UNITA’ DIDATTICHE DEI SINGOLI MODULI Con tempi, contenuti, prerequisiti ed obiettivi. Classi prime ( 132 ore di lezione annuali ) MODULO 1 ( 16 ore ) Grandezze fisiche e misure Unità didattiche contenuti U. D. 1,1 ( 4 ore ) La misura e gli errori Le grandezze fisiche Misure di lunghezze Misure di aree e volumi Misure di massa La densità Incertezza della misura U. D. 1,2 ( 2 ore ) La Rappresentazione dei dati I grafici cartesiani Grandezze proporzionali Rappresentazioni grafiche prerequisiti SAPERE Obiettivi del modulo sapere saper fare Significato di rapporto e di prodotto, significato di proporzione lettere e numeri, variabili e costanti, aree e volumi SAPER FARE: moltiplicare e dividere, risolvere proporzioni, calcolare aree e volumi, usare le potenze del 10. U. D. 1,3 ( 10 ore ) Gli spostamenti e i vettori I vettori Le funzioni trigonometriche Seno, coseno, tangente Gli spostamenti Le forze Gli allungamenti elastici La legge di Hooke Le operazioni con i vettori Operazioni con le forze Le componenti di una forza Cos’è una grandezza fisica Le unità di misura del S.I. La densità di una sostanza Cos’è l’errore assoluto e l’errore percentuale Cosa sono le grandezze direttamente e inversamente proporzionali Le varie relazioni fra le grandezze Le relazioni fondamentali della trigonometria: seno, coseno, tangente Cos’è un vettore La risultante di due o più forze La regola del parallelogramma La legge di Hooke Le componenti di una forza Utilizzare multipli e sottomultipli Calcolare e misurare la densità Calcolare gli errori su una grandezza fisica Scrivere una misura con la sua indeterminazione Tradurre una relazione tra due grandezze in una tabella Rappresentare una tabella con un grafico Riconoscere grandezze direttamente e inversamente proporzionali Disegnare e calcolare la risultante di due o più forze Applicare la legge degli allungamenti elastici Scomporre la forza e calcolarne le componenti utilizzando le relazioni trigonometriche e le rappresentazioni grafiche ATTIVITÀ DI LABORATORIO Misure di volumi, pesate di sostanze e calcolo delle densità, ripetizione di un misura con uno strumento sensibile e calcolo del valore medio e degli errori, uso di dinamometri, elastici, molle per la determinazione della legge di Hooke. Uso del computer per l’elaborazioni dei dati sperimentali. VERIFICA Test a completamento e a scelta multipla, domande orali. MODULO 2 ( 22 ore ) Le forze l’equilibrio Unità didattiche contenuti U. D. 2,1 (10 ore) L’equilibrio dei corpi solidi Equilibrio del punto Forza di attrito Equilibrio del corpo rigido Forze su un corpo rigido Momento di una forza Forze parallele concordi Forze parallele discordi Coppia di forze Baricentro Macchine semplici U. D. 2,2 (12 ore) L’equilibrio dei fluidi La pressione La pressione dei liquidi Il principio di Pascal I vasi comunicanti La legge di Stevin La pressione atmosferica La legge Boyle La spinta di Archimede prerequisiti SAPERE: Obiettivi del modulo sapere saper fare le forze sono vettori, l’unità di misura è il Newton, il significato di risultante, la regola del parallelogramma, cosa sono le componenti di una forza lungo determinate direzioni. Cosè una forza equilibrante Da cosa dipende l’attrito La condizione necessaria per l’equilibrio di un punto o di un corpo rigido La definizione di momento di una forza Cos’è una coppia di forze Il significato di baricentro Cosa si intende per macchina semplice La definizione di pressione La legge di Stevin L’enunciato del pRincipio di Pascal Cos’è la pressione atmosferica L’enunciato del principio di Archimede L’enunciato della legge di Boyle Trovare la risultante di due o più forze Stabilire l’equilibrio o meno di un punto materiale Calcolare le forze di attrito statico e dinamico Stabilire l’eventuale rotazione