LICEO SCIENTIFICO “Galileo Galilei”
VERONA
PROGRAMMA PREVISTO
Anno Scolastico 2006-2007
Testo di riferimento: "Le Vie della Fisica" vol. 1-2 (Battimelli - Stilli)
Le unità didattiche a fondo chiaro sono irrinunciabili. Le unità didattiche a fondo scuro potranno essere
rinviate o trattate in modo molto sintetico in caso di necessità. Gli argomenti riportati in corsivo potranno
essere saltati o non approfonditi.
Modulo n° 1: La descrizione del moto
Prerequisiti
Grafici cartesiani, risoluzione di equazioni di 1° e 2° grado, risoluzione di sistemi di equazioni, equazioni e grafici
di retta e parabola, utilizzo delle potenze e della notazione scientifica.
Conoscenze sull’elaborazione dei dati e sulle grandezze fisiche acquisite nel corso di Laboratorio di FisicaChimica
Contenuti
1. Strumenti di lavoro: il punto materiale, rappresentazioni grafiche, sistemi di riferimento.
2. Velocità: velocità media, velocità istantanea, significato geometrico della velocità istantanea e
introduzione al concetto di derivata, equazioni dimensionali e unità di misura.
3. L’accelerazione: accelerazione media, accelerazione istantanea, significato geometrico
dell’accelerazione istantanea.
4. Grandezze vettoriali: vettori e scalari, velocità vettoriale, accelerazione vettoriale, somma
vettoriale, prodotto di un vettore per un numero, componenti cartesiane, scomposizione di un
vettore; prodotto scalare, prodotto vettoriale.
5. Moti in più dimensioni: traiettoria e spostamento, velocità e accelerazione per moti a più
dimensioni
6. Il problema generale del moto: legge del moto, condizioni iniziali, moto rettilineo uniforme,
moto rettilineo uniformemente accelerato.
Obiettivi
1. Saper definire la velocità e l’accelerazione, distinguendo tra media e istantanea; sapere quando è necessario
utilizzare velocità e accelerazione vettoriali; saper distinguere tra lunghezza del percorso e spostamento;
2. Saper interpretare geometricamente la velocità e l’accelerazione;
3. Saper determinare unità di misura e dimensioni di una grandezza fisica;
4. Saper impostare e risolvere un problema sul moto individuando le condizioni iniziali e le leggi del moto da
utilizzare;
5. Saper riconoscere i casi particolari del moto rettilineo uniforme e del moto uniformemente accelerato; saper
risolvere esercizi su tali moti.
Laboratorio
La misura diretta delle grandezze fisiche: misure dirette, incertezza, interpolazione, errore assoluto, cifre
significative, valor medio, istogrammi, semidispersione, approssimazioni, calcoli.
Moto del pendolo semplice
Studio di moti uniformemente accelerati.
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con problemi
ed esercizi (1 o 2 ore), colloqui sulla teoria.
Tempi: 1 mese (presumibilmente: settembre e prima metà di ottobre)
Pagina 5
Classe 3^ C - Fisica
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Modulo n° 2: Il Principio di Invarianza Galileiano
Prerequisiti
1.
2.
3.
4.
5.
Unità didattica n° 1.
Contenuti
Principio di relatività: Quiete e moto rettilineo uniforme; la Relatività del moto;
Sistemi di riferimento e trasformazioni di Galilei Sistemi di riferimento; Composizione delle velocità;
Invarianza dell’accelerazione; Trasformazioni di Galileo; Invarianza delle lunghezze.
Urti tra corpi identici: urti tra corpi identici; invarianza per simmetria; urti con velocità diverse.
La quantità di moto: legge generale degli urti; massa e quantità di moto;
La conservazione della quantità di moto: legge di conservazione della quantità di moto; urti in più
dimensioni; urti elastici.; interazioni negli urti e forze.
Obiettivi
1.
2.
3.
4.
