anno scolastico 2002/2003
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LICEO SCIENTIFICO STATALE «GALILEO GALILEI» Via Ceresina 17 - Tel. 049 8974487 Fax 049 8975750 35030 SELVAZZANO DENTRO (PD) ANNO SCOLASTICO 2012/2013 PIANO ANNUALE DI LAVORO Prof. VIANINI VALERIA CL. 5^ SEZ. E MATERIA : FISICA 1. LIVELLO RILEVATO DELLA CLASSE E DEI SINGOLI ALUNNI ALL’INIZIO DELL’ANNO a) Interesse e partecipazione La classe è poco numerosa, in tutto diciotto alunni, ed è stata per circa un mese in fase di attesa e di studio, dato il cambio di docente, proprio nell’ultimo anno di corso. Vi sono alcuni alunni che seguono con attenzione e sono in grado di recepire aspetti e dettagli degli argomenti svolti, altri che faticano a rielaborare autonomamente, anche se al momento sono pochi. b) Livelli di partenza Le difficoltà in questa disciplina sembrano essere più di carattere espositivo e di rielaborazione ordinata dei concetti, che non di comprensione. L’esito delle prime prove orali e della prima verifica scritta valida per l’orale, già effettuata in ottobre, mostrano altresì per alcuni qualche impaccio di carattere applicativo dovuto a incertezze nell’uso degli strumenti matematici. I livelli di profitto registrati al momento sono i seguenti: da buono a più che buono per cinque alunni, da quasi buono a più che sufficiente per tre alunni, sufficiente per sei, da insufficiente a non del tutto sufficiente per quattro alunni. Relativamente ai tre punti: 2. OBIETTIVI DIDATTICI 2.1 Obiettivi minimi 3. SCANSIONE DEI CONTENUTI, si fa riferimento alla tabella che segue: TESTO: Ugo Amaldi; “La fisica di Amaldi, Idee ed esperimenti” vol. 2-3; ed. Zanichelli PRIMO PERIODO: DA SETTEMBRE A DICEMBRE 2012 UNITÀ OBIETTIVI Conoscenze Abilità Competenze Obiettivi minimi Volume 2 10. Le onde elastiche (ripasso) - Le onde - Fronti d’onda e raggi - Le onde periodiche - Le onde armoniche - L’interferenza 11. Il suono (ripasso) - Le onde sonore - L’effetto Doppler 12. I raggi luminosi - La luce - La riflessione - La rifrazione - La riflessione totale Caratteristiche delle onde. Onde trasversali e longitudinali. Il fronte d’onda. Onde periodiche. Lunghezza d’onda e periodo. Onde armoniche. Il principio di sovrapposizione e l’interferenza delle onde. Onde e sfasamento. Analizzare le caratteristiche di Saper riconoscere nella realtà i un’onda vari fenomeni legati alla Distinguere i vari tipi di onda propagazione di un’onda. Determinare lunghezza d’onda, Saper ricavare lunghezze d’onda, ampiezza, periodo, frequenza di frequenza, periodo, pulsazione, un’onda velocità di onde armoniche Applicare il principio di dall’equazione generale e saperle sovrapposizione confrontare tra i vari tipi di onde Distinguere interferenza costruttiva e distruttiva Calcolare la differenza di fase tra le onde Saper calcolare le varie caratteristiche di un’onda dalla sua equazione Saper definire se in un punto vi è interferenza costruttiva o distruttiva Generazione e propagazione delle Ricavare velocità e frequenza nelle Applicare le leggi dell’effetto onde sonore. applicazioni dell’effetto Doppler Doppler si a in ambito sonoro, sia L’effetto Doppler e le sue in ambito luminoso applicazioni. Saper distinguere i due effetto Doppler e saperli applicare in semplici esercizi La luce: sorgenti, propagazione Conoscere le leggi della riflessione Conoscere le leggi della rifrazione Saper utilizzare l’equazione di SnellDescartes in semplici esercizi Saper calcolare l’indice di rifrazione assoluto, relativo e l’angolo limite Applicare le leggi della riflessione e Saper individuare esempi concreti della rifrazione in cui si verificano i fenomeni di rettilinea, velocità. Tracciare il percorso di un raggio di riflessione e di rifrazione e saperli Le leggi della riflessione. luce nel passaggio tra vari mezzi commentare Le leggi della rifrazione. Calcolare l’indice di rifrazione Saper spiegare vari esempi L’indice di rifrazione. relativo concreti in cui si verifica la Il fenomeno della riflessione totale. riflessione totale e la si utilizza Calcolare l’angolo limite nel fenomeno della riflessione totale 13. Le onde luminose - Onde e corpuscoli - L’interferenza della