Liceo Scientifico Leonardo da Vinci” – Reggio Calabria
Anno scolastico 2013/2014 - Prof. Fabrizio Tone – classe 2I
PROGRAMMA DI FISICA
Classe: 2 I
Testo in adozione:
AUTORE
Ugo Amaldi
TESTO IN ADOZIONE:
TITOLO
L’AMALDI 2.0 con esperimenti a casa e a scuola
CASA EDITRICE
Zanichelli
ORE SETTIMANALI: N. 2
2I - 1)
Cinematica del moto
Sistema di riferimento, velocità media e istantanea, moto rettilineo uniforme, accelerazione, moto
rettilineo uniformemente accelerato, grafici spazio-tempo in moti a una dimensione, moto vario,
processo d’integrazione grafica per il calcolo dello spazio in un moto vario, caduta libera di un
grave, moti a due dimensioni, moto parabolico, moto circolare uniforme, accelerazione tangenziale
e centripeta nel moto vario. Cinematica del moto armonico.
2I - 2)
Teoria degli errori
Valore medio, scarti dalla media, moda, scarto quadratico medio, errore massimo, errore relativo,
cenni sulla distribuzione gaussiana.
2I - 3)
Grandezze e vettoriali
Grandezze scalari e vettoriali, somma e differenza di vettori, prodotto di uno scalare per un vettore,
componenti cartesiane di un vettore, versori, funzioni seno e coseno e loro uso nell'algebra
vettoriale, prodotto scalare e vettoriale. Principio di relatività di Galileo e relatività del moto.
Introduzione al concetto di forza e alla sua evoluzione nel tempo; generalità sui campi di forza e
sulle interazioni; le forze come vettori; il risultante di più forze; unità di misura delle forze; il
dinamometro e le misure statiche delle forze;
2I - 4)
Il primo principio della dinamica e i sistemi inerziali: i moti
Principio di relatività galileiano; il secondo principio della dinamica e la definizione del concetto di
massa inerziale; la massa come quantità di materia: massa gravitazionale; misura dinamica delle
forze; il peso e la massa: differenze; la densità e il peso specifico. Lo studio del piano inclinato e le
sue caratteristiche; il pendolo semplice e le sue caratteristiche; il terzo principio della dinamica:
discussioni e validità del principio. Le reazioni vincolari: una introduzione alla forza centrifuga.
Quantità di moto e impulso; gli urti su una retta e gli urti obliqui; principio di conservazione della
quantità di moto. Il moto rotatorio e i corpi rigidi; il momento angolare; principio di conservazione
del momento angolare; il momento di inerzia e il centro di massa di un sistema. Il determinismo
nella fisica classica.
MOTO CIRCOLARE - MOTO ARMONICO
Moto circolare uniforme: generalità, relazione tra velocità tangenziale e velocità angolare; il
concetto di periodo e di frequenza; l'accelerazione centripeta; rappresentazione grafica tramite le
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funzioni trigonometriche; moto circolare uniformemente vario. Il principio di relatività galileiano.
La legge di composizione delle velocità e il moto relativo. Esistenza di una velocità limite per le
interazione non contemplata dalla fisica classica.
Definizione; rappresentazione matematica di un moto armonico come proiezione di un moto
circolare uniforme su un diametro; ampiezza, pulsazione, frequenza angolare ed elongazione; legge
oraria del moto armonico semplice. Esempi di applicazione del moto armonico nella realtà. Il
pendolo semplice e le sue proprietà. Il moto di una massa attaccata ad una molla: l’oscillatore
armonico. Espressioni matematich
2I - 5)
Principi della Dinamica - Forze
Principio d'inerzia, sistemi di riferimento inerziali, II° principio della dinamica, massa inerziale,
definizione statica e dinamica di forza, piano inclinato, Principio di azione e reazione, forze interne
ed esterne, massa e peso. Attrito statico e dinamico. Semplici problemi sulla dinamica del punto,
pendolo semplice, pista ad anello con e senza la presenza di attrito. Oscillatore armonico: la fisica
dell’oscillatore.
2I - 6)
Lavoro e Energia
Lavoro, Lavoro di una forza costante e di una variabile, teorema dell'energia cinetica, potenza, forze
Conservative, energia potenziale, energia potenziale per la forza elastica e gravitazionale, principio
di conservazione dell'energia meccanica. Semplici problemi di applicazione del principio di
conservazione dell'energia meccanica.
2I - 7)
Calorimetria
La misura del calore. Legge della calorimetria e calore specifico di un corpo. Sua determinazione
sperimentale. Calore e lavoro, esperimento di Joule. Calore e passaggi di stato: concetto di stato
della materia. Calori latenti e cambiamenti di stato.
Esperienze in laboratorio:
Curva di riscaldamento e raffreddamento di un liquido sottoposto a sorgente costante di calore
Calcolo del calore specifico di un metallo col metodo del calorimetro tramite raggiungimento
dell’equilibrio termico. Correzione per equivalente in acqua del calorimetro.
Compressione isoterma di un gas e verifica della legge di Boyle. Legge isocora.
Passaggi di stato: ebollizione dell’acqua e costanza della temperatura
Calcolo del calore latente di evaporazione dell’acqua.
Gli studenti
Reggio Calabria 11/06/2014
Il Docente
Prof. Fabrizio Tone
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Anno scolastico 2013/2014 - Prof. Fabrizio Tone
PROGRAMMA DI FISICA
Classe: III N
Testo in adozione:
Autore
AMALDI
VOL. 1
Denominazione
Casa Editrice
L’Amaldi per i licei scientifici.blu
ZANICHELLI
1. Meccanica: le grandezze scalari e vettoriali; le grandezze fisiche; ordine di grandezza; dimensioni
delle grandezze fisiche. Le caratteristiche di un vettore. La differenza tra grandezze scalari e
vettoriali. Le operazioni di somma, sottrazione moltiplicazione, la scomposizione e la proiezione di
un vettore. Il prodotto scalare e vettoriale, l’espressione in coordinate cartesiane dei vettori e delle
operazioni sui vettori.
2. Il concetto di punto materiale applicato ai fenomeni reali; la traiettoria e il suo significato fisico; la
velocità: dimensioni e unità di misura; distinzione tra velocità scalare e vettoriale; interpretazione
fisica del concetto di velocità; il moto rettilineo e uniforme: descrizione, proprietà e
rappresentazione grafica; il vettore accelerazione: dimensioni e unità di misura; distinzione tra
accelerazione scalare e vettoriale; il moto rettilineo uniformemente accelerato: descrizione, proprietà
e rappresentazione grafica. Un caso particolare: La legge di caduta dei gravi. I simbolismi per
rappresentare le variazioni di una grandezza e le variazioni di una grandezza rispetto ad un'altra; il
moto dei proiettili come composizione tra un moto rettilineo uniforme e uno rettilineo
uniformemente accelerato.
3. Introduzione al concetto di forza e alla sua evoluzione nel tempo; generalità sui campi di forza e
sulle interazioni; le forze come vettori; il risultante di più forze; unità di misura delle forze; il
dinamometro e le misure statiche delle forze; il primo principio della dinamica e i sistemi inerziali:
principio di relatività galileiano; il secondo principio della dinamica e la definizione del concetto di
massa inerziale; la massa come quantità di materia: massa gravitazionale; misura dinamica delle
forze; il peso e la massa: differenze; la densità e il peso specifico. Lo studio del piano inclinato e le
sue caratteristiche; il pendolo semplice e le sue caratteristiche; il terzo principio della dinamica:
discussioni e validità del principio. Le reazioni vincolari: una introduzione alla forza centrifuga.
