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ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE “P. HENSEMBERGER”
ISTITUTO TECNICO: Elettrotecnica, Informatica, Meccanica e Meccatronica, Biotecnologie Sanitarie
LICEO SCIENTIFICO SCIENZE APPLICATE
Via Berchet 2 - 20900 Monza  039324607 - Fax 0392326972 - C.F. 85018150152 - C.M. MITF410005
 e-mail [email protected] - pec [email protected] - web: www.hensemberger.gov.it
PROGRAMMAZIONE a. s. 2016 / 2017
MATERIA
Classe
Prof.
FISICA
5
Sez. A L
TRIPODI CATERINA
I° Quadrimestre
Il primo principio della termodinamica
COMPETENZE
 Esaminare lo scambio di energia tra sistemi termodinamici e ambiente
 Formulare il primo principio della termodinamica in termini di conservazione dell’energia.
 Formulare il concetto di funzione di stato.
 Mettere a confronto trasformazioni reali e trasformazioni quasi-statiche.
 Esaminare le possibili diverse trasformazioni termodinamiche.
 Descrivere l’aumento della temperatura di un gas in funzione del meccanismo responsabile del
riscaldamento
 Formalizzare le equazioni relative alle diverse trasformazioni termodinamiche.
 Formalizzare le espressioni dei calori specifici molari di un gas perfetto
ABILITÀ
 Riconoscere le variabili che identificano lo stato termodinamico di un sistema.
 Definire il lavoro termodinamico.
 Descrivere le principali trasformazioni di un gas perfetto.
 Definire le trasformazioni cicliche.
 Definire i calori specifici molari di un gas perfetto.
 Descrivere le trasformazioni adiabatiche.
 Interpretare il lavoro termodinamico in un grafico pressione-volume.
 Calcolare i calori specifici di un gas perfetto.
CONOSCENZE
Principio zero della termodinamica
Primo principio della termodinamica
Trasformazioni termodinamiche
Calori specifici di un gas perfetto
Trasformazioni adiabatiche
Il secondo principio della termodinamica
COMPETENZE
 Analizzare i sistemi che scambiano calore e lavoro.
 Enunciare il secondo principio della termodinamica.
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Introdurre le trasformazioni reversibili e il teorema di Carnot.
Analizzare il rapporto tra il lavoro totale prodotto dalla macchina e la quantità di calore sottratta o rilasciata.
Discutere l’entropia di un sistema non isolato.
Formulare il secondo principio della termodinamica in termini di entropia.
Interpretare l’entropia in termini di disordine molecolare del sistema.
Formulare il terzo principio della termodinamica.
Discutere l’interpretazione microscopica dell’entropia.
Descrivere il rendimento di una macchina di Carnot.
Formulare la legge di Boltzmann di un sistema termodinamico
ABILITÀ
 Descrivere il funzionamento di una macchina termica.
 Dimostrare l’equivalenza degli enunciati del secondo principio della termodinamica di Kelvin e Clausius.
 Definire il rendimento di una macchina termica.
 Descrivere il funzionamento della macchina di Carnot.
 Analizzare e descrivere delle macchine termiche di uso quotidiano.
 Definire il coefficiente di prestazione di una macchina termica.
 Discutere la variazione di entropia dell’universo in processi reversibili e in un processi irreversibili.
 Definire i macrostati e i microstati.
 Interpretare il grafico pressione-volume del ciclo di Carnot.
CONOSCENZE
Macchine termiche
Secondo principio della termodinamica
Teorema di Carnot e macchina di Carnot
Frigoriferi, condizionatori e pompe di calore
Entropia
Terzo principio della termodinamica
Elettromagnetismo
Forze elettriche e campi elettrici
COMPETENZE
 Analizzare le proprietà elettriche della materia
 Osservare il trasferimento di carica elettrica da un oggetto all’altro.
 Analizzare i materiali conduttori e i materiali isolanti.
 Descrivere i meccanismi di trasferimento della carica elettrica.
 Formulare la legge di Coulomb della forza che due cariche puntiformi esercitano tra loro.
 Introdurre il concetto di campo elettrico
 Visualizzare le linee di forza di un campo elettrico.
 Analizzare il campo elettrico all’interno di un conduttore.
 Analizzare il campo elettrico come campo vettoriale.
 Dedurre dalla legge di Coulomb il campo elettrico generato da una carica puntiforme.
 Determinare il campo elettrico di un condensatore piano.
 Calcolare il flusso del vettore campo elettrico.
 Enunciare il teorema di Gauss
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ABILITÀ
Definire la carica elettrica e la sua unità di misura.