luce - La diffrazione - La diffrazione della luce - I colori e la lunghezza d’onda Modello ondulatorio e modello Saper calcolare lunghezza d’onda e Conoscere l'interpretazione storica Spiegare i fenomeni di interferenza e corpuscolare per la luce. frequenza della luce emessa in vari del modello corpuscolare e del di diffrazione colori dello spettro modello ondulatorio della luce L’interferenza della luce. Calcolare lunghezza d’onda e frequenza della luce emessa in vari Il fenomeno della diffrazione. colori dello spettro La relazione tra colore e lunghezza d’onda. Volume 3 1. La carica elettrica e la lege di Coulomb - L’elettrizzazione per strofinio - I conduttori e gli isolanti - La definizione operativa della carica elettrica - La legge di Coulomb - L’esperimento di Coulomb - La forza di Coulomb nella materia - L’elettrizzazione per induzione Fenomeni elementari di elettrostatica. Convenzioni sui segni delle cariche. Conduttori e isolanti. La legge di conservazione della carica. La definizione operativa della carica. L’elettroscopio. Unità di misura della carica elettrica nel SI. La carica elementare. La legge di Coulomb. Il principio di sovrapposizione. L’esperimento della bilancia di torsione per la misura della costante di Coulomb. La costante dielettrica relativa e assoluta. La forza elettrica nella materia. Elettrizzazione per induzione. Polarizzazione degli isolanti. Comprendere la differenza tra Saper fornire diversi esempi di cariche positive e negative, tra fenomeni elettrostatici che si corpi carichi e corpi neutri verificano in natura o che si sfruttano nella tecnologia Interpretare con un modello microscopico la differenza tra Comprendere l’importanza del conduttori e isolanti principio di sovrapposizione Distinguere tra elettrizzazione per strofinio, per contatto e per induzione Usare in maniera appropriata l’unità di misura della carica Calcolare la forza tra corpi carichi applicando la legge di Coulomb e il principio di sovrapposizione Comprendere il ruolo della materia nel determinare l’intensità della forza tra cariche Saper distinguere la ridistribuzione della carica in un conduttore per induzione e in un isolante per polarizzazione Saper spiegare i fenomeni elettrostatici elementari Saper descrivere il funzionamento di un elettroscopio Saper spiegare le tre modalità di elettrizzazione Conoscere e saper applicare la legge di Coulomb Calcolare la forza risultante per distribuzioni particolari di cariche 2. Il campo elettrico - Il vettore campo elettrico - Il campo elettrico di una carica puntiforme - Le linee del campo elettrico - Il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie - Il flusso del campo elettrico e il teorema di Gauss - Il campo elettrico generato da una distribuzione piana infinita di carica - Altri campi elettrici con particolari simmetrie 3. Il potenziale elettrico - L’energia potenziale elettrica - Il potenziale elettrico - Le superfici equipotenziali - La deduzione del campo elettrico dal potenziale - La circuitazione del campo elettrostatico Il vettore campo elettrico Il campo elettrico prodotto da una carica puntiforme e da più cariche Rappresentazione del campo elettrico attraverso le linee di campo Le proprietà delle linee di campo Concetto di flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie Il flusso del campo elettrico e il teorema di Gauss. La densità superficiale e lineare di carica Il campo elettrico generato da una distribuzione piana infinita di carica, da una distribuzione lineare infinita di carica, all’esterno di una distribuzione sferica di carica e all’interno di una sfera omogenea di carica Confronto tra il campo elettrico di una sfera carica e il campo gravitazionale della Terra Calcolare il campo elettrico in prossimità di una carica Determinare il vettore campo elettrico risultante da una distribuzione di cariche Calcolare la forza agente su una carica posta in un campo elettrico Disegnare le linee di campo per rappresentare il campo elettrico prodotto da una carica o da semplici distribuzioni di cariche Calcolare il flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie Utilizzare il teorema di Gauss per calcolare il