LICEO SCIENTIFICO STATALE “A. GRAMSCI” - IVREA
ANNO SCOLASTICO 2013 – 2014
CLASSI 5 C
PIANO DI LAVORO ANNUALE DI FISICA
Finalità
Il corso di fisica della classe quinta si propone di:
• contribuire alla formazione generale dell’allievo, favorendo l’apprendimento di concetti, di idee
chiave e di modelli unificanti per la descrizione e l’interpretazione dei fenomeni naturali;
• fornire una solida preparazione di base e un adeguato bagaglio di conoscenze e strumenti necessari
per agire in modo consapevole nella complessa realtà tecnologica;
• favorire l’abitudine all’approfondimento, alla riflessione individuale, alla gestione autonoma del
proprio lavoro;
Obiettivi di apprendimento
Il corso si propone i seguenti obiettivi di apprendimento:
• acquisire un insieme di contenuti e metodi finalizzati ad un’adeguata interpretazione dei fenomeni
naturali;
• applicare in contesti noti le conoscenze acquisite;
• riconoscere l’ambito di validità delle leggi scientifiche;
• comprendere l’importanza del linguaggio matematico come potente strumento per la descrizione del
mondo fisico e saperne fare un uso corretto;
• utilizzare correttamente il linguaggio specifico della disciplina;
• comunicare in modo chiaro e sintetico le procedure seguite nelle proprie indagini, i risultati raggiunti
e il loro significato;
Indicazioni metodologiche
Si cercherà di potenziare l’approfondimento e inquadramento teorico dei concetti e dei temi affrontati,
così da giungere ad una sistemazione concettuale e formalizzata della disciplina, anche mediante l'uso di
strumenti matematici via via più complessi.
Si cercherà di far emergere la potenza unificante dei principi fondamentali e di sottolineare l'importanza
dei modelli e degli schemi rappresentativi nello studio dei fenomeni naturali.
Si cercherà inoltre di mettere in luce il cammino non sempre lineare delle conoscenze fisiche, ricorrendo
anche alla trattazione in chiave storica degli argomenti ed accennando alle problematiche di ordine
filosofico ed epistemologico ad essi connesse.
Come strumenti si utilizzeranno:
la lezione frontale per introdurre le unità di studio, la discussione guidata con il gruppo classe e le
esercitazioni, le attività di laboratorio (eseguite dagli allievi o presentate dall'insegnante e la proiezione
di film.
La valutazione terrà conto dei seguenti parametri:
- livelli di apprendimento, in relazione a conoscenza e comprensione dei contenuti, applicazione
delle conoscenze alla soluzione di problemi quantitativi, esposizione e uso del linguaggio
specifico
- impegno e rispetto delle scadenze
- qualità della partecipazione alle varie attività
- progresso rispetto ai livelli iniziali.
Gli strumenti di verifica saranno:
- verifiche formative scritte
- verifiche sommative scritte
- colloqui orali
-
test di comprensione a risposta chiusa o aperta
interventi nelle lezioni dialogate e nelle discussioni guidate.
Contenuti
•
Carica elettrica. Legge di Coulomb
Descrizione e interpretazione dei principali fenomeni elettrostatici; pendolino elettrico,
elettroscopio, conduttori e isolanti. Induzione elettrostatica, induzione completa. Attrazione degli
isolanti. Principio di conservazione della carica elettrica. Legge di Coulomb. Costante dielettrica
del vuoto, costante dielettrica relativa ed assoluta di un mezzo. Distribuzione della carica sui
conduttori, densità superficiale di carica.
•
Campo elettrico
Definizione di campo elettrico e sua misura, campo generato da una carica puntiforme, principio
di sovrapposizione, campo elettrico nei punti interni di una sfera carica cava, linee di forza e
relative proprietà. Flusso del campo elettrico e teorema di Gauss. Conseguenze del teorema di
Gauss: campo generato da una sfera carica nei punti interni e in quelli esterni (sfera cava,
conduttore sferico in equilibrio elettrostatico, distribuzione sferica di carica). Campo elettrico
generato da una lastra piana carica e da due lastre piane parallele uniformemente cariche.
•
Potenziale elettrico
Lavoro del campo elettrico; sua conservatività. Lavoro ed energia potenziale elettrostatica.
Circuitazione del campo elettrico. Conservazione dell’energia nel campo elettrico. Potenziale
elettrico, differenza di potenziale e loro unità di misura; potenziale e moto delle cariche.
Relazione tra campo elettrico e potenziale. Campo e potenziale in un conduttore in equilibrio
elettrostatico, potenziale di un conduttore sferico. Moto di una carica in un campo elettrico
uniforme (in direzione del campo e in direzione perpendicolare al campo). Moto di una carica nel
campo elettrico generato da una carica puntiforme. Esperimento di Millikan.
•
Capacità elettrica
Capacità di un conduttore e sua unità di misura; capacità di un conduttore sferico. Condensatore e
relativa capacità; capacità di un condensatore piano; effetto del dielettrico sulla capacità di un
condensatore: Collegamento di condensatori in serie e in parallelo. Lavoro di carica di un
condensatore. Densità di energia del campo elettrico.
•
Corrente elettrica continua
Elettroni di conduzione, intensità di corrente e sua unità di misura. Resistenza elettrica e sua
unità di misura, leggi di Ohm. Resistività e conducibilità elettrica. Forza elettromotrice e legge
di Ohm applicata ad un circuito chiuso. Resistenze in serie e in parallelo. Principi di Kirchhoff e
loro applicazione ai circuiti. Amperometro, voltmetro. Energia e potenza elettriche. Effetto Joule.
Circuiti RC: carica e scarica.
•
Campo magnetico
Magneti e loro interazioni. Interazione corrente-magnete: campo magnetico di un filo percorso da
corrente, di una spira e di un solenoide (direzione e verso). Definizione del vettore B e sua unità
di misura. Interazione tra correnti: legge di Ampère. Modulo del campo magnetico generato da
un filo percorso da corrente: legge di Biot - Savart. Modulo del campo magnetico al centro di una
spira e all’interno di un solenoide percorsi da corrente. Teorema della circuitazione di Ampère.
Flusso del campo magnetico attraverso una superficie chiusa. Azione di un campo magnetico su
una spira percorsa da corrente: momento torcente. Il campo magnetico nella materia: sostanze
ferromagnetiche, diamagnetiche e paramagnetiche; ipotesi di Ampère e correnti amperiane;
cenni su ferromagnetismo e ciclo di isteresi.
•
Moto di cariche elettriche in un campo magnetico
Forza di Lorentz. Moto di una carica in un campo magnetico. Cenni sul campo magnetico
terrestre; Esperimento di Thomson. Spettrografo di massa. Acceleratori di particelle.
•
Induzione elettromagnetica
Esperienze di Faraday sulle correnti indotte e loro interpretazione qualitativa; altri casi di correnti
indotte. Legge di Faraday- Neumann. Legge di Lenz e sua interpretazione. Induttanza di un
circuito e sua unità di misura, calcolo dell’induttanza di un solenoide. Autoinduzione e forza
elettromotrice autoindotta. Extracorrente di chiusura e di apertura di un circuito. Energia
intrinseca della corrente. Densità di energia del campo magnetico. Produzione di corrente
alternata e di corrente continua con campi magnetici: alternatore e dinamo. Valori efficaci di una
corrente alternata. Analisi dei circuiti in corrente alternata. Potenza assorbita in un circuito a
corrente alternata. Trasformatore statico. Problema del trasporto dell’energia.
•
Equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche
Campo elettrico indotto da un campo magnetico variabile e nuova formulazione della legge di
Faraday-Neumann. Campo magnetico indotto da un campo elettrico variabile. Equazioni di
Maxwell. Onde elettromagnetiche: produzione, proprietà, rivelazione (esperimento di Hertz).
Circuiti oscillanti: emissione e ricezione di onde elettromagnetiche. Spettro elettromagnetico.
•
Relatività ristretta
Introduzione storica. Richiami sulle trasformazioni galileiane. Esperimento di Michelson-Morley
(descrizione qualitativa). I postulati della teoria della relatività ristretta. Trasformazioni di
Lorentz. Regola di composizione relativistica delle velocità. Prove sperimentali della costanza
della velocità della luce. Relatività della simultaneità. Contrazione delle lunghezze e dilatazione
dei tempi. Quantità di moto e massa relativistiche. Energia relativistica. Conferme sperimentali
degli effetti relativistici.
