Liceo Scientifico “G.Galilei
Dolo Venezia
A.S 2014/2015
Classe V A
Materia Fisica
Docente Dalla Venezia Lucia
Situazione iniziale della classe
La classe è formata da 27 alunni.
L’attività didattica con la sottoscritta è iniziata il giorno 16 Settembre. La stessa classe mi era stata
affidata nei due anni precedenti per la stessa disciplina e per matematica.
La appare partecipe, laboriosa e corretta.
Obiettivi generali da raggiungere
Acquisire un linguaggio tecnico corretto.
Sviluppare e acquisire capacità logico-razionali di analisi, sintesi, rielaborazione e collegamento delle
informazioni culturali
Acquisire un metodo di lavoro, di autonomia organizzativa e di capacità di utilizzare strumentazione
scientifica
Acquisire capacità di giudizio critico e autocritico, di valutazione e di autovalutazione.
Obiettivi disciplinari
Conoscere alcuni eventi fisici e studiarli riconoscendo il metodo sperimentale proprio della fisica.
Interpretare i modelli fisici proposti e riconoscere i loro limiti di validità.
Analizzare situazioni fisiche e tradurle in modelli matematici.
Acquisire consapevolezza dei concetti fondamentali della materia e dei metodi di applicazione dei
medesimi alla risoluzione di semplici problemi.
Sviluppare abilità di esecuzione di un’esperienza di laboratorio, effettuando misure, elaborando dati,
tabelle e valutandone i risultati.
Acquisire consapevolezza dell’importanza della fisica moderna in ambiti culturali diversi.
Conoscenze
Lo studente completerà lo studio dell’elettromagnetismo con l’induzione magnetica e le sue
applicazioni, per giungere, privilegiando gli aspetti concettuali, alla sintesi costituita dalle
equazioni di Maxwell. Lo studente affronterà anche lo studio delle onde elettromagnetiche, della
loro produzione e propagazione, dei loro effetti e delle loro applicazioni nelle varie bande di
frequenza.
Il percorso didattico comprenderà le conoscenze sviluppate nel XX secolo relative al microcosmo
e al macrocosmo, accostando le problematiche che storicamente hanno portato ai nuovi concetti
di spazio e tempo, massa ed energia. L’insegnante dovrà prestare attenzione a utilizzare un
formalismo matematico accessibile agli studenti, ponendo sempre in evidenza i concetti fondanti.
Lo studio della teoria della relatività ristretta di Einstein porterà lo studente a confrontarsi con la
simultaneità degli eventi, la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze; l’aver
affrontato l’equivalenza massa-energia gli permetterà di sviluppare un’interpretazione
energetica dei fenomeni nucleari (radioattività, fissione, fusione).
L’affermarsi del modello del quanto di luce potrà essere introdotto attraverso lo studio della
radiazione termica e dell’ipotesi di Planck (affrontati anche solo in modo qualitativo), e sarà
sviluppato da un lato con lo studio dell’effetto fotoelettrico e della sua interpretazione da parte di
Einstein, e dall’altro lato con la discussione delle teorie e dei risultati sperimentali che
evidenziano la presenza di livelli energetici discreti nell’atomo. L’evidenza sperimentale della
natura ondulatoria della materia, postulata da De Broglie, ed il principio di indeterminazione
potrebbero concludere il percorso in modo significativo.
La dimensione sperimentale potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi
non solo nel laboratorio didattico della scuola, ma anche presso laboratori di Università ed enti di
ricerca, aderendo anche a progetti di orientamento.
In quest’ambito, lo studente potrà approfondire tematiche di suo interesse, accostandosi alle
scoperte più recenti della fisica (per esempio nel campo dell’astrofisica e della cosmologia, o nel
campo della fisica delle particelle) o approfondendo i rapporti tra scienza e tecnologia (per
esempio la tematica dell’energia nucleare, per acquisire i termini scientifici utili ad accostare
criticamente il dibattito attuale, o dei semiconduttori, per comprendere le tecnologie più attuali
anche in relazione a ricadute sul problema delle risorse energetiche, o delle micro- e nanotecnologie per lo sviluppo di nuovi materiali).
