Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca
Ufficio Scolastico Regionale per la Lombardia
Liceo Scientifico Statale Nicolò Copernico
PROGRAMMAZIONE DI DIPARTIMENTO
FISICA
PREMESSA
Il seguente piano di lavoro è stato redatto sulla base delle Indicazioni Nazionali sulla riforma dei licei.
In particolare viene qui presentato il piano relativo all'insegnamento della fisica nel primo biennio del
percorso liceale. Per quanto riguarda il triennio si fa riferimento alla relativa programmazione
didattica del Dipartimento.
Ricordiamo le principali competenze previste dalle Indicazioni Nazionali per la fine del percorso
liceale:
•
•
•
osservare e identificare fenomeni
•
•
fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale
formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi
formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti
per la sua risoluzione
comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui
si vive
CONTENUTI
I contenuti sono stati articolati sulla base degli obiettivi specifici di apprendimento
PRIMO BIENNIO
CLASSE PRIMA
1) Le grandezze fisiche e la misura delle grandezze fisiche
a. Le grandezze fisiche
b. Il Sistema Internazionale di unità di misura
c. Multipli e sottomultipli delle unità di misura
d. La misura di lunghezze, aree, volumi
e. La misura della massa
f. La densità di una sostanza (introduzione alla relazione di proporzionalità diretta)
g. La notazione scientifica, l’arrotondamento, l’ordine di grandezza
h. L’incertezza di una misura
i. Strumenti di misura e caratteristiche
j. Propagazione degli errori per somme, prodotti, quozienti
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2) Le grandezze vettoriali
a. Gli spostamenti e i vettori
b. La scomposizione di un vettore
c. Somma e differenza di vettori
3) Relazioni tra grandezze e rappresentazione dei dati sperimentali
a. I grafici cartesiani
b. Le grandezze direttamente proporzionali
c. Le grandezze inversamente proporzionali
4) Le forze e l’equilibrio del punto materiale; equilibrio di un corpo rigido
a. La forza peso
b. La forza elastica
c. La forza di attrito
d. Vincoli e reazioni vincolari
e. Condizione di equilibrio per un punto materiale
f. Equilibrio sul piano inclinato
g. Momento di una forza
h. Condizioni di equilibrio di un corpo esteso rigido
i. Baricentro
5) L’equilibrio dei fluidi
a. La pressione
b. Il Principio di Pascal
c. La Legge di Stevino
d. la pressione atmosferica
e. Il Principio di Archimede; il galleggiamento
LABORATORIO
Nella libertà di ogni docente di impostare l’attività di laboratorio, il Dipartimento indica per il primo
anno come possibili esperienze realizzabili:
1. Presentazione del laboratorio; semplici misure (es. volume, massa, …)
2. Esperienza sulla proporzionalità diretta
3. Esperienza sulla proporzionalità inversa
4. Statica / vettori (es. parallelogramma delle forze)
5. Equilibrio di un’asta rigida
6. Legge di Stevino
7. Principio di Archimede
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MATEMATICA PER LA FISICA
Nelle due prime settimane dell’Anno Scolastico:
1) Le potenze di dieci
2) Le principali formule di geometria piana e solida
3) Le formule inverse
4) Le proporzioni
Entro fine ottobre
5) Seno e coseno di un angolo acuto; i triangoli particolari
SCANSIONE CRONOLOGICA
I periodo: Settembre – Dicembre:
moduli 1 e 2: misura delle grandezze fisiche; operazioni sui vettori
Gennaio - Aprile: moduli 3 e 4: relazione tra grandezze, equilibrio del punto materiale e del
corpo rigido
Maggio – Giugno: modulo 5: equilibrio dei fluidi
OBIETTIVI MINIMI CLASSE PRIMA
La misura delle grandezze fisiche
- Conoscere le grandezze fisiche massa, lunghezza, area, volume, densità, intervallo di tempo e
le loro unità di misura
- Conoscere i multipli e i sottomultipli delle unità di misura
- Saper scrivere e riconoscere un numero in notazione scientifica
- Saper effettuare conversioni di unità di misura
- Conoscere il significato dei termini “sensibilità” e “portata” relativi ad uno strumento di misura
- Conoscere il significato di incertezza, la differenza tra errore assoluto ed errore relativo
- Saper valutare l'incertezza di una misura diretta
- Saper esprimere il risultato di una misura
- Saper individuare il numero di cifre significative ed effettuare arrotondamenti
Le grandezze vettoriali
- Conoscere la differenza tra grandezze scalari e vettoriali
- Saper scomporre un vettore, sia graficamente che matematicamente
“strumentale” delle funzioni seno e coseno applicate ai triangoli rettangoli)
- Saper sommare due o più vettori
(conoscenza
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Relazioni tra grandezze e rappresentazione dei dati sperimentali
- Saper leggere e compilare una tabella relativa ad esperienze di misura o in generale a
fenomeni fisici
- Saper rappresentare su un grafico cartesiano dati sperimentali
- Conoscere le relazioni di proporzionalità diretta e inversa e le relative formule e
rappresentazioni grafiche
- Saper riconoscere ed utilizzare le formule e i grafici delle relazioni di proporzionalità diretta e
inversa
Le forze e l’equilibrio del punto materiale e del corpo esteso
- Conoscere la differenza tra peso e massa
- Saper calcolare le componenti di una forza
- Conoscere le forze di tipo elastico, le forze di attrito e le forze di natura vincolare
- Conoscere la condizione di equilibrio del punto materiale
- Saper risolvere semplici problemi di equilibrio del punto materiale
- Saper risolvere problemi di equilibrio sul piano inclinato.
