2011 - 2012 4 C FISICA Contenuti - i.i.s. bruno

Anno scolastico
Classe
2011 - 2012
4C
Programma svolto
Materia
FISICA
Insegnante
SERGIO DEL MASCHIO
Contenuti
1 La gravitazione [volume I + materiale preparato dall'insegnante]
Obiettivi: Conoscere la legge di gravitazione universale e comprendere come possa essere dedotta da alcune
osservazioni dovute a Newton. Discutere l’accelerazione di gravità, l’esperienza di Cavendish e la determinazione
della massa della Terra l’orbita dei satelliti geostazionari alla luce della legge di Newton..
Nozione di pianeta per gli antichi; evoluzione della definizione di pianeta. Periodo sinodico. Le leggi di Keplero dei
moti orbitali. L'esperimento mentale di Newton. La legge della gravitazione universale di Newton. L'accelerazione
di gravità e la legge di attrazione universale per corpi sferici. L'esperienza di Cavendish, la determinazione della
massa della Terra. La terza legge di Keplero e la determinazione della massa di altri corpi del Sistema Solare o
dell'Universo. Satelliti geostazionari. Caduta libera e apparente assenza di peso.
Filmato: Le forze (esperienza di Cavendish, PSSC) (www.youtube.com/watch?v=xGpCiSaPPvY; www.youtube.com/watch?v=VDcXrm_EJdE ). Materiale sul
World Wide Web: Voli “Zero g” e la caduta di piuma e martello sulla luna (http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar/apollo_15_feather_drop.html). Attività:
disegniamo in scala il sistema solare basandoci sulla III legge di Keplero.
2 Lavoro ed energia [ vol 1, cap. 7]
Il lavoro compiuto da una forza costante. L'energia cinetica. Energia potenziale gravitazionale. Forze conservative e
forze non conservative. La conservazione dell'energia meccanica. Il principio di conservazione dell'energia.
Esperienza di laboratorio: Trasformazione di energia potenziale di una massa in discesa in energia cinetica di una ruota di bicicletta.
3 Il calore [Volume 2, cap. 16]
Termometri e temperatura. La dilatazione termica lineare. La dilatazione termica volumica (cenni qualitativi). .
Calore ed energia interna. Capacità termiche dei corpi e calori specifici di solidi e liquidi.
Esperienze di laboratorio:
•
Dilatazione termica di acqua, aria, metalli (esperienze dimostrative).
•
Riscaldamento di masse d'acqua uguali e poi diverse (una definizione operativa di calore). Riscaldamento di acqua e olio (il calore specifico).
•
Il calore specifico dell'alluminio.
•
Calore e lavoro: esperienza di Joule: il calore prodotto per attrito da una massa in discesa.
4 I fluidi [Volume 1, cap. 11]
Che cos'è un fluido. Densità. Pressione. Fluidi a riposo. Misura della pressione. La pressione atmosferica. Principio
di Pascal. Equilibrio statico nei fluidi: pressione e profondità. Legge di Archimede e galleggiamento.
Esperienze di laboratorio: Magie con recipienti d'acqua rovesciati e diavoletto di Cartesio (dimostrazioni della legge di Pascal).
5 Le leggi dei gas ideali e la teoria cinetica [Volume 2, cap. 17]
Il numero di Avogadro. Il numero di moli. L'equazione di stato di un gas perfetto.
6 The kinetic theory of gases (Progetto nazionale “e-CLIL” : una sperimentazione di “Content
and Language Integrated Learning” con l'ausilio della multimedialità, in collaborazione con
prof. Daniela Baroni, responsabile del progetto) (materiale reperibile su internet o diffuso per
posta elettronica)
Esperienza di laboratorio: diffusione di gocce d'inchiostro in acqua varie temperature; l'esperienza è stata filmata dagli studenti con l'intento di preparare un
prodotto multimediale alla fine del progetto.
