ITIS MATTEI
NOME: Laura Scarpa-
PIANO DI LAVORO PERSONALE
MATERIA: FISICA
Mariarosa Valentini
FIRMA:
DATA : A.S. 2016-2017
CLASSE: 5^A LSSA
OBIETTIVI GENERALI DELLA DISCIPLINA NEL TRIENNIO
Al termine del percorso liceale lo studente dovrà conoscere i concetti fondamentali della fisica e le
leggi e le teorie che li esplicitano, avendo consapevolezza critica del nesso tra lo sviluppo del sapere
fisico e il contesto storico e filosofico in cui esso si è sviluppato.
Lo studente dovrà anche aver fatto esperienza e saper rendere ragione del significato dei vari aspetti del
metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali e
strumento di controllo di ipotesi interpretative, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi
critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione di modelli.
Pertanto con il corso di fisica del triennio si affronteranno i contenuti della disciplina sistemandoli in un
quadro il più possibile organico, sottolineando gli aspetti concettuali e di formalizzazione nel modo più
idoneo e approfondito permesso dalle conoscenze matematiche degli allievi.
Si cercherà inoltre di evidenziare lungo il percorso della disciplina le problematiche filosofiche connesse ai
principi fisici e di mostrare, quando possibile, le connessioni tra evoluzione del pensiero scientifico e cultura,
nel panorama generale dello sviluppo storico.
OBIETTIVI DIDATTICI DA CONSEGUIRE NELL’ANNO
La trattazione dell’elettromagnetismo sarà completata giungendo alla sintesi costituita dalle equazioni di
Maxwell e allo studio delle onde elettromagnetiche, della loro produzione e propagazione, della loro
energia e quantità di moto, della loro polarizzazione, dei loro effetti e delle loro applicazioni nelle varie
bande di frequenza.
L’iter didattico comprenderà anche percorsi di fisica moderna, accostando le problematiche che
storicamente hanno portato ai nuovi concetti di spazio, tempo, materia, energia; questi percorsi avranno
lo scopo sia di una presa di coscienza, nell'esperienza storica, delle potenzialità e dei limiti del sapere
fisico sul piano conoscitivo, sia di un orientamento agli studi universitari e a quelli di formazione
superiore, nei quali si evidenzino i rapporti tra scienza e tecnologia, ed è auspicabile che possano essere
svolti in raccordo con gli insegnamenti di matematica, scienze, storia e filosofia.
La dimensione sperimentale potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi non solo
nel laboratorio didattico della scuola, ma anche presso laboratori di università ed enti di ricerca,
aderendo anche a progetti di orientamento.
COMPETENZE RICHIESTE
Al termine del percorso liceale lo studente dovrà essere in grado di:
formulare ipotesi, sperimentare, interpretare le leggi fisiche;
proporre e utilizzare modelli e analogie;
avere la capacità di formalizzare un problema di fisica e di applicare gli strumenti matematici e
disciplinari rilevanti per la sua risoluzione;
saper rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale.
MODALITÀ DI VERIFICA DEL POSSESSO DELLE COMPETENZE
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Le competenze saranno verificate contestualmente ad alcune prove di verifica scritta somministrate
durante l’anno.
SITUAZIONE INIZIALE DELLA CLASSE
La classe è composta da 21 studenti, 20 provenienti dalla classe 4^ A e uno ripetente della stessa sezione. Tre
studenti sono stati promossi a settembre con debito nella materia.
Il livello di preparazione di base è molto diversificato, per parte della classe modesto. Mancano ancora, per
parte degli studenti, le competenze fondamentali legate al problem solving, alla formalizzazione ed alla
gestione corretta di numeri e unità di misura.
Altrettanto diversificato è l’atteggiamento in classe e nei confronti dello studio domestico: parte della classe
stenta ad assumersi correttamente la propria responsabilità di studente ed affronta il lavoro con superficialità.
METODOLOGIA DI LAVORO
Il lavoro sarà organizzato a partire da lezioni in classe volte a presentare i contenuti e a chiarire il più
possibile l'aspetto di formalizzazione teorica. Saranno affrontati e discussi in classe (in seguito proposti a
casa) numerosi esercizi di applicazione e numerosi problemi, intesi come situazioni problematiche la cui
risoluzione richieda l'utilizzo di contenuti e abilità acquisite in più ambiti.
L'attività di laboratorio (favorita anche quest’anno dalla compresenza, 1 ora alla settimana, della docente di
teoria con una docente tecnico-pratica) sarà organizzata raggruppando sequenze di esperienze tutte
riguardanti una stessa unità didattica e concluse da una relazione in cui gli allievi cercheranno di focalizzare i
punti nodali della parte di disciplina trattata.
Le lacune pregresse verranno recuperate con attività di sostegno (esercizi di rinforzo, recupero curricolare) in
itinere.
RISORSE NECESSARIE
Lo svolgimento delle attività di laboratorio prevede l’utilizzo di un’aula speciale con attrezzature idonee alla
realizzazione delle esperienze relative alla parte teorica trattata.