 Enunciare la legge di conservazione della carica elettrica.
 Interpretare la differenza tra materiali conduttori e materiali isolanti in termini della loro struttura atomica.
 Spiegare l’elettrizzazione per contatto e per induzione.
 Definire la polarizzazione di un materiale.
 Descrivere le analogie tra la legge di Coulomb e la legge di gravitazione universale.
 Applicare il principio di sovrapposizione per determinare la forza totale che agisce su una carica.
 Saper definire il campo elettrico.
 Applicare il principio di sovrapposizione ai campi elettrici
 Descrivere l’effetto di schermatura all’interno di un conduttore.
 Descrivere l’esperimento di Millikan per misurare la carica dell’elettrone.
 Applicare le formule del campo elettrico a problemi specifici.
 Dimostrare che la legge di Coulomb e il teorema di Gauss sono equivalenti.
 Applicare il teorema di Gauss a distribuzioni simmetriche di cariche.
CONOSCENZE
L’origine dell’elettricità
Oggetti carichi e forza elettrica
Conduttori e isolanti
Elettrizzazione per contatto per induzione. Polarizzazione
La legge di Coulomb
Il campo elettrico
Linee di forza del campo elettrico
Il campo elettrico all’interno di un conduttore
Il Teorema di Gauss
Campi elettrici generati da distribuzioni simmetriche di cariche
ATTIVITA’ DI LABORATORIO




Fenomeni di elettrizzazione
Isolanti e conduttori
Visualizzazione linee di forza
Schermatura dei campi elettrici
Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico
COMPETENZE
 Analizzare il campo elettrico in termini di energia potenziale e conservazione dell’energia.
 Ricavare l’energia potenziale in un campo elettrico uniforme.
 Ricavare l’energia potenziale di due cariche puntiformi.
 Definire il potenziale elettrico e la differenza di potenziale elettrico.
 Analizzare la conservazione dell’energia in presenza di cariche elettriche.
 Definire le superfici equipotenziali.
 Analizzare la forza di Coulomb nella materia.
 Analizzare la differenza di potenziale elettrico in sistemi biologici
 Introdurre l’elettronvolt come unità di misura dell’energia di un elettrone.
 Formalizzare il potenziale di una carica puntiforme.
 Descrivere la relazione quantitativa tra campo elettrico e superfici equipotenziali.
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 Descrivere la circuitazione del vettore campo elettrico.
 Introdurre la capacità di un condensatore.
ABILITÀ
 Interpretare la forza elettrica come forza conservativa per analogia con la forza di gravitazione universale.
 Calcolare l’energia potenziale di un sistema di cariche.
 Descrivere il comportamento di una carica elettrica in presenza di una differenza di potenziale.
 Applicare la conservazione dell’energia ad esempi dati.
 Descrivere la relazione tra le superfici equipotenziali e le linee di forza di un campo elettrico.
 Formulare l’energia immagazzinata in un condensatore.
 Descrivere la misura del rapporto e/m con l’uso di un condensatore.
 Descrivere la conduzione dei segnali elettrici nei neuroni.
 Ragionare sul funzionamento di tecniche diagnostiche basate sulla presenza di differenze di potenziale.
 Calcolare il potenziale di un sistema di cariche.
 Ricavare il gradiente del potenziale.
 Formalizzare la conservatività della forza elettrostatica.
 Introdurre la costante dielettrica relativa.
 Formalizzare la capacità di un condensatore a facce piane e parallele.
CONOSCENZE
Energia potenziale di un campo elettrico
Potenziale elettrico
Differenza di potenziale elettrico di una carica puntiforme
Superfici equipotenziali e loro relazione con il campo elettrico
Circuitazione del campo elettrico
Condensatori e dielettrici
ATTIVITA’ DI LABORATORIO

Capacità di un condensatore
Circuiti elettrici
COMPETENZE
 Analizzare e descrivere il flusso della corrente elettrica.
Distinguere i vari tipi di circuiti elettrici
 Formulare la prima e la seconda legge di Ohm.
 Analizzare la dipendenza della resistività dalla temperatura.
 Quantificare il trasporto di energia da una sorgente a un dispositivo elettrico.
 Introdurre il concetto di resistenza interna
 Analizzare il flusso della corrente elettrica nei liquidi.
 Caratterizzare le possibili configurazioni tra dispositivi in un circuito elettrico.
 Formalizzare le leggi di Kirchhoff
 Calcolare l’intensità di corrente in circuiti che contengono sia resistori che condensatori.
 Formalizzare la scarica di un condensatore
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ABILITÀ
 Definire la corrente elettrica.
 Definire la resistenza elettrica.