- Conoscere la condizione di equilibrio di un corpo esteso
- Saper risolvere semplici problemi di equilibrio di un corpo esteso
L’equilibrio dei fluidi
- Conoscere la grandezza fisica pressione, il principio di Pascal e la legge di Stevino
- Saper calcolare la pressione idrostatica utilizzando la legge di Stevino
- Saper risolvere semplici problemi relativi alla trasmissione della pressione in un fluido
- Conoscere il principio dei vasi comunicanti
- Conoscere la pressione atmosferica e la sua origine
- Conoscere il Principio di Archimede
- Saper risolvere semplici problemi relativi al galleggiamento di un corpo
CLASSE SECONDA
1) Ottica geometrica
a. La propagazione della luce (modello a raggi)
b. La riflessione della luce
c. La rifrazione della luce
d. La riflessione totale e l’angolo limite
e. Specchi e lenti sottili: legge dei punti coniugati, costruzione dell’immagine
f. I principali strumenti ottici: microscopio e telescopio
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2) Calore e
a.
b.
c.
d.
e.
3) Il moto
a.
b.
c.
d.
e.
temperatura
La misura della temperatura
La dilatazione termica
La legge fondamentale della termologia
I passaggi di stato e il calore latente
La propagazione del calore
rettilineo
Lo studio del moto e la velocità
Il moto rettilineo uniforme
L'accelerazione
Il moto rettilineo uniformemente vario
Il moto di caduta libera verticale
4) Moti piani
f. Il moto circolare uniforme
g. Il moto armonico (cenni)
5) I principi della dinamica
a. Il primo principio della dinamica
b. Il secondo principio della dinamica
c. Il terzo principio della dinamica
d. Alcune applicazioni dei tre principi
e. Dinamica del moto circolare uniforme e non uniforme
Nella libertà di ogni docente di impostare l’attività di laboratorio, il Dipartimento indica per il secondo
anno come possibili esperienze realizzabili:
1. Legge di Snell (angolo limite)
2. Legge dei punti coniugati per una lente convergente
3. Calorimetro delle mescolanze: determinazione della sua capacità termica
4. Calorimetro delle mescolanze: determinazione dei calori specifici di alcuni metalli.
5. Dilatazione lineare per i metalli.
6. Curva di riscaldamento dell’acqua
7. Verifica 2° legge della dinamica
SCANSIONE CRONOLOGICA CLASSI SECONDE
I periodo: Settembre – Dicembre:
moduli 1 e 2: Ottica geometrica; Calore e temperatura
Gennaio – Marzo: modulo 3: Moto rettilineo e moto circolare
Aprile – Giugno: moduli 4 e 5: Principi della dinamica
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OBIETTIVI MINIMI CLASSE SECONDA
Ottica geometrica
- Conoscere le leggi della riflessione e della rifrazione
- Saper risolvere semplici problemi relativi alla riflessione e alla rifrazione
- Conoscere il fenomeno della riflessione totale
- Saper determinare l'angolo limite dati gli indici di rifrazione dei mezzi
- Conoscere la legge dei punti coniugati per specchi sferici e lenti sottili e la definizione di
“ingrandimento”
- Saper applicare la legge dei punti coniugati e l'ingrandimento alla risoluzione di semplici
problemi di ottica relativi agli specchi sferici e alla lenti sottili
Calore e temperatura:
- Conoscere le scale termometriche fondamentali
- Conoscere le leggi di dilatazione
- Conoscere la legge fondamentale della termologia e il concetto di equilibrio termico
- Conoscere gli stati di aggregazione della materia e il concetto di passaggio di stato
- Saper risolvere semplici problemi con scambi di calore senza e con passaggi di stato
- Conoscere i fenomeni fondamentali di propagazione del calore
Moto rettilineo:
- Conoscere i concetti cinematici fondamentali: posizione e spostamento, velocità
accelerazione
- Saper utilizzare i piani (s; t) e (v; t) in cinematica del moto rettilineo
- Conoscere le leggi del moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato
- Saper risolvere semplici problemi sul moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato
e
Moti piani
- Conoscere le leggi del moto circolare uniforme
- Saper risolvere semplici problemi sul moto circolare uniforme
Principi della dinamica e dinamica del punto materiale
- Conoscere i tre principi della dinamica
- Saper riconoscere le forze elementari di un fenomeno
- Saper risolvere semplici problemi di dinamica di un punto materiale
- Saper risolvere semplici problemi di dinamica del moto circolare uniforme
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SECONDO BIENNIO
CLASSE TERZA – FISICA (ordinamento)
1) Energia
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
e Lavoro
Il lavoro
La potenza
L'energia cinetica
L'energia potenziale
La conservazione dell'energia meccanica
Lavoro di forze con conservative e conservazione dell'energia totale
Bilancio energetico in presenza di forze non conservative
2) Moti nel
a.
b.
c.
piano
Richiami sul moto rettilineo
Moto parabolico.
Velocità angolare media e istantanea, moto circolare uniforme, introduzione al moto
armonico.
Il moto circolare uniforme.
Dinamica del moto circolare uniforme e non uniforme
d.
e.
3) Conservazione della quantità di moto
a. La quantità di moto di un corpo
b. Impulso di una forza, relazione tra impulso e quantità di moto
c. Sistemi isolati e principio di conservazione della quantità di moto
4) Dinamica del corpo rigido
a. Corpi rigidi e moto rotatorio
b. Dinamica rotazionale
c. Momento angolare e conservazione
d. Energie di rotazione e di traslazione
5) Gravitazione
a. Legge di gravitazione universale
b. Campo gravitazionale
c. Energia potenziale gravitazionale
d. Cenni di meccanica dei corpi celesti
6) Meccanica dei fluidi
a. Fluidi in moto: portata, equazione di continuità, equazione di Bernoulli
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7) Termodinamica
a. Comportamento dei gas perfetti; le leggi del gas perfetto con la temperatura
assoluta e la scala Kelvin.
b. L'equazione di stato dei gas perfetti in funzione della temperatura assoluta. Cenni
sulla teoria cinetica molecolare dei gas perfetti.
c. Trasformazioni termodinamiche e lavoro in una trasformazione.
d. Primo principio della termodinamica. Calcolo dell'energia interna di un gas perfetto.
Le macchine termiche. La teoria delle macchine termiche, teorema di Carnot, ciclo
di Carnot, rendimento. Gli enunciati di Kelvin e Clausius del secondo principio della
termodinamica.
e. L'entropia nei processi reversibili e l'aumento dell'entropia nei processi irreversibili.
Ordine, disordine ed entropia.
CLASSE TERZA FISICA (indirizzi potenziati)
Stesso programma delle terze di ordinamento con approfondimento di alcuni temi in cui si possa
sottolineare e apprezzare l’aspetto matematico, oggetto di studio nelle ore proprie della disciplina
matematica, ad esempio:
Studio delle coniche (moto proiettile, gravitazione)
Applicazioni di statistica e di combinatoria (teoria cinetica, entropia)
Applicazioni di fisica in problemi più complessi per l’elaborazione matematica
Teoria cinetica del gas perfetto: relazione di Clausius e relazione tra energia cinetica media e
temperatura; distribuzione delle velocità molecolari
Svolgimento in laboratorio di esperienze con elaborazione dati anche con strumenti informatici:
- Analisi moto parabolico con velocità iniziale orizzontale;
- Verifica del principio di conservazione dell’energia;
- Urti elastici unidirezionali;
- Verifica della legge di Hooke e determinazione della costante di elasticità di una molla sia per
via statica che per via dinamica.
- Verifica della relazione tra periodo T e lunghezza L nel pendolo semplice.
- Misura di g.
- Molle in serie e molle in parallelo.
- Misura del momento d’inerzia di una ruota.
- Verifica sperimentale della legge di Boyle-Mariotte.