Si prevede inoltre l’utilizzo di proiettore per lezioni visuali (PowerPoint), lavagna interattiva, materiale per la
visione di filmati didattici.
MODALITÀ DI VERIFICA E VALUTAZIONE
La valutazione prevede lo svolgimento di prove scritte e di interrogazioni individuali.
Lo scritto sarà valutato attraverso prove contenenti sia semplici esercizi di applicazione dei contenuti appresi
sia problemi di complessità via via crescente.
In sede di valutazione orale si terrà nel dovuto conto degli interventi in classe degli allievi e saranno inoltre
valutate prove strutturate e non, comprendenti sia questionari aperti e che chiusi.
Le esperienze svolte in laboratorio si concluderanno con una breve relazione scritta.
Nota: La valutazione sommativa privilegerà le prove svolte in classe rispetto a quanto prodotto a casa ed
utilizzerà una scala dei voti tra 1 e 10.
PROGRAMMA (con scansione periodica di massima)
L’induzione elettromagnetica: (settembre-ottobre)
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CONTENUTI IRRINUNCIABILI
ABILITÀ
COMPETENZE SETTORIALI
Il fenomeno dell’induzione
elettromagnetica: la forza
elettromotrice indotta e sua
origine
Legge di Faraday-Neumann-Lenz
Le correnti indotte tra circuiti
Il fenomeno della autoinduzione
e il concetto di induttanza
Energia associata a un campo
magnetico
Descrivere e interpretare
esperimenti che mostrino il
fenomeno dell’induzione
elettromagnetica
Discutere il significato fisico
degli aspetti formali
dell’equazione della legge di
Faraday-Neumann-Lenz
Descrivere, anche formalmente,
le relazioni tra
forza di Lorentz e forza
elettromotrice indotta
Utilizzare la legge di Lenz per
individuare il verso della
corrente indotta e interpretare il
risultato alla
luce della conservazione
dell’energia
Calcolare le variazioni di
flusso di campo magnetico
Calcolare correnti e forze
elettromotrici indotte
utilizzando la legge di
Faraday-Neumann-Lenz
anche in forma differenziale
Derivare e calcolare
l’induttanza di un solenoide
Determinare l’energia
associata ad un campo
magnetico
Risolvere esercizi e problemi di
applicazione delle formule
studiate inclusi quelli che
richiedono il calcolo delle forze su
conduttori in moto in un campo
magnetico
Essere in grado di
riconoscere il fenomeno
dell’induzione elettromagnetica in
situazioni sperimentali
Essere in grado di
esaminare una situazione fisica
che veda coinvolto il fenomeno
dell’induzione
elettromagnetica
La teoria di Maxwell e le onde elettromagnetiche: (novembre-dicembre)
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
PLP
ABILITÀ
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COMPETENZE SETTORIALI
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Relazione tra campi elettrici e
magnetici variabili
La corrente di spostamento
Sintesi dell’elettromagnetismo:
le equazioni di Maxwell
Onde elettromagnetiche piane e
loro proprietà
La polarizzazione delle onde
elettromagnetiche
L’energia e l’impulso
trasportato da un’onda
elettromagnetica
Cenni sulla propagazione della
luce nei mezzi isolanti, costante
dielettrica e indice di rifrazione
Lo spettro delle onde
elettromagnetiche
La produzione delle onde
elettromagnetiche
Le applicazioni delle onde
elettromagnetiche nelle varie
bande di frequenza
Illustrare le implicazioni delle
equazioni di Maxwell nel vuoto
espresse in termini di flusso e
circuitazione
Discutere il concetto di
corrente di spostamento e il
suo ruolo nel quadro
complessivo delle equazioni
di Maxwell
Calcolare le grandezze
caratteristiche delle onde
elettromagnetiche piane
Applicare il concetto di
trasporto di energia di
un’onda elettromagnetica
Descrivere lo spettro
elettromagnetico ordinato in
frequenza e in lunghezza
d’onda
Illustrare gli effetti e le
principali applicazioni delle
onde elettromagnetiche in
funzione della lunghezza
d'onda e della frequenza
Essere in grado di
collegare le equazioni di
Maxwell ai fenomeni
fondamentali dell’elettricità e del
magnetismo e viceversa
Saper riconoscere il
ruolo delle onde
elettromagnetiche in
situazioni reali e in
applicazioni tecnologiche
Dalla fisica classica alla fisica moderna: (gennaio)
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
L’ipotesi atomica
I raggi catodici e l’esperienza
di Millikan
I modelli atomici
Gli spettri a righe
La “questione dell’etere”
ABILITÀ
COMPETENZE SETTORIALI
Essere in grado di descrivere
l’evoluzione dei modelli atomici
Saper riferire lo svolgimento e
le conclusioni dell’esperienza
di Millikan
Comprendere il significato di
“quantizzazione “ di una
grandezza fisica
riconoscere l’evoluzione del
modello atomico come
conseguenza delle scoperte
sperimentali
Saper collegare
correttamente l’esperimento
di Michelson-Morley con la
teoria delle onde e le
equazioni di Maxwell
