LICEO “BONAVENTURA CAVALIERI”
Via Madonna di Campagna, 18 – 28922 Verbania
PROGRAMMAZIONE DI FISICA
Anno Scolastico 2014-15
CLASSE III C - INDIRIZZO SCIENTIFICO
Docente : Prof. Carpentiere Giuseppe
Presentazione e finalità
La fisica è universalmente riconosciuta come la regina delle scienze, seconda solo alla matematica.
Fin dall’antichità i primi filosofi, detentori del sapere, si occupavano oltre che dei problemi di
carattere esistenziale, anche delle questioni fisiche riguardanti i fenomeni naturali : dal moto dei
corpi celesti alla caduta dei gravi, dai processi di combustione al galleggiamento dei corpi.
La fisica si occupa di studiare infatti tutti i fenomeni naturali, non solo dal punto di vista qualitativo,
ma anche dal punto di vista quantitativo, portando così a quelle che vengono chiamate “leggi
fisiche”.
Caratteristica fondamentale di tale disciplina è l’iniziale deduzione grossolana delle leggi mediante
la pura osservazione dei fenomeni che si intendono studiare, passando poi alla loro formulazione
più rigorosa e raffinata, utilizzando gli artifici matematici più adeguati.
Il duplice approccio appena descritto, incide trasversalmente sugli obiettivi formativi degli allievi,
portandoli ad una doppia analisi di tutto quello che è esperienza di vita ; doppia analisi costituita
inizialmente da una pura osservazione e relativa deduzione e che viene poi integrata e completata
dalla capacità di rielaborare le informazioni ed adattarle alle proprie esigenze.
Le nuove scoperte e la ricerca sempre in continua evoluzione, pongono la fisica come una materia
di costante attualità, utile per spunti di riflessione su qualsivoglia argomento, dalla legge della
gravitazione universale all’origine del cosmo, dalle forze fondamentali alla costituzione della
materia, dalla definizione di calore alle macchine termiche, dai fenomeni elettrici alla scarica di un
fulmine, dall’atomo alla bomba atomica, dalla luce al funzionamento degli strumenti ottici, dai
passaggi di stato agli sconvolgimenti climatici, etc. Questo fa sì che qualsiasi scienza (dalla biologia
alla medicina, dalla chimica all’astronomia) abbia la necessità di poggiare le sue basi sulla fisica a
tal punto da renderla insostituibile all’interno del bagaglio di conoscenze di ogni individuo.
Analisi della classe
La classe è composta da 20 alunni, 13 maschi e 7 femmine.
Gli allievi appaiono motivati ad apprendere ed abbastanza disciplinati.
Non si avvertono atteggiamenti di disagio né situazioni che possano dar vita a problemi sia relativi
all’apprendimento che alla crescita ed allo sviluppo sociale. La situazione di partenza, valutata
mediante una attenta e prolungata discussione in aula, si colloca su un livello medio più che
sufficiente.
Da segnalare la presenza di un ragazzo che necessita della presenza dell’insegnante di sostegno con
il quale si è concordata una programmazione differenziata.
Metodologie
La complessità della società contemporanea, le innumerevoli fonti di distrazione per gli adolescenti,
fanno sì che la scuola debba adattarsi per continuare a stimolare l’interesse nei ragazzi verso lo
studio e l’apprendimento.
A tal fine le metodologie didattiche devono comprendere strategie innovative (o comunque
originali) nonché l’utilizzo di strumenti tecnologici che tanto sono familiari agli adolescenti di oggi.
Gli interventi didattici comprenderanno oltre alla tradizionale lezione frontale, discussioni in classe,
formulazione e risoluzione di problemi, apprendimento di gruppo, presentazioni e lezioni
multimediali, con l’ausilio dei supporti informatici forniti con il libro di testo.
L’attività laboratoriale, offrirà gli strumenti per l’applicazione del metodo sperimentale che ha
portato alla rivoluzione scientifica.
