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SCHEDA DISCIPLINARE ALLEGATA AL DOCUMENTO DEL 15 MAGGIO
Disciplina: Fisica
Insegnante: Pier Luigi Loi
Libro di testo in adozione: Ugo Amaldi, L’Amaldi per i licei scientifici.blu, Zanichelli, Bologna, 2012,
Volume 3
Ulteriori sussidi didattici: la LIM
BREVE DESCRIZIONE DELLA CLASSE:
La classe, composta da 15 studenti, si presenta eterogenea relativamente alle conoscenze e alle competenze dei
singoli. Ci sono allievi con buone attitudini che riescono a raggiungere dei buoni risultati, e altri che faticano a
raggiungere gli obiettivi minimi. Quelli che hanno ottenuto un buon profitto si sono differenziati per
motivazione, capacità di concentrazione e costanza nell’impegno quotidiano; gli altri hanno evidenziato un
impegno saltuario e si sono dimostrati incostanti nello studio, limitato prevalentemente in funzione delle
verifiche. Riguardo allo studio individuale, nel secondo quadrimestre si è riscontrato un impegno crescente
anche da parte degli alunni che hanno presentato maggiori difficoltà.
OBIETTIVI GENERALI DELLA DISCIPLINA:
La Fisica ha lo scopo di far acquisire agli studenti il metodo sperimentale. Le conoscenze fisiche dalle quali
discendono le varie applicazioni tecnologiche, appaiono sempre più complesse e variegate, diventa quindi
irrinunciabile far acquisire un adeguato approccio alla metodologia scientifico-sperimentale. Lo studio della
Fisica fornisce allo studente gli strumenti concettuali più idonei per operare con uno spirito critico in una
società che diventerà sempre di più fortemente tecnologica. L’obiettivo principale, non è stato quello
d’impartire una serie di nozioni, quanto di far acquisire quella metodologia sperimentale che è stata la chiave di
volta dello sviluppo e del successo delle scienze sperimentali e che costituisce un habitus mentale facilmente
trasferibile ad altri contesti.
OBIETTIVI SPECIFICI:
Saper analizzare un fenomeno o un problema riuscendo a individuare gli elementi significativi e quelli marginali, le
relazioni fra le grandezze che intervengono, i collegamenti fra le premesse e le conseguenze; eseguire in modo corretto le
misure delle grandezze più semplici, valutando gli ordini di grandezza e le approssimazioni; saper esaminare dati e
ricavare informazioni significative da tabelle e grafici; saper inquadrare in un medesimo schema logico, situazioni
diverse, riconoscendo analogie e differenze.
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CONOSCENZE:
La forza di Lorentz, l’effetto Hall e la tensione di Hall. Le caratteristiche del moto di una carica in un campo
magnetico uniforme. Il flusso del campo magnetico e il teorema di Gauss per il magnetismo. La circuitazione
del campo magnetico. Le proprietà magnetiche dei materiali. Il fenomeno dell’induzione elettromagnetica. La
legge di Faraday-Neumann. La legge di Lenz. Il fenomeno dall’autoinduzione e della mutua induzione. Il
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principio di funzionamento dell’alternatore. e il principio di funzionamento del trasformatore. Le equazioni di
Maxwell e il loro significato. Le caratteristiche e le proprietà delle onde elettromagnetiche. La polarizzazione
della luce. Gli assiomi della teoria della relatività ristretta. Il concetto della relatività della simultaneità, il
concetto della dilatazione dei tempi e il concetto della contrazione delle lunghezze. L’espressione
dell’intervallo invariante in relatività. L’equivalenza tra massa ed energia. La definizione di corpo nero e
l’ipotesi di Planck. La quantizzazione della luce secondo Einstein. L’effetto Compton. IL modello atomico di
Rutherford e di Bohr. Il principio di esclusione di Pauli. L’esperimento di Franck e Hertz. Le proprietà
ondulatorie della materia. La dualità onda-particella della materia. Il principio di indeterminazione. Le onde di
probabilità. L’ampiezza di probabilità e il principio di Heisenberg. Il principio di sovrapposizione.
CAPACITA’
Raccogliere dati attraverso l’osservazione diretta dei fenomeni fisici. Organizzare e rappresentare i dati raccolti.
Calcolare e rappresentare dati, disegnare, catalogare informazioni, cercare informazioni. Individuare una
possibile correlazione tra i dati in base a semplici modelli descrittivi. Presentare i risultati dell’analisi.
Utilizzare classificazioni, generalizzazioni e schemi logici per riconoscere il modello di riferimento.
Riconoscere e definire i principali aspetti di un sistema Fisico.
COMPETENZE ATTESE:
Saper individuare le variabili più opportune per descrivere un sistema fisico. Saper organizzare le informazioni
in proprio possesso ed utilizzare le relazioni tra le variabili per determinare quelle incognite. Formulare ipotesi
e previsioni, utilizzando modelli, analogie e leggi. Saper esporre in maniera adeguata un fenomeno o una
legge, individuando e definendo con un linguaggio specifico le grandezze che intervengono. Riconoscere che il
metodo sperimentale della Fisica può essere applicato a qualunque contesto suscettibile di analisi quantitativa.
OBIETTIVI RAGGIUNTI IN TERMINI DI CONOSCENZE E CAPACITA’:
Saper calcolare la forza magnetica che agisce su una carica in moto. Saper spiegare come avviene la
produzione delle correnti elettriche indotte. Saper descrivere l’effetto Hall e saper calcolare la tensione di Hall.
