Liceo Scientifico Statale “G. Bruno” a.a 2010-11 LICEO SCIENTIFICO “G. BRUNO” – A.S. 2010-11 CLASSE IV A CONTENUTI E CURRICOLO DEL CORSO DI FISICA DESCRIZIONE DEL MOTO DI UN SISTEMA FISICO: CENTRO DI MASSA E QUANTITÀ DI MOTO Il centro di massa. Seconda Laboratorio di fisica legge di Newton per un Inquiry: problemi di urto di oggetti su tavoletta a cuscino d’aria sistema di punti. Quantità di Misure di traiettoria, velocità e quantità di moto moto. Quantità di moto di un Problemi di base sistema di punti materiali. Formule per determinare la quantità di moto di un sistema diparticelle Urto e impulso. Formule per calcolare e descrivere il moto del centro di massa di un sistema Conservazione della quantità di particelle di moto. Urti elastici e Problemi di urto anelastici in una e due Problemi dimensioni Dimostrazione delle formule e della teoria del moto del centro di massa Problemi e quesiti di fine capitolo Progettare e realizzare esperimenti di fisica: processi di osservazione, deduzione, ipotesi e ragionamento DESCRIZIONE DEL MOTO DI UN SISTEMA: ROTAZIONE Variabili rotazionali. Laboratorio di fisica Grandezze angolari scalari e Dimostrazioni ed esperimenti: costruzione della definizione di vettoriali. Rotazione con momento di una forza; leve, dinamometri, masse e angoli accelerazione angolare Il momento d’inerzia di un appendino: problema di misura e di raccolta costante. Variabili lineari e dati angolari. Energia cinetica Uso di animazioni Geogebra per lo studio del rotolamento di un corpo rotazionale. Il momento rigido d’inerzia. Il momento di una Problemi di base forza. Seconda legge di Definizione di momento di una forza Newton per il moto rotatorio. Formule per determinare il momento d’inerzia di un corpo rigido Lavoro ed energia cinetica Formule per descrivere il moto di rotazione e di rotolamento di un rotazionale. corpo rigido attorno ad un asse fisso in un riferimento inerziale Rotolamento. Energia Problemi cinetica di rotolamento. Il momento angolare. Seconda Dimostrazione delle formule e della teoria del moto rotatorio di un sistema di particelle legge di Newton in forma angolare. Momento angolare Problemi e quesiti monoconcettuali di fine capitolo Progettare e realizzare esperimenti di fisica: processi di misurazione, ipotesi e di un sistema di particelle. ragionamento Momento angolare di un corpo rigido che ruota attorno ad un asse fisso. Conservazione del momento angolare DESCRIZIONE DI UN SISTEMA FISICO IN OSCILLAZIONE: MOTO ARMONICO L’oscillatore armonico. Il Laboratorio di fisica moto armonico semplice dal Moti periodici: film del PSSC per lo studio sperimentale del moto armonico punto di vista della forza e semplice di sistemi diversi e la determinazione delle equazioni e dei parmetri del bilancio energetico. La che governano il moto armonico semplice cinematica del moto Realizzazione di un’animazione del modello di moto armonico semplice armonico semplice. Moto trattato nel film del PSSC e costruzione della cinematica del moto a partire armonico semplice e moto dal moto circolare uniforme: uso di Geogebra circolare uniforme. Problemi di base Definire le grandezze fisiche del modulo didattico Ricavare le grandezze cinematiche del moto armonico semplice Corso di fisica 4A – PNI 1/4 Liceo Scientifico Statale “G. Bruno” Onde e propagazione delle onde. Fenomeni di interferenza e diffrazione. Lenti e specchi. Corso di fisica a.a 2010-11 Ricavare l’equazione dell’oscillatore armonico Disegnare il grafico della legge oraria, della velocità e dell’accelerazione di un moto armonico semplice in funzione del tempo Il pendolo di torsione I pendoli Problemi Dimostrazione delle formule e della teoria del moto armonico Problemi e quesiti monoconcettuali di fine capitolo Progettare e realizzare animazioni di fisica: processi di problem solving FENOMENI ONDULATORI Laboratorio di fisica Dimostrazioni ed esperimenti: impulsi e onde in una molla; stima della velocità dell’impulso in una molla; riflessione agli estremi; onde stazionarie nella molla Dimostrazioni ed esperimenti: propagazione rettilinea della luce; ombre e diaframmi; specchi piani, concavi e convessi; luce che si propaga in mezzi diversamente rifrangenti; lenti