SCANSIONE CRONOLOGICA CLASSI TERZE
Settembre – Dicembre: moduli 1, 2, 3: lavoro ed energia, moti piani, quantità di moto e urti
Gennaio – giugno: moduli 4, 5, 6, 7: dinamica del corpo rigido, gravitazione, meccanica dei fluidi,
termodinamica
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OBIETTIVI MINIMI – Classe Terza Fisica
Energia e Lavoro
- Conoscere i concetti di lavoro di una forza, di energia cinetica e di energia potenziale (per la
forza peso e per la forza elastica)
- Conoscere gli enunciati del teorema dell'energia cinetica e della conservazione dell'energia
- Saper risolvere semplici problemi su forze, spostamento, lavoro
- Saper calcolare grandezze cinematiche e dinamiche applicando il teorema dell’energia cinetica
e il principio di conservazione dell’energia in sistemi conservativi e in presenza di attrito.
Moti nel piano
- Saper risolvere semplici problemi con le leggi del moto parabolico
- Saper risolvere semplici problemi sul moto circolare con periodo, frequenza, velocità angolare
e tangenziale, accelerazione centripeta e tangenziale, anche con determinazione di forze.
Quantità di moto
- Conoscere il concetto di quantità di moto di un punto materiale
- Conoscere il concetto di sistema isolato e il principio di conservazione della quantità di moto
- Saper risolvere problemi di urti centrali (in una dimensione) elastici e anelastici.
Dinamica del corpo rigido
- Conoscere l'espressione dell'energia cinetica di rotazione di un corpo rigido (momento
d'inerzia di un'asta, di un disco e di una sfera)
- Conoscere il concetto di momento angolare e il principio di conservazione del momento
angolare;
- Saper risolvere semplici problemi di dinamica del corpo rigido mediante conservazione
dell'energia e del momento angolare.
Gravitazione
- Conoscere la legge di gravitazione universale e la relazione tra velocità di un pianeta e raggio
dell’orbita circolare
- Conoscere l'espressione dell'energia potenziale gravitazionale, e dell'energia meccanica totale
nel caso di orbita circolare
- Saper risolvere semplici problemi di gravitazione mediante la conservazione dell’energia
(velocità di fuga) o applicazione di lavoro (orbite circolari).
Dinamica dei fluidi
- Saper utilizzare i concetti fondamentali relativi al moto di un fluido ideale
- Saper applicare in semplici problemi le leggi della dinamica dei fluidi (equazione di continuità
e principio di Bernoulli).
Gas perfetto e primo principio della termodinamica
- Conoscere le caratteristiche delle trasformazioni isocore, isobariche, isoterme e adiabatiche
dei gas e saperle riconoscere e rappresentare nel piano (p;V)
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-
Saper utilizzare l’equazione di stato dei gas perfetti per calcolare pressione, volume e
temperatura di un gas nelle trasformazioni
Saper utilizzare il numero di Avogadro e la massa molecolare
Conoscere il primo principio della termodinamica
Saper calcolare lavoro compiuto e quantità di calore scambiata e variazione di energia interna
di un gas
Secondo principio della termodinamica ed entropia
- Conoscere gli enunciati del secondo principio della termodinamica;
- Conoscere il ciclo e il teorema di Carnot,
- Saper risolvere problemi sulle macchine termiche e frigorifere
- Saper calcolare il rendimento dal diagramma del ciclo nel piano (p; V) (casi semplici)
- Saper calcolare la variazione di entropia DS per trasformazioni reversibili e irreversibili.
CLASSE QUARTA FISICA (ordinamento)
1) FENOMENI ONDULATORI
a. Complementi sul moto armonico.
b. Concetto di onda, onde longitudinali e trasversali, superficie d'onda, fronti d'onda,
onde piane, onde sferiche, onde rettilinee.
c. Grandezze caratteristiche delle onde.
d. Riflessione, rifrazione, diffrazione di un'onda.
e. Principio di sovrapposizione e interferenza.
f. Produzione e propagazione del suono.
g. Caratteristiche del suono. Effetto Doppler.
h. Onde stazionarie.
i. Ottica fisica: modello corpuscolare e modello ondulatorio.
j. Esperienza di Young: interferenza da due fenditure.
k. Diffrazione.
2) IL CAMPO ELETTROSTATICO
a. Elettrizzazione dei corpi per strofinio, interazioni dei corpi elettrizzati, cariche positive
e cariche negative, elettrizzazione dei corpi per contatto, isolanti e conduttori,
elettrizzazione dei corpi per induzione, quantizzazione della carica elettrica, principio di
conservazione della carica elettrica.
b. La legge di Coulomb, verifica sperimentale della legge di Coulomb con la bilancia di
torsione, unità di misura della carica elettrica (coulomb, carica elementare), la
costante dielettrica del vuoto, la costante dielettrica relativa e assoluta.
c. Il campo elettrico, linee di flusso di un campo elettrico, calcolo del campo elettrico
generato da una carica o da più cariche puntiformi
d. Flusso del campo elettrico attraverso una superficie, teorema di Gauss.