Fase preliminare: collegamento alle conoscenze precedenti:
•
Air pressure:
http://www.youtube.com/watch?v=vGulvutZJpg
•
Torricelli and Frascati bottle: http://www.youtube.com/watch?v=d3tzWCRDMuY
•
Scheme and description of Joule's experiment with synthesized voice:
v=5yOhSIAIPRE&feature=related
•
Joule's experiment and apparatus:
v=PThq8fJpCLw
http://www.youtube.com/watch?
Silent video shot in Italy: http://www.youtube.com/watch?
• Ideal gases law: http://www.sciencegeek.net/Chemistry/taters/Unit5IdealGasLaw.htm
Premesse alla teoria cinetica dei gas:
1
•
http://www.youtube.com/watch?v=4IYDb6K5UF8
Momentum
Richard Garriott Space Video Blog: Conservation of
http://www.wisc-online.com/Objects/ViewObject.aspx?ID=GCH4904 - with some assumptions (one is
wrong, link between kinetic energy and temperature is not an assumption but a consequence)
La teoria cinetica; il moto Browniano
•
•
http://www.youtube.com/watch?v=iMFwuHDu8dA ; Kinetic theory of gases for beginners (particle
animation and mathematical explanations in English, stops abruptly)
•
http://galileo.phys.virginia.edu/classes/109N/more_stuff/Applets/brownian/brownian.html
animation about Brownian motion from galileo.phys.virginia.edu )
•
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=25 (applet kinetic model of a gas)
•
http://galileo.phys.virginia.edu/classes/252/kinetic_theory.html
Maxwell's distribution, link to applets)
•
http://www.youtube.com/watch?v=UDj7BXA1CHU&feature=related (Brownian Motion in English with
smoke)
•
http://www.youtube.com/watch?v=2Vdjin734gE Lipid droplets in distilled water. Random movement of
water molecules bumping into large lipid droplets demonstrates Brownian Motion @ x400 Mag
(complete
site
with
(some
kinetic
more
theory,
• http://en.wikipedia.org/wiki/Brownian_motion
Durante lo svolgimento del progetto l'insegnante ha anche inviato per posta elettronica le consegne di volta in volta
impartite, per maggiore chiarezza nonché gli URL del materiale esaminato.
7 Le onde e il suono [Volume 2, cap. 2] (argomenti svolti nelle ultime due settimane di lezione,
non sottoposti a verifica di apprendimento)
La natura delle onde. Onde periodiche: frequenza, lunghezza d'onda, velocità. La descrizione matematica di un'onda.
Il principio di sovrapposizione (animazioni al computer con software preparato dal docente e reso disponibile agli
studenti). Onde stazionarie. La natura del suono. L'effetto Doppler. Cenni a (visione di materiale multimediale da
Internet) : battimenti, interferenza e diffrazione di onde sonore, natura ondulatoria della luce e della materia.
Esperienze di laboratorio:
•
Analisi di suoni con un editor di file audio, misure di frequenza, caratteristiche dei suoni e loro interpretazione fisica ( durata delle sillabe; timbro ↔
forma della onde; altezza ↔ frequenza; volume ↔ ampiezza); differenza fra suoni e rumori.
•
Eco e determinazione della velocità del suono; relazione di indeterminazione frequenza – posizione per un “pacchetto”di onde sonore (ticchettio).
Testo e altro materiale didattico
I testi in adozione sono: Cutnell e Johnson, Fisica, vol. 1 e vol. 2, Zanichelli. Inoltre, sono stati inviati per posta
elettronica i seguenti materiali
•
File “1
Keplero 03.pdf”
•
File “massa
•
File “2
•
File “Relazioni
•
Sei file “.pdf” con l'analisi dei dati dell'esperienza su energia cinetica di ruote di bicicletta di ciascun
gruppo.
•
File “calore e calorimetria vers 0910 00.pdf” e “raccolta dati01.pdf” (.xls, .ods) con la sintesi dei dati
dell'esperienza di laboratorio sul calore specifico di acqua e olio.