campo elettrico in alcune situazioni Comprendere il ruolo di una carica di prova Comprendere il concetto di campo Comprendere il ruolo della simmetria nella determinazione di alcuni campi elettrici Conoscere il ruolo del teorema di Gauss per ricavare alcuni campi e saperlo utilizzare Saper definire il campo elettrico Saper elencare e spiegare semplici esempi di campi elettrici Saper spiegare la relazione tra linee del campo e il campo stesso Saper definire e calcolare in semplici esercizi il flusso del campo elettrico Conoscere il teorema di Gauss e saperlo applicare Valutare il campo elettrico in un punto mediante il principio di sovrapposizione L’energia potenziale elettrica L’andamento dell’energia potenziale in funzione della distanza tra due cariche L’energia potenziale nel caso di più cariche Il potenziale elettrico e la sua unità di misura La differenza di potenziale Le superfici equipotenziali La relazione tra le linee di campo e le superfici equipotenziali Il concetto di circuitazione La circuitazione del campo elettrico Confrontare l’energia potenziale Saper spiegare la differenza tra Saper determinare il potenziale elettrica e meccanica potenziale elettrico, energia elettrico di un sistema di cariche potenziale elettrica e il loro legame puntiformi Comprendere il significato del con il campo elettrico potenziale come grandezza scalare Saper dare la definizione di circuitazione Individuare la direzione del moto Saper applicare la conservazione dell’energia a particelle cariche che Saper definire quando un campo è spontaneo delle cariche prodotto si muovono in un campo elettico dalla differenza di potenziale conservativo e quanto vale la sua circuitazione Calcolare il potenziale elettrico di Conoscere la relzione tra superfici equipotenziali e campi elettrici una carica puntiforme Dedurre il valore del campo elettrico dalla conoscenza locale del potenziale Riconoscere le caratteristiche della circuitazione di un vettore Comprendere il significato di campo conservativo e il suo legame con il valore della circuitazione 4. Il modello atomico - L’esperienza di Rutherford - L’esperimento di Millikan - Il modello di Bohr - L’energia di legame di un elettrone in un atomo di idrogeno 5. - Fenomeni di elettrostatica La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico Il campo elettrico e il potenziale in un conduttore all’equilibrio Il problema generale dell’elettrostatica La capacità di un conduttore Il condensatore I condensatori in serie e in parallelo L’energia immagazzinata in un condensatore Il modello atomico di Thomson Gli esperimenti di Rutherford La deflessione delle particelle alfa per gli urti contro un bersaglio Le caratteristiche del modello atomico planetario di Rutherford Le dimensioni dell’atomo e del nucleo L’esperimento di Millikan e la quantizzazione della carica elettrica Il modello atomico di Bohr e le sue caratteristiche La quantizzazione delle orbite I numeri quantici Il principio di esclusione di Pauli La tavola periodica degli elementi L’energia di legame dell’elettrone Descrivere il procedimento dell’esperimento di Rutherford Individuare i limiti del modello atomico di Thomson nell’interpretazione degli esperimenti di deflessione delle particelle alfa. Descrivere la struttura atomica secondo il modello di Rutherford Illustrare il procedimento dell’esperimento di Millikan e comprendere il significato di quantizzazione della carica Individuare le ragioni della crisi del modello atomico di Rutherford Confrontare i modelli atomici di Rutherford e Bohr Analizzare il moto di un elettrone attorno all’atomo dal punto di vista energetico Saper spiegare l’evoluzione storica Saper descrivere i vari esperimenti del modello atomico, mediante di Thomson, Rutherford e Bohr analisi dei vari approcci di Descrivere l’esperimento di Millikan Thomson, Rutherford e Bohr Saper definire il concetto di energia Comprendere il significato di di legame di un elettrone numero quantico Significato del metodo dell’esperimento di Millikan Interpretare la tavola periodica degli elementi Calcolare il raggio di un’orbita nel modello atomico di Bohr Calcolare l’energia di legame di un elettrone