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e.
f.
Distribuzione delle cariche elettriche sulla superficie di un conduttore isolato, dal
teorema di Gauss al teorema di Coulomb.
Applicazione del teorema di Gauss per il calcolo del campo elettrico generato da una
distribuzione lineare, piana e sferica di cariche elettriche.
3) IL POTENZIALE ELETTROSTATICO
a. Il lavoro del campo elettrico, lavoro compiuto dal campo elettrico uniforme, lavoro
compiuto dal campo elettrico generato da una carica puntiforme. Energia potenziale
elettrica, energia potenziale elettrica in un campo uniforme, energia potenziale
elettrica in un campo generato da una carica puntiforme.
b. Circuitazione del campo elettrico, conservazione dell'energia nel campo elettrico.
c. Differenza di potenziale tra due punti di un campo elettrico, potenziale elettrico in un
punto, superfici equipotenziali.
d. Il potenziale elettrico nei punti interni e superficiali di un conduttore isolato.
e. Il moto delle cariche elettriche nel campo elettrico, l'esperienza di Millikan e
quantizzazione della carica elettrica.
f. La capacità elettrica di un conduttore isolato, unità di misura della capacità elettrica.
g. Condensatori, capacità elettrica di un condensatore piano, condensatori in parallelo,
condensatori in serie, lavoro di carica di un condensatore, energia e densità di energia
del campo elettrico.
4) LA CONDUZIONE ELETTRICA NEI SOLIDI
a. La corrente elettrica nei conduttori metallici, intensità media e intensità istantanea di
corrente elettrica, verso convenzionale della corrente, velocità di deriva degli elettroni
di conduzione. Le leggi di Ohm. Variazione della
resistenza ohmica con la
temperatura. Forza elettromotrice.
b. Circuiti elettrici: la prima legge di Ohm applicata ad un circuito chiuso, forza
elettromotrice e differenza di potenziale; resistenze in serie e resistenze in parallelo;
principi di Kirchhoff
c. Lavoro e potenza della corrente. Effetto Joule.
CLASSE QUARTA (indirizzi potenziati)
5) CAMPO MAGNETICO
a. Magneti, campo magnetico, campo magnetico prodotto da una corrente, vettore
induzione magnetica, interazione corrente-corrente, legge di Biot-Savart,
b. Teorema della circuitazione di Ampère, flusso dell'induzione magnetica
c. momento torcente di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente
d. forza di Lorentz, moto di una carica in un campo elettrico o in un campo magnetico
e. campo magnetico nella materia.
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Svolgimento in laboratorio di esperienze con elaborazione dati anche con strumenti informatici:
- Esperienze di acustica: risonanza e battimenti. Uso del diapason.
- Il prisma di rifrazione e il reticolo di diffrazione: dispersione della luce.
- Determinazione della lunghezza d’onda della luce emessa da un laser mediante un’esperienza
di interferenza da due fenditure attraverso il reticolo di diffrazione.
- Analisi delle figure di diffrazione della luce attraverso fenditure rettangolari sottili e verifica
della legge inerente.
- Esperienza di Young con due fenditure: frange di interferenza e di diffrazione.
- Esperienze di elettrostatica.
- Verifica delle leggi di Ohm.
- Carica e scarica di un condensatore.
SCANSIONE CRONOLOGICA CLASSI QUARTE
Settembre – Dicembre: moduli 1, 2,: fenomeni ondulatori, campo elettrostatico
Gennaio – Giugno: moduli 3, 4, 5. Potenziale elettrostatico, conduzione elettrica, campo magnetico
(indirizzo potenziato)
OBIETTIVI MINIMI – Classe Quarta Fisica
Fenomeni Ondulatori
- Conoscere le caratteristiche del moto armonico semplice
- Saper risolvere semplici esercizi sul moto armonico
- Conoscere le grandezze caratteristiche delle onde e la relazione tra periodo, frequenza,
lunghezza d'onda e velocità di propagazione
- Conoscere l'espressione della funzione d'onda per un'onda sinusoidale
- Saper risolvere semplici problemi mediante applicazione della relazione fondamentale tra le
grandezze caratteristiche delle onde e della funzione d'onda per un'onda sinusoidale
- Conoscere le leggi dell'effetto Doppler e delle onde stazionarie
- Sapere risolvere semplici problemi mediante applicazione delle leggi dell’effetto Doppler e
delle onde stazionarie.