Quantità di moto e impulso; gli urti su una retta e gli urti obliqui; principio di conservazione della
quantità di moto. Il moto rotatorio e i corpi rigidi; il momento angolare; principio di conservazione
del momento angolare; il momento di inerzia e il centro di massa di un sistema. Il determinismo
nella fisica classica.
4. Il piano inclinato; accelerazione g. Il moto circolare, grandezze caratteristiche, accelerazione
centripeta, forza centripeta, accelerazione centrifuga e forza centrifuga come grandezze fittizie. Il
moto armonico, l'oscillatore armonico in una dimensione, il pendolo. Il moto relativo: le
trasformazioni di Galileo, sistemi di riferimento inerziali. Somme e differenze di vettori. Forze
d'attrito. Misure, coefficiente d'attrito. I vincoli: reazioni vincolari, la tensione di un filo, equilibrio
di un punto materiale. Il corpo rigido. Momento di una forza. Momento di una coppia di forze.
Centro di gravità di un corpo rigido. Equilibrio di un corpo rigido.
5. Dinamica: le leggi di Newton, la massa inerziale, il secondo principio della dinamica, misura della
massa inerziale e della forza, massa e peso, il principio d'inerzia, impulso e quantità di moto, sistema
isolato, conservazione della quantità di moto: terza legge di Newton. Urti anelastici, urti elastici.
2
6.
7.
8.
9.
Relatività classica ed invarianza delle leggi di Newton. Forze in sistemi di riferimento non inerziali.
Forza centrifuga.
Lavoro ed energia: lavoro di una forza, prodotto scalare, lavoro e energia cinetica, lavoro ed energia
potenziale gravitazionale, lavoro ed energia potenziale elastica, principio di conservazione
dell'energia. Conservazione negli urti elastici. Forze conservative. Potenza. Unità di misura.
La gravitazione: Copernico, Keplero, Newton e la legge di gravitazione universale, la costante di
gravitazione universale, energia potenziale gravitazionale, massa inerziale e massa gravitazionale,
deduzione delle leggi di Keplero, introduzione al concetto di campo. I satelliti della Terra: prima
velocità cosmica, sistemi legati. Velocità di fuga: seconda velocità cosmica, sistemi aperti, energia
totale dei sistemi.
Meccanica dei fluidi: (statica): caratteristiche dei fluidi, densità, pressione, il principio di Pascal, la
legge di Stevin, pressione atmosferica: esperienza di Torricelli, il principio di Archimede, il
galleggiamento.
Meccanica dei fluidi: (dinamica): Moto stazionario, portata, principio di continuità, legge di
Bernoulli come applicazione del principio di conservazione dell’energia. Esempi e applicazioni.
Dove possibile e nei limiti del tempo a disposizione, è stato utilizzato il laboratorio di fisica per
introdurre i vari argomenti, osservare fenomeni, fare misure, elaborare dati.
Studenti
L’insegnante
Prof. Fabrizio Tone
Reggio Calabria, 11 giugno 2014
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2
Liceo Scientifico Leonardo da Vinci” – Reggio Calabria
Anno scolastico 2013/2014 - Prof. Fabrizio Tone – classe 4I
PROGRAMMA DI FISICA
Classe: 4 I
Testo in adozione:
Autore
UGO AMALDI
VOL. 2
Denominazione
L’AMALDI PER I LICEI SCIENTIFICI. BLU
Casa Editrice
ZANICHELLI
MODULO 1 - TERMODINAMICA
1.1) TERMOMETRIA E CALORIMETRIA
Processi termici: Definizione operativa dello stato termico; cenni sui vari metodi di misura della
temperatura; la dilatazione lineare e cubica; il calore e la sua misura; il gradiente di temperatura e la
propagazione del calore; i termometri e le scale di temperatura; principio zero della termodinamica;
il calore specifico e la capacità termica; calori specifici a pressione costante e a volume costante;
unità di misura per il calore: il Joule e la caloria; Propagazione del calore: conduzione, convezione e
irraggiamento; Differenza tra calore e temperatura. Sistema termodinamico, coordinate
termodinamiche, temperatura, scale, termometriche, dilatazione termica dei solidi e dei liquidi.
Leggi dei gas perfetti, trasformazioni isoterma, isobara, isocora, adiabatica. Legge di Boyle, prima e
seconda legge di Gay-Lussac. Scala assoluta di temperature. Equazione di stato dei gas perfetti.
Modello corpuscolare di un gas perfetto, teoria cinetica, energia cinetica e temperatura. Costante di
Boltzmann. Concetto di molecola e legge di Avogadro; Teoria cinetica dei gas; piano ed equazione
di Clapeyron; modello di gas perfetto; concetto di energia interna; punto di vista macroscopico e
microscopico; interpretazione cinetica della temperatura. La costante di Boltzmann e la costante dei
gas; stato termodinamico di un gas e gradi di libertà delle molecole; il concetto di funzione di stato.
1.2) TERMODINAMICA
Calore e principi della termodinamica: Equivalenza calore - lavoro; il calore come energia
degradata; equilibrio termodinamico; trasformazioni reversibili e irreversibili; principali
trasformazioni termodinamiche; lavoro di espansione; le trasformazioni adiabatiche e le sue
caratteristiche; i bilanci energetici delle macchine; il primo principio della termodinamica; energia
interna di un gas perfetto ed equipartizione dell’energia; calori specifici dei gas perfetti;
cambiamenti di stato; punto triplo dell’acqua; dalle macchine termiche ideali alle macchine
termiche reali; il primo principio per un ciclo; secondo principio della termodinamica; ciclo di
Carnot; macchine frigorifere. Il funzionamento delle macchine termiche. Enunciati di lord Kelvin e
di Rudolf Clausius del secondo principio della termodinamica. Il rendimento delle macchine
termiche. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Il teorema e il ciclo di Carnot. La macchina di
Carnot ed il suo rendimento. I cicli termodinamici in un motore di automobile. Il frigorifero come
macchina termica. Significato del secondo principio della termodinamica; reversibilità e
irreversibilità dei fenomeni fisici; calore ed energia, quantità di calore, calore specifico, capacità
termica, passaggi di fase. Equivalenza calore-lavoro. Lavoro in una trasformazione e diagramma PV. Conservazione dell'energia, lo principio della termodinamica. Calori specifici dei gas perfetti.
Trasformazioni termodinamiche. 2° principio della termodinamica, rendimento di una macchina
termica. Teorema di Carnot. Entropia: trasformazioni reversibili ed irreversibili; entropia ed
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evoluzione dei sistemi fisici. La funzione di stato entropia e suo significato probabilistico; i
microstati e i macrostati di un sistema termodinamico. La disuguaglianza di Clausius. La
definizione di entropia. L’entropia nei sistemi isolati e non isolati. L’enunciato del secondo
principio della termodinamica tramite l’entropia. Interpretazione microscopica del secondo
principio. L’equazione di Boltzmann per l’entropia. Il terzo principio della termodinamica.
MODULO 2 – ONDE ELASTICHE
2.1) FENOMENI ONDULATORI: Il moto armonico, l'oscillatore armonico in una dimensione, il
pendolo. Onde elastiche, proprietà delle onde. Fronti d’onda, raggi. Grandezze caratteristiche delle
onde, equazione d’onda.