Saper descrivere il fenomeno dell’autoinduzione e della mutua induzione. Saper descrivere il principio di
funzionamento del trasformatore. Conoscere le relazioni tra campo elettrico indotto e campo magnetico
variabile. Cogliere il significato delle equazioni di Maxwell. Distinguere le varie parti dello spettro
elettromagnetico e individuare le caratteristiche comuni delle diverse onde elettromagnetiche. Comprendere il
significato di polarizzazione di un’onda. Conoscere il legame tra la misura di un intervallo di tempo o di una
lunghezza e il sistema di riferimento. Saper utilizzare le formule per calcolare la dilatazione dei tempi e la
contrazione delle lunghezze. Saper applicare le equazioni delle trasformazioni di Lorentz nell’analisi di eventi
relativistici. Saper applicare la formula per la composizione delle velocità in eventi relativistici. Utilizzare la
relazione di equivalenza relativistica tra massa ed energia per determinare energie o variazioni di massa.
Comprendere il ruolo dell’interpretazione dello spettro del corpo nero nella crisi della fisica classica.
Descrivere l’effetto fotoelettrico e l’interpretazione di Einstein. Analizzare l’effetto Compton in termini di
interazione fotone-elettrone. Collegare l’esperimento di Franck e Hertz alla quantizzazione dell’energia degli
atomi. Confrontare la dualità onda particella per la luce e per la materia. Collegare il principio di
indeterminazione all’ampiezza di probabilità. Comprendere la funzione dell’equazione di Schrödinger.
Comprendere il principio di sovrapposizione.
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COMPETENZE ACQUISITE:
La maggior parte degli alunni sa risolvere problemi ed esercizi che rappresentino immediate applicazioni delle
leggi studiate, riuscendo a individuare le relazioni tra le variabili e a determinare quelle incognite. Un buon
numero sa esporre in maniera adeguata un fenomeno o una legge, individuando e definendo con un linguaggio
specifico le grandezze che intervengono. Solo pochi studenti sono riusciti a raggiungere un maggiore livello di
competenze.
METODOLOGIA DIDATTICA UTILIZZATA:
Per suscitare l’attenzione e la motivazione degli allievi sono state utilizzate in base alle circostanze le seguenti
metodologie: la lezione frontale, la lezione dialogata. Per ogni argomento proposto, successivamente all’elaborazione teorica, sono stati eseguiti degli esercizi applicativi per facilitare la comprensione dell’aspetto
teorico e favorire attraverso la risoluzione di un problema o l’applicazione di una legge, l’analisi critica del
particolare fenomeno studiato.
VERIFICA E VALUTAZIONE:
Per valutare il raggiungimento degli obiettivi sono state effettuate una serie di verifiche, che hanno consentito
di monitorare i progressi realizzati da ogni singolo alunno rispetto alla situazione di partenza. Sono state
utilizzate prove di verifica scritte e orali. I fattori che hanno concorso alla valutazione sono stati: la
partecipazione all’attività didattica, l’impegno per il lavoro scolastico, il metodo di studio, il progresso rispetto
alla situazione di partenza. Per quanto riguarda la griglia di valutazione si è fatto riferimento a quella riportata
nel P.T.O.F..
CONTENUTI DISCIPLINARI
Il campo magnetico: La forza di Lorentz. Forza elettrica e magnetica. L’effetto Hall. La tensione di Hall. Il moto di una
carica in un campo magnetico uniforme. Flusso del vettore campo magnetico. Teorema di Gauss per il campo
magnetico. Circuitazione del vettore campo magnetico. Teorema di Ampere. Il campo magnetico all’interno di
un filo percorso da corrente. Campo magnetico in un toroide. Il campo magnetico in una spira circolare. Il
campo magnetico in un solenoide. Permeabilità magnetica nel vuoto e permeabilità magnetica relativa.
Proprietà magnetiche dei materiali: sostanze ferromagnetiche, paramagnetiche, diamagnetiche. L’induzione
elettromagnetica: Le correnti elettriche indotte. Il ruolo del flusso del campo magnetico. La legge di Faraday-Neumann.
La legge di Lenz. Le correnti di Foucault. L’autoinduzione e la mutua induzione. L’alternatore. Gli elementi circuitali
fondamentali in corrente alternata. I circuiti in corrente alternata: il circuito ohmico, il circuito induttivo, il circuito
capacitivo, il circuito RLC. Il trasformatore. Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche: Il campo elettrico
indotto. Il termine mancante. Le equazioni di Maxwell e il campo elettromagnetico. Le onde elettromagnetiche. La
polarizzazione della luce. La relatività dello spazio e del tempo: Gli assiomi della relatività ristretta. La relatività della
simultaneità. La dilatazione dei tempi. La contrazione delle lunghezze. L’invarianza delle lunghezze perpendicolari al
moto relativo. Le trasformazioni di Lorentz. La relatività ristretta: L’intervallo invariante. Lo spazio tempo. La
composizione delle velocità. L’equivalenza tra massa e energia. Energia totale, massa e quantità di moto in dinamica
relativistica. La crisi della Fisica classica: Il corpo nero e l’ipotesi di Planck. L’effetto fotoelettrico. La quantizzazione
della luce secondo Einstein. L’effetto Compton. IL modello atomico di Rutherford e di Bohr. L’esperimento di Millikan.
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Il principio di esclusione di Pauli. L’esperimento di Franck e Hertz. La Fisica quantistica: Le proprietà ondulatorie della
materia. La dualità onda-particella della materia. Il principio di indeterminazione. Le onde di probabilità. L’ampiezza di
probabilità e il principio di Heisenberg. Il principio di sovrapposizione.
NUMERO DI ORE SVOLTE: 80