di un corpo rigido Trovare il baricentro di un corpo Calcolare il vantaggio di una macchina semplice. SAPER FARE: applicare il teorema di Pitagora, applicare le relazioni trigonometriche per determinare le intensità delle componenti, utilizzare le proporzioni, rappresentare graficamente, riconoscere grandezze direttamente e inversamente proporzionali. Calcolare la pressione esercitata da un fluido Applicare la legge di Stevin Misurare la pressione Calcolare la spinta di Archimede Prevedere il comportamento di un solido immerso in un liquido Applicare la legge di Boyle ATTIVITÀ DI LABORATORIO Uso dei dinamometri, carrucole, pesetti, e funicelle per determinare l’equilibrio dei corpi. (forze parallele concordi e discordi, determinazione del baricentro di un corpo bidimensionale) Uso della strumentazione adatta per la determinazione delle leggi dell’idrostatica. (leggi di Pascal, Stevino, Archimede) Uso del computer per l’elaborazione dei dati sperimentali e per simulazioni. VERIFICA Colloqui orali, test a scelta multipla o a completamento, domande aperte, esercizi da risolvere. MODULO 3 ( 48 ore ) Il movimento dei corpi Unità didattiche contenuti U. D. 3,1 (28 ore) Il moto rettilineo Sistemi di riferimento Il moto dei corpi Strumenti per lo studio del moto La velocità Il moto rettilineo uniforme Il moto vario L’accelerazione Il moto uniformemente acc. La legge oraria U. D. 3,2 (20 ore) Il moto nel piano prerequisiti Obiettivi del modulo sapere saper fare SAPERE: le grandezze del S.I., grandezze direttamente proporzionali, proporzionalità quadratica SAPER FARE: trasformare le grandezze che non lo sono nel S.I., riconoscere da un grafico la relazione fra due grandezze fisiche, riconoscere da una formula la relazione fra due grandezze fisiche, calcolare la pendenza di una retta. Il circolare uniforme La composizione dei moti Il moto parabolico Il moto armonico Le definizioni di sistema di riferimento e di traiettoria Le definizioni di velocità media e di accelerazione media Cosa si intende per moto rettilineo ed uniforme e moto uniformemente accelerato Cos’è l’accelerazione di gravità Cos’è il moto circolare uniforme Caratteristiche e leggi del moto circolare uniforme Caratteristiche del moto parabolico Enunciare le leggi di composizione dei moti Cos’è il moto armonico Cos’è il moto circolare uniforme Caratteristiche e leggi del moto circolare uniforme Caratteristiche e leggi del moto parabolico Enunciare le leggi di composizione dei moti Cos’è il moto armonico Trasformare la velocità da km/h a m/s Calcolare velocità media ed accelerazione media Utilizzare le leggi orarie sia per il moto rettilineo ed uniforme che per il moto uniformemente accelerato Ricavare la legge oraria del moto da un grafico Calcolare la velocità, il tempo impiegato e lo spazio percorso da un oggetto in caduta libera Calcolare le grandezze caratteristiche del moto circolare Applicare le leggi di composizione dei moti rettilinei Applicare le leggi del moto parabolico Applicare la legge oraria del moto armonico Calcolare le grandezze caratteristiche del moto circolare Applicare le leggi dei moti rettilinei Applicare le leggi del moto parabolico Applicare la legge oraria del moto armonico ATTIVITÀ DI LABORATORIO Esperienze con la rotaia a cuscino d’aria per lo studio dei moti rettilinei. (moto rettilineo ed uniforme e uniformemente accelerato) Uso di ruote, giradischi, per lo studio del moto circolare. Uso di molle con rotaia ad aria e pendoli per lo studio del moto oscillatorio. Uso del computer per l’elaborazione dei dati sperimentali e simulazioni. VERIFICA Colloqui orali, test a scelta multipla o a completamento, domande aperte, esercizi da risolvere. MODULO 4 ( 35 ore ) Le forze e il movimento Unità didattiche contenuti U. D. 4,1 (20 ore) I principi della dinamica I° principio della dinamica II° principio della dinamica III° principio della dinamica Il moto oscillatorio La forza centripeta La forza gravitazionale Il peso Il moto dei satelliti Impulso e quantità di moto Conservazione della q. di moto U. D. 4,2 (18 ore) Energia e lavoro prerequisiti SAPERE: Obiettivi del modulo sapere saper fare la forza è un vettore, la velocità è la rapidità con cui varia la posizione, l’accelerazione è la rapidità con cui varia la velocità, le leggi orarie del moto, le leggi della caduta libera, le leggi del moto circolare. SAPER FARE: Scomporre la forza nelle Lavoro di una forza costante sue risultanti, Lavoro di una f. non costante applicare le leggi orarie ai Potenza moti, Energia cinetica calcolare la velocità e Energia potenziale l’accelerazione centripeta gravitazionale Energia potenziale elastica nel moto circolare, Energia meccanica totale Conservazione dell’energia meccanica. Urti Gli enunciati delle tre leggi della dinamica Le proprietà del moto oscillatorio Cos’è la forza gravitazionale La definizione di impulso e di quantità di moto La definizione di lavoro La definizione di energia cinetica L’enunciato del teorema dell’energia cinetica La definizione di energia potenziale gravitazionale La definizione di energia potenziale elastica Il principio di conservazione dell’energia meccanica La definizione di potenza Cosa sono le forze conservative Applicare i tre principi della dinamica Calcolare il periodo di oscillazione di un moto armonico Calcolare la forza gravitazionale Applicare il principio di conservazione della quantità di moto Calcolare il lavoro di una o più forze costanti Applicare il teorema dell’energia cinetica Descrivere trasformazioni di energia Applicare il principio di conservazione dell’energia meccanica Distinguere tra forze conservative e non conservative ATTIVITÀ DI LABORATORIO Uso della rotaia a cuscino d’aria per la determinazione della seconda legge della dinamica (massa costante e forza costante), per la determinazione del teorema dell’energia cinetica e per provare la conservazione dell’energia meccanica ( pendolo a lametta ). Uso del computer per simulazioni e per l’elaborazione dei dati sperimentali. . VERIFICA Colloqui orali, test a scelta multipla o a completamento, domande aperte, esercizi da risolvere. MODULO 5 ( 22 ore ) Il calore Unità didattiche contenuti U. D. 5,1 (8 ore) Termologia prerequisiti SAPERE: unità di misura del S.I. l’energia si può trasferire, La struttura della materia Definizione di temperatura il calore è una forma di energia, Misura di temperatura Dilatazione termica Legge fondamentale della termologia Equilibrio termico Cambiamenti di stato Propagazione del calore U. D. 5,2 (14 ore ) Termodinamica I grafici cartesiani Grandezze proporzionali Rappresentazioni grafiche Obiettivi del modulo sapere saper fare Unità di misura della temperatura Leggi della dilatazione Cos’è il calore specifico La legge fondamentale della termologia La legge dell’equilibrio termico Le forme di propagazione del calore Le grandezze che caratterizzano un gas Le leggi empiriche dei gas Cos’è l’energia interna di un sistema Enunciare il primo principio della termodinamica Cos’è una macchina termica Enunciare il secondo principio Applicare la legge fondamentale della termologia Determinare la temperatura di equilibrio Valutare il calore disperso da una parete piana SAPER FARE: formule inverse, utilizzare le unità di misura, rappresentare graficamente le relazioni fra le varie grandezze, risolvere equazioni di primo grado Applicare le leggi dei gas perfetti Calcolare il lavoro in semplici trasformazioni termodinamiche Applicare il primo principio Calcolare il rendimento di una macchina semplice Sapere perché le