1. CARICHE ELETTRICHE, FORZE, CAMPO ELETTRICO
OBIETTIVI
CONOSCENZE (ripasso)
COMPETENZE
. semplici fenomeni elettrici e l’idea di carica
. saper descrivere i fenomeni elettrici
elettrica
elementari
. separazione della carica elettrica, corpi
. saper distinguere il comportamento dei
isolanti e corpi conduttori
materiali dal punto di vista elettrico
. legge di Coulomb
. gestire il concetto di campo, con particolare
. confronto forza elettrica – forza
riguardo per quello elettrico
gravitazionale
. utilizzare il teorema di Gauss per la
. campo elettrico e principio di
determinazione di campi generati da
sovrapposizione
particolari distribuzioni di cariche
. flusso del campo e teorema di Gauss (per E)
. distribuzioni di carica (punto, linea,
superficie, due superficie piane, sfera)
. induzione elettrica
. polarizzazione elettrica
. condensatori
2. POTENZIALE ELETTRICO
OBIETTIVI
CONOSCENZE
COMPETENZE
. energia potenziale elettrica e potenziale
. saper giustificare la conservatività del campo
elettrico
elettrico statico
. potenziali di alcune distribuzioni di carica
. comprendere i concetti di energia potenziale
. condensatori e l’energia per unità di volume
elettrica e di differenza di potenziale
del campo elettrico
. comprendere e giustificare l’equivalenza
. corrente elettrica
campo elettrico/energia
a
a
. I e II legge di Ohm
. saper determinare capacità equivalenti
. circuiti elettrici : serie/parallelo
. saper determinare resistenze equivalenti
. potenza
. saper risolvere semplici circuiti elettrici
3. MAGNETISMO
OBIETTIVI
CONOSCENZE
COMPETENZE
. semplici fenomeni magnetici
. saper descrivere semplici fenomeni di natura
. teorema di Gauss (per B)
magnetica
. campo magnetico e forza di Lorentz
. giustificare il legame tra fenomeni magnetici
. moto di particelle cariche in un campo
e fenomeni elettrici
magnetico (ciclotrone, spettrometro di
. saper giustificare il comportamento di
massa, selettore di velocità)
cariche in moto all’interno del campo
. forza esercitata su di un filo percorso da
magnetico
corrente e immerso in un campo magnetico . saper giustificare la non-conservatività di B
. momento torcente di una spira percorsa da
. comprendere e giustificare l’equivalenza
corrente e immersa in un campo magnetico
campomagnetico/energia
. sorgenti di campo magnetico (filo, spira,
. saper descrivere i principi di funzionamento
solenoide)
delle macchine acceleratrici di particelle
. teorema di Ampére
. saper riunire in unico contesto i fenomeni
. magnetismo nella materia (cenni)
elettrici e quelli magnetici
. la forza elettromagnetica indotta e le correnti . contestualizzare i fenomeni luminosi
indotte.
all’interno del campo elettromagnetico
. la legge di Faraday-Neumann.
. collegare il campo elettrico indotto e il
. la legge di Lenz.
campo magnetico variabile.
. la mutua induzione e l’autoinduzione.
. dedurre l’equazione dell’o.e. dalle E. di
. l’induttanza.
Maxwell
. l’energia immagazzinata in un solenoide.
. dimostrare che la velocità delle o.e. nel vuoto
. densità di energia del campo magnetico.
è la velocità della luce ed è invariante.
. l’alternatore.
. descrivere i meccanismi di generazione,
. la corrente alternata e definizione dei valori
propagazione e ricezione delle onde
efficaci.
. il trasformatore.
. i circuiti LC
. il campo elettrico indotto.
. la corrente di spostamento.
. Le equazioni di Maxwell del campo
elettromagnetico.
. caratteristiche dell’equazione d’onda.
. generazione, propagazione e ricezione delle
onde elettromagnetiche.
. lo spettro elettromagnetico.
. l’energia trasportata da un’onda
elettromagnetica.
. relazione tra campo elettrico e campo
magnetico in un’o.e.
. l’effetto Doppler per le o.e..
. la polarizzazione delle onde
elettromagnetiche
. la legge di Malus.
elettromagnetiche.
. distinguere le varie parti dello spettro
elettromagnetico.
. calcolare la densità di energia di un’onda
elettromagnetica
. applicare l’effetto Doppler alle onde
elettromagnetiche.
. comprendere il concetto di polarizzazione
delle onde elettromagnetiche
. applicare la legge di Malus.