- Conoscere il fenomeno dell’interferenza della luce (esperienza di Young).
Il campo elettrostatico
- Conoscere la legge di Coulomb e il principio di sovrapposizione
- Saper determinare la forza risultante su una carica
- Conoscere le caratteristiche del campo elettrico generato da una carica puntiforme e del
campo elettrico uniforme
- Saper applicare il principio di sovrapposizione
- Conoscere il teorema di Gauss e le sue applicazioni (campo generato da una distribuzione
lineare di carica e da una o due distribuzioni piane di carica);
Il potenziale elettrostatico
- Conoscere le espressioni del potenziale elettrico in un punto e dell'energia potenziale di una
carica puntiforme nei casi del campo elettrico uniforme e del campo generato da una carica
puntiforme
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Liceo Scientifico Statale Nicolò Copernico
-
Conoscere la relazione tra differenza di potenziale tra due punti e lavoro del campo elettrico
per spostare una carica
Saper risolvere mediante la conservazione dell’energia semplici problemi relativi al moto di
una carica nel campo elettrico uniforme e nel campo elettrico di una carica puntiforme
Saper risolvere semplici problemi sul condensatore piano e su sistemi di condensatori in serie
e in parallelo.
La conduzione elettrica nei solidi
- Conoscere il concetto di intensità di corrente, di resistenza e di forza elettromotrice
- conoscere le leggi di Ohm e la legge dell'effetto Joule
- Saper analizzare e risolvere semplici circuiti elettrici, con collegamenti in serie e parallelo.
- Saper determinare la d.d.p. tra due punti di un circuito
- Saper risolvere circuiti con 2 maglie
- Saper applicare la legge dell'effetto Joule.
Il campo magnetico (indirizzi potenziati)
- Conoscere la definizione di campo magnetico e l'espressione delle forze di interazione fra
campo magnetico e filo rettilineo percorso da corrente e fra due fili rettilinei percorsi da
corrente
- Saper risolvere problemi relativi alla forza di interazione tra campo magnetico e corrente e tra
due fili rettilinei percorsi da corrente
- Conoscere le caratteristiche del campo magnetico di un filo percorso da corrente e di un
solenoide
- Conoscere le caratteristiche della forza di Lorentz
- Saper risolvere semplici problemi relativi al moto di una carica in un campo magnetico
uniforme.
CLASSE QUINTA
1) CAMPO MAGNETICO
Magneti, campo magnetico, campo magnetico prodotto da una corrente, vettore induzione
magnetica, interazione corrente-corrente, legge di Biot-Savart;
teorema della circuitazione di Ampère, flusso dell'induzione magnetica, momento torcente di un
campo magnetico su una spira percorsa da corrente, forza di Lorentz, moto di una carica in un
campo elettrico o in un campo magnetico, campo magnetico nella materia.
2) INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
Esperienze di Faraday, forza elettromotrice indotta, leggi di Faraday-Neumann e di Lenz,
circuitazione del campo elettrico indotto, autoinduzione e coefficienti di autoinduzione, densità di
energia del campo magnetico, produzione di corrente alternata e continua con campi magnetici,
alternatore e trasformatore.
Viale Duca degli Abruzzi, 17 – 25124 Brescia -Tel. 030 226166 -030 225932-030 225881 Fax 030 2421146
www.liceocopernicobrescia.gov.it - e-mail: [email protected] - pec: [email protected]
CodiceMinisteriale BSPS070005 - C.F. 98012310177
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3) EQUAZIONI DI MAXWELL E ONDE ELETTROMAGNETICHE
Relazione tra campi elettrici e magnetici variabili, corrente di spostamento, campo magnetico
indotto e generalizzazione del teorema di Ampère, equazioni di Maxwell;
onde elettromagnetiche, spettro elettromagnetico, densita di energia e intensità di un'onda
elettromagnetica.
4) TEORIA DELLA RELATIVITA'
Dalle trasformazioni di Galileo alla relatività ristretta, postulato della relatività ristretta, tempo
assoluto e simultaneità, trasformazioni di Lorentz, dilatazione dei tempi e contrazione delle
lunghezze (evidenze sperimentali), legge di addizione delle velocità e limite non relativistico,
dinamica relativistica: massa, energia, impulso.