macchine termiche funzionano ciclicamente ATTIVITÀ DI LABORATORIO Uso di termometri, del calorimetro delle mescolanze, di beute rivestite da vari isolanti. (dilatazione dei solidi e dei liquidi, misura di calori specifici) Osservazione dei modelli di motori termici. Uso del computer per simulazioni e per l’elaborazione dei dati sperimentali VERIFICA Colloqui orali, test a scelta multipla o a completamento, domande aperte, esercizi da risolvere. MODULO 6 ( 12 ore ) Le onde e la luce Unità didattiche contenuti U. D. 6,1 (6 ore) Le onde meccaniche prerequisiti SAPERE: un corpo che oscilla è sottoposto ad una forza di richiamo che tende a Le onde meccaniche e la loro portarlo nella posizione di propagazione equilibrio, Fenomeni ondulatori i concetti di periodo e di Le onde sonore frequenza, L’energia sonora le leggi orari del moto, La riflessione del suono L’effetto Doppler il concetto di potenza Obiettivi del modulo sapere saper fare Interferenza e diffrazione di onde meccaniche Come si genera un’onda e quali sono le sue caratteristiche La relazione fra periodo, frequenza e lunghezza d’onda di un’onda sinusoidale Il meccanismo di emissione, propagazione e ricezione dei suoni Cos’è l’effetto Doppler Differenza fra potenza acustica, intensità acustica e livello acustico Differenza fra sorgenti primarie e riflettori e di luce Le leggi della riflessione Le leggi della rifrazione Differenza tra lenti convergenti e divergenti Definizione di ingrandimento Proprietà dell’occhio Proprietà di alcuni strumenti ottici SAPER FARE: U.D. 6,2 La luce (6 ore) La propagazione della luce La riflessione Gli specchi La rifrazione Le lenti L’occhio Gli strumenti ottici rappresentare graficamente un moto oscillatorio, determinare la frequenza, applicare le leggi orarie del moto Applicare l’equazione dell’onda Descrivere i fenomeni legati alla propagazione del suono Determinare la distanza tra la sorgente e l’ostacolo, mediante l’eco Applicare le leggi relative all’effetto Doppler Calcolare l’intensità sonora ad una certa distanza dalla sorgente Rappresentare schematicamente l’orecchio umano Applicare le leggi della riflessione e della rifrazione Costruire graficamente l’immagine di un oggetto Applicare la legge dei punti coniugati Stabilire se un immagine è reale o virtuale Calcolare l’ingrandimento di uno specchio e di una lente Rappresentare schematicamente l’occhio umano ATTIVITÀ DI LABORATORIO Uso dell’ondoscopio, di specchi, di lenti, di sorgenti luminose (anche laser); strumenti musicali. Uso del computer per simulazioni e per l’elaborazione dei dati sperimentali. VERIFICA Colloqui orali, test a scelta multipla o a completamento, domande aperte, esercizi da risolvere MODULO 7 ( 40 ore ) Le cariche elettriche Unità didattiche contenuti U.D. 7,1 (16 ore) Le cariche elettriche Fenomeni elettrostatici La legge di Coulomb Il campo elettrico Moto di carica elettrica Potenziale e differenza di potenziale Capacità e condensatori U. D. 7,2 ( 24 ore) La corrente continua I grafici cartesiani Grandezze proporzionali Rappresentazioni grafiche prerequisiti SAPERE: notazione scientifica potenze del 10, le forze sono grandezze vettoriali, leggi orarie del moto, seconda e terza legge della dinamica, il lavoro, forza di attrazione fra masse. Obiettivi del modulo sapere saper fare SAPER FARE: operare con potenze del 10, disegnare e calcolare la risultante di due vettori, applicare le leggi della dinamica, calcolare il lavoro compiuto da forze. Come interagiscono le cariche Le proprietà della forza di Coulomb La definizione di campo elettrico Definizione di potenziale elettrico Definizione di capacità Come funziona un circuito elettrico elementare. Qual è la funzione del generatore Enunciato delle leggi di Ohm Differenze tra conduttori in serie