La luce. Propagazione, velocità, riflessione, diffusione, rifrazione, riflessione totale, interferenza
della luce, diffrazione. Modello ondulatorio di Huygens, frequenza e lunghezza d'onda della luce
visibile, spettro della luce, dispersione della luce, teoria corpuscolare di Newton. Ottica geometrica:
specchi sferici, lenti sottili. Principio di Huygens-Fresnell.
Il suono: frequenza e lunghezza d'onda, infrasuoni, ultrasuoni, potenza, intensità sonora, cenno
scala dei decibel per il livello sonoro. Vari tipi di moto oscillatorio; complementi sul moto armonico
e sulla rappresentazione grafica del moto armonico; propagazione di un moto oscillatorio;
l’equazione differenziale del moto armonico; concetto di onda; grandezze caratteristiche delle onde;
equazione matematica di un'onda; la velocità di propagazione di un’onda in un mezzo elastico;
riflessione e rifrazione delle onde; principio di Huygens-Fresnel; principio di sovrapposizione e
interferenza; interferenza e fase; interpretazione matematica dell'interferenza; onde stazionarie e
loro trattazione matematica; frequenza propria del mezzo e risonanza; il principio di Fourier; la
diffrazione;
Fenomeni ondulatori: Il moto armonico, l'oscillatore armonico in una dimensione, il pendolo.
Onde elastiche, proprietà delle onde. Fronti d’onda, raggi. Grandezze caratteristiche delle onde,
equazione d’onda.
La luce. Propagazione, velocità, riflessione, diffusione, rifrazione, riflessione totale, interferenza
della luce, diffrazione. Modello ondulatorio di Huygens, frequenza e lunghezza d'onda della luce
visibile, spettro della luce, dispersione della luce, teoria corpuscolare di Newton. Ottica geometrica:
specchi sferici, lenti sottili. Principio di Huygens-Fresnel.
Il suono: frequenza e lunghezza d'onda, infrasuoni, ultrasuoni, potenza, intensità sonora, cenno
scala dei decibel per il livello sonoro. Il suono come onda elastica; campo di udibilità; velocità del
suono; onde acustiche in moto; intensità a livello sonoro; effetto Doppler; riflessione e rifrazione;
interferenza e diffrazione del suono: generalità. Generazione e propagazione delle onde sonore. Le
caratteristiche del suono: altezza, intensità e timbro. I limiti di udibilità. Il fenomeno dell’eco. Le
caratteristiche delle onde stazionarie. Frequenza fondamentale e armoniche in un’onda stazionaria.
Il fenomeno dei battimenti. L’effetto Doppler e le sue applicazioni.
MODULO 3 – LUCE E STRUMENTI OTTICI
3.1) PROPAGAZIONE E RIFLESSIONE DELLA LUCE .
Sorgenti di luce; corpi opachi e trasparenti; luce e colore; ipotesi della propagazione rettilinea della
luce; la velocità della luce; ottica geometrica; riflessione della luce: leggi e conseguenze; gli specchi
piani e sferici; costruzione delle immagini fornite da uno specchio sferico concavo e convesso; il
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significato fisico di immagine virtuale; relazione fra i punti coniugati per specchi sferici di piccola
apertura; l'ingrandimento; prime ipotesi sul dualismo onda-corpuscolo.
3.2) RIFRAZIONE DELLA LUCE.
Il fenomeno della rifrazione; i modelli corpuscolare ed ondulatorio e la rifrazione della luce; indice
di rifrazione assoluto e relativo; angolo limite e riflessione totale; i fenomeni del miraggio e della
fata morgana; il prisma ottico; la dispersione della luce; introduzione alle lenti sottili; equazione dei
punti coniugati e costruzione geometrica delle immagini prodotte da lenti sottili.
MODULO 4 – OTTICA FISICA
4.1) IL MODELLO ONDULATORIO DELLA LUCE .
L'innovazione del modello ondulatorio e il legame con l'elettromagnetismo; la luce come onde;
diffrazione; esperimento di Young sull’interferenza; coerenza; passaggio della luce in una doppia
fenditura; l’interferenza e la diffrazione della luce; reticoli di diffrazione; dispersione e potere
risolvente. Natura ondulatoria della luce. I colori e la relazione tra colore e lunghezza d’onda.
Interferenza. Diffrazione. Polarizzazione. Spettroscopia. Semplici considerazioni su ipotesi
relativistiche e quantistiche per chiarire la stabilità degli atomi, la presenza dei livelli energetici e lo
sviluppo della tecnologia tramite i principi della fisica dei quanti; il fenomeno dello spin e il legame
con il momento angolare; generalità.
MODULO 5 – CAMPO ELETTRICO
5.1) LA CARICA ELETTRICA E LA LEGGE DI COULOMB
Generalità sui fenomeni elettrici; corpi elettrizzati e loro interazioni; elettroscopio; l'induzione
elettrostatica e la induzione completa; la gabbia di Faraday; interpretazione dei fenomeni di
elettrizzazione e principio di conservazione della carica elettrica; analisi quantitativa delle forze di
interazione elettrica: legge di Coulomb; la costante dielettrica assoluta e relativa; distribuzione della
cariche elettriche nei corpi conduttori. I conduttori dotati di una punta. Il concetto di campo elettrico
e il superamento dell'azione a distanza; il vettore campo elettrico stazionario; rappresentazione del
campo elettrico. Il dipolo elettrico e il suo campo elettrico; Flusso del vettore campo elettrico, linee
di forza e teorema di Gauss; il teorema di Coulomb; il calcolo del campo elettrico statico, in
semplici situazioni, come applicazioni del teorema di Gauss: 1) Il campo E generato da un filo
indefinito di sezione trascurabile; il campo E generato da una sfera conduttrice e da una sfera piena;
3) il campo E di una lastra carica; 4) il campo E di una doppia lastra carica (condensatore).
Attività di laboratorio
Metodi di elettrizzazione. Strumenti rivelatori di carica. Costruzione ed uso di un
elettroscopio. La bilancia di torsione e la legge di Coulomb. Distribuzione delle
cariche elettriche sulla superficie di un conduttore in equilibrio elettrostatico.
Rappresentazione grafica dei campi elettrici.
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MODULO 6 – POTENZIALE ELETTRICO
6.1) IL POTENZIALE ELETTRICO
Lavoro del campo elettrico ed energia associata al campo elettrico; la circuitazione del campo
elettrico e la differenza di potenziale. Il campo elettrico come campo conservativo; il potenziale
elettrico e il moto delle cariche elettriche; superfici equipotenziali; campo e potenziale in un
conduttore in equilibrio elettrostatico; dimostrazioni relative al calcolo di campi elettrici e potenziali
per particolari distribuzioni di cariche; potenziale di una sfera piena e di una cava; potenziale di un
dipolo; potenziale di un anello carico e di un disco carico; potenziale di un doppio strato; cenni sulla
quantizzazione della carica elettrica e sull'esistenza di cariche più piccole di quella dell'elettrone;
generatore elettrostatico di Van der Graff e potere dispersivo delle punte; L’energia potenziale
elettrica. L’energia potenziale nel caso di più cariche. Il potenziale elettrico e la sua unità di misura.
La d.d.p. Le superfici equipotenziali. La relazioni tra le linee di campo e le superfici equipotenziali.
Il concetto di circuitazione. La circuitazione del campo elettrico.