Strumenti e spazi
L’aula scolastica è il principale luogo dedicato allo svolgimento delle lezione, fungendo altresì da
laboratorio per le esercitazioni. La lavagna costituisce il principale strumento di comunicazione con
gli allievi, implementato con il computer ed il videoproiettore per l’utilizzo del materiale
multimediale.
La calcolatrice scientifica semplificherà e velocizzerà le operazioni di calcolo. Il libro di testo,
rappresenta lo strumento indispensabile per approfondire gli argomenti discussi durante le lezioni e
per trarre notevoli spunti per le esercitazioni.
Libro di testo : U. Amaldi – “L’Amaldi per i licei scientifici.Blu” – vol. 1 – Zanichelli Scienze
editore.
Verifiche e valutazione
Il continuo controllo dell’apprendimento da parte degli studenti avviene tramite continue domande e
richieste di interventi dal posto senza valutazione, con verifiche orali e scritte alla lavagna con
valutazione, e con verifiche scritte periodiche di gruppo di tipo strutturato per ogni unità didattica,
strutturate, semistrutturate e non strutturate per le valutazioni alla fine di ogni modulo.
La valutazione avverrà mediante i seguenti descrittori:
Voto
1
Livello
Nullo
2
Gravemente
insufficiente
3
Decisamente
insufficiente
4
Insufficiente
5
Modesto
6
Sufficiente
7
Discreto
8
Buono
9
Ottimo
10
Eccellente
Orale
Nessuna conoscenza dell’argomento
Conoscenze estremamente frammentarie; gravi
errori concettuali; incapacità di avviare
procedure e calcoli; linguaggio ed esposizione
inadeguati.
Conoscenze molto frammentarie; errori
concettuali; scarsa capacità di gestire procedure
e calcoli; incapacità di stabilire collegamenti,
anche elementari; linguaggio inadeguato.
Conoscenze frammentarie, confuse; modesta
capacità di gestire procedure e calcoli; difficoltà
nello stabilire collegamenti fra contenuti;
linguaggio non del tutto adeguato.
Conoscenze modeste, viziate da lacune; poca
fluidità nello sviluppo e controllo dei calcoli;
applicazione di regole in forma mnemonica,
insicurezza nei collegamenti; linguaggio
accettabile, non sempre adeguato.
Conoscenze adeguate, pur con qualche
imprecisione; padronanza nel calcolo, anche
con qualche lentezza e capacità di gestire e
organizzare procedure se opportunamente
guidato; linguaggio accettabile.
Conoscenze adeguate e consolidate; padronanza
del calcolo, capacità di collegamenti e di
applicazione
delle
regole;
autonomia
nell’ambito
di
semplici
ragionamenti;
linguaggio adeguato.
Conoscenze solide, assimilate con chiarezza;
fluidità nel calcolo; autonomia di ragionamento
e capacità di analisi; individuazione di semplici
strategie di risoluzione e loro formalizzazione;
buona proprietà di linguaggio.
Conoscenze ampie e approfondite; capacità di
analisi e rielaborazione personale; fluidità ed
eleganza nel calcolo, possesso di dispositivi di
controllo e di adeguamento delle procedure;
linguaggio sintetico ed essenziale.
Scritto
Compito non eseguito
Compito
appena
accennato,
risoluzione per tentativi, scritto
incomprensibile.
Compito impostato in maniera non
corretta, procedimento con errori
di tipo concettuale, scritto poco
comprensibile
Compito impostato in maniera
non corretta, procedimento che
presenta gravi errori teorici, scritto
confuso
Compito impostato in maniera
sostanzialmente
corretta,
procedimento che presenta errori
grossolani di calcolo, scritto
accettabile
Compito impostato in maniera
sostanzialmente
corretta,
procedimento che presenta errori
di distrazione o comunque non
gravi, scritto adeguato
Compito svolto in maniera
corretta, procedimento corretto,
senza errori di calcolo, scritto che
presenta
solo
qualche
imprecisione.
Compito svolto in maniera
corretta, procedimento corretto,
scritto adeguato e preciso
Compito realizzato in maniera
corretta e precisa, procedimento
fluido e lineare che presenta
descrizioni e riferimenti teorici per
completezza
d’informazione,
ottima sintassi.