 Sapere applicare le leggi di Ohm ai circuiti.
 Applicare le leggi di Ohm a problemi specifici.
 Descrivere i materiali superconduttori.
 Definire la potenza elettrica.
 Descrivere l’effetto Joule.
 Descrivere i dispositivi per la misura della corrente e della differenza di potenziale.
 Descrivere l’elettrolisi.
 Enunciare la prima e la seconda legge di Faraday.
 Descrivere gli effetti fisiologici della corrente e le misure di sicurezza.
 Descrivere le connessioni in serie e in parallelo.
 Applicare le leggi di Ohm a circuiti con resistori in serie, con resistori in parallelo e con entrambe le
connessioni.
 Applicare le leggi di Ohm a circuiti con condensatori in serie e con condensatori in parallelo.
 Applicare le leggi di Kirchhoff al calcolo delle intensità delle correnti presenti in un circuito elettrico.
 Descrivere l’andamento delle grandezze elettriche nella scarica di un circuito RC.
CONOSCENZE
 I generatori di tensione.
 La forza elettromotrice e la corrente elettrica.
 L’ampere.
 Il circuito elettrico.
 Corrente continua, alternata e corrente convenzionale.
 La prima legge di Ohm.
 La resistenza elettrica e l’ohm.
 Seconda legge di Ohm e resistività.
 Dipendenza della resistività e della resistenza dalla temperatura.
 La potenza elettrica.
 La potenza dissipata su un resistore.
 Connessioni in serie e in parallelo.
 La resistenza equivalente per resistenze connesse in serie e in parallelo.
 La resistenza interna e la tensione effettiva.
 Le leggi di Kirchhoff.
 Strumenti di misura di corrente e differenza di potenziale.
 La capacità equivalente di condensatori connessi in serie e in parallelo.
 I circuiti RC.
 Carica e scarica di un condensatore.
 Sostanze elettrolitiche ed elettrolisi.
 Le leggi di Faraday.
 Effetti fisiologici della corrente elettrica e sicurezza
ATTIVITA’ DI LABORATORIO

Circuiti e misure in corrente continua
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Interazioni magnetiche e campi magnetici
COMPETENZE
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Analizzare la natura delle interazioni magnetiche.
Mettere a confronto il campo elettrico e il campo magnetico.
Caratterizzare la forza di Lorentz.
Confrontare il moto di una carica in un campo elettrico e in un campo magnetico.
Confrontare il lavoro su una carica in moto in un campo elettrico e in un campo magnetico.
Analizzare il campo magnetico prodotto da una corrente.
Introdurre la legge di Bioy-Savart.
Analizzare le forze magnetiche tra due fili percorsi da corrente.
Caratterizzare i materiali magnetici.
Formalizzare l’effetto della forza magnetica su un filo percorso da corrente.
Formalizzare il momento torcente su una spira percorsa da corrente.
Definire le unità di misura ampère e coulomb.
Formulare il teorema di Gauss per il flusso del campo magnetico.
Formulare il teorema di Ampère per la circuitazione di un campo magnetico.
ABILITÀ
 Definire il campo magnetico.
 Evidenziare la differenza tra cariche elettriche e poli magnetici.
 Descrivere il campo magnetico terrestre.
 Applicare la prima regola della mano destra al verso della forza di Lorentz.
 Descrivere la traiettoria circolare di una carica in un campo magnetico.
 Descrivere il funzionamento dello spettrometro di massa.
 Descrivere il motore elettrico.
 Applicare la seconda regola della mano destra al verso del campo magnetico generato da un filo percorso
da corrente.
 Calcolare la forza magnetica esercitata da una corrente su una carica in moto.
 Descrivere il funzionamento della risonanza magnetica e del tubo a raggi catodici
 Descrivere il materiali ferromagnetici.
 Descrivere il magnetismo indotto.
 Analizzare la registrazione magnetica del suono e i treni a levitazione magnetica come applicazioni del
magnetismo indotto.
 Calcolare l’intensità della forza magnetica su un filo di lunghezza data percorso da corrente.
 Calcolare il momento magnetico di una spira.
 Calcolare il campo magnetico di un solenoide.
 Determinare il campo magnetico generato da un filo percorso da corrente a partire dal teorema di Ampère
CONOSCENZE
 I magneti.
 Caratteristiche del campo magnetico.
 Il campo magnetico terrestre.
 La forza di Lorentz.
 La regola della mano destra.
 La definizione operativa di campo magnetico.
 Il moto di una carica in un campo elettrico e in un campo magnetico.
 Il selettore di velocità.
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Lo spettrometro di massa.