e in parallelo Codice dei colori Applicare la legge di Coulomb Calcolare il valore del campo elettrico in varie situazioni Calcolare la forza che si esercita su una carica elettrica in un campo uniforme Calcolare la capacità equivalente di alcune connessioni di condensatori Schematizzare un circuito elettrico Applicare le leggi di Ohm Saper ridurre i circuiti e calcolare tensioni e correnti Calcolare la potenza erogata e dissipata Calcolare la quantità di calore prodotta dalla corrente elettrica Comprendere i meccanismi di carica e scarica del condensatore Leggere un valore di resistenza in base al codice dei colori ATTIVITÀ DI LABORATORIO Uso di oggetti vari caricati elettrostaticamente, della macchina elettrostatica, del generatore van der Graaf, di una sfera di rame (verifica della legge di Coulomb, spettro delle linee di forza, potere delle punte, condensatore) Uso di pile, cavi, strumenti di misura, calorimetri, resistori e condensatori. (circuiti in c. c.: resistori in serie e parallelo, effetto Joule, resistenza interna, carica e scarica del condensatore) Uso del computer per la simulazione e per l’elaborazione dei dati sperimentali. VERIFICA Colloqui orali, test a scelta multipla o a completamento, domande aperte, esercizi da risolvere MODULO 8 ( 25 ore ) Elettricità e magnetismo Unità didattiche contenuti U. D. 8,1 (15 ore) Il campo Magnetico Fenomeni magnetici La forza magnetica Calcolo del campo magnetico Forze su conduttori percorsi da corrente La legge di Biot – Savart Momento torcente Motore elettrico La forza di Lorentz U.D. 8,2 (10 ore) L’induzione elettromagnetica Il flusso del vettore B attraverso una superficie La legge di Faraday – Neumann – Lenz Correnti alternate Induttanza e autoinduzione Il trasformatore Le onde magnetiche prerequisiti SAPERE: scomposizione di vettori, coppia di forze, leggi della dinamica, lavoro, circuiti in c.c. Obiettivi del modulo sapere saper fare Cos’è un campo magnetico Quali possono essere le sorgenti di un campo magnetico In quale caso il campo magnetico esercita una forza su un conduttore Enunciare la forza di Lorentz Individuare direzione e verso del campo magnetico Calcolare l’intensità del campo magnetico in alcuni casi Calcolare al forza esercitata su un conduttore percorso da corrente e situato in un campo magnetico Stabilire la traiettoria di una carica in un campo magnetico SAPER FARE: calcolare le componenti di un vettore, stabilire il verso di rotazione di un oggetto sottoposto ad una coppia di forze, calcolare correnti. Qual è l’origine della forza elettromotrice indotta Enunciare la legge di FNL Cos’è l’induttanza di una bobina Come funziona un motore in corrente continua Come funziona un alternatore A cosa serve un trasformatore Cos’è un’onda elettromagnetica Calcolare il flusso del vettore B attraverso una superficie Applicare la legge di FNL Risolvere semplici problematiche di corrente alternata ATTIVITÀ DI LABORATORIO Uso di calamite, solenoidi, bobine, tester, turbine. (visualizzazione delle linee di forza del campo magnetico, interazioni magnete – magnete, magnete – corrente e corrente – corrente, forza magnetica su un conduttore, momento torcente, motore elettrico, misura della permeabilità magnetica dell’aria, fenomeni di induzione magnetica, produzione di corrente attraverso movimento relativo tra magneti e conduttori, correnti di Focault) Uso del computer per simulazioni e per l’elaborazione dei dati sperimentali. VERIFICA Colloqui orali, test a scelta multipla o a completamento, domande aperte, esercizi da risolvere MODULI DI FISICA Classi prime (132 ore) 1. 2. 3. 4. MODULO 0 (accoglienza e azzeramento) GRANDEZZE FISICHE E MISURE LE FORZE E L’EQUILIBRIO IL MOVIMENTO DEI CORPI LE FORZE E IL MOVIMENTO ( 8 ore) (16 ore) (22 ore) (48 ore) (38 ore) Classi seconde sperimentali (99 ore) seconde “tradizionali” (132 ore) 5. 