Conoscenze ampie, approfondite e rielaborate, Compito realizzato in maniera
arricchite da ricerca e riflessione personale;
padronanza e eleganza nelle tecniche di calcolo;
disinvoltura nel costruire proprie strategie di
risoluzione, capacità di sviluppare e comunicare
risultati di una analisi in forma originale e
convincente.
impeccabile, preciso ed elegante
in ogni sua parte, comprende
strategie risolutive e metodi di
calcolo propri, risultati di una
padronanza
completa
dell’argomento.
Sostegno e potenziamento
Durante le ore di lezione saranno seguiti in particolare gli studenti in difficoltà e saranno corretti,
anche individualmente, gli esercizi risolti a casa.
Si privilegerà il recupero in itinere e, qualora fosse necessario, sarà attivato uno sportello
pomeridiano, in date da concordare con gli alunni secondo i bisogni.
Il recupero verrà svolto, dopo il primo quadrimestre, per attuare il recupero delle insufficienze,
dipendentemente dalla programmazione, dalla caratteristiche della classe, dalle distribuzione delle
insufficienze/sufficienze ed eccellenze nella classe, durante le ore curricolari del mattino. Il
percorso si concluderà con una verifica.
Schema della Programmazione
Modulo 1 – Le Grandezze fisiche ed il moto
Prerequisiti
Operazioni di base, proprietà.
Conoscere la misura delle grandezze fisiche, Conoscere il Sistema internazionale
di misura, conoscere le grandezze fisiche fondamentali e le grandezze derivate,
conoscere le dimensioni fisiche di una grandezza, Conoscere il concetto di punto
Obiettivi
materiale, traiettoria, sistema di riferimento, velocità media, conoscere le
(conoscenze) grandezze cinematiche fondamentali e i grafici spazio-tempo e velocità-tempo
conoscere le caratteristiche di un vettore, conoscere la differenza tra scalare e
vettore, conoscere le operazioni tra vettori, il prodotto scalare ed il prodotto
vettoriale.
Convertire la misura di una grandezza fisica da un’unità di misura ad un’altra,
Utilizzare multipli e sottomultipli di una unità, effettuare calcoli dimensionali,
calcolare la velocità e l’accelerazione di un corpo, tracciare sul grafico spazio
Obiettivi
tempo e velocità tempo le caratteristiche di un moto e determinare le caratteristiche
(abilità)
di un moto mediante la sua rappresentazione grafica, distinguere le grandezze
scalari da quelle vettoriali, eseguire la somma tra vettori, eseguire il prodotto
scalare ed il prodotto vettoriale tra vettori
U.D.1-Le Grandezze
Unità di misura, la notazione scientifica, la densità, la variazione ∆,
equivalenze tra unità di misura
U.D.2-Il moto
Struttura e
Posizione e distanza su di una retta istante ed intervallo di tempo, il sistema
contenuti
di riferimento fisico, la velocità, l’accelerazione, grafici spazio-tempo e
velocità-tempo
U.D.3 – I Vettori
I vettori, seno e coseno, le componenti di un vettore, il prodotto scalare, il
prodotto vettoriale, l’espressione in coordinate dei vettori
Prerequisiti
Obiettivi
(conoscenze)
Modulo 2 – Dinamica
Grandezze fisiche, forze e loro composizione, cinematica
Conoscere l’enunciato del 1° principio della dinamica, conoscere i sistemi di
riferimento inerziali, il principio di relatività di Galileo, conoscere il 2° principio
della dinamica, conoscere il concetto di massa inerziale ed il 3° principio della
Obiettivi
(abilità)
Struttura
contenuti
dinamica, conoscere il moto di caduta libera dei corpi, e la differenza tra i concetti
di massa e peso, conoscere i concetti di forza centrifuga e di forza centripeta,
conoscere il moto armonico ed il moto di un pendolo, conoscere la definizione di
lavoro, e di potenza, conoscere il teorema dell’energia cinetica, conoscere la
distinzione tra forze conservative e forze dissipative, conoscere il concetto di
energia potenziale gravitazionale ed elastica, conoscere il principio di
conservazione dell’energia meccanica, conoscere la relazione tra impulso e quantità
di moto, la legge di conservazione della quantità di moto per un sistema isolato,
conoscere il concetto di urto elastico ed anelastico, conoscere la definizione di
centro di massa e le sue proprietà, conoscere il concetto di momento angolare, il
momento d’inerzia e le leggi di rotazione dei corpi, conoscere le leggi di keplero,
conoscere la legge della gravitazione universale , conoscere il moto dei satelliti e le
caratteristiche del campo gravitazionale.