La forza magnetica su un filo percorso da corrente.
Il momento torcente su una spira percorsa da corrente.
Il motore elettrico.
Il campo magnetico generato da un filo percorso da corrente.
La seconda regola della mano destra.
La legge di Biot-Savart.
Forze magnetiche tra fili percorsi da corrente.
Le definizioni operative di ampere e coulomb.
Il campo magnetico generato da una spira percorsa da corrente.
Il solenoide.
La risonanza magnetica.
Il tubo a raggi catodici.
Il flusso del campo magnetico.
Il teorema di Gauss.
La circuitazione del campo magnetico.
Il teorema di Ampère.
I materiali magnetici.
La temperatura di Curie.
ATTIVITA’ DI LABORATORIO
 Fenomeni magnetici
 Forze elettromagnetiche
 Verifica sperimentale forza di Lorentz
Induzione elettromagnetica
Obiettivi
 Ricavare la legge di Faraday-Neumann.
 Interpretare la legge di Lenz in funzione del principio di conservazione dell’energia.
 Calcolare l’induttanza di un solenoide e l’energia in esso immagazzinata.
 Calcolare i valori delle grandezze elettriche efficaci.
 Risolvere circuiti semplici in corrente alternata.
 Calcolare lo sfasamento tra corrente e tensione.
 Analizzare e risolvere i circuiti RLC in corrente alternata.
 Confrontare risonanza meccanica e risonanza elettrica
Contenuti:
 La forza elettromagnetica indotta e le correnti indotte.
 La forza elettromagnetica indotta in un conduttore in moto.
 La legge di Faraday-Neumann.
 La legge di Lenz.
 Le correnti parassite.
 La mutua induzione e l’autoinduzione.
 L’induttanza.
 L’energia immagazzinata in un solenoide.
 Densità di energia del campo magnetico.
 L’alternatore.
 La corrente alternata.
 Valori efficaci in corrente alternata.
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 I circuiti, resistivo, capacitivo e induttivo, in corrente alternata.
 La reattanza capacitiva e induttiva.
 Lo sfasamento tra corrente e tensione in un condensatore e in un induttore.
 I circuiti RLC in corrente alternata.
 L’impedenza.
 La risonanza nei circuiti elettrici.
 Il trasformatore.
 Rapporto tra le correnti nel circuito primario e in quello secondario
ATTIVITA’ DI LABORATORIO




Fenomeni di induzione elettromagnetica
Verifica legge di Lentz
Alternatore
Generatori e motori
2° Quadrimestre
Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche
Obiettivi
 Collegare il campo elettrico indotto e il campo magnetico variabile.
 Descrivere i meccanismi di generazione, propagazione e ricezione delle onde elettromagnetiche.
 Distinguere le varie parti dello spettro elettromagnetico.
 Calcolare la densità di energia di un’onda elettromagnetica e l’irradiamento da essa prodotto.
 Applicare l’effetto Doppler alle onde elettromagnetiche.
 Comprendere il concetto di polarizzazione delle onde elettromagnetiche.
Contenuti:
 Il campo elettrico indotto.
 La corrente di spostamento.
 Le equazioni di Maxwell del campo elettromagnetico.
 Generazione, propagazione e ricezione delle onde elettromagnetiche.
 Lo spettro elettromagnetico.
 L’energia trasportata da un’onda elettromagnetica.
 Relazione tra campo elettrico e campo magnetico.
 L’irradiamento.
 L’effetto Doppler.
 La polarizzazione delle onde elettromagnetiche.
 I materiali polarizzatori.
La relatività ristretta
Obiettivi
 Saper applicare le equazioni per la dilatazione dei tempi, individuando correttamente il tempo proprio e il
tempo dilatato.
 Saper distinguere, nel calcolo delle distanze, tra lunghezza propria e lunghezza contratta.
 Mettere a confronto quantità di moto relativistiche e non-relativistiche.
 Comprendere la relazione di equivalenza tra massa ed energia ed applicarla nel calcolo di energie o
variazioni di massa.
Applicare la formula per la composizione relativistica delle velocità.
Contenuti:
 La luce e la legge di composizione delle velocità.
 L’esperimento di Michelson-Morley.
 I postulati della relatività ristretta: il principio di relatività e il principio di invarianza della velocità della luce.
 La relatività del tempo e dello spazio: dilatazione temporale e contrazione delle lunghezze.
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 La quantità di moto relativistica.
 L’equivalenza massa -energia.
 L’energia cinetica relativistica.
 La velocità “limite”.
 La composizione relativistica delle velocità.