MODULO 7 – CAPACITA' ELETTRICA-CONDENSATORI
7.1 - CAPACITÀ ELETTRICA.
Equilibrio elettrostatico; Capacità elettrica di un conduttore; condensatori; capacità di un
condensatore piano; condensatori in serie e in parallelo; lavoro di carica di un condensatore; energia
associata al campo elettrico; densità di energia del campo elettrico; polarizzazione dei dielettrici e
relazione con la capacità dei condensatori. La capacità di un conduttore. Il 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. Collegamenti di condensatori in serie ed in
parallelo. L’energia immagazzinata in un condensatore.
MODULO 8 – LA CORRENTE ELETTRICA CONTINUA NEI
METALLI
8.1 -. CORRENTE ELETTRICA CONTINUA
L'effetto Volta e le sue leggi; La corrente elettrica nei conduttori solidi; il vettore densità di corrente
e il concetto di velocità di deriva. Legge di Ohm e resistenza elettrica; conduttività e resistività; la
superconduttività; la forza elettromotrice e il suo legame con la differenza di potenziale; la legge di
Ohm in un circuito chiuso; resistenze in serie e in parallelo; cenni sull'uso di Voltmetri, Applicare la
prima legge di Ohm e le leggi di Kirchhoff nella risoluzione dei circuiti. Calcolare la potenza
dissipata per effetto Joule. Risolvere i circuiti contenenti resistenze collegate in serie ed in parallelo
determinando la resistenza equivalente. Calcolare la tensione ai capi di un generatore. amperometri,
galvanometri e reostati; le leggi di Kirchhoff; effetto Joule e potenza elettrica;
MODULO 9 – LA CORRENTE ELETTRICA NEI FLUIDI:
Modello degli elettroni di conduzione in un metallo; cenni sulla conduzione nei liquidi e sulle leggi
di Faraday; il circuito RC: processo di carica e di scarica nei gas.
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Attività di laboratorio
Collegamenti di resistenze. Verifica delle Leggi di Ohm. Verifica della dipendenza della resistività
dalla lunghezza e dalla sezione di un conduttore. Ponte di Wheatstone.
MODULO 10 - FENOMENI MAGNETICI FONDAMENTALI
Fenomeni di magnetismo naturale. Attrazione e repulsione tra poli magnetici. Proprietà dei poli
magnetici. Rappresentazione di campi magnetici mediante le linee di campo. Cenni sul Campo
magnetico terrestre.
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PROGRAMMA DI FISICA
Classe: 4 L
Testo in adozione:
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UGO AMALDI
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MODULO 1 - TERMODINAMICA
1.1) TERMOMETRIA E CALORIMETRIA
Processi termici: Definizione operativa dello stato termico; cenni sui vari metodi di misura della
temperatura; la dilatazione lineare e cubica; il calore e la sua misura; il gradiente di temperatura e la
propagazione del calore; i termometri e le scale di temperatura; principio zero della termodinamica;
il calore specifico e la capacità termica; calori specifici a pressione costante e a volume costante;
unità di misura per il calore: il Joule e la caloria; Propagazione del calore: conduzione, convezione e
irraggiamento; Differenza tra calore e temperatura. Sistema termodinamico, coordinate
termodinamiche, temperatura, scale, termometriche, dilatazione termica dei solidi e dei liquidi.
Leggi dei gas perfetti, trasformazioni isoterma, isobara, isocora, adiabatica. Legge di Boyle, prima e
seconda legge di Gay-Lussac. Scala assoluta di temperature. Equazione di stato dei gas perfetti.
Modello corpuscolare di un gas perfetto, teoria cinetica, energia cinetica e temperatura. Costante di
Boltzmann. Concetto di molecola e legge di Avogadro; Teoria cinetica dei gas; piano ed equazione
di Clapeyron; modello di gas perfetto; concetto di energia interna; punto di vista macroscopico e
microscopico; interpretazione cinetica della temperatura. La costante di Boltzmann e la costante dei
gas; stato termodinamico di un gas e gradi di libertà delle molecole; il concetto di funzione di stato.
1.2) TERMODINAMICA
Calore e principi della termodinamica: Equivalenza calore - lavoro; il calore come energia
degradata; equilibrio termodinamico; trasformazioni reversibili e irreversibili; principali
trasformazioni termodinamiche; lavoro di espansione; le trasformazioni adiabatiche e le sue
caratteristiche; i bilanci energetici delle macchine; il primo principio della termodinamica; energia
interna di un gas perfetto ed equipartizione dell’energia; calori specifici dei gas perfetti;
cambiamenti di stato; punto triplo dell’acqua; dalle macchine termiche ideali alle macchine
termiche reali; il primo principio per un ciclo; secondo principio della termodinamica; ciclo di
Carnot; macchine frigorifere. Il funzionamento delle macchine termiche. Enunciati di lord Kelvin e
di Rudolf Clausius del secondo principio della termodinamica. Il rendimento delle macchine
termiche. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Il teorema e il ciclo di Carnot. La macchina di
Carnot ed il suo rendimento. I cicli termodinamici in un motore di automobile. Il frigorifero come
macchina termica. Significato del secondo principio della termodinamica; reversibilità e
irreversibilità dei fenomeni fisici; calore ed energia, quantità di calore, calore specifico, capacità
termica, passaggi di fase. Equivalenza calore-lavoro. Lavoro in una trasformazione e diagramma PV. Conservazione dell'energia, lo principio della termodinamica. Calori specifici dei gas perfetti.
Trasformazioni termodinamiche. 2° principio della termodinamica, rendimento di una macchina
termica. Teorema di Carnot. Entropia: trasformazioni reversibili ed irreversibili; entropia ed
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evoluzione dei sistemi fisici. La funzione di stato entropia e suo significato probabilistico; i
microstati e i macrostati di un sistema termodinamico. La disuguaglianza di Clausius. La
definizione di entropia. L’entropia nei sistemi isolati e non isolati. L’enunciato del secondo
principio della termodinamica tramite l’entropia. Interpretazione microscopica del secondo
principio. L’equazione di Boltzmann per l’entropia. Il terzo principio della termodinamica.
MODULO 2 – ONDE ELASTICHE
2.1) FENOMENI ONDULATORI: Il moto armonico, l'oscillatore armonico in una dimensione, il
pendolo. Onde elastiche, proprietà delle onde. Fronti d’onda, raggi. Grandezze caratteristiche delle
onde, equazione d’onda.
La luce. Propagazione, velocità, riflessione, diffusione, rifrazione, riflessione totale, interferenza
della luce, diffrazione. Modello ondulatorio di Huygens, frequenza e lunghezza d'onda della luce
visibile, spettro della luce, dispersione della luce, teoria corpuscolare di Newton. Ottica geometrica:
specchi sferici, lenti sottili. Principio di Huygens-Fresnell.
Il suono: frequenza e lunghezza d'onda, infrasuoni, ultrasuoni, potenza, intensità sonora, cenno
scala dei decibel per il livello sonoro. Vari tipi di moto oscillatorio; complementi sul moto armonico
e sulla rappresentazione grafica del moto armonico; propagazione di un moto oscillatorio;
l’equazione differenziale del moto armonico; concetto di onda; grandezze caratteristiche delle onde;
equazione matematica di un'onda; la velocità di propagazione di un’onda in un mezzo elastico;
riflessione e rifrazione delle onde; principio di Huygens-Fresnel; principio di sovrapposizione e
interferenza; interferenza e fase; interpretazione matematica dell'interferenza; onde stazionarie e
loro trattazione matematica; frequenza propria del mezzo e risonanza; il principio di Fourier; la
diffrazione;
Fenomeni ondulatori: Il moto armonico, l'oscillatore armonico in una dimensione, il pendolo.
