ISTITUTO SUPERIORE STATALE “MAJORANA- GIORGI”
GENOVA
PROGRAMMA DI
ANNO SCOLASTICO 2015/2016
FISICA
CLASSI QUARTE LICEO SCIENTIFICO DELLE SCIENZE APPLICATE
Tutti i capitoli e paragrafi sotto elencati si riferiscono al libro di testo in adozione :
Ugo Amaldi – L’AMALDI per i licei scientifici.blu con interactive e-book Termodinamica con Physics in English - Vol. 1 – ZANICHELLI
Fondamenti di Meccanica, e
Ugo Amaldi – L’AMALDI per i licei scientifici.blu con interactive e-book - Onde, Campo elettrico e magnetico con
Physics in English - Vol. 2 - ZANICHELLI
PRINCIPI DELLA TERMODINAMICA
CAPITOLO 13: il secondo principio della termodinamica
1) Le macchine termiche
2) Primo enunciato. Lord Kelvin
3) Secondo enunciato: Rudolf Clausius
4) Terzo enunciato: il rendimento
5) Trasformazioni reversibili e irreversibili
6) Il teorema di Carnot
7) Il ciclo di Carnot
8) Il rendimento della macchina di Carnot
9) Il motore dell’automobile
10) Il frigorifero
CAPITOLO 14: entropia e disordine
1) La disuguaglianza di Clausius.
2) L’entropia.
3) L’entropia di un sistema isolato e dell’universo.
4) Il quarto enunciato del secondo principio della termodinamica.
5) L’entropia di un sistema non isolato.
6) Il secondo principio dal punto di vista molecolare.
7) Stati macroscopici e stati microscopici.
8) L’equazione di Boltzmann per l’entropia (cenni).
9) Il terzo principio della termodinamica.
ONDE
CAPITOLO 15: le onde elastiche
1) Le onde: onde su una corda, onde trasversali e longitudinali, onde elastiche.
2) Fronti d’onda e raggi.
3) Le onde periodiche e le loro caratteristiche.
4) Le onde armoniche.
5) L’interferenza: principio di sovrapposizione, interferenza di onde, interferenza di onde armoniche, lo
sfasamento.
6) L’interferenza in un piano e nello spazio: le condizioni per l’interferenza costruttiva e distruttiva.
CAPITOLO 16: il suono
1) Le onde sonore.
2) Le caratteristiche del suono: altezza, intensità, timbro.
3) I limiti di udibilità.
4) L’eco.
5) Le onde stazionarie.
6) I battimenti.
7) L’effetto Doppler.
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CAPITOLO 17: le onde luminose
1) Onde e corpuscoli: l’affermazione del modello ondulatorio, la luce è sia onda sia corpuscolo.
2) L’interferenza della luce: l’esperimento di Young.
3) La diffrazione delle onde d’acqua e del suono.
4) La diffrazione della luce.
5) Il reticolo di diffrazione.
6) I colori e la lunghezza d’onda.
7) L’emissione e l’assorbimento della luce.
CAMPO ELETTRICO
CAPITOLO 18: la carica elettrica e la legge di Coulomb
1) L’elettrizzazione per strofinìo.
2) I conduttori e gli isolanti.
3) La definizione operativa della carica elettrica: il coulomb, la carica elettrica elementare, conservazione della
carica elettrica.
4) La legge di Coulomb, la costante dielettrica, il principio di sovrapposizione, la forza elettrica e la forza
gravitazionale.
5) La forza di Coulomb nella materia.
6) L’elettrizzazione per induzione, l’elettroforo di Volta, la polarizzazione.
CAPITOLO 19: il campo elettrico
1) Il vettore campo elettrico, definizione del vettore campo elettrico, il calcolo della forza.
2) Il campo elettrico di una carica puntiforme e di più cariche.
3) Le linee del campo elettrico.
4) Il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie.
5) Il flusso del campo elettrico e il teorema di Gauss.
6) Il campo elettrico generato da una distribuzione piana infinita di carica.
7) Altri campi elettrici con particolari simmetrie: distribuzione lineare di carica, campo elettrico all’esterno di una
distribuzione sferica di carica.
CAPITOLO 20: il potenziale elettrico
1) L’energia potenziale elettrica, l’energia potenziale della forza di Coulomb, il caso di più cariche puntiformi.
2) Il potenziale elettrico: definizione, la differenza di potenziale elettrico, il moto spontaneo delle cariche
elettriche, l’unità di misura del potenziale elettrico, il potenziale di una carica puntiforme.
3) Le superfici equipotenziali.
4) La deduzione del campo elettrico dal potenziale.
5) La circuitazione del campo elettrostatico.
CAPITOLO 21: fenomeni di elettrostatica
1) La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico, la densità superficiale di carica.
2) Il campo elettrico e il potenziale di un conduttore in equilibrio, una applicazione del teorema di Gauss.
3) Il problema generale dell’elettrostatica.