5) FISICA DEL NUCLEO
Struttura del nucleo, energia di legame; legge del decadimento radioattivo; radioattività α, β, γ;
fissione e fusione nucleare (cenni)
6) FISICA QUANTISTICA
Emissione di corpo nero e l'ipotesi di Planck, effetto fotoelettrico, effetto Compton;
spettri degli atomi, postulati di Bohr e modello di Bohr dell'atomo, esperimento di Franck-Hertz;
lunghezza d'onda di De Broglie, dualismo onda-particella, diffrazione-interferenza degli elettroni,
principio di indeterminazione di Heisenberg.
7) ARGOMENTI DI FISICA MODERNA
Studio di uno o più argomenti di Fisica Moderna nel campo dell’astrofisica, della cosmologia, delle
particelle elementari, dell’energia nucleare, dei semiconduttori, delle micro e nano-tecnologie
SCANSIONE CRONOLOGICA CLASSI QUINTE
Settembre – Dicembre: modulo moduli 1, 2 e 3: campo magnetico, induzione elettromagnetica,
equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
Gennaio – Giugno: moduli 4, 5, 6 e 7: relatività, fisica del nucleo, fisica dei quanti, argomenti di
fisica del ‘900
OBIETTIVI MINIMI CLASSE QUINTA
Campo magnetico
- Conoscere la definizione di campo magnetico e l'espressione delle forze di interazione fra
campo magnetico e filo rettilineo percorso da corrente e fra due fili rettilinei percorsi da
corrente
- Saper risolvere problemi relativi alla forza di interazione tra campo magnetico e corrente e tra
due fili rettilinei percorsi da corrente
- Conoscere le caratteristiche del campo magnetico di un filo percorso da corrente e di un
solenoide
- Conoscere le caratteristiche della forza di Lorentz
- Saper risolvere semplici problemi relativi al moto di una carica in un campo magnetico
uniforme.
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Induzione eletttromagnetica
- Conoscere la legge di Faraday - Neumann e la legge di Lenz per la forza elettromotrice indotta
- Saper risolvere esercizi e problemi sulla forza elettromotrice indotta
- Conoscere lo schema di un alternatore e del trasformatore
- Saper risolvere esercizi e problemi relativi alla produzione e alla trasformazione di corrente
alternata
Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
- Conoscere in concetto di corrente di spostamento
- Conoscere le equazioni di Maxwell per il campo elettromagnetico
- Saper risolvere esercizi e problemi sulla circuitazione del campo elettrico e del campo
magnetico
- Conoscere la velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche e le principali radiazioni
elettromagnetiche
- Saper risolvere esercizi e problemi su velocità di propagazione, frequenza e lunghezza d'onda
delle onde elettromagnetiche
Relatività
- Conoscere le trasformazioni di Lorentz per le coordinate spazio - temporali
- Conoscere la legge di composizione relativistica delle velocità
- Saper risolvere esercizi e problemi di cinematica relativa (dilatazione dei tempi e contrazione
delle lunghezze, composizione relativistica delle velocità)
- Conoscere le espressioni relativistica dell'energia (energia a riposo ed energia cinetica) e della
quantità di moto
- Saper risolvere esercizi e problemi relativi alla trasformazione di massa in energia
Fisica
-
del nucleo
Conoscere il concetto di energia di legame (difetto di massa)
Conoscere la legge del decadimento radioattivo
Saper risolvere esercizi e problemi relativi all'energia di legame e al decadimento radioattivo
Fisica
-
quantistica
Conoscere la relazione di Einstein per l'effettto fotoelettrico
Conoscere la legge dell'effetto Compton
Saper risolvere esercizi e problemi, sull'effetto fotoelettrico e sull'effetto Compton
Conoscere le caratteristiche dello spettro dell'atomo d'idrogeno e il modello di Bohr dell'atomo
di idrogeno
Saper risolvere esercizi e problemi sullo spettro dell'atomo di idrogeno
Conoscere la relazione di de Broglie per la lunghezza d'onda associata ad una particella
Conoscere la formulazione del principio di indeterminazione di Heisenberg
Saper risolvere esercizi e problemi di applicazione della lunghezza d'onda di de Broglie e del
principio di indeterminazione di Heisenberg
-
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METODOLOGIE DIDATTICHE E STRUMENTI PER LA VALUTAZIONE
Metodologie didattiche
Sono previste sia lezioni basate sulla presentazione di contenuti teorici, sia lezioni basate sul
criterio della scoperta guidata, con eventuale supporto multimediale, sia su base internet sia su
archivio informatico di dipartimento.
Per le lezioni strutturate secondo il criterio dell’insegnamento per teorie, si prevede la presentazione
di contenuti, successivamente di problemi che stimolino un ripensamento degli argomenti trattati
e facciano acquisire abilità operative secondo gli obiettivi prefissati.