La condizione di equilibrio elettrostatico e la distribuzione della carica nei conduttori Campo elettrico e potenziale in un conduttore carico Il teorema di Coulomb La capacità di un conduttore e la sua unità di misura nel SI Potenziale e capacità di una sfera conduttrice isolata Il condensatore Campo elettrico e capacità di un condensatore a facce piane e parallele Concetto di capacità equivalente Collegamento di condensatori in serie e in parallelo L’energia immagazzinata in un condensatore Descrivere come la carica si distribuisce all’interno e alla superficie di un conduttore carico. Illustrare alcune applicazioni pratiche dell’elettrostatica. Comprendere il significato di messa a terra. Calcolare la capacità di un condensatore piano e di una sfera conduttrice isolata. Analizzare circuiti contenenti condensatori collegati in serie e in parallelo e calcolare la capacità equivalente. Calcolare l’energia immagazzinata in un condensatore. Comprendere il concetto di Saper calcolare la capacità, il campo equilibrio elettrostatico. elettrico e l’energia immagazzinata da un condensatore a facce piane e Applicare il teorema di Gauss per parallele con e senza dielettrico spiegare la distribuzione della carica nei conduttori carichi. Calcolare la capacità equivalente di Saper ricavare la dipendenza tra la più condensatori densità di energia immagazzinata in un condensatore piano e il campo elettrico Saper calcolare la deflessione di un elettrone che attraversa un campo elettrico uniforme, anche con l’uso delle derivate SECONDO PERIODO: DA GENNAIO A GIUGNO 2013 UNITÀ OBIETTIVI Conoscenze 6. La corrente elettrica continua - L’intensità della corrente elettrica - I generatori di tensione e i circuiti elettrici - La prima legge di Ohm - I resistori in serie e in parallelo - Le leggi di Kirchhoff - La trasformazione dell’energia elettrica - La forza elettromotrice 7. La corrente elettrica nei metalli - I conduttori metallici - La seconda legge di Ohm - La dipendenza della resistività dalla temperatura - Carica e scarica di un condensatore Abilità/capacità Competenze Obiettivi minimi Intensità e verso della corrente continua L’unità di misura della corrente nel SI I generatori di tensione Elementi fondamentali di un circuito elettrico Collegamenti in serie e in parallelo dei conduttori in un circuito elettrico La prima legge di Ohm I resistori Collegamento in serie e in parallelo di resistori Le leggi di Kirchhoff La potenza dissipata in un circuito per effetto Joule Unità di misura per i consumi di energia elettrica La forza elettromotrice e il generatore reale di tensione Distinguere verso reale e verso Saper leggere in un diagramma V.I convenzionale della corrente nei la caratteristica di un conduttore circuiti Saper risolvere un circuito con più maglie, utilizzando le leggi di Utilizzare in maniera corretta i simboli per i circuiti elettrici Kirchhoff, Distinguere i collegamenti dei Saper confrontare un circuito conduttori in serie e in parallelo elettrico con l’analogo idraulico Identificare, dalla curva caratteristica, i vari tipi di conduttori Applicare la prima legge di Ohm e le leggi di Kirchhoff nella risoluzione dei circuiti Riconoscere le proprietà dei nodi e delle maglie Risolvere circuiti contenenti resistori in serie e in parallelo determinando la resistenza equivalente Calcolare la potenza dissipata per effetto Joule in un conduttore Comprendere il ruolo della resistenza interna di un generatore Distinguere tra forza elettromotrice e tensione Calcolare la tensione ai capi di un generatore reale Saper definire l’intensità di corrente elettrica Saper definire la forza elettromotrice Sapere la differenza tra generatore ideale e reale di tensione Conoscere e saper applicare la prima legge di Ohm Conoscere le leggi di Kirchhoff Determinare la resistenze equivalente in un circuito Calcolare la quantità di calore prodotta per Effetto Joule Schematizzare un semplice circuito elettrico Saper definire il kilowattora L’interpretazione microscopica del moto delle cariche nei conduttori La velocità di deriva La seconda legge di Ohm Resistività e temperatura I superconduttori I processi di carica e di