Conoscere, comprendere e saper utilizzare il principio di relatività;
Conoscere, aver compreso, saper dimostrare, saper utilizzare le trasformazioni di Galilei;
Comprendere che ad ogni invarianza corrisponde una legge di conservazione;
Essere in grado di analizzare alcuni fenomeni d’urto, dedurre da essi la necessità di introdurre la quantità di moto;
ricavare dal principio di relatività la legge di conservazione della quantità di moto;
5. Comprendere che negli urti elastici si ha invarianza temporale;
6. Saper risolvere problemi ed esercizi sugli urti e su esplosioni.
Laboratorio
Misure indirette: la propagazione degli errori.
Studio di urti con la rotaia a cuscino d’aria (eventualmente con acquisizione dati on-line).
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con problemi
ed esercizi (1 o 2 ore), colloqui sulla teoria.
Tempi: 1 mese e mezzo (da metà ottobre a fine dicembre)
Pagina 6
Classe 3^ C - Fisica
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Modulo n° 3: La dinamica del punto materiale
Prerequisiti
Unità didattica n° 1 e n° 2.
Contenuti
1. Leggi della dinamica: accelerazioni e forze; il primo principio della dinamica; il secondo principio della
dinamica; il principio d’azione e reazione.
2. Il moto circolare uniforme: moto circolare uniforme; forza centripeta e accelerazione centripeta; legge
oraria del moto circolare uniforme; periodo e velocità angolare.
3. Forze e moto: Forza elastica; moto armonico e sue caratteristiche; forza peso e moto parabolico; forza
d’attrito (radente, viscoso); moto sul piano inclinato; pendolo semplice.
4. Invarianza delle leggi della dinamica:sistemi accelerati e forze fittizie; sistemi di riferimento inerziali.
Obiettivi
1. Conoscere e saper dedurre il primo e il secondo principio della dinamica; saper utilizzare tali principi per
2.
3.
4.
5.
6.
7.
descrivere dinamicamente il moto di un corpo;
Conoscere e saper descrivere il principio di azione e reazione;
Saper descrivere il moto circolare uniforme e analizzarlo in termini di forza centripeta;
Saper descrivere il moto armonico e analizzarlo in relazione alla forza elastica,
Saper descrivere il moto circolare parabolico e analizzarlo in termini di forza peso;
Conoscere e saper utilizzare le leggi sull’attrito;
Comprendere che dall’invarianza delle accelerazioni discende l’invarianza delle leggi della dinamica per sistemi
inerziali.
Laboratorio
Analisi grafica di dati sperimentali: rette di massima e minima pendenza, linearizzazione.
Analisi del 2° principio con la rotaia a cuscino d’aria e con acquisizione dati automatica.
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con problemi
ed esercizi (1 o 2 ore), colloqui sulla teoria.
Tempi: 1 mese e mezzo (gennaio e febbraio)
Pagina 7
Classe 3^ C - Fisica
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Modulo n° 4: La conservazione dell’energia
Prerequisiti
Unità didattica n° 1, 2, 3.
Contenuti
1. Lavoro ed energia: moti reversibili; lavoro di una forza; energia cinetica; legame fra lavoro di una forza
e variazione dell’energia cinetica.
2. Forze conservative: moti reversibili e moti irreversibili; forze conservative (forza peso, forza elastica);
lavoro della forza peso e della forza elastica; lavoro su un percorso chiuso;
3. Conservazione dell’energia: energia potenziale gravitazionale ed energia potenziale elastica; lavoro e
variazione dell’energia potenziale; la conservazione dell’energia meccanica; moti in presenza di forze
conservative; lavoro di forze non conservative e variazione dell’energia meccanica.
Obiettivi
1. Saper definire il lavoro di una forza e l’energia cinetica; conoscere e saper dedurre il legame tra lavoro e
variazione dell’energia cinetica
2. Saper definire e descrivere il concetto di forza conservativa; saper definire il concetto di energia
potenziale; saper enunciare e spiegare la conservazione dell’energia meccanica;
3. Saper risolvere problemi sul moto utilizzando il concetto di energia;
4. Saper riconoscere che il principio di conservazione è legato all’esistenza di una particolare invarianza;
5. Conoscere e saper utilizzare il legame fra lavoro delle forze non conservative e la variazione dell’energia
meccanica.
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con problemi
ed esercizi (1 o 2 ore), colloqui sulla teoria.