Onde elastiche, proprietà delle onde. Fronti d’onda, raggi. Grandezze caratteristiche delle onde,
equazione d’onda.
La luce. Propagazione, velocità, riflessione, diffusione, rifrazione, riflessione totale, interferenza
della luce, diffrazione. Modello ondulatorio di Huygens, frequenza e lunghezza d'onda della luce
visibile, spettro della luce, dispersione della luce, teoria corpuscolare di Newton. Ottica geometrica:
specchi sferici, lenti sottili. Principio di Huygens-Fresnel.
Il suono: frequenza e lunghezza d'onda, infrasuoni, ultrasuoni, potenza, intensità sonora, cenno
scala dei decibel per il livello sonoro. Il suono come onda elastica; campo di udibilità; velocità del
suono; onde acustiche in moto; intensità a livello sonoro; effetto Doppler; riflessione e rifrazione;
interferenza e diffrazione del suono: generalità. Generazione e propagazione delle onde sonore. Le
caratteristiche del suono: altezza, intensità e timbro. I limiti di udibilità. Il fenomeno dell’eco. Le
caratteristiche delle onde stazionarie. Frequenza fondamentale e armoniche in un’onda stazionaria.
Il fenomeno dei battimenti. L’effetto Doppler e le sue applicazioni.
MODULO 3 – LUCE E STRUMENTI OTTICI
3.1) PROPAGAZIONE E RIFLESSIONE DELLA LUCE .
Sorgenti di luce; corpi opachi e trasparenti; luce e colore; ipotesi della propagazione rettilinea della
luce; la velocità della luce; ottica geometrica; riflessione della luce: leggi e conseguenze; gli specchi
piani e sferici; costruzione delle immagini fornite da uno specchio sferico concavo e convesso; il
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significato fisico di immagine virtuale; relazione fra i punti coniugati per specchi sferici di piccola
apertura; l'ingrandimento; prime ipotesi sul dualismo onda-corpuscolo.
3.2) RIFRAZIONE DELLA LUCE.
Il fenomeno della rifrazione; i modelli corpuscolare ed ondulatorio e la rifrazione della luce; indice
di rifrazione assoluto e relativo; angolo limite e riflessione totale; i fenomeni del miraggio e della
fata morgana; il prisma ottico; la dispersione della luce; introduzione alle lenti sottili; equazione dei
punti coniugati e costruzione geometrica delle immagini prodotte da lenti sottili.
MODULO 4 – OTTICA FISICA
4.1) IL MODELLO ONDULATORIO DELLA LUCE .
L'innovazione del modello ondulatorio e il legame con l'elettromagnetismo; la luce come onde;
diffrazione; esperimento di Young sull’interferenza; coerenza; passaggio della luce in una doppia
fenditura; l’interferenza e la diffrazione della luce; reticoli di diffrazione; dispersione e potere
risolvente. Natura ondulatoria della luce. I colori e la relazione tra colore e lunghezza d’onda.
Interferenza. Diffrazione. Polarizzazione. Spettroscopia. Semplici considerazioni su ipotesi
relativistiche e quantistiche per chiarire la stabilità degli atomi, la presenza dei livelli energetici e lo
sviluppo della tecnologia tramite i principi della fisica dei quanti; il fenomeno dello spin e il legame
con il momento angolare; generalità.
MODULO 5 – CAMPO ELETTRICO
5.1) LA CARICA ELETTRICA E LA LEGGE DI COULOMB
Generalità sui fenomeni elettrici; corpi elettrizzati e loro interazioni; elettroscopio; l'induzione
elettrostatica e la induzione completa; la gabbia di Faraday; interpretazione dei fenomeni di
elettrizzazione e principio di conservazione della carica elettrica; analisi quantitativa delle forze di
interazione elettrica: legge di Coulomb; la costante dielettrica assoluta e relativa; distribuzione della
cariche elettriche nei corpi conduttori. I conduttori dotati di una punta. Il concetto di campo elettrico
e il superamento dell'azione a distanza; il vettore campo elettrico stazionario; rappresentazione del
campo elettrico. Il dipolo elettrico e il suo campo elettrico; Flusso del vettore campo elettrico, linee
di forza e teorema di Gauss; il teorema di Coulomb; il calcolo del campo elettrico statico, in
semplici situazioni, come applicazioni del teorema di Gauss: 1) Il campo E generato da un filo
indefinito di sezione trascurabile; il campo E generato da una sfera conduttrice e da una sfera piena;
3) il campo E di una lastra carica; 4) il campo E di una doppia lastra carica (condensatore).
Attività di laboratorio
Metodi di elettrizzazione. Strumenti rivelatori di carica. Costruzione ed uso di un
elettroscopio. La bilancia di torsione e la legge di Coulomb. Distribuzione delle
cariche elettriche sulla superficie di un conduttore in equilibrio elettrostatico.
Rappresentazione grafica dei campi elettrici.
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MODULO 6 – POTENZIALE ELETTRICO
6.1) IL POTENZIALE ELETTRICO
Lavoro del campo elettrico ed energia associata al campo elettrico; la circuitazione del campo
elettrico e la differenza di potenziale. Il campo elettrico come campo conservativo; il potenziale
elettrico e il moto delle cariche elettriche; superfici equipotenziali; campo e potenziale in un
conduttore in equilibrio elettrostatico; dimostrazioni relative al calcolo di campi elettrici e potenziali
per particolari distribuzioni di cariche; potenziale di una sfera piena e di una cava; potenziale di un
dipolo; potenziale di un anello carico e di un disco carico; potenziale di un doppio strato; cenni sulla
quantizzazione della carica elettrica e sull'esistenza di cariche più piccole di quella dell'elettrone;
generatore elettrostatico di Van der Graff e potere dispersivo delle punte; L’energia potenziale
elettrica. L’energia potenziale nel caso di più cariche. Il potenziale elettrico e la sua unità di misura.
La d.d.p. Le superfici equipotenziali. La relazioni tra le linee di campo e le superfici equipotenziali.
Il concetto di circuitazione. La circuitazione del campo elettrico.
MODULO 7 – CAPACITA' ELETTRICA-CONDENSATORI
7.1 - CAPACITÀ ELETTRICA.
Equilibrio elettrostatico; Capacità elettrica di un conduttore; condensatori; capacità di un
condensatore piano; condensatori in serie e in parallelo; lavoro di carica di un condensatore; energia
associata al campo elettrico; densità di energia del campo elettrico; polarizzazione dei dielettrici e
relazione con la capacità dei condensatori. La capacità di un conduttore. Il 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. Collegamenti di condensatori in serie ed in
parallelo. L’energia immagazzinata in un condensatore.
