Scarica - Liceo Statale Galileo Galilei
annuncio pubblicitario
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
