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L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE ALLEGATO A ALLEGATO A RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE Anno Scolastico 2016/17 Classe 5a At Docente Leopoldo Cerbaro Materia Fisica Testo in uso: Romeni Fisica e Realtà.blu - Campo Elettrico e Magnetico; Induzione e Onde Elettromagnetiche; Relativita' e Quanti ZANICHELLI A) ATTIVITÁ DIDATTICA SVOLTA COMPETENZE DISCIPLINARI COMUNI A TUTTI I MODULI: Per una più completa esposizione di questo argomento si rimanda al Documento di Programmazione stilato dal Dipartimento; sintetizzando: dopo aver fornito le nozioni di base, dalla loro conoscenza, arrivare alla individuazione delle leggi fondamentali e alla risoluzione di problemi il più possibile vicini alla realtà fisica. MODULI DIDATTICI relativi a ciascun modulo I conduttori: proprietà, la capacità di un conduttore; l’induzione completa; il condensatore, la sua capacità; condensatori in serie e in parallelo. Il condensatore piano. Dielettrici, polarizzazione. Condensatore piano con dielettrico. Lavoro di carica di un condensatore. Densità di energia. La corrente elettrica La prima legge di Ohm, la resistenza elettrica, resistenze in serie e in parallelo. Il generatore di tensione, generatori in serie,il partitore di tensione. Semplici circuiti elettrici. Le leggi di Kirchhoff. La seconda legge di Ohm, la resistività. Potenza dissipata da un resistore. Il generatore di tensione reale, la resistenza interna. Misure elettriche, amperometro e voltmetro, loro resistenza interna. Fenomeni magnetici I magneti naturali, il dipolo magnetico, le linee di campo magnetico. Le esperienze fondamentali sull'interazione magnete-corrente. Il vettore induzione campo magnetico B. Campo magnetico generato da un filo rettilineo. Interazione magnetica tra correnti. Interazione corrente elettrica-B. La forza di Lorentz, il prodotto vettoriale. Moto delle cariche in un B uniforme. Azione del campo magnetico su una spira rettangolare, momento magnetico Il flusso del campo, il teorema di Gauss per il campo magnetico. La circuitazione del campo B, il teorema di Ampère in condizioni statiche. Il solenoide. Corrente di spostamento, teorema di Ampère generalizzato. Pagina 1 di 6 TEMPI E DATA Settembre 5h Settembre Ottobre 14 h Novembre 4h Novembre Dicembre 11 h Dicembre Gennaio 6h mod. ESA L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO ALLEGATO A RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE L’induzione elettromagnetica. La legge di Faraday-Neumann, la legge di Lenz. La produzione di una tensione alternata, l'alternatore. Il coefficiente di autoinduzione. L'induttanza di un solenoide. Lavoro per stabilire una corrente in un solenoide, densità di energia associata ad un campo B La mutua induzione. Il trasformatore: descrizione qualitativa. Applicazioni del calcolo differenziale ed integrale all'elettro-magnetismo: Carica di un condensatore, Circuito RC. Scarica di un condensatore carico attraverso una resistenza. Circuiti in corrente alternata Potenza istantanea, potenza media, valori efficaci di corrente e potenza. Circuito ohmico, LC oscillante, RL in tensione alternata, RLC, fenomeno della risonanza, andamento qualitativo. Le leggi di Maxwell Le onde elettromagnetiche, densità di energia, flusso di energia media, polarizzazione, descrizione qualitativa. Introduzione alla relatività speciale. Velocità della luce in sistemi di riferimento diversi. La Simultaneità. L'esperimento di Michelson-Morley Tempo proprio, e lunghezza propria Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze. Trasformazioni di Lorentz, composizione delle velocità. Energia - impulso in dinamica relativistica. Fisica Atomica Interazione della radiazione con la materia. Spettri atomici. Radiazione di Corpo Nero, leggi di Stefan e di Wien. Effetto Fotoelettrico, il quanto di radiazione. Gennaio 8h Febbraio 6h Marzo 4h Marzo Aprile 8h Aprile Maggio 6h Lezioni in Laboratorio: Esperienze sul Magnetismo: linee di campo, interazione magneti-correnti, solenoide, fem indotta, polarizzazione della luce. Argomenti che si intende svolgere dopo la data attuale: Fisica atomica: Effetto Compton, atomo di Bohr. Magnetizzazione della materia: sostanze diamagnetiche, paramagnetiche, ferromagnetiche. Argomenti che si possono collegare con altre discipline: Fenomeni elettrici e magnetici, uso del calcolo vettoriale, differenziale, integrale. Ore effettivamente svolte dal docente durante l’anno, alla data attuale: 80. Pagina 2 di 6 mod. ESA L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE ALLEGATO A Si riporta, di seguito, l'estratto dal Documento di Programmazione del Dipartimento, sulle competenze negli argomenti che costituiscono i moduli didattici, adattato a quanto effettivamente svolto. MODULO Elettrostatica: cariche e campi Argomenti Fenomeni elettrostatici elementari, La legge di Coulomb, Il campo elettrico Il teorema di Gauss. Campi elettrici generati da distribuzioni di carica con particolari simmetrie Competenze Saper risolvere problemi elementari sull’interazione tra cariche elettriche puntiformi Saper rappresentare sia graficamente che algebricamente il campo generato da una carica puntiforme Applicare il principio di sovrapposizione per determinare il vettore campo elettrico risultante da una distribuzione di cariche puntiformi Utilizzare il teorema di Gauss per calcolare flussi e/o campi elettrici generati da semplici distribuzioni di carica MODULO Il potenziale elettrico e condensatori Argomenti Lavoro della forza elettrica e conservatività del campo elettrico. Relazione tra campo e potenziale. Proprietà elettrostatiche di un conduttore carico in equilibrio elettrostatico. Capacità elettrica e condensatori. Energia immagazzinata in un condensatore. Collegamenti tra condensatori. Competenze Usare il potenziale per determinare il lavoro della forza elettrica o le variazioni di energia cinetica di una carica in movimento in un campo elettrico semplice. Illustrare la relazione tra campo e potenziale elettrico Calcolare il potenziale di una distribuzione nota di cariche puntiformi Giustificare le proprietà di un conduttore carico in equilibrio elettrostatico Valutare l’energia immagazzinata in un condensatore e la sua densità Saper calcolare la capacità equivalente di un sistema semplice di condensatori MODULO Argomenti Competenze MODULO Argomenti Circuiti in corrente continua Intensità di corrente. Generatore ideale di tensione. Le leggi di Ohm. La potenza nei conduttori. Circuiti con resistori. La resistenza interna di un generatore di f.e.m. Le leggi di Kirchhoff. Distinguere i collegamenti di conduttori in serie e in parallelo e le diverse componenti di un circuito elettrico (nodi, maglie, rami, generatori, resistenze,..) Calcolare la resistenza equivalente di un semplice sistema di resistenze in serie e/o in parallelo. Applicare le leggi di Ohm e le leggi di Kirchhoff. Calcolare la potenza dissipata in un conduttore per effetto Joule . Comprendere il ruolo della resistenza interna di un generatore. Il Campo magnetico Calamite e fenomeni magnetici. Forza di Lorentz. Forze e momenti agenti su conduttori percorsi da correnti. Campi magnetici generati da correnti elettriche. Circuitazione e flusso del campo magnetico. Pagina 3 di 6 mod. ESA L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO Competenze MODULO Argomenti Competenze MODULO Argomenti Competenze MODULO Argomenti Competenze MODULO Argomenti Competenze RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE ALLEGATO A Confrontare le caratteristiche del campo magnetico e del campo elettrico. Saper determinare intensità, direzione, verso della forza agente su una carica in moto. Saper analizzare il moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme . Determinare l’intensità della forza che si manifesta tra fili paralleli percorsi da corrente e su un filo percorso da corrente immerso in un campo magnetico assegnato. Giustificare il funzionamento del motore a corrente continua. Individuare intensità, direzione, verso del campo magnetico generato da fili rettilinei e da solenoidi percorsi da corrente. Verificare la legge di Ampère nel caso semplice di un filo rettilineo percorso da corrente e una linea di campo come circuito. Utilizzare la legge di Ampère per determinare il campo magnetico in un solenoide. L’induzione elettromagnetica I fenomeni dell’induzione elettromagnetica. La legge dell’induzione di FaradayNeumann. L’autoinduzione. Energia in un induttore. L’alternatore Identificare le modalità di variazione del flusso di campo magnetico. Determinare il verso della corrente indotta e la polarità della f.e.m. indotta in situazioni standard. Calcolare l'energia in un induttore e la sua densità. Giustificare il funzionamento dell’alternatore Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche Campi elettrici indotti. Legge di Ampère-Maxwell. Equazioni di Maxwell. Cenni alla generazione e propagazione, delle onde e.m., spettro delle onde e.m. Illustrare le simmetrie presenti nelle equazioni di Maxwell. Giustificare l’introduzione della corrente di spostamento. Ridurre le equazioni di Maxwell al caso di assenza di cariche e correnti nel vuoto oppure al caso statico. Descrivere la produzione e la propagazione delle onde elettromagnetiche La relatività ristretta Sistemi di riferimento. Natura relativa della simultaneità. Relatività di Einstein. Conseguenze dei postulati di Einstein. Cenni di dinamica relativistica Distinguere i sistemi di riferimento inerziali e non inerziali. Riconoscere le contraddizioni tra la meccanica newtoniana e l’elettromagnetismo. Formulare i principi di base della teoria della relatività. Esporre le differenze nei concetti di spazio e tempo in ambito newtoniano e relativistico. Risolvere semplici problemi di cinematica relativistica. Calcolare dilatazioni dei tempi e contrazioni delle lunghezze. Origine della teoria dei quanti Gli spettri atomici. La radiazione termica e il quanto di Planck. L’effetto fotoelettrico e il fotone di Einstein. L’effetto Compton e la quantità di moto del fotone. Primi modelli atomici L’atomo di Bohr. Descrivere i livelli energetici dell’atomo di idrogeno. Distinguere lo spettro continuo da quello a righe. Formulare le leggi di Stefan-Boltzmann e Wien. Riconoscere l’ipotesi di Planck del quanto d’azione. Descrivere l’effetto fotoelettrico. Pagina 4 di 6 mod. ESA L.S. "LIOY" - ESAME DI STATO ALLEGATO A RELAZIONE FINALE DEL DOCENTE B) STRUMENTI E CRITERI DI VALUTAZIONE I criteri di valutazione impiegati riguardano soprattutto il possesso delle conoscenze, e la competenza di applicarle a esercizi o problemi. Poco spazio è stato dato alle verifiche orali, mentre maggiore importanza è stata data alle verifiche scritte, soprattutto nella prima parte dell'anno scolastico, quando si doveva preparare ad una eventuale seconda prova d'esame scritta in Fisica. Le verifiche sono state in massima parte sotto forma di test, comprendenti esercizi o problemi, o domande più teoriche, simili e quelle di una terza prova, tipologia B. Sono state svolte simulazioni della terza prova scritta, per tipo ed esecuzione il più vicino possibile alle condizioni dell’Esame. C) METODOLOGIE DIDATTICHE UTILIZZATE Nello svolgimento delle lezioni si è adottata la tipologia frontale. Tra gli obiettivi vi è stato innanzitutto quello di fornire i concetti fondamentali, per permettere nel corso successivo di studi di non essere completamente sprovveduti di fronte a nozioni che verrebbero considerate scontate, e di essere eventualmente in grado di organizzare uno studio più completo. Una certa importanza è stata data alla preparazione e alla correzione delle verifiche, come momento di recupero degli argomenti incontrati. D) COMPETENZE TRASVERSALI PROMOSSE DALLA DISCIPLINA La disciplina si lega in modo naturale con la Matematica, ad argomenti della quale si è fatto riferimento ogniqualvolta fosse possibile, anche per meglio illustrare le motivazioni e le fonti degli enti introdotti. E) EVENTUALI MATERIALI DIDATTICI SPECIALI (tecnologie audiovisive e/o multimediali, ecc.) Non è stato possibile utilizzare tecnologie particolari. Quando se ne è presentata l'occasione e l'opportunità si è fatto riferimento a risorse presenti in rete. F) TIPOLOGIE DI PROVE SOMMINISTRATE Soluzione di problemi. Problemi a soluzione rapida. Domande a carattere teorico. (Esempi delle prove somministrate in classe e relativi criteri di valutazione sono a disposizione della commissione) Vicenza, li 10 maggio 2017 FIRMA DEL DOCENTE prof. Leopoldo Cerbaro Pagina 5 di 6 mod. ESA Liceo Scientifico "P. Lioy" - Vicenza Classe 5a Griglia di valutazione della terza prova scritta (Fisica) Cognome ................................................ Nome ................................................... Indicatori Descrittori Pertinenza e conoscenza dei contenuti Conoscenze assenti o non pertinenti Esposizione e articolazione dell’argomentazione o della risoluzione Stentata o molto confusa Riferimento ai principi, alle leggi, ai fenomeni o esperimenti fondamentali Manca completamente Valutazione descrittiva Valutazione in quindicesimi voto .... / 15 Conoscenze parziali o non completamente pertinenti Frammentaria o non sufficientemente organizzata Conoscenze con lacune Conoscenze non complete ma nel complesso più che sufficienti Completa e precisa Sufficientemente organizzata, riconoscendo il legame tra i concetti Pur con qualche lacuna sono stati ben individuati i legami tra i concetti Esposizione coerente e rigorosa, efficace nel rispondere alle richieste Solo qualche riferimento Riferiti in maniera incompleta o errata ma non gravemente Individuati i riferimenti di base fondamentali e riferiti in modo corretto Ben riconosciuti e riportati Gravemente insufficiente Insufficiente Sufficiente Discreto Buono Ottimo 1-5 6-9 10 11-13 14-15