MODULO 8 – LA CORRENTE ELETTRICA CONTINUA NEI
METALLI
8.1 -. CORRENTE ELETTRICA CONTINUA
L'effetto Volta e le sue leggi; La corrente elettrica nei conduttori solidi; il vettore densità di corrente
e il concetto di velocità di deriva. Legge di Ohm e resistenza elettrica; conduttività e resistività; la
superconduttività; la forza elettromotrice e il suo legame con la differenza di potenziale; la legge di
Ohm in un circuito chiuso; resistenze in serie e in parallelo; cenni sull'uso di Voltmetri, Applicare la
prima legge di Ohm e le leggi di Kirchhoff nella risoluzione dei circuiti. Calcolare la potenza
dissipata per effetto Joule. Risolvere i circuiti contenenti resistenze collegate in serie ed in parallelo
determinando la resistenza equivalente. Calcolare la tensione ai capi di un generatore. amperometri,
galvanometri e reostati; le leggi di Kirchhoff; effetto Joule e potenza elettrica;
MODULO 9 – LA CORRENTE ELETTRICA NEI FLUIDI:
Modello degli elettroni di conduzione in un metallo; cenni sulla conduzione nei liquidi e sulle leggi
di Faraday; il circuito RC: processo di carica e di scarica nei gas.
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Attività di laboratorio
Collegamenti di resistenze. Verifica delle Leggi di Ohm. Verifica della dipendenza della resistività
dalla lunghezza e dalla sezione di un conduttore. Ponte di Wheatstone.
MODULO 10 - FENOMENI MAGNETICI FONDAMENTALI
Fenomeni di magnetismo naturale. Attrazione e repulsione tra poli magnetici. Proprietà dei poli
magnetici. Rappresentazione di campi magnetici mediante le linee di campo. Cenni sul Campo
magnetico terrestre.
Gli studenti
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Il Docente
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PROGRAMMA DI FISICA
Classe: 4 M
Testo in adozione:
Autore
UGO AMALDI
VOL. 2
Denominazione
L’AMALDI PER I LICEI SCIENTIFICI. BLU
Casa Editrice
ZANICHELLI
MODULO 1 - TERMODINAMICA
1.1) TERMOMETRIA E CALORIMETRIA
Processi termici: Definizione operativa dello stato termico; cenni sui vari metodi di misura della
temperatura; la dilatazione lineare e cubica; il calore e la sua misura; il gradiente di temperatura e la
propagazione del calore; i termometri e le scale di temperatura; principio zero della termodinamica;
il calore specifico e la capacità termica; calori specifici a pressione costante e a volume costante;
unità di misura per il calore: il Joule e la caloria; Propagazione del calore: conduzione, convezione e
irraggiamento; Differenza tra calore e temperatura. Sistema termodinamico, coordinate
termodinamiche, temperatura, scale, termometriche, dilatazione termica dei solidi e dei liquidi.
Leggi dei gas perfetti, trasformazioni isoterma, isobara, isocora, adiabatica. Legge di Boyle, prima e
seconda legge di Gay-Lussac. Scala assoluta di temperature. Equazione di stato dei gas perfetti.
Modello corpuscolare di un gas perfetto, teoria cinetica, energia cinetica e temperatura. Costante di
Boltzmann. Concetto di molecola e legge di Avogadro; Teoria cinetica dei gas; piano ed equazione
di Clapeyron; modello di gas perfetto; concetto di energia interna; punto di vista macroscopico e
microscopico; interpretazione cinetica della temperatura. La costante di Boltzmann e la costante dei
gas; stato termodinamico di un gas e gradi di libertà delle molecole; il concetto di funzione di stato.
1.2) TERMODINAMICA
Calore e principi della termodinamica: Equivalenza calore - lavoro; il calore come energia
degradata; equilibrio termodinamico; trasformazioni reversibili e irreversibili; principali
trasformazioni termodinamiche; lavoro di espansione; le trasformazioni adiabatiche e le sue
caratteristiche; i bilanci energetici delle macchine; il primo principio della termodinamica; energia
interna di un gas perfetto ed equipartizione dell’energia; calori specifici dei gas perfetti;
cambiamenti di stato; punto triplo dell’acqua; dalle macchine termiche ideali alle macchine
termiche reali; il primo principio per un ciclo; secondo principio della termodinamica; ciclo di
Carnot; macchine frigorifere. Il funzionamento delle macchine termiche. Enunciati di lord Kelvin e
di Rudolf Clausius del secondo principio della termodinamica. Il rendimento delle macchine
termiche. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Il teorema e il ciclo di Carnot. La macchina di
Carnot ed il suo rendimento. I cicli termodinamici in un motore di automobile. Il frigorifero come
macchina termica. Significato del secondo principio della termodinamica; reversibilità e
irreversibilità dei fenomeni fisici; calore ed energia, quantità di calore, calore specifico, capacità
termica, passaggi di fase. Equivalenza calore-lavoro. Lavoro in una trasformazione e diagramma PV. Conservazione dell'energia, lo principio della termodinamica. Calori specifici dei gas perfetti.
Trasformazioni termodinamiche. 2° principio della termodinamica, rendimento di una macchina
termica. Teorema di Carnot. Entropia: trasformazioni reversibili ed irreversibili; entropia ed
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evoluzione dei sistemi fisici. La funzione di stato entropia e suo significato probabilistico; i
microstati e i macrostati di un sistema termodinamico. La disuguaglianza di Clausius. La
definizione di entropia. L’entropia nei sistemi isolati e non isolati. L’enunciato del secondo
principio della termodinamica tramite l’entropia. Interpretazione microscopica del secondo
principio. L’equazione di Boltzmann per l’entropia. Il terzo principio della termodinamica.
MODULO 2 – ONDE ELASTICHE
2.1) FENOMENI ONDULATORI: Il moto armonico, l'oscillatore armonico in una dimensione, il
pendolo. Onde elastiche, proprietà delle onde. Fronti d’onda, raggi. Grandezze caratteristiche delle
onde, equazione d’onda.
La luce. Propagazione, velocità, riflessione, diffusione, rifrazione, riflessione totale, interferenza
della luce, diffrazione. Modello ondulatorio di Huygens, frequenza e lunghezza d'onda della luce
visibile, spettro della luce, dispersione della luce, teoria corpuscolare di Newton. Ottica geometrica:
specchi sferici, lenti sottili. Principio di Huygens-Fresnell.
Il suono: frequenza e lunghezza d'onda, infrasuoni, ultrasuoni, potenza, intensità sonora, cenno
scala dei decibel per il livello sonoro. Vari tipi di moto oscillatorio; complementi sul moto armonico
e sulla rappresentazione grafica del moto armonico; propagazione di un moto oscillatorio;
l’equazione differenziale del moto armonico; concetto di onda; grandezze caratteristiche delle onde;
equazione matematica di un'onda; la velocità di propagazione di un’onda in un mezzo elastico;
riflessione e rifrazione delle onde; principio di Huygens-Fresnel; principio di sovrapposizione e
interferenza; interferenza e fase; interpretazione matematica dell'interferenza; onde stazionarie e
loro trattazione matematica; frequenza propria del mezzo e risonanza; il principio di Fourier; la
diffrazione;
Fenomeni ondulatori: Il moto armonico, l'oscillatore armonico in una dimensione, il pendolo.
Onde elastiche, proprietà delle onde. Fronti d’onda, raggi. Grandezze caratteristiche delle onde,
equazione d’onda.
La luce. Propagazione, velocità, riflessione, diffusione, rifrazione, riflessione totale, interferenza
della luce, diffrazione. Modello ondulatorio di Huygens, frequenza e lunghezza d'onda della luce
visibile, spettro della luce, dispersione della luce, teoria corpuscolare di Newton. Ottica geometrica:
specchi sferici, lenti sottili. Principio di Huygens-Fresnel.