Analizzare il moto dei corpi quando la risultante delle forze è nulla, ricavare le
legge del moto di un corpo in diversi sistemi di riferimento utilizzando le
trasformazioni di Galileo, studiare il moto di un corpo sotto l’azione di una forza
costante, applicare il terzo principio della dinamica. Studiare il moto dei corpi
lungo un piano inclinato e dei proiettili con diversa velocità iniziale, distinguere la
forza centripeta e la forza centrifuga apparente, comprendere le caratteristiche del
moto armonico e del moto del pendolo, calcolare il lavoro compiuto e la potenze
erogata da una forza, ricavare l’energia cinetica di un corpo in relazione al lavoro
svolto, determinare il lavoro svolto da forze dissipative, calcolare l’energia
potenziale gravitazionale e l’energia potenziale elastica di un sistema oscillante,
calcolare la quantità di moto di un corpo e l’impulso di una forza, analizzare casi di
urti elastici ed anelatici, individuare la posizione di un centro di massa di un sistema
fisico, applicare la conservazione del momento angolare di un sistema fisico,
determinare il momento di inerzia di un corpo rigido e utilizzarlo nello0 studio dei
moti rotatori, utilizzare le leggi di Keplero nello studio dei moti celesti, applicare la
legge della gravitazione di Newton, analizzare il moto dei satelliti, comprendere ble
caratteristiche del campo gravitazionale.
U.D.1 – I Principi della Dinamica
Il 1° principio della dinamica, i sistemi di riferimento inerziali, il principio
di relatività Galileiana, l’effetto delle forze, il secondo principio della
dinamica, la massa, il terzo principio della dinamica
U.D.2 – Le Forze ed il Movimento
La caduta libera, la forza peso e la massa, la discesa lungo il piano
inclinato, il moto dei proiettili, la forza centripeta, il moto armonico di una
molla, il pendolo
U.D.3 – L’Energia Meccanica
e
Il lavoro, la potenza, l’energia cinetica, forze conservative e forze
dissipative, energia potenziale gravitazionale, energia potenziale elastica,
conservazione dell’energia meccanica
U.D.4 – La Quantità di Moto ed il Momento Angolare
La quantità di moto, la conservazione della quantità di moto, l’impulso di
una forza, gli urti su una retta, gli urti obliqui, il centro di massa, il
momento angolare, il momento d’inerzia
U.D.5 – La Gravitazione
Le leggi di Keplero, il valore della costante G, massa inerziale e massa
gravitazionale, il moto dei satelliti, il campo gravitazionale
Modulo 3 – Meccanica dei fluidi
Prerequisiti
Grandezze fisiche, cinematica, statica, dinamica
conoscere il concetto di portata per una conduttura, conoscere l’equazione di
Obiettivi
continuità, conoscere l’equazione di Bernoulli, l’effetto Venturi, conoscere il
(conoscenze)
concetto di attrito viscoso e la legge di Stokes.