•
File “2qfis2c1
•
File “WE
•
File “schedule.pdf“ “brainstorming.pdf”
•
File “120400
word tank 04.pdf”
•
File “120419
conservation of momentum – elastic collisions 1.pdf”
•
File “120423
mid test.pdf”
•
File “120426
meaning of MICRscopic, MACROscopic, MODEL.pdf”
e peso a confronto – vers 0910 01.pdf”
Newton colori chiari 1.pdf”
– istruzioni su come farle 0809.pdf”
analisi dati.pdf”
CAN SPEAK ENGLISH.pdf”
(soluzioni di una verifica di fisica)
(.docx, .doc)
(e “.doc”)
(soluzioni di un test intermedio di comprensione / uso della microlingua)
2
•
File “120502
Kinetic Theory lesson calculations.pdf”
(.ppt, odp)
•
e-mail con oggetto “Link list” contenente la lista di tutti i link a risorse multimediali consultate (comunque
già inviati man mano) per la preparazione alla verifica in inglese dell'esito della sperimentazione e-CLIL.
•
e-mail con oggetto “Test di fisica in italiano giovedì” con la lista dettagliata dei riferimenti al libro di testo
corrispondenti al percorso svolto in ambito e-CLIL per la preparazione alla verifica. Eccola:
Cari studenti, nel caso non lo abbiate già fatto a suo tempo, dovete studiare:
•
•
•
•
•
Appunti delle lezioni in aula
Appunti delle lezioni di laboratorio (quali esperienze abbiamo svolto? Che cos'è il diavoletto di Cartesio?)
Libro VOLUME 1 - Capitolo 11 "i fluidi"
• da p. 294 a p. 302 (densità, pressione, legge di Stevino, vasi comunicanti, esperimento di
Torricelli, principio di Pascal; escluso "martinetto idraulico")
• da p.304 a p. 308 escluso par. 11.7 (Principio di Archimede, condizioni di galleggiamento, NO
Fluidi in movimento)
Libro VOLUME 2 - Capitolo 16 "Temperatura e calore"
• p. 460 16.1 : scala Celsius, Kelvin, differenze di temperatura
• p.461 16.2: dilatazione termica lineare Corpi solidi fino a prima del giallino (non formula 16.2)
• p. 463, 464 marciapiede e lamina bimetallica (NO dilatazione foro)
• p. 465 16.3 dilatazione volumica solo qualitativo senza formule; pensare a cosa è stato fatto in
laboratorio
• p. 466-467 Lo strano comportamento dell'acqua BENE
• p. 470-471 Esperienza di Joule e nostra variante in laboratorio + file inviato il 29/02/2012 con
soluzioni compito di fisica
• p. 467-478 16.4 Calore ed energia interna; 16.5 Capacità termiche e calori specifici
Libro VOLUME 2 - Capitolo 17 "Leggi dei gas ideali e teoria cinetica"
• p. 498-506 17.1 Tutto Massa molecolare, mole, numero di Avogadro (tutto e appunti con esempio
su monete); 17.2 Equazione di stato di gas perfetto tutto.
• Teoria cinetica dei gas: pp 506-510 tutto.
• 17.4 Diffusione solo introduzione pp. 510-511; NO cammino libero medio.
E' vero che il tema "temperatura e calore" (vol 2 cap 16) è stato visto già e testato nel precedente compito, ma se non ve lo
ricordate bisogna che lo riguardiate. Anche il prossimo test sarà a crocette. Buon lavoro
•
File “20112012_Bruno_4C_Fisica_Progr_svolto.pdf” (il presente programma)
Nota per gli studenti con giudizio sospeso
La verifica di fine agosto del superamento delle carenze di fisica sarà in italiano.
Mestre, ____________________
L'insegnante
Sergio Del Maschio
Gli studenti
3