Tempi: due mesi (presumibilmente marzo e aprile)
Pagina 8
Classe 3^ C - Fisica
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Modulo n° 5: Forze centrali e gravitazione universale
Prerequisiti
1.
2.
3.
4.
5.
Unità didattica n° 1 – 2 – 3 - 4.
Contenuti
Rotazioni: rotazioni di sistemi di riferimento; moti invarianti per rotazioni; forze centrali.
Il momento angolare: prodotto vettoriale; definizione matematica di forza centrale; momento angolare;
conservazione del momento angolare; momento di una forza e legge della dinamica rotazionale; esempi
di moti in presenza di forze centrali.
Gravitazione universale: moto di corpi celesti, le leggi di Keplero; la legge di gravitazione universale e
sua deduzione; espressione dell’accelerazione di gravità; masse planetarie.
Energia potenziale gravitazionale: lavoro della forza gravitazionale su un percorso chiuso; la funzione
energia potenziale gravitazionale; energia potenziale gravitazionale in prossimità della terra; moto di
satelliti e stati legati; velocità di fuga.
(Complementi) Dinamica rotazionale: corpo rigido, centro di massa, momenti d’inerzia, momento
angolare, conservazione del momento angolare.
Obiettivi
1. Saper definire il momento angolare, saper dedurre il principio di conservazione del momento angolare da una
particolare invarianza;
2. Saper descrivere e analizzare moti in presenza di forze centrali, risolvere problemi con l’aiuto del principio di
conservazione del momento angolare;
3. Conoscere e saper inquadrare storicamente le teorie sul moto dei pianeti, conoscere e saper descrivere le leggi di
Keplero;
4. Conoscere e saper dedurre la legge di gravitazione universale;
5. Conoscere e saper ricavare l’energia potenziale gravitazionale, saperla utilizzare per descrivere il moto di corpi
celesti e satelliti;
6. Saper definire e utilizzare il momento d’inerzia, il centro di massa e le leggi della dinamica rotazionale.
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con problemi
ed esercizi (1 o 2 ore), colloqui sulla teoria.
Tempi: 1 mese (presumibilmente maggio)
Pagina 9
Classe 3^ C - Fisica
LICEO SCIENTIFICO “Galileo Galilei”
VERONA
Modulo n° 6: Il primo principio della Termodinamica
Prerequisiti
1.
2.
3.
4.
Unità didattica n° 4.
Conoscenze elementari su calore, temperatura, cambiamenti di fase acquisiti nel biennio
Contenuti
Temperatura e calore: temperatura e termometri, equilibrio termico e principio zero della
termodinamica, trasformazioni dello stato termico, energia interna, calore.
Il primo principio: il primo principio della termodinamica, la conservazione dell’energia, equilibrio
termodinamico.
Gas perfetti: energia interna e variabili di stato; leggi dei gas perfetti; temperatura assoluta; equazione
di stato dei gas perfetti; energia interna nei gas perfetti.
Lavoro e calore nelle trasformazioni dei gas perfetti: trasformazioni isobare, trasformazioni qualsiasi,
trasformazioni cicliche, calore scambiato nelle trasformazioni isoterme e adiabatiche.
Obiettivi
1. Conoscere e saper descrivere il concetto di temperatura, il concetto di calore e quello di energia interna.
2. Saper enunciare e commentare il primo principio riconoscendone il significato di estensione del principio di
conservazione dell’energia
3. Conoscere e saper utilizzare le leggi di trasformazione dei gas ideali e l’equazione di stato dei gas;
4. Saper caratterizzare le varie trasformazioni di un gas alla luce del 1° principio calcolando calori scambiati, lavoro
prodotto, variazione di energia interna;
5. Saper applicare il 1° principio e le sue conseguenze all’analisi di trasformazioni cicliche.
Laboratorio
Misura della temperatura di equilibrio; misura di calori specifici.
Determinazione sperimentale delle leggi di trasformazione dei gas.
Verifiche: test a scelta multipla o quesiti a risposta aperta sulla teoria (1 ora); compito scritto con problemi
ed esercizi (1 o 2 ore), colloqui sulla teoria.
Tempi: 1 mese al termine del secondo quadrimestre (se possibile)
Verona, 21/09/06
Il docente (prof. Paolo Gini)
Pagina 10
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