Obiettivi
calcolare la portata di una conduttura, applicare l’equazione di Bernoulli,
(abilità)
comprendere l’effetto Venturi e le sue conseguenze,
Struttura
e U.D.1 – Il Moto dei Fluidi
contenuti
La corrente di un fluido, l’equazione di continuità, l’equazione di Bernoulli,
l’effetto Venturi, l’attrito nei fluidi,
Modulo 4 – Calorimetria e termometria
Grandezze fisiche, lavoro ed energia
Conoscere la definizione di temperatura, le scale termometriche, conoscere la
dilatazione termica dei solidi, conoscere le trasformazioni di un gas, conoscere la
legge di Avogadro, Conoscere le definizioni di capacità termica e calore specifico,
Obiettivi
conoscere i meccanismi di propagazione del calore, conoscere il moto Browniano,
(conoscenze) il modello microscopico di un gas perfetto, conoscere il teorema di equipartizione
dell’energia, conoscere il concetto di energia interna di un gas perfetto, conoscere i
gas reali e l’equazione di stato di Van der Waals, conoscere i passaggi di stato,
conoscere la distinzione tra gas e vapori ed il concetto di temperatura critica
Calcolare le misure di temperature nelle diverse scale termometriche, calcolare le
dilatazioni dei solidi dovute ad aumenti di temperature, applicare le leggi di Boyle
e di Gay Lussac, riconoscere le caratteristiche di un gas perfetto ed utilizzare la
legge di Avogadro, Saper come riscaldare un corpo, calcolare la capacità termica
Obiettivi
ed il calore specifico di un corpo, calcolare la temperatura di equilibrio di un
(abilità)
sistema, analizzare il comportamento di un gas dal punto di vista microscopico,
distinguere un gas perfetto da un gas reale e saper applicare l’equazione di Van der
Waals, calcolare l’energia interna di un gas, analizzare un diagramma di fase e
calcolare l’energia necessaria per provocare un passaggio di stato
U.D.1 – La Temperatura
Il termometro, la dilatazione lineare dei solidi, la dilatazione volumica dei
solidi e dei liquidi, le trasformazioni di un gas, la 1° legge di Gay-Lussac,
la legge di Boyle e la 2° legge di Gay-Lussac, il gas perfetto, atomi e
molecole, la mole ed il numero di Avogadro, l’equazione di stato del gas
perfetto
U.D.2 – Il Calore
Calore e lavoro, energia in transito, capacità termica e calore specifico, il
calorimetro, le sorgenti di calore ed il potere calorifico, conduzione e
Struttura
e
convezione, l’irraggiamento, il calore solare e l’effetto serra
contenuti
U.D.3 – La Teoria Microscopica della Materia
Il moto Browniano, la pressione del gas perfetto, la temperatura dal punto
di cista microscopico, la distribuzione di Maxwell, l’energia interna,
l’equazione di stato di Van der Waals per i gas reali, gas, liquidi e solidi
U.D.4 – I Cambiamenti di Stato
I passaggi tra stati di aggregazione, la fusione e la solidificazione, la
vaporizzazione e la condensazione, il vapore saturo e la sua pressione, la
condensazione e la temperatura critica, il vapore d’acqua nell’atmosfera,
la sublimazione
Prerequisiti
Modulo 5 - Termodinamica
Prerequisiti
Grandezze fisiche, lavoro ed energia, calorimetria, termometria
Conoscere il concetto di sistema termodinamico, il principio zero della
termodinamica, le trasformazioni termodinamiche, il concetto di lavoro
termodinamico, conoscere l’enunciato del primo principio della termodinamica,
conoscere le applicazioni del primo principio nelle varie trasformazioni
termodinamiche, conoscere i calori specifici di un gas, conoscere l’equazione delle
trasformazioni adiabatiche quasistatiche, conoscere il funzionamento delle
Obiettivi
macchine termiche, conoscere gli enunciati del secondo principio della
(conoscenze)