6. 7. 8. IL CALORE LE ONDE E LA LUCE CARICHE E CORRENTI ELETTRICHE ELETTRICITÀ E MAGNETISMO (22 ore) (32 ore) (12 ore) (16 ore) (42 ore) (52 ore) (25 ore) (32 ore) CALENDARIO PER LE CLASSI PRIME settembre ottobre novembre 1° TRIMESTRE dicembre gennaio febbraio 2° TRIMESTRE marzo aprile maggio giugno 3° TRIMESTRE CALENDARIO PER LE CLASSI SECONDE settembre ottobre novembre dicembre gennaio febbraio marzo aprile maggio giugno ALUNNO ………………..………………………. CLASSE ……1^… … MATERIA ……………FISICA………………... INSEGNANTE ……………………………………………………………… sì 1 GRANDEZZE FISICHE E MISURE 2 LE FORZE E L’EQUILIBRIO 3 IL MOVIMENTO DEI CORPI 4 LE FORZE E IL MOVIMENTO Grandezze fisiche, le unità di misura del S.I., la densità di una sostanza, errore assoluto e percentuale di una misura. Grandezze direttamente e inversamente proporzionali, relazioni fra grandezze. Vettori, risultante di due o più forze, allungamenti elastici, (legge di Hooke ) componenti di una forza. Forza equilibrante, attrito, equilibrio del punto materiale, equilibrio del corpo rigido, momento di una forza, coppia di forze, baricentro, macchine semplici. Pressione, legge di Stivino, pressione atmosferica, principio di Archimede, legge di Boyle. Velocità media, accelerazione, moto rettilineo ed uniforme, moto uniformemente accelerato, leggi orarie del moto, accelerazione di gravità. Moto circolare uniforme, moto armonico, legge di composizione dei moti. Le tre leggi della dinamica, proprietà del moto oscillatorio, forza gravitazionale, impulso e quantità di moto. Lavoro, energia cinetica, energia potenziale gravitazionale, energia potenziale elastica, principio di conservazione dell’energia meccanica, trasferimento di energia, potenza, forze conservative. no RECUPERO MODULO FIRMA si no DEBITO X COMPETENZE VOTO MODULI MODELLO SUPERATO ANNO SCOLASTICO 2000-2001 FIRMA MATERIA ………FISICA……………………... INSEGNANTE ……………………………………………………………… MODULI COMPETENZE MODELLO SUPERATO sì 5 IL CALORE 6 LE ONDE E LA LUCE La struttura della materia, misura della temperature, dilatazione termica, definizione della temperatura, legge fondamentale della termologia, equilibrio termico, cambiamenti di stato, propagazione del calore L’equilibrio dei gas, l’effetto della temperatura sui gas perfetti, l’energia interna di un sistema, trasformazioni termodinamiche, lavoro termodinamico, principio della termodinamica, macchine termiche, cicli termodinamici, secondo principio. Le onde meccaniche e la loro propagazione, fenomeni ondulatori, le onde sonore l’energia sonora, la riflessione del suono,l’effetto Doppler, interferenza e diffrazione di onde meccaniche. La propagazione della luce, la riflessione, gli specchi, la rifrazione, le lenti l’occhio, gli strumenti ottici. 7 CARICHE E CORRENTI ELETTRICHE 8 ELETTRICITA’ E MAGNETISMO Fenomeni elettrostatici, la legge di Coulomb, il campo elettrico, moto di una carica elettrica, potenziale e differenza di potenziale, capacità e condensatori. Conduttori e isolanti, il circuito elettrico e la corrente, l’energia nei circuiti elettrici, la resistenza elettrica, resistori in serie e in parallelo, le leggi di Ohm, l’effetto Joule, resistenza e temperatura, carica e scarica del condensatore. Fenomeni magnetici, la forza magnetica, calcolo del campo magnetico, forze su conduttori percorsi da corrente, le leggi di Biot-Savart, momento torcente, motore elettrico, la forza di Lorenz. Il flusso del vettore B attraverso una superficie, la legge di Faraday-Neumann-Lenz, correnti alternate, induttanza e autoinduzione, il trasformatore, le onde elettromagnetiche. no RECUPERO MODULO FIRMA si no DEBITO X CLASSE …2a………… … ANNO SCOLASTICO ………2000-2001…………. VOTO ALUNNO ………………..………………………. FIRMA