concave e convesse Dimostrazioni ed esperimenti: ondoscopio con una e due sorgenti puntiformi, con una sorgente estesa Dimostrazioni ed esperimenti: la luce laser colpisce una fenditura di larghezza variabile (figure di diffrazione); la luce laser colpise due o più fenditure (figure d’interferenza); reticolo di diffrazione. Dimostrazioni ed esperimenti: il diapason, la risonanza di due diapason, i battimenti Dimostrazioni ed esperimenti: onde stazionarie in una corda in funzione della tensione della corda e della massa specifica; verifica sperimentale della relazione per la velocità delle onde in una corda tesa utilizzando misure con le onde stazionarie in corde di massa specifica diversa, diversamente tese. Animazioni con Geogebra e applet java: i battimenti, effetto Doppler, principio di Huygens e applicazione ai fenomeni di rifrazione, principio di sovrapposizione, interferenza di onde in una corda, interferenza di onde nell’ondoscopio Problemi di base Definizioni: onde trasversali, onde longitudinali, lunghezza d’onda, frequenza, funzione d’onda, velocità di un’onda, fase, differenza di fase, interferenza costruttiva e distruttiva, potenza di un’onda, onde stazionarie. Determinare la velocità di un’onda in una corda tesa: aspetti qualitativi, analisi dimensionale, progetto della verifica sperimentale L’effetto Doppler Principio di sovrapposizione e interferenza di onde: ricavare la somma di due impulsi e la somma di due onde sfasate di φ; calcolare la differenza di cammino di due onde che interferiscono e discutere le condizioni di interferenza; ricavare e discutere l’equazione delle onde stazionarie; ricavare e discutere l’equazione dei battimenti Costruzione delle immagini di uno specchio mediante l’uso di Geogebra: effetti di distorsione e raggi parassiali. Il principio di Huygens, la costruzione dei fronti d’onda e la rifrazione della luce Diffrazione della luce, interferneza della luce ed esperimento di Young Problemi Dimostrazione delle formule e costruzione delle teorie che descrivono i fenomeni osservati Problemi e quesiti monoconcettuali di fine capitolo Progettare e realizzare esperimenti di fisica anche qualitativi: processi di osservazione, deduzione, ipotesi e ragionamento 4A – PNI 2/4 Liceo Scientifico Statale “G. Bruno” La temperatura. Il calore, il lavoro, l’energia interna. l’equilibrio termico e il primo principio della termodinamica. I gas e il modello del gas ideale. La teoria cinetica del gas ideale. I processi termodinamici e i fenomeni termici: dilatazione termica, riscaldamento e raffreddamento, transizioni di fase, trasformazioni termodinamiche ed equazione di stato Spazio, tempo, infinito a.a 2010-11 FENOMENI TERMICI Laboratorio di fisica Ricostruzione del percorso di termologia e termodinamica svolto nel corso di laboratorio di biennio. Pressione gassosa e collisioni molecolari: film del PSSC per la definizione operativa di pressione gassosa, per il modello di gas ideale, per la costruzione dell’eqauzione di stato e della teoria cinetica del gas ideale Problemi di base Definire operativamente la temperatura e il calore: calorimetro e termometro a gas; problemi fondamentali connessi all’uso di questi strumenti. Definire e misurare caratteristiche delle sostanze: calore specifico, calore latente di fusione, calore latente di evaporazione, coefficiente di dilatazione lineare Definire e riconoscere sistema termodinamico, ambiente, interazione, scambio di calore e di lavoro Definizione di lavoro e di energia interna Principio zero e primo principio della termodinamica Teoria cinetica del gas ideale Problemi Dimostrazione delle formule e costruzione delle teorie che descrivono i fenomeni Problemi e quesiti monoconcettuali di fine capitolo TEMI DI CULTURA SCIENTIFICA Laboratorio di filosofia, fisica e matematica con la LIM e l’aula virtuale per comprendere i concetti di spazio tempo e infinito nella storia del pensiero scientifico e filosofico occidentale OBIETTIVI DISCIPLINARI (dalla programmazione preventiva) Gli obiettivi disciplinari sono stati stabiliti dal Coordinamento per materie del 9 IX 2010 e sono: Conoscenze • Conoscere termini specifici e le definizioni operative di grandezze di