termodinamica, conoscere la definizione di rendimento di una macchina termica,
conoscere il concetto di trasformazione reversibile ed irreversibile, conoscere il
teorema di Carnot, i cicli termodinamici, ed il ciclo di Carnot, conoscere il
funzionamento delle macchine frigorifere, conoscere la disuguaglianza di Clausius,
la definizione di entropia, conoscere il terzo enunciato del secondo principio della
termodinamica, conoscere iol terzo principio della termodinamica
Comprendere le caratteristiche di un sistema termodinamico, riconoscere i diversi
tipi di trasformazione e le loro rappresentazioni grafiche, calcolare il lavoro svolto
in alcune trasformazioni termodinamiche, applicare il primo principio della
termodinamica alle trasformazioni, isocore, isoterme, isobare, cicliche, calcolare il
calore specifico di un gas, comprendere i diversi enunciati del secondo principio
Obiettivi
della termodinamica, e riconoscerne l’equivalenza, comprendere il funzionamento
(abilità)
della macchina di Carnot, calcolare il rendimento di una macchina termica,
comprendere il funzionamento di un motore a scoppio, calcolare le prestazioni di
una macchina frigorifera, applicare la disuguaglianza di Clausius nello studio delle
macchine termiche, calcolare le variazioni di entropia nelle trasformazioni
termodinamiche, comprendere la relazione tra probabilità ed entropia, utilizzare
l’equazione di Boltzmann per il calcolo dell’entropia
U.D.1 – Il Primo Principio della Termodinamica
Gli scambi di energia, il principio zero della termodinamica, trasformazioni
reali e quasistatiche, il lavoro termodinamico, enunciato del primo principio
della termodinamica, i calori specifici del gas perfetto, le trasformazioni
adiabatiche
U.D.2 – Il Secondo Principio della Termodinamica
Le macchine termiche, il primo enunciato, il secondo enunciato, il terzo
Struttura
e
enunciato, il rendimento, trasformazioni reversibili ed irreversibili, il
contenuti
teorema di Carnot, il rendimento della macchina di Carnot, il motore
dell’automobile, il frogorifero
U.D.3 – Entropia e Disordine
La disuguaglianza di Clausius, l’entropia, il quarto enunciato del secondo
principio, l’entropia di un sistema non isolato, stati macroscopici e
microscopici, l’equazione di Boltzmann per l’entropia, il terzo principio
della termodinamica
Monte ore settimanale : 3
Collocazione temporale
Periodo
Modulo
Settembre
Ottobre
Unità didattiche
Didattica frontale
U.D.1 – Le Grandezze
Esercitazioni
Modulo 1 – Le
6h
–
Verifiche
Grandezze fisiche
e il moto - 18 h
Didattica frontale
U.D.2 – Il moto –
6h
Esercitazioni
Tempi
3h
1h
2h
3h
1h
U.D.3 – I Vettori
6h
U.D.1 – I Principi della
Dinamica – 6 h
U.D.2 – Le Forze ed il
Movimento – 6 h
Novembre
Gennaio
U.D.3 – L’Energia
- Modulo
2
–
Meccanica – 6 h
Dinamica – 30 h
U.D.4 – La Quantità di
Moto ed il Momento
Angolare – 6 h
U.D.5
–
La
Gravitazione – 6 h
Febbraio
Febbraio - Aprile
Modulo
3
– U.D.1 – La dinamica
Meccanica
dei dei fluidi – 6 h
fluidi – 6 h
U.D.1 la temperatura –
6h
U.D.2 – I calore – 6 h
Modulo
4
–
calorimetria
e
termometria – 24 U.D.3 – La teoria
h
microscopica
della
materia – 6 h
U.D.4 – I cambiamenti
di stato – 6 h
Aprile - Giugno
U.D.1 – Il primo
principio
della
termodinamica – 6 h
Modulo
5
– U.D.2 – il secondo
Termodinamica – principio
della
18 h
termodinamica – 6 h
U.D.3 – Entropia e
disordine – 6 h
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
Didattica frontale
Esercitazioni
Verifiche
2h
3h
1h
2h
3h
1h
2h
3h
2h
2h
3h
2h
2h
3h
2h
2h
3h
1h
2h
3h
1h
2h
3h
1h
2h
3h
1h
2h
3h
1h
2h
3h
1h
2h
3h
1h
2h
3h
1h
2h
3h
1h
2h
Verbania, 30 Ottobre 2014
Il Docente
Giuseppe Carpentiere