La metodologia di insegnamento - apprendimento si svilupperà nelle seguenti fasi:
- presentazione dei prerequisiti ed eventuale verifica iniziale;
- presentazione degli obiettivi;
- presentazione-esposizione dell’argomento;
- assegnazione di compiti agli studenti per rinforzare l'assimilazione dei contenuti e lo sviluppo
di competenze;
- eventuale correzione compiti su richiesta, motivata, da parte degli studenti;
- svolgimento di verifiche per determinare il raggiungimento degli obiettivi prefissati.
Per le lezioni strutturate secondo il criterio dell’insegnamento
per problemi si prevede la
presentazione di problemi semplici, che conducano all’individuazione dell’argomento da trattare e
che richiedano, per la soluzione, sia momenti di analisi che di sintesi.
La metodologia di trasmissione-apprendimento basata sul criterio della scoperta guidata si svilupperà
nelle seguenti fasi:
- presentazione dei prerequisiti ed eventuale verifica iniziale ;
- presentazione degli obiettivi;
- proposizione di un problema;
- elaborazione di una soluzione da parte degli studenti guidati dall’insegnante;
- discussione della soluzione;
- sistemazione ed ampliamento delle conoscenze attraverso brevi lezioni;
- proposizione di ulteriori problemi;
- formalizzazione delle conoscenze;
- svolgimento di verifiche per determinare il raggiungimento degli obiettivi prefissati.
In questo itinerario didattico occorre tenere presente la particolare fascia di età degli studenti e porsi
su una linea di continuità metodologica con la Scuola Media.
Un ulteriore aiuto può derivare dall’utilizzo dell’elaboratore.
Saranno utilizzate :
1. lezioni frontali
2. lezioni interattive
3. lezioni multimediali
4. e-learning
5. attività di laboratorio con relazione.
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Strumenti didattici
Gli insegnanti potranno avvalersi degli strumenti di seguito elencati o scegliere fra essi quelli
maggiormente adeguati alle situazioni riscontrabili nelle diverse classi:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
libri di testo
dispense,appunti
materiale audiovisivo
Cd rom
Fonti internet e archivio informatico di dipartimento
esercizi guidati
materiale per il recupero e per il potenziamento
software didattico
laboratorio di informatica
laboratorio di fisica
La valutazione
Le fasi di verifica e valutazione devono essere strettamente collegate e coerenti, nei contenuti e nei
metodi, con il complesso delle attività svolte nel processo di apprendimento-insegnamento.
Per verifica intendiamo l’accertamento del raggiungimento di un insieme di obiettivi, del possesso di
un insieme di competenze e della padronanza di un insieme di termini. Per questo si deve cercare di
rendere il più possibile obiettivo e preciso ogni momento, anche utilizzando tecniche e procedure
adeguate che rendono possibile un’operazione di misura. Le verifiche saranno sia scritte che orali.
Le
1.
2.
3.
4.
5.
verifiche scritte saranno scelte fra varie tipologie:
compiti tradizionali: problemi, esercizi
test
questionari
prove strutturate
brevi relazioni
Con la prova scritta si vuole accertare:
a) il possesso dei contenuti
b) la capacità di individuare processi risolutivi
c) il possesso dei linguaggi specifici dal punto di vista ortografico, sintattico e semantico.
Le tipologie 2, 3, 4 e 5 possono essere utilizzate anche ad integrazione della valutazione orale.
Le verifiche orali:
1. al posto
2. alla lavagna
3. mediante test e questionari
saranno finalizzate soprattutto a valutare la capacità di ragionamento e il possesso di un linguaggio
preciso e rigoroso e i progressi raggiunti nella chiarezza espositiva, la capacità di discutere con un
interlocutore quale può essere il docente.
Il numero minimo delle prove delle varie tipologie è stabilito nel POF dell’Istituto.
La valutazione avviene secondo quanto stabilito dal POF di Istituto.
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MODALITÀ PER IL RECUPERO E IL SOSTEGNO
I docenti di fisica intendono attuare un recupero in itinere, parallelamente allo svolgersi del
programma, per intervenire in modo tempestivo ed efficace nella prospettiva di evitare, se possibile,
l’accumularsi di carenze nella preparazione, che renderebbero difficile la comprensione dei successivi
contenuti.
Per far questo utilizzeranno le modalità previste nel POF della scuola: sportello didattico, ricupero in
itinere, corsi di recupero su segmenti parziali del programma. Le attività saranno rivolte a piccoli
gruppi o, se necessario, a tutta la classe.
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