Il suono: frequenza e lunghezza d'onda, infrasuoni, ultrasuoni, potenza, intensità sonora, cenno
scala dei decibel per il livello sonoro. Il suono come onda elastica; campo di udibilità; velocità del
suono; onde acustiche in moto; intensità a livello sonoro; effetto Doppler; riflessione e rifrazione;
interferenza e diffrazione del suono: generalità. Generazione e propagazione delle onde sonore. Le
caratteristiche del suono: altezza, intensità e timbro. I limiti di udibilità. Il fenomeno dell’eco. Le
caratteristiche delle onde stazionarie. Frequenza fondamentale e armoniche in un’onda stazionaria.
Il fenomeno dei battimenti. L’effetto Doppler e le sue applicazioni.
MODULO 3 – LUCE E STRUMENTI OTTICI
3.1) PROPAGAZIONE E RIFLESSIONE DELLA LUCE .
Sorgenti di luce; corpi opachi e trasparenti; luce e colore; ipotesi della propagazione rettilinea della
luce; la velocità della luce; ottica geometrica; riflessione della luce: leggi e conseguenze; gli specchi
piani e sferici; costruzione delle immagini fornite da uno specchio sferico concavo e convesso; il
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significato fisico di immagine virtuale; relazione fra i punti coniugati per specchi sferici di piccola
apertura; l'ingrandimento; prime ipotesi sul dualismo onda-corpuscolo.
3.2) RIFRAZIONE DELLA LUCE.
Il fenomeno della rifrazione; i modelli corpuscolare ed ondulatorio e la rifrazione della luce; indice
di rifrazione assoluto e relativo; angolo limite e riflessione totale; i fenomeni del miraggio e della
fata morgana; il prisma ottico; la dispersione della luce; introduzione alle lenti sottili; equazione dei
punti coniugati e costruzione geometrica delle immagini prodotte da lenti sottili.
MODULO 4 – OTTICA FISICA
4.1) IL MODELLO ONDULATORIO DELLA LUCE .
L'innovazione del modello ondulatorio e il legame con l'elettromagnetismo; la luce come onde;
diffrazione; esperimento di Young sull’interferenza; coerenza; passaggio della luce in una doppia
fenditura; l’interferenza e la diffrazione della luce; reticoli di diffrazione; dispersione e potere
risolvente. Natura ondulatoria della luce. I colori e la relazione tra colore e lunghezza d’onda.
Interferenza. Diffrazione. Polarizzazione. Spettroscopia. Semplici considerazioni su ipotesi
relativistiche e quantistiche per chiarire la stabilità degli atomi, la presenza dei livelli energetici e lo
sviluppo della tecnologia tramite i principi della fisica dei quanti; il fenomeno dello spin e il legame
con il momento angolare; generalità.
MODULO 5 – CAMPO ELETTRICO
5.1) LA CARICA ELETTRICA E LA LEGGE DI COULOMB
Generalità sui fenomeni elettrici; corpi elettrizzati e loro interazioni; elettroscopio; l'induzione
elettrostatica e la induzione completa; la gabbia di Faraday; interpretazione dei fenomeni di
elettrizzazione e principio di conservazione della carica elettrica; analisi quantitativa delle forze di
interazione elettrica: legge di Coulomb; la costante dielettrica assoluta e relativa; distribuzione della
cariche elettriche nei corpi conduttori. I conduttori dotati di una punta. Il concetto di campo elettrico
e il superamento dell'azione a distanza; il vettore campo elettrico stazionario; rappresentazione del
campo elettrico. Il dipolo elettrico e il suo campo elettrico; Flusso del vettore campo elettrico, linee
di forza e teorema di Gauss; il teorema di Coulomb; il calcolo del campo elettrico statico, in
semplici situazioni, come applicazioni del teorema di Gauss: 1) Il campo E generato da un filo
indefinito di sezione trascurabile; il campo E generato da una sfera conduttrice e da una sfera piena;
3) il campo E di una lastra carica; 4) il campo E di una doppia lastra carica (condensatore).
Attività di laboratorio
Metodi di elettrizzazione. Strumenti rivelatori di carica. Costruzione ed uso di un
elettroscopio. La bilancia di torsione e la legge di Coulomb. Distribuzione delle
cariche elettriche sulla superficie di un conduttore in equilibrio elettrostatico.
Rappresentazione grafica dei campi elettrici.
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MODULO 6 – POTENZIALE ELETTRICO
6.1) IL POTENZIALE ELETTRICO
Lavoro del campo elettrico ed energia associata al campo elettrico; la circuitazione del campo
elettrico e la differenza di potenziale. Il campo elettrico come campo conservativo; il potenziale
elettrico e il moto delle cariche elettriche; superfici equipotenziali; campo e potenziale in un
conduttore in equilibrio elettrostatico; dimostrazioni relative al calcolo di campi elettrici e potenziali
per particolari distribuzioni di cariche; potenziale di una sfera piena e di una cava; potenziale di un
dipolo; potenziale di un anello carico e di un disco carico; potenziale di un doppio strato; cenni sulla
quantizzazione della carica elettrica e sull'esistenza di cariche più piccole di quella dell'elettrone;
generatore elettrostatico di Van der Graff e potere dispersivo delle punte; L’energia potenziale
elettrica. L’energia potenziale nel caso di più cariche. Il potenziale elettrico e la sua unità di misura.
La d.d.p. Le superfici equipotenziali. La relazioni tra le linee di campo e le superfici equipotenziali.
Il concetto di circuitazione. La circuitazione del campo elettrico.
MODULO 7 – CAPACITA' ELETTRICA-CONDENSATORI
7.1 - CAPACITÀ ELETTRICA.
Equilibrio elettrostatico; Capacità elettrica di un conduttore; condensatori; capacità di un
condensatore piano; condensatori in serie e in parallelo; lavoro di carica di un condensatore; energia
associata al campo elettrico; densità di energia del campo elettrico; polarizzazione dei dielettrici e
relazione con la capacità dei condensatori. La capacità di un conduttore. Il 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. Collegamenti di condensatori in serie ed in
parallelo. L’energia immagazzinata in un condensatore.
MODULO 8 – LA CORRENTE ELETTRICA CONTINUA NEI
METALLI
8.1 -. CORRENTE ELETTRICA CONTINUA
L'effetto Volta e le sue leggi; La corrente elettrica nei conduttori solidi; il vettore densità di corrente
e il concetto di velocità di deriva. Legge di Ohm e resistenza elettrica; conduttività e resistività; la
superconduttività; la forza elettromotrice e il suo legame con la differenza di potenziale; la legge di
Ohm in un circuito chiuso; resistenze in serie e in parallelo; cenni sull'uso di Voltmetri, Applicare la
prima legge di Ohm e le leggi di Kirchhoff nella risoluzione dei circuiti. Calcolare la potenza
dissipata per effetto Joule. Risolvere i circuiti contenenti resistenze collegate in serie ed in parallelo
determinando la resistenza equivalente. Calcolare la tensione ai capi di un generatore.
Amperometri, galvanometri e reostati; le leggi di Kirchhoff; effetto Joule e potenza elettrica;
MODULO 9 – LA CORRENTE ELETTRICA NEI FLUIDI:
Modello degli elettroni di conduzione in un metallo; cenni sulla conduzione nei liquidi e sulle leggi
di Faraday; il circuito RC: processo di carica e di scarica nei gas.
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Attività di laboratorio
Collegamenti di resistenze. Verifica delle Leggi di Ohm. Verifica della dipendenza della resistività
dalla lunghezza e dalla sezione di un conduttore. Ponte di Wheatstone.
