale; energia potenziale gravitazionale in prossimità
della terra; moto di satelliti e stati legati; velocità di fuga.
Conservazione dell’energia meccanica: sistemi soggetti a sole forze conservative;
conservazione dell’energia meccanica; lavoro delle forze non conservative e variazione
dell’energia meccanica; applicazioni, urti elastici; invarianze e principi di conservazione.
Obiettivi
Saper definire il lavoro di una forza e l’energia cinetica; conoscere e saper dedurre il legame
tra lavoro e variazione dell’energia cinetica
Saper definire e descrivere il concetto di forza conservativa; saper definire il concetto di
energia potenziale; saper enunciare e spiegare la conservazione dell’energia meccanica;
Saper risolvere problemi sul moto utilizzando il concetto di energia;
Saper riconoscere che il principio di conservazione è legato all’esistenza di una particolare
invarianza;
Conoscere e saper utilizzare il legame fra lavoro delle forze non conservative e la variazione
dell’energia meccanica.
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con
problemi ed esercizi (1 ora), colloqui sulla teoria.
Tempi: aprile -maggio
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Anno Scolastico 2006-2007
Modulo n° 7: Teoria cinetica della materia
Prerequisiti
Concetti di velocità, particella materiale, quantità di moto, energia.
Conoscenze su calore, temperatura, trasmissione del calore, cambiamenti di fase acquisite
nel biennio
Contenuti
1. Richiami ai concetti di temperatura e calore: calore come meccanismo di scambio
energetico; equilibrio termico e principio zero della termodinamica, termometri e scale
termometriche, calore specifico ed equazione fondamentale della calorimetria.
2. Il gas ideale: le leggi dei gas (isobara, isocora, isoterma), l’equazione di stato dei gas ideali.
3. Teoria cinetica dei Gas perfetti: modello meccanico del gas ideale, la formula di Clausius e
la sua deduzione, la temperatura come espressione dell’energia cinetica, energia interna,
calore specifico dei gas ideali, equipartizione dell’energia.
Obiettivi
1. Conoscere e saper descrivere il concetto di temperatura, il concetto di calore e quello di
energia interna.
2. Conoscere e saper utilizzare il principio zero della termodinamica.
3. Conoscere e saper utilizzare la relazione fondamentale sul calore e i calori specifici.
4. Conoscere e saper utilizzare le leggi per le trasformazioni dei gas ideali.
5. Conoscere, saper dedurre e utilizzare l’equazione di stato dei gas ideali.
6. Conoscere e descrivere il modello microscopico del gas ideale;
7. Dedurre, dal modello microscopico, la relazione fra temperatura assoluta ed energia cinetica
media.
8. Interpretare i parametri macroscopici di un gas alla luce del modello microscopico.
9. Utilizzare il modello microscopico per stimare velocità medie.
10. Conoscere e utilizzare il principio di equipartizione dell’energia per stimare i valori dei calori
specifici dei gas.
Laboratorio
Misura della temperatura di equilibrio; misura di calori specifici.
Determinazione sperimentale delle leggi di trasformazione dei gas.
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con
problemi ed esercizi (1 o 2 ore), colloqui sulla teoria.
Tempi: 1 mese al termine del secondo quadrimestre (se possibile)
Verona, 21/09/06
Il docente (prof. Paolo Gini)
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