scarica di un condensatore Calcolare la resistenza di fili percorsi Definire la velocità di deriva Conoscere e saper applicare la da corrente seconda legge di Ohm Descrivere l’andamento della resistività al variare della Distinguere tra conduttori, Saper descrivere cosa avviene in un semiconduttori, superconduttori temperatura circuito RC sia in fase di carica, che in quella di scarica Descrivere il processo di carica e di Saper analizzare gli andamenti scarica di un condensatore della carica, della tensione e della Saper spiegare l’effetto Volta e corrente in funzione del tempo nei l’effetto termoelettrico Distinguere l’effetto termoionico da circuiti RC quello fotoelettrico, come modi - L’estrazione degli elettroni Il lavoro di estrazione degli da un metallo - L’effetto Volta - L’effetto termoelettrico e la termocoppia 8. La corrente elettrica nei liquidi e nei gas - Le soluzioni elettrolitiche - L’elettrolisi - Le leggi di Faraday per l’elettrolisi - Le pile e gli accumulatori - La conducibilità nei gas - I raggi catodici 9. Fenomeni magnetici fondamentali - La forza magnetica e le linee del campo magnetico - Forze tra magneti e correnti - Forze tra correnti - L’intensità del campo magnetico - La forza magnetica su un filo percorso da corrente - Il campo magnetico di un filo percorso da corrente diversi di fornire energia a un conduttore elettroni da un metallo Comprendere il ruolo dell’effetto L’elettronvolt Volta in una pila L’estrazione di elettroni da un metallo per effetto termoionico e Spiegare il funzionamento di una termocoppia in base all’effetto per effetto fotoelettrico termoelettrico L’effetto Volta e la differenza di potenziale tra conduttori a contatto L’effetto termoelettrico La termocoppia Saper e utilizzare la costante di tempo Saper analizzare l’effetto termoelettrico in esempi concreti La dissociazione elettrolitica Il fenomeno della elettrolisi Le reazioni chimiche nelle celle elettrolitiche Le due leggi di Faraday per l’elettrolisi La valenza e l’equivalente chimico Il funzionamento delle pile a secco e degli accumulatori La conduzione nei gas, le scariche elettriche, l’emissione di luce Il tubo a raggi catodici e le sue applicazioni Comprendere i fenomeni che Saper spiegare il funzionamento avvengono nelle celle elettrolitiche di una pila e di un accumulatore Identificare i portatori di carica nelle Conoscere le applicazioni dei tubi celle elettrolitiche e nelle celle a a raggi catodici combustibile Saper calcolare la traiettoria di un elettrone in un tubo a raggi Descrivere i processi di deposizione elettrolitica catodici Applicare le leggi di Faraday per calcolare la massa di una sostanza liberata per via elettrolitica Illustrare e distinguere il funzionamento di una pila a secco e quello di un accumulatore Spiegare come si ionizza e conduce un gas Illustrare alcune applicazioni del tubo a raggi catodici Saper enunciare le leggi di Faraday per l’elettrolisi Saper descrivere i componenti di una pila elementare Saper dire le condizioni per la conducibilità in un gas Saper descrivere il funzionamento di un tubo a raggi catodici Fenomeni magnetici naturali Caratteristiche del campo magnetico L’esperienza di Oersted L’esperienza di Faraday L’esperienza di Ampère La permeabilità magnetica del vuoto Definizione dell’ampere Intensità del campo magnetico e sua unità di misura nel SI Forza magnetica su un filo Rappresentare l’andamento di un campo magnetico con linee di forza Calcolare l’intensità della forza che si manifesta tra fili percorsi da corrente e la forza magnetica su un filo percorso da corrente Determinare intensità, direzione e verso del campo magnetico prodotto da fili rettilinei, spire e solenoidi percorsi da corrente Saper descrivere il principio di funzionamento di un motore Introdurre il magnetismo e i fenomeni magnetici elementari Saper individuare direzione e verso del campo magnetico Descrivere le esperienze di Oersted, Faraday e Ampère Calcolare la forza su un conduttore percorso da corrente Saper analizzare le spire di corrente e saper definire il momento torcente Saper spiegare il funzionamento del Confrontare le caratteristiche del campo magnetico e di