Particelle e onde
Obiettivi
 Analizzare le caratteristiche della radiazione di corpo nero.
 Calcolare l’energia dei fotoni.
 Descrivere l’effetto fotoelettrico secondo Einstein.
 Calcolare la variazione della lunghezza d’onda nell’effetto Compton.
 Descrivere la dualità onda-corpuscolo.
 Calcolare la lunghezza d’onda di de Broglie associata a una particella.
 Applicare il principio di indeterminazione di Heisenberg.
Contenuti:
 Il dualismo onda - corpuscolo.
 Il corpo nero e le caratteristiche della radiazione di corpo nero.
 L’ipotesi di quantizzazione di Planck.
 L’ipotesi del fotone e la sua energia.
 L’effetto fotoelettrico e il lavoro di estrazione.
 La conservazione dell’energia e l’effetto fotoelettrico.
 La quantità di moto i un fotone e l’effetto Compton.
 La dualità onda-corpuscolo.
 La lunghezza d’onda di de Broglie e la natura ondulatoria della luce.
 Onde di probabilità.
 Il principio di indeterminazione di Heisenberg.
Fisica nucleare e radioattività
Obiettivi
 Distinguere tra numero di massa e numero atomico.
 Spiegare le caratteristiche degli isotopi.
 Interpretare la forza nucleare in termini di stabilità dei nuclei.
 Saper calcolare le masse nucleari in unità di massa atomica.
 Applicare la legge del decadimento radioattivo per il calcolo delle diverse grandezze che in essa compaiono.
 Applicare la legge del decadimento radioattivo nella datazione di reperti.
 Interpretare le famiglie radioattive in termini di sequenze di decadimenti
Contenuti:
 La struttura del nucleo: numero atomico e numero di massa.
 Gli isotopi.
 Le dimensioni del nucleo.
 L’interazione nucleare forte.
 L’energia di legame.
 Il difetto di massa.
 L’unità di massa atomica.
La radioattività: i decadimenti α β γ
 Il neutrino.
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 Il decadimento radioattivo e l’attività.
 La legge del decadimento radioattivo.
 METODO DIDATTICO
 Lezione frontale, esperienze di laboratorio, svolgimento di problemi al fine di sviluppare adeguate capacità
logiche. Notevole sarà il tempo dedicato alla risoluzione di problemi.
 L’attività di laboratorio viene svolta parallelamente alle lezioni di teoria. Attraverso l’esame dell’esperienza
quotidiana si cerca di attivare gli studenti alla scoperta delle leggi fisiche. In alcuni casi si farà ricorso a
supporti multimediali.
 Lo studente farà riferimento al libro di testo agli appunti delle lezioni, al materiale di laboratorio e ad
eventuale materiale audiovisivo.
VERIFICHE DELL’APPRENDIMENTO
Le verifiche orali, intese come interrogazioni individuali, verranno attuate a discrezione dell’insegnante ed a
richiesta dell’alunno e comunque almeno due a quadrimestre.
Sono previste almeno due prove scritte a quadrimestre.
Le prove scritte consistono in test a scelta multipla, soluzioni di semplici problemi, prove a risposte aperte,
multiple e chiuse che riguarderanno gli argomenti trattati.
Per verificare l’apprendimento si terrà conto anche del lavoro domestico svolto ed elaborato sul quaderno
personale, della correzione in classe dei compiti assegnati per casa.
Importante sarà l’operatività e quindi l’impegno dimostrato dallo studente nello svolgimento del laboratorio.
Per ognuna delle prove sperimentali realizzate, lo studente dovrà eseguire la relazione ed essere in grado di
relazionare oralmente
VALUTAZIONE
La valutazione terrà conto dei progressi manifestati dallo studente non solo per quanto riguarda i contenuti ma
anche per la proprietà di linguaggio, l’abilità di operare, l’atteggiamento propositivo ovvero gli obiettivi
didattici già definiti dal consiglio di classe.
Per quanto riguarda il livello di sufficienza, esso verrà raggiunto nel caso in cui lo studente dimostrerà di
conoscere i fenomeni fondamentali trattati, saperli esprimere in modo comprensibile e saper applicare la
proprie conoscenze alle situazioni più semplici sia per quanto riguarda la soluzione dei problemi che per
l’attività di laboratorio. La tabella di valutazione è quella stabilita dal Collegio docenti e declinata dal
coordinamento di fisica.
ATTIVITA’ DI RECUPERO
Il recupero avverrà in itinere, sia per richiesta degli studenti sia quando l’insegnante lo riterrà opportuno.
MONZA lÌ, 05-11-2016
PROF. TRIPODI CATERINA
5AL- FISICA
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