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Nucleo Classe terza Lavoro ed energia Conoscenze • Lavoro compiuto da una forza costante. • Lavoro compiuto da una forza variabile. • Energia Cinetica. • Forze conservative e non conservative • Energia Potenziale gravitazionale. • Energia potenziale elastica • Energia meccanica e sua conservazione. • Potenza. Abilità • Calcolare il lavoro di una o più forze costanti. • Applicare il teorema dell’energia cinetica. • Valutare l’energia potenziale di un corpo. • Descrivere trasformazioni di energia da una forma all’altra. • Applicare la conservazione dell’Energia meccanica per risolvere problemi sul moto. • Risolvere problemi utilizzando la Potenza. Obiettivi specifici d’apprendimento Lo studente: • Acquisirà il concetto di lavoro e imparerà a distinguere tra forze conservative e non conservative • Imparerà il legame tra forze conservative ed energia potenziale • Comprenderà che l’energia potenziale è strettamente legata alla configurazione del sistema • Comprenderà che l’energia è uno dei concetti fondanti della fisica e che molte situazioni possono essere descritte tramite le trasformazioni di energia da una forma all’altra • Imparerà ad individuare il principio di conservazione dell’energia in situazioni di vita quotidiana . Competenze disciplinari Competenze PECUP • Osservare e identificare fenomeni • Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di • Comprendere le strutture portanti dei procedimenti argomentativi e dimostrativi della matematica, anche attraverso la padronanza del linguaggio logico-formale; usarle in particolare nell’individuare e risolvere problemi di varia natura; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali e, anche Competenze di cittadinanza • Imparare ad imparare • Progettare: • Agire in modo autonomo e responsabile • Comunicare • Collaborare e partecipare • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni • Acquisire ed interpretare l’informazione modelli. • Comprendere e valutare le scoperte scientifiche e tecnologiche della società contemporanea Impulso, quantità di moto e dinamica rotazionale • Impulso di una forza. • Quantità di moto. • Teorema dell’Impulso. • Conservazione della quantità di moto. • Urti in una dimensione e in due dimensioni. • Centro di massa • I corpi rigide ed il moto di rotazione. • Grandezze • Calcolare l’Impulso di una forza. • Calcolare la Quantità di moto di un corpo. • Descrivere la relazione tra impulso e variazione della quantità di moto. • Valutare la natura delle forze interne ed esterne di un sistema. • Discutere sul moto del Centro di massa di un sistema isolato e Non isolato. • Calcolare le grandezze angolari di spostamento, velocità e accelerazione. • Individuare le cause del moto rotatorio Lo studente : • Imparerà a descrivere sistemi di corpi che interagiscono • estenderà le leggi della dinamica a sistemi di corpi • estenderà il concetto di equilibrio, già studiato per il punto materiale, a un corpo esteso rigido • imparerà a descrivere il moto introducendo grandezze diverse • approfondirà la conoscenza delle grandezze vettoriali, necessarie per la descrizione del moto di un corpo rigido • approfondirà il concetto di modello • Osservare e identificare fenomeni • Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali; • Saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana • Comprendere le strutture portanti dei procedimenti argomentativi e dimostrativi della matematica, anche attraverso la padronanza del linguaggio logico-formale; usarle in particolare nell’individuare e risolvere problemi di varia natura; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione • Progettare: • Comunicare • Collaborare e partecipare • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni • Acquisire ed interpretare l’informazione angolari e grandezze tangenziali. • Momento di una forza • Equilibrio di un corpo rigido • Momento angolare e sua conservazione La Gravitazione • Modelli cosmologici. • Leggi di Keplero • Legge di Newton sulla gravitazione • Calcolare il Momento di una o più forze. • Descrivere l’equilibrio dei corpi rigidi. • Calcolare il Momento di inerzia. • Applicare i principi della dinamica per il moto di rotazione • Applicare le leggi di Keplero. • Applicare la legge di gravitazione universale. • Calcolare le grandezze che caratterizzano il moto dei pianeti • Valutare l’energia ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. • Comprendere e valutare le scoperte scientifiche e tecnologiche della società contemporanea Lo studente : • Affronterà lo studio della gravitazione partendo dall’analisi dei modelli cosmologi e approfondirà, anche con l’ausilio della storia e della filosofia, il dibattito del XVI e XVII • Formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi • Formalizzare un problema di fisica e applicare gli per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali e, anche attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali; • Saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana • Aver acquisito una formazione culturale equilibrata nei due versanti linguisticostorico-filosofico e scientifico; • Comunicare • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni • Acquisire ed interpretare universale. • Campo gravitazionale • Moto dei satelliti. • Energia Potenziale gravitazionale. potenziale gravitazionale di semplici sistemi di corpi. secolo sui sistemi cosmologici • Acquisirà il concetto di interazione a distanza e comincerà a familiarizzare con il concetto di campo. • Approfondirà le leggi di Keplero, spiegandole alla luce della legge newtoniana della legge di gravitazione universale strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Comprendere e valutare le scoperte scientifiche e tecnologiche della società contemporanea comprendere i nodi fondamentali dello sviluppo del pensiero, anche in dimensione storica, e i nessi tra i metodi di conoscenza propri della matematica e delle scienze sperimentali e quelli propri dell’indagine di tipo umanistico; • Saper cogliere i rapporti tra il pensiero scientifico e la riflessione filosofica; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali e, anche l’informazione Dinamica dei fluidi • Moto stazionario di un fluido • Equazione di continuità. • Equazione di Bernoulli. • Effetto Venturi. • Moto di un fluido viscoso. • Applicare l’equazione di continuità e quella di Bernoulli nella risoluzione dei problemi proposti • Esprimere l’equazione di Bernoulli, sottolineandone l’aspetto di legge di conservazione. • Descrivere il moto di un fluido viscoso. Lo studente: • Proseguirà lo studio dei fluidi già affrontato nel corso del primo biennio, estendendo le leggi di conservazione alla meccanica dei fluidi • Imparerà a riconoscere nelle applicazioni tecnologiche relative ai fluidi i principi studiati • Osservare e identificare fenomeni • formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi • Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali; • Saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali e, anche attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una padronanza dei • Imparare ad imparare • Comunicare • Risolvere problemi • Acquisire ed interpretare l’informazione Termologia • Temperatura e Calore. • Equilibrio termico. • Dilatazione termica. • Capacità termica e calore