quello elettrico Comprendere la portata storica dell’invenzione del motore elettrico e del suo utilizzo Comprendere il principio di funzionamento di un motore elettrico e degli strumenti di misura analogici a bobina mobile Saper ricavare la legge di BiotSavart - Il campo magnetico di una spira e di un solenoide - Il motore elettrico - L’amperometro e il voltmetro 10. Il campo magnetico - La forza di Lorentz - Forza elettrica e magnetica - Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme - Il flusso del campo magnetico - La circuitazione del campo magnetico - Le proprietà magnetiche dei materiali - Il ciclo di isteresi magnetica percorso da corrente La formula di Biot-Savart Il campo magnetico di un filo rettilineo, di una spira e di un solenoide Principi di funzionamento di un motore elettrico Momento torcente su una spira Amperometri e voltmetri elettrico Saper distinguere tra amperometri e voltmetri reali e Saper distinguere le modalità di collegamento di un amperometro e ideali e la conseguenza nelle di un voltmetro in un circuito rilevazioni dei dati Saper definire l’unità di misura della corrente elettrica motore elettrico in corrente continua Calcolare l’intensità del campo magnetico in alcuni casi particolari elementari: intorno a un filo, al centro di una spira e dentro un solenoide, percorsi da corrente Saper spiegare le caratteristiche generali di amperometri e voltmetri Determinare intensità, direzione e verso della forza agente su una carica in moto Descrivere il funzionamento di un selettore di velocità e l’effetto Hall sulle cariche in moto Analizzare il moto di una particella carica all’interno di un campo magnetico uniforme Descrivere l’esperimento di Thomson sulla carica specifica dell’elettrone Collegare l’uso dello spettrometro di massa alla individuazione degli isotopi nucleari Cogliere il collegamento tra teorema di Gauss per il magnetismo e non esistenza del monopolo magnetico e tra teorema di Ampère e non conservatività del campo magnetico Interpretare a livello microscopico le differenze tra materiali ferromagnetici, diamagnetici e paramagnetici Descrivere la curva di isteresi magnetica e le caratteristiche dei materiali ferromagnetici Saper operare un collegamento col geomagnetismo e spiegare le Fasce di Van Allen Dimostrare il teorema di Gauss per il campo magnetico B Saper spiegare alcune applicazioni della fisica o della tecnologia in cui il moto delle cariche in un campo magnetico risultano di particolare utilità Saper analizzare un ciclo di isteresi magnetica e darne esempi applicativi Quantificare la forza magnetica su una carica in movimento Stabilire la traiettoria di una carica in un campo magnetico Saper definire e calcolare il flusso del campo magnetico Conoscere e spiegare le applicazioni con lo spettrometro di massa e il ciclotrone Saper definire la circuitazione del campo magnetico Sapere il teorema di Ampère Saper distinguere le caratteristiche di vari materiali in base al loro comportamento magnetico Spiegare come avviene la produzione di corrente indotta Ricavare la formula della legge di Faraday-Neumann analizzando il Saper spiegare le caratteristiche delle correnti alternate e la loro applicazione Conoscere la legge di Faraday Applicare la legge di FaradayNeumann- Lenz in semplici esercizi Applicare le leggi dei circuiti ohmici 11. L’induzione elettromagnetica - La corrente indotta - La legge di FaradayNeumann La forza di Lorentz Il selettore di velocità L’effetto Hall Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme La determinazione della carica specifica dell’elettrone Lo spettrometro di massa Il flusso del campo magnetico e il teorema di Gauss per il magnetismo Unità di misura del flusso magnetico nel SI La circuitazione del campo magnetico e il teorema di Ampère Le sostanze ferromagnetiche, diamagnetiche e ferromagnetiche Interpretazione microscopica delle proprietà magnetiche La temperatura critica I domini di Weiss Il ciclo di isteresi magnetica La corrente indotta e l’induzione elettromagnetica La legge di Faraday-Neumann La forza elettromotrice indotta - La legge di Lenz - L’autoinduzione e la - mutua induzione Energia e densità di energia del campo magnetico L’alternatore Gli elementi circuitali fondamentali in corrente alternata I circuiti in corrente alternata Il trasformatore 12. Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche - Il campo elettrico indotto - Il termine mancante - Le onde elettromagnetiche - Le onde elettromagnetiche piane - La polarizzazione della luce - Lo spettro elettromagnetico - Le onde radio e le microonde - Le radiazioni infrarosse, visibili e ultraviolette - I raggi X e i raggi gamma - La radio, i cellulari e la televisione media e istantanea La legge di Lenz sul verso della corrente indotta Le correnti di Foucault L’autoinduzione e la mutua induzione I circuiti RL L’energia immagazzinata in un campo magnetico L’alternatore La corrente alternata Valori efficaci delle grandezze alternate Circuiti ohmici, induttivi e capacitivi Il trasformatore Campi elettrici indotti La circuitazione del campo elettrico indotto La corrente di spostamento Le equazioni di Maxwell e il campo elettromagnetico Le onde elettromagnetiche produzione, propagazione e ricezione L’energia trasportata da un’onda. La polarizzazione della luce e la legge di Malus Lo spettro elettromagnetico Le onde radio e le microonde Le radiazioni infrarosse, visibili e ultraviolette I raggi X e i raggi gamma Le applicazioni: la radio, la televisione e i telefoni cellulari moto di una sbarretta in un campo magnetico Interpretare la legge di Lenz come conseguenza del principio di conservazione dell’energia Descrivere i fenomeni di autoinduzione e di mutua induzione Calcolare l’energia immagazzinata in un campo magnetico Descrivere il funzionamento dell’alternatore e il meccanismo di produzione della corrente alternata Comprendere il significato delle grandezze elettriche efficaci Analizzare un circuito ohmico in corrente alternata Saper introdurre la definizione di campo elettrico indotto Saper definire la corrente di spostamento Saper spiegare la relazione tra campo elettrico e magnetico variabili Distinguere le varie parti dello spettro elettromagnetico e individuare le caratteristiche comuni alle diverse onde elettromagnetiche Descrivere il modo in cui un’onda elettromagnetica è prodotta, si propaga ed è ricevuta Descrivere le proprietà delle onde appartenenti alle varie bande dello spettro elettromagnetico in corrente alternata Saper spiegare il funzionamento di un motore elettrico in corrente alternata Funzione dei trasformatori e trasporto dell’energia Comprendere la relazione tra campo elettrico indotto e campo magnetico variabile Cogliere il significato delle equazioni di Maxwell Saper fornire esempi di applicazione delle onde elettromagnetiche nella vita quotidiana, in base alle loro caratteristiche Comprendere il significato di polarizzazione di un’onda e illustrare l’utilizzo dei filtri polarizzatori Generalizzazione del teorema di Ampère e introduzione della corrente di spostamento Analisi delle equazioni di Maxwell Conoscere le caratteristiche generali e i vari tipi di onde elettromagnetiche 3.1 Eventuali raccordi interdisciplinari Si farà spesso riferimento agli strumenti operativi offerti dalla matematica e vi saranno raccordi anche con le scienze, in particolare in merito alle onde materiali ed elettromagnetiche e al magnetismo. 4. METODI E STRUMENTI 4.1 La lezione sarà in gran parte di tipo frontale, data l’ampiezza del programma, tuttavia gli incontri in aula di fisica con il docente tecnico esterno consentiranno di lavorare anche per gruppi, utile occasione di stimolo al confronto e all’apporto di tutti i componenti, ognuno con le proprie intuizioni e riflessioni. L’aula di fisica è ora dotata di una lavagna LIM che offre vari spunti e materiali didattici informatici multimediali. Sarà periodicamente possibile proporre lezioni con animazioni, filmati e laboratori virtuali, funzionali a collegare teoria con applicazioni pratiche, sia per introdurre un nuovo argomento, sia per riassumere o mostrare la validità di un concetto precedentemente affrontato per via teorica. La lezione si articola di norma con regolarità, come segue: correzione degli esercizi svolti o incerti; riepilogo eventuale dei concetti salienti dell’argomento trattato in quel periodo e richiesti nello svolgimento degli esercizi per casa; ulteriori approfondimenti o precisazioni; eventuali interrogazioni, che possono partire dalla correzione degli esercizi individualmente svolti. Normalmente la correzione degli esercizi è assegnata ad uno studente, almeno fin dove è in grado di sostenerla autonomamente, successivamente o i compagni o io interveniamo per completare o integrare con procedimenti alternativi. Introduzione di nuovi argomenti. 