4. RELATIVITÀ RISTRETTA E GENERALE ()
OBIETTIVI
CONOSCENZE
COMPETENZE
. eventi ed osservatori
. saper applicare le equazioni per la
. l’esperimento di Michelson-Morley.
dilatazione dei tempi, individuando
. i postulati della relatività ristretta:
correttamente il tempo proprio e il tempo
il principio di relatività e il principio di
dilatato.
invarianza della velocità della luce.
. saper distinguere, nel calcolo delle distanze,
. l’invarianza dell’intervallo spazio-tempo
tra lunghezza propria e lunghezza contratta.
. la relatività del tempo e dello spazio:
. saper applicare le relazioni sulla dilatazione
dilatazione temporale e contrazione delle
dei tempi e contrazione delle lunghezze
lunghezze.
. mettere a confronto quantità di moto
. legge di addizione relativistica delle
relativistiche e non relativistiche.
velocità;
. comprendere la relazione di equivalenza tra
. mappe spazio-tempo;
massa ed energia ed applicarla nel calcolo di
. il cono di luce e la sua interpretazione in
energie o variazioni di massa.
termini di principio di causalità;
. saper risolvere semplici problemi di
. la relatività della simultaneità
cinematica e dinamica relativistica
. la quantità di moto relativistica;
. saper risolvere semplici problemi su urti e
. l’equivalenza massa-energia;
decadimenti di particelle: annichilazione e
. l’energia cinetica relativistica;
creazione di particelle
. la velocità “limite”.
. interpretazione relativistica di alcuni
. il principio di equivalenza fra massa
fenomeni astronomici: lente gravitazionale,
inerziale e gravitazionale ;
anelli di Einstein
. la curvatura dello spazio.
. effetto Doppler gravitazionale.
5. MECCANICA QUANTISTICA ()
OBIETTIVI
CONOSCENZE
COMPETENZE
. l’effetto fotoelettrico.
. calcolare l’energia dei fotoni.
. l’ipotesi di quantizzazione di Planck.
. descrivere l’effetto fotoelettrico secondo
. l’ipotesi del fotone e la sua energia.
Einstein.
. le caratteristiche del modello di Bohr
. calcolare la variazione della lunghezza
dell’atomo di idrogeno.
d’onda nell’effetto Compton ;
. le energie e i raggi delle orbite di Bohr.
. descrivere la dualità onda-corpuscolo.
. lo spettro a righe dell’atomo di idrogeno.
. calcolare la lunghezza d’onda di de Broglie
. la lunghezza d’onda di de Broglie e
associata a una particella.
l’interpretazione delle regole di
. applicare il principio di indeterminazione di
quantizzazione dell’atomo di Bohr.
Heisenberg
. la quantità di moto di un fotone e l’effetto
Compton.
. l’interferenza fra elettroni
. la dualità onda-corpuscolo.
. il principio di indeterminazione di
Heisenberg ;
. stati indipendenti e stati entangled
. esperimento di Aspect con fotoni Entangled
e sua interpretazione mediante la
disuguaglianza di Bell
6. FISICA NUCLEARE ()
OBIETTIVI
CONOSCENZE
COMPETENZE
. la struttura del nucleo: numero atomico e
. applicare la legge del decadimento
numero di massa.
radioattivo;
. l’unità di massa atomica.
per il calcolo delle diverse grandezze che in
. l’interazione nucleare forte.
essa compaiono;
. l’energia di legame per nucleone.
. applicare la legge del decadimento
. fissione e Fusione nucleare
radioattivo
nella datazione di reperti;
. decadimenti radioattivi , , .
. distinguere le reazioni nucleari spontanee
. la legge del decadimento radioattivo.
dalle reazioni nucleari indotte;
. il neutrino.
. distinzione fra Bosoni e Fermioni (principio
di esclusione di Pauli)
. la classificazione delle particelle
Attività di laboratorio
Gli studenti assisteranno o eseguiranno alcune esperienze nel laboratorio di fisica.
L’esperienza di laboratorio sarà completata da una relazione descrittiva dell’esperienza che concorrerà
alla valutazione complessiva dell’alunno.
Si prevede di effettuare la visita di almeno un impianto di ricerca nell’ambito della fisica delle
particelle:
INFN-Legnaro e/o CNR-RFX-Camin e la visita di un impianto di produzione dell’energia elettrica
gestito dall’Enel .
In collaborazione con i docenti dell’Istituto verranno programmati opportuni corsi di
approfondimento dedicati agli argomenti presenti nei temi dell’Esame di Stato.