meccanica, termologia, termodinamica e meccanica ondulatoria • Enunciare e descrivere una legge fisica • Conoscere fatti ed eventi fisici Competenze di primo livello • Individuare relazioni fra grandezze fisiche nell'ambito della meccanica, della termologia, della termodinamica e della meccainca ondulatoria • Usare correttamente formule dirette e inverse • Elaborare dati e tabelle Competenze di secondo livello • Risolvere semplici problemi di meccanica, termologia, termodinamica e meccanica ondulatoria • Utilizzare il linguaggio adeguato OBIETTIVI DISCIPLINARI MINIMI Gli obiettivi disciplinari minimi sono i seguenti: Conoscenze • Conoscere termini specifici e le definizioni operative di grandezze di meccanica, termologia, termodinamica e meccanica ondulatoria • Enunciare e descrivere una legge fisica • Conoscere fatti ed eventi fisici Competenze di primo livello • Individuare relazioni fra grandezze fisiche nell'ambito della meccanica, della termologia, della termodinamica e della meccanica ondulatoria • Usare correttamente formule dirette e inverse Competenze di secondo livello Corso di fisica 4A – PNI 3/4 Liceo Scientifico Statale “G. Bruno” • a.a 2010-11 Risolvere semplici esercizi di applicazione delle conoscenze CRITERI DI VALUTAZIONE (dalla programmazione preventiva) CRITERI COMUNI PER L'ESPRESSIONE DELLA VALUTAZIONE Giudizio Obiettivo Risultato Ha prodotto un lavoro nullo o solo iniziato Non raggiunto Scarso. Ha lavorato in modo molto parziale e Gravemente disorganico, con gravi errori, anche dal Non raggiunto insufficiente punto di vista logico. Ha lavorato in modo parziale con alcuni Solo parzialmente errori o in maniera completa con gravi Insufficiente raggiunto errori Ha lavorato complessivamente: in maniera corretta dal punta di vista Sufficientemente logico e cognitivo, ma imprecisa nella raggiunto forma o nella coerenza argomentativa o nelle conoscenze in maniera corretta ma parziale Ha lavorato in maniera corretta, ma con qualche imprecisione dal punto di vista Raggiunto della forma o delle conoscenze Ha lavorato in maniera corretta e completa dal punto di vista della forma e delle Pienamente raggiunto conoscenze Ha lavorato in maniera corretta e completa, con rielaborazione personale e Pienamente raggiunto critica delle conoscenze Voto 1-2 3-4 5 Sufficiente 6 Discreto 7 Buono - ottimo 8 Eccellente 9-10 ATIVITÀ PER L’ESTATE Letture consigliate Giulio Verne, L’isola misteriosa, Einaudi – romanzo di avventura (già consigliato l’anno scorso) Denis Guedj, Il teorema del pappagallo, TEADUE Ed. Associati – giallo con, sullo sfondo, alcuni problemi storicamente fondanti la matematica (già consigliato l’anno scorso) Dava Sobel, Longitudine, BUR Saggi – biografia di Harris, inventore di orologi che ha risolto il problema della navigazione all’epoca di Newton (già consigliato l’anno scorso) Hans M. Enzensberger, Il mago dei numeri, Einaudi – fiaba intorno a problemi fondamentali di matematica (già consigliato l’anno scorso) Peter Atkins, Le regole del gioco, come la termodinamica fa funzionare l’universo, Zanichelli – saggio veloce sul significato della termodinamica Castelnuovo Emma, “Pentole, ombre, formiche" in viaggio con la matematica, La Nuova Italia – problemi di matematica calati nella realtà di ogni giorno Barabàsi Albert-Làszlò, Link - La nuova scienza delle reti, Einaudi – per comprendere che cos’è il web Attività di studio e consolidamento Risolvere di nuovo e interamente i problemi dei compiti svolti durante l’anno scolastico (sono archiviati sulla piattaforma o vanno richiesti in segreteria insieme al programma svolto). Utilizzare i compiti per focalizzare gli obiettivi di studio e di consolidamento della materia. Per lo studio e il consolidamento dei concetti, oltre al quaderno degli appunti e delle osservazioni di laboratorio, i testi di riferimento sono Resnick, Halliday, Walker, Fondamenti di fisica - meccanica, Zanichelli, cap. 9, cap. 10, cap. 11, cap. 15 Resnick, Halliday, Walker, Fondamenti di fisica - onde, Zanichelli, cap. 16, cap. 17, cap. 33E, cap. 35 Resnick, Halliday, Walker, Fondamenti di fisica - termologia, Zanichelli, cap. 18, cap. 19 Mestre, 31 maggio 2011 Corso di fisica 4A – PNI 4/4