4.2 Strumenti e materiali didattici: libro di testo in adozione, che dovrà essere utilizzato come strumento di attenta lettura per verificare l’esattezza degli appunti presi durante le lezioni, come integrazione della lezione stessa e quindi di studio e di ricerca di sintesi dei concetti. Si cercherà di utilizzare altre fonti su temi specifici, sia da testi di carattere scientifico, sia da siti web, in modo da ampliare i temi affrontati, per spingere verso un’ autonoma ricerca non casuale, ma pianificata e rigorosa. Il laboratorio di fisica, come già anticipato, sarà utilizzato con il prezioso supporto di un docente tecnico esterno per cinque incontri programmati (uno previsto in novembre 2012, gli altri a cadenza mensile a partire da gennaio 2013). Il laboratorio potrà essere utilizzato anche in altre occasioni non programmate, qualora si rivelasse necessario per mostrare semplici esperimenti o strumenti. La lavagna Lim con il collegamento internet, come già detto, permetterà di integrare con la visione di animazioni e filmati quelle esperienze che non sono allestibili nel laboratorio. 5. Attività integrative proposte E’ prevista la partecipazione di alcuni studenti alle olimpiadi della fisica. 6. VERIFICA E VALUTAZIONE 6.1 Nel trimestre sono previste almeno due verifiche orali, di cui una in forma scritta, quest’ultima già effettuata in ottobre . Nel pentamestre le valutazioni orali saranno almeno tre, di cui due potranno essere anche in forma scritta, riservando comunque, per gli alunni insufficienti in questo tipo di prove, una ulteriore interrogazione orale entro la conclusione dell’anno scolastico. In uno dei due periodi è prevista una simulazione di terza prova in cui è coinvolta anche fisica. La tipologia è la “B”, con cioè quesiti a risposta singola entro 8 righe, e sarà utilizzata come prova valida per l’orale. Anche le relazioni di laboratorio, compilate dopo le esperienze di fisica con il docente tecnico, concorreranno ad integrare la valutazione di fine anno. 6.2. Criteri e griglie di valutazione Per valutare il grado di comprensione e di abilità specifiche, mi baso sui seguenti aspetti: memorizzazione delle regole e dei procedimenti standard corretta applicazione dei concetti autonomia nel procedere rigore logico in problemi più articolati capacità intuitive dimostrate l'originalità e la sinteticità delle soluzioni proposte cura del linguaggio specifico. In sede di dipartimento si è ritenuto di dare il seguente peso ai criteri di valutazione mediante le due griglie esposte anche in classe: Criteri di valutazione delle prove orali di matematica e fisica C1= Criterio 1 (Conoscenza teorica degli argomenti proposti) max. 4 punti C2= Criterio 2 (Corretta applicazione delle tecniche operative) max. 4 punti C3= Criterio 3 (Conoscenza del linguaggio specifico) max. 2 punti Complessivamente la prova viene valutata in decimi sommando i punti attribuiti per ciascun criterio. Criteri di valutazione delle prove scritte di matematica e fisica C1= Criterio 1 (Conoscenza teorica degli argomenti proposti) max. 5 punti C2= Criterio 2 (Elaborazione algebrico - numerica) max. 3 punti C3= Criterio 3 (Elaborazione grafica e/o ordine) max. 2 punti Complessivamente la prova viene valutata in decimi sommando i punti attribuiti per ciascun criterio. Per la valutazione finale si terrà conto non solo degli esiti delle prove scritte e orali effettuate durante l’anno, ma anche della costanza, dell’impegno, della partecipazione dimostrati e dei processi di apprendimento di ogni singolo allievo in relazione alla sua preparazione di base e ai progressi evidenziati. Selvazzano Dentro, 31 Ottobre 2012 Il docente Valeria Vianini