MODULO 10 - FENOMENI MAGNETICI FONDAMENTALI
Fenomeni di magnetismo naturale. Attrazione e repulsione tra poli magnetici. Proprietà dei poli
magnetici. Rappresentazione di campi magnetici mediante le linee di campo. Cenni sul Campo
magnetico terrestre.
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PROGRAMMA DI MATEMATICA
Classe: III N
Testo in adozione:
Autore
Denominazione
BERGAMINI TRIFONE BAROZZI
VOL. 1
BERGAMINI TRIFONE BAROZZI
VOL. 2
MATEMATICA BLU 2.0
+ E-BOOK
MATEMATICA BLU 2.0
+ E-BOOK
Casa Editrice
ZANICHELLI
ZANICHELLI
1) TEORIA DELLE DISEQUAZIONI
1. Le disequazioni di primo grado
2. Studio del segno di un prodotto
3. Le disequazioni di II grado e di grado superiore al secondo
4. Le disequazioni fratte
5. Sistemi di disequazioni
6. Equazioni e disequazioni irrazionali
7. Equazioni e disequazioni con il valore assoluto
8. Sistemi di disequazioni contenenti disequazioni irrazionali e con valore assoluto.
9. Disequazioni irrazionali ed in valore assoluto.
10. Sistemi di disequazioni
11. Esempi ed esercizi guida per ognuno dei punti sopra indicati.
2) TEORIA DELLE FUNZIONI REALI DI VARIABILE REALE
1.
2.
3.
4.
5.
Relazioni e funzioni.
Campo di esistenza e dominio di una funzione numerica
Grafico di una funzione
Relazioni binarie. Funzioni. Funzioni iniettive, suriettive e biiettive.
Sistema cartesiano ortogonale associato ad un angolo orientato. Seno, coseno, tangente,
cotangente, secante e cosecante di un angolo orientato e loro proprietà.
6. Funzioni goniometriche di alcuni angoli notevoli. Espressione di tutte le funzioni goniometriche
di un dato angolo orientato mediante una sola di esse.
7. Angoli associati. Riduzione al primo quadrante.
8. Relazioni fra gli elementi di un triangolo rettangolo. Coordinate cartesiane ortogonali dei
vettori.
9. Prodotto scalare tra vettori e sue proprietà. Prodotto vettoriale. Applicazioni.
10. Gli zeri e il segno di una funzione
11. Funzioni definite per casi
12. Funzioni pari e dispari;
13. Funzioni composte
14. Funzioni inverse
15. Esempi ed esercizi guida per ognuno dei punti sopra indicati.
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3) INTRODUZIONE ALLA GEOMETRIA ANALITICA – LA RETTA
1. L’ascissa e l’ordinata di un punto su una retta; Le coordinate di un punto su un piano;
2. Il teorema di Talete e la proporzionalità;
3. La lunghezza e il punto medio di un segmento; Differenza tra distanza tra due punti e differenza
di coordinate;
4. Segmenti orientati e loro misura. Ascisse sulla retta. Coordinate cartesiane ortogonali nel piano.
5. Distanza di due punti e concetto di lunghezza;
6. Coordinate del punto medio di un segmento. Baricentro di un triangolo. Coordinate del
baricentro di un triangolo. Area di un triangolo.
7. La Traslazione come luogo geometrico.
8. Le rette e le equazioni lineari. Definizione come luogo geometrico.
9. Coefficiente angolare
10. La retta passante per due punti. La forma canonica di una retta.
11. La forma esplicita dell’equazione di una retta e il coefficiente angolare
12. L’equazione di una retta passante per un punto e di coefficiente angolare noto
13. L’equazione di una retta passante per l’origine
14. Le rette parallele e le rette perpendicolari; condizioni di parallelismo e perpendicolarità
15. L’asse di un segmento e la bisettrice di un angolo come luoghi geometrici
16. La posizione reciproca di due rette. Analisi algebrica.
17. La distanza di un punto da una retta.
18. I fasci di rette. Fascio proprio e improprio. Le combinazioni lineari; la retta esclusa.
19. Esempi ed esercizi guida per ognuno dei punti sopra indicati
4) GEOMETRIA ANALITICA – LA CIRCONFERENZA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
La circonferenza come luogo geometrico;
L’equazione canonica della circonferenza; la condizione di realtà; casi particolari;
La posizione di una retta rispetto a una circonferenza;
Le rette tangenti a una circonferenza (4 metodi; formula di sdoppiamento);
Condizioni per determinare l’equazione di una circonferenza;
La posizione di due circonferenze. Asse radicale
Fasci di circonferenze e loro studio.
Come determinare l’equazione di un fascio di circonferenze.
Tipi di Fasci di circonferenze: circonferenze per due punti; circonferenze tangenti ad un retta in
un punto; circonferenze concentriche. Problemi relativi.
10. Grafici di curve di data equazione: parti di circonferenza.
11. Esempi ed esercizi guida per ognuno dei punti sopra indicati
5) GEOMETRIA ANALITICA – LA PARABOLA
1. La parabola come luogo geometrico;
2. L’equazione della parabola con vertice coincidente con l’origine del sistema di riferimento e
asse coincidente con l’asse delle ordinate;
3. Equazione canonica della parabola con asse parallelo all’asse delle ordinate; casi particolari;
4. Parabola con asse parallelo all’asse delle ascisse;
5. La posizione di una retta rispetto a una parabola;
6. Tangente a una parabola; formula di sdoppiamento;
7. Condizioni per determinare l’equazione di una parabola;
Pag. 2
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8. Tipologie: passaggio per tre punti; sono note le coordinate del vertice e di un punto, le
coordinate del fuoco e l’equazione della direttrice, le coordinate di due punti e l’equazione di
una retta tangente.
9. Fasci di parabole e loro studio. Parabola degenere
10. Come determinare l’equazione di un fascio di parabole. Definire il fascio di parabole. Mutue
posizioni di una retta ed una parabola.
11. Applicazioni dei Fasci di parabole
12. Esempi ed esercizi guida per ognuno dei punti sopra indicati
6) GEOMETRIA ANALITICA – ELLISSE
1. Ellisse come luogo geometrico; equazione canonica; eccentricità;
2. Ellisse con centro coincidente con l’origine del sistema di riferimento e fuochi appartenenti
all’asse delle x; relazioni tra semiassi e fuochi.
3. Coordinate di fuochi e vertici
4. Ellisse con centro coincidente con l’origine del sistema di riferimento e fuochi appartenenti
all’asse delle y; relazioni tra semiassi e fuochi.
5. Eccentricità e suo significato geometrico
6. Le posizioni di una retta rispetto ad un’ellisse;
7. Tangenti a un’ellisse; formula di sdoppiamento
8. Condizioni per determinare l’equazione di un’ellisse
9. Posizioni di una retta rispetto ad una ellisse; rette tangenti ad una ellisse; formula di
sdoppiamento.
10. Ellisse traslata.
11. Esempi ed esercizi guida per ognuno dei punti sopra indicati
7) GEOMETRIA ANALITICA – IPERBOLE
1.
2.
3.
4.
Iperbole come luogo geometrico e sua equazione.
Coordinate di fuochi e vertici, eccentricità.
Posizioni di una retta rispetto ad una iperbole;
Rette tangenti ad una iperbole; formula di sdoppiamento.
Gli alunni
L’insegnante
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