Relatività: (febbraio)
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CONTENUTI IRRINUNCIABILI
Dalla relatività galileiana alla
relatività ristretta
I postulati della relatività
ristretta
Relatività della simultaneità
degli eventi
Dilatazione dei tempi e
contrazione delle lunghezze
Evidenze sperimentali degli
effetti relativistici
Trasformazioni di Lorentz
Legge di addizione relativistica
delle velocità; limite non
relativistico: addizione galileiana
delle velocità
L’ Invariante relativistico
La conservazione della quantità
di moto relativistica
Massa ed energia in relatività
ABILITÀ
Applicare le relazioni sulla
dilatazione dei tempi e
contrazione delle lunghezze
e saper individuare in quali
casi si applica il limite non
relativistico
Utilizzare le trasformazioni di
Lorentz
Applicare la legge di
addizione relativistica delle
velocità
Risolvere problemi di
cinematica e dinamica
relativistica
Applicare l’equivalenza
massa-energia in situazioni
concrete tratte da esempi di
decadimenti radioattivi,
reazioni di fissione o di
fusione nucleare
Illustrare come la relatività
abbia rivoluzionato i concetti
di spazio, tempo, materia e
energia
COMPETENZE SETTORIALI
Saper mostrare, facendo
riferimento a esperimenti
specifici, i limiti del paradigma
classico di spiegazione e
interpretazione dei
fenomeni e saper
argomentare la necessità
di una visione relativistica
Saper riconoscere il ruolo
della relatività in situazioni
sperimentali e nelle applicazioni
tecnologiche
Essere in grado di
comprendere e argomentare testi
divulgativi e di critica
scientifica che trattino il tema
della relatività
Fisica quantistica: (marzo-aprile)
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
ABILITÀ
L’emissione di corpo nero e
l’ipotesi di Planck
L’esperimento di Lenard e la
spiegazione di Einstein
dell’effetto fotoelettrico
L’effetto Compton
Modello dell'atomo di Bohr e
interpretazione degli spettri
atomici
L’esperimento di Franck – Hertz.
Lunghezza d’onda di De Broglie.
Dualismo onda-particella. Limiti
di validità della descrizione
classica
Illustrare il modello del corpo
nero interpretandone la curva di
emissione in base
alla legge di distribuzione di
Planck
Applicare le leggi di StefanBoltzmann e di Wien,
saperne riconoscere la
natura fenomenologica
Applicare l’equazione di
Einstein dell’effetto
fotoelettrico per la
risoluzione di esercizi
Illustrare e applicare la legge
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COMPETENZE SETTORIALI
Saper mostrare, facendo
riferimento a esperimenti
specifici, i limiti del paradigma
classico di spiegazione e
interpretazione dei
fenomeni e saper
argomentare la necessità
di una visione quantistica
Saper riconoscere il ruolo
della fisica quantistica in
situazioni reali e in
applicazioni tecnologiche
Essere in grado di
comprendere e
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Diffrazione/Interferenza degli
elettroni
Il principio di indeterminazione
dell’effetto Compton
Discutere il dualismo ondacorpuscolo
Calcolare le frequenze
emesse per transizione dai
livelli dell’atomo di Bohr
Calcolare la lunghezza
d’onda di una particella e
confrontarla con la lunghezza
d’onda di un oggetto
macroscopico
Descrivere la condizione di
quantizzazione dell'atomo di
Bohr usando la relazione di
De Broglie
Calcolare l’indeterminazione
quantistica sulla
posizione/quantità di moto
di una particella
Analizzare esperimenti di
interferenza e diffrazione di
particelle, illustrando anche
formalmente come essi
possano essere interpretati a
partire dalla relazione di De
Broglie sulla base del
principio di sovrapposizione
argomentare testi
divulgativi e di critica
scientifica che trattino il
tema della fisica
quantistica
Eventuali argomenti e approfondimenti di Fisica Moderna: (maggio)
CONTENUTI IRRINUNCIABILI
Sarà affrontato lo studio di uno
o più argomenti di Fisica
Moderna nel campo
dell’astrofisica, della cosmologia,
delle particelle elementari,
dell’energia nucleare, dei
semiconduttori, delle micro e
nano-tecnologie
ABILITÀ
Saper illustrare almeno un
aspetto della ricerca
scientifica contemporanea o
dello sviluppo della
tecnologia o delle
problematiche legate alle
risorse energetiche
COMPETENZE SETTORIALI
Saper riconoscere il ruolo
della fisica moderna in
alcuni aspetti della ricerca
scientifica contemporanea o nello
sviluppo della tecnologia o nella
problematica delle risorse
energetiche
TESTO/I UTILIZZATO
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di J.S. Walker, “Dalla meccanica alla fisica moderna”, volume 3, linx Editore
EVENTUALI ATTIVITÀ INTEGRATIVE
Saranno eventualmente effettuate uscite didattiche o visite guidate a mostre, laboratori, centri di ricerca,
centrali per la produzione di energia.
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