LABORATORIO
Saranno svolte almeno 3 esperienze di
laboratorio fra quelle elencate
. leggi di Ohm ;
. studio del freno elettromagnetico
. circuiti logici DDL
. equivalenza fra sistemi accelerati e gravitanti
(bottiglia)
. Lab Inf: costruzione e studio delle
caratteristiche di pacchetti d’onda
. simulazione dell’esperimento di Aspect
Obiettivi in termini di conoscenze, competenze e capacità
Lo studente, alla fine della quinta, dovrà:
Conoscere i fenomeni elettromagnetici e saper utilizzare le leggi dell'elettromagnetismo.
Saper descrivere i campi elettrici e magnetici.
Conoscere le equazioni di Maxwell.
Conoscere gli aspetti fondamentali della fisica moderna.
Comprendere il rapporto esistente tra la fisica e lo sviluppo delle idee e della tecnologia.
Metodologia
La lezione sarà principalmente frontale favorendo in ogni modo la partecipazione attiva degli alunni.
Le lezioni saranno semplici pur nel rispetto del rigore, della completezza e della correttezza logica.
Alle lezioni tradizionali si affiancheranno momenti destinati a lavori di gruppo, ad interrogazioni,
discussioni, ripasso generale, correzione delle verifiche scritte, intesi come ulteriore possibilità
d’apprendimento. La teoria sarà completata con esercizi svolti in classe ed assegnati di volta in volta
per casa. Le azioni di recupero saranno svolte in primo luogo in orario curricolare e, se necessari,
ulteriori interventi saranno attivati nei corsi di recupero, previa delibera del Consiglio di Classe.
Valutazione
Si effettueranno almeno tre prove per studente a quadrimestre (la valutazione riguarderà anche le
attività di laboratorio).
Per quanto riguarda la verifica orale si utilizzeranno varie forme di comunicazione: la classica
interrogazione con domande sia teoriche che di risoluzione di esercizi alla lavagna, l’esposizione da
parte di un allievo di approfondimenti individuali, gli interventi dal posto.
Il voto in ogni caso è unico.
Risorse e strumenti
Il testo adottato – John D.Cutnell, Kenneth W.Johnson FISICA “Elettromagnetismo e fisica moderna”,
vol 3, Edizione Zanichelli – sarà integrato con appunti delle lezioni , fotocopie, video cassette, attività
di laboratorio.
Gli strumenti principali saranno il libro di testo e la lavagna per spiegazioni ed esercizi. Si potranno
utilizzare la lavagna luminosa e le videocassette o i CD-DVD per la presentazione di alcuni argomenti.
Si utilizzeranno altri libri e riviste invitando gli studenti a frequentare la biblioteca scolastica.
Valutazioni: criteri, modalità di verifica
DESCRITTORI
degli aspetti teorici
Conoscenze
dei modelli teorici e
dei procedimenti
operativi
Competenze
comprensione dei
fenomeni fisici
Espositive
INDICATORI
- conosce gli argomenti affrontati dal punto di vista teorico e
fenomenologico
- distingue i vari settori della fisica studiati
- conosce lo sviluppo storico delle principali teorie fisiche
- conosce e distingue i vari modelli
- conosce e distingue i vari procedimenti operativi
- conosce i simboli e le notazioni del linguaggio specifico
- applica correttamente definizioni
- riconosce e distingue la natura di un fenomeno fisico
focalizzandone gli aspetti salienti
- sa introdurre e/o modificare condizioni nello studio di un
fenomeno
- procede in modo lineare e coerente nello svolgimento di un
problema
- espone i vari contenuti teorici utilizzando correttamente i
simboli ed il linguaggio scientifico
- descrive con chiarezza un fenomeno fisico
Capacita'
- enuncia chiaramente teoremi e sa dimostrarli
- sa eseguire un esperimento guidato in laboratorio
raccogliere dati
- sa effettuare misure in modo accurato, raccogliendo dati in
sperimentali
tabelle con riflessioni su errori e cifre significative
- sa applicare un modello di indagine stabilendone i limiti
fisici
applicazione dei
- sa sviluppare un procedimento nella sua completezza
procedimenti risolutivi - sa scegliere un modello idoneo per un dato problema
- imposta esercizi e problemi applicando correttamente i vari
procedimenti e li porta a termine
- imposta ed esegue correttamente i calcoli
padronanza del
- sa approssimare il risultato operando con le cifre
calcolo
significative
operare
- sa riportare i dati raccolti in diagrammi, grafici e/o tabelle
rappresentazioni
- rappresenta chiaramente diagrammi e/o grafici
interpretare dati
- sa attribuire significato a grafici di vario tipo
raccolti
- sa ricavare una legge matematica interpolando i dati
- denota coerenza logica nelle deduzioni e nelle
deduttive e logiche
dimostrazioni
- sa formalizzare astrattamente
- sa affrontare situazioni nuove
intuitive e di sintesi
- sa operare collegamenti disciplinari
- utilizza procedimenti sintetici ed eleganti
- sa analizzare le varie parti di un fenomeno fisico
di analisi e di
- sa inserire un dato fenomeno fisico in un contesto più
rielaborazione
generale
personale
- denota originalità e creatività del procedimento scelto
NOTA Non è detto che per ogni prova verranno presi in considerazione tutti gli indicatori.