4) La capacità di un conduttore, il potenziale di una sfera carica isolata, la capacità di una sfera conduttrice
isolata.
5) Sfere in equilibrio elettrostatico.
6) Il condensatore, la capacità del condensatore, il campo elettrico generato da un condensatore piano, la
capacità di un condensatore piano, l’elettrometro.
7) Capacità del condensatore sferico.
8) I condensatori in serie e in parallelo.
9) L’energia immagazzinata in un condensatore, calcolo del lavoro di carica di un condensatore, la densità di
energia elettrica nel condensatore.
10) Verso le equazioni di Maxwell.
CAPITOLO 22: la corrente elettrica continua
1) L’intensità della corrente elettrica: definizione, unità di misura, verso.
2) I generatori di tensione e i circuiti elettrici, collegamenti in serie e in parallelo.
3) La prima legge di Ohm, la resistenza elettrica e i resistori.
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4)
5)
6)
7)
I resistori in serie e in parallelo, risoluzione di un circuito, l’inserimento degli strumenti di misura in un
circuito.
Le leggi di Kichhoff.
La trasformazione dell’energia elettrica: potenza dissipata, conservazione dell’energia nell’effetto Joule, il
kilowattora.
La forza elettromotrice, il generatore reale di tensione, la misura della forza elettromotrice e la resistenza
interna.
CAPITOLO 23: la corrente elettrica nei metalli
1) I conduttori metallici, spiegazione microscopica dell’effetto Joule, la velocità di deriva degli elettroni.
2) La seconda legge di Ohm.
3) Il resistore variabile e il potenziometro.
4) La dipendenza della resistività dalla temperatura.
5) Carica e scarica di un condensatore.
6) L’estrazione degli elettroni dal metallo: il potenziale di estrazione, l’elettronvolt, l’effetto termoionico,
l’effetto fotoelettrico
7) L’effetto Volta
8) L’effetto fotoelettrico e la termocoppia
CAPITOLO 24: la corrente elettrica nei liquidi e nei gas
1) Le soluzioni elettrolitiche, la dissociazione elettrolitica
2) L’elettrolisi.
N.B.
sono parte integrante dello studio tutti gli esempi che si trovano negli esercizi
il programma svolto in 4BS si ferma al cap.23-5 compreso.
Il programma svolto in 4AS inizia dal cap.14
ESPERIENZE DI LABORATORIO (In alcune classi non sono state svolte tutte)
1)
2)
3)
4)
Studio delle onde e della loro interferenza e diffrazione con l’ondoscopio.
Studio dell’interferenza e della diffrazione della luce con laser He-Ne e reticolo di diffrazione.
Metodi di elettrizzazione, macchine elettrostatiche, gabbia di Faraday.
Modalità di misura di tensione e corrente in un circuito elementare con strumenti analogici e digitali.
Le indicazioni per il recupero sono state indicate dai singoli docenti sul registro elettronico; nel complesso
le conoscenze da verificare sono le seguenti:
Interpretare teoricamente il funzionamento delle macchine termiche
Conoscere il significato e saper calcolare il rendimento di una macchina termica e di una trasformazione ciclica
Conoscere il significato di entropia
Interpretare statisticamente grandezze e fenomeni termodinamici
Conoscere le caratteristiche generali delle onde.
Saper ricondurre i fenomeni ondulatori alle leggi del moto armonico
Conoscere le proprietà delle onde periodiche
Conoscere le principali caratteristiche del suono
Conoscere le proprietà delle onde stazionarie
Estensione ai fenomeni luminosi del concetto di onda
Apprendere la duplice chiave interpretativa del comportamento della luce.
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Saper motivare l’elettrizzazione di un corpo a livello atomico
Saper riconoscere le analogie e differenze tra legge gravitazionale e legge di Coulomb
Capacità di discriminare gli ambiti di ciascuna legge fisica
Conoscenza del concetto di campo
Saper applicare il principio di sovrapposizione
Conoscere il concetto di flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie
Saper applicare il teorema di Gauss
Conoscere il significato di forza conservativa
Conoscere la differenza tra energia potenziale e potenziale elettrici e il significato di circuitazione
Risolvere problemi su potenziali, campi ed energia potenziale elettrica per sistemi di cariche
Conoscere il significato di equilibrio elettrostatico in un conduttore
Conoscere la capacità dei condensatori
Risolvere problemi su condensatori a facce piane e parallele
Saper schematizzare e analizzare un semplice circuito elettrico e conoscere il comportamento dei suoi componenti
Conoscere e saper applicare la legge di Ohm per calcolare resistenze, tensioni e correnti in un circuito
Conoscere l’effetto Joule
Semplificare circuiti complessi determinandone la resistenza equivalente
Utilizzare le leggi di Kirchhoff per risolvere semplici circuiti
Conoscere il significato fisico della resistenza e la sua dipendenza dalla temperatura
Conoscere il comportamento di un circuito RC e saper calcolare l’intensità di corrente, la tensione e la carica del
condensatore in funzione del tempo
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