Caratteristiche della prova scritta e/o orale
Giudizio e
Voto
Lo studente: dimostra di non conoscere i vari argomenti e/o commette molti e
Scarso
gravi errori; presenta difficoltà ad affrontare le applicazioni di base e/o manca di
coerenza nel descrivere i vari fenomeni fisici; non conosce la terminologia
1 - 2 - 3
scientifica.
Lo studente: dimostra di avere conoscenze frammentarie e lacunose e/o
Gravemente
commette molti errori; presenta difficoltà a completare le applicazioni di base o
denota scarsa coerenza nel descrivere i vari fenomeni fisici; fa confusione Insufficiente 4
nell'utilizzo delle formule matematiche e/o del linguaggio scientifico.
Lo studente: dimostra di possedere conoscenze superficiali e/o commette
Insufficiente
qualche errore nelle applicazioni standard; denota difficoltà a completare gli
esercizi e/o a condurre autonomamente la descrizione semplificata di un
5
fenomeno fisico; evidenzia incertezze nell'utilizzo delle formule matematiche
e/o del linguaggio scientifico.
Lo studente: dimostra di conoscere i vari argomenti; esegue le applicazioni
standard di media difficoltà ma denota incertezze nell'affrontare le parti più
impegnative; evidenzia qualche intuizione e/o sa descrivere completamente un
particolare fenomeno fisico studiato seppur con alcune imprecisioni; conosce ed
utilizza correttamente le proprietà fondamentali della matematica e del
linguaggio scientifico.
Lo studente: dimostra di avere conoscenze puntuali; esegue con una sicurezza le
applicazioni di media difficoltà ma denota qualche incertezze nell'affrontare
punti più complessi; evidenzia capacità intuitive e descrivere un fenomeno fisico
pur con qualche imprecisione; conosce ed utilizza correttamente le proprietà
matematiche ed il linguaggio scientifico.
Lo studente: dimostra di avere buone conoscenze applicando con sicurezza le
varie procedure; evidenzia capacità intuitive e logiche nell'effettuare deduzioni e
ragionamenti anche se con qualche imperfezione; sa effettuare correttamente la
descrizione di un fenomeno fisico, conosce ed utilizza con sicurezza le proprietà
matematiche ed il linguaggio scientifico.
Lo studente: dimostra di saper utilizzare le conoscenze ben strutturate
nell'applicare le varie procedure in modo sintetico; evidenzia capacità intuitive e
logiche nell'effettuare deduzioni e ragionamenti; sa esprimere riflessioni sul testo
proposto; sa effettuare correttamente la descrizione di un fenomeno fisico,
conosce ed utilizza con sicurezza ed eleganza formale la matematica ed il
linguaggio scientifico.
Lo studente: dimostra di saper utilizzare al meglio le proprie conoscenze nello
scegliere le strategie risolutive più sintetiche e vantaggiose; evidenzia capacità
intuitive e logiche nell'effettuare deduzioni e ragionamenti. Ha effettuato
approfondimenti personali sa esprimere riflessioni ponderate e personali sul testo
proposto; conosce ed utilizza con sicurezza ed eleganza formale la matematica
ed il linguaggio scientifico.
Dolo, 30 ottobre 2014
Sufficiente
6
Discreto
7
Buono
8
Ottimo
9
Eccellente
10
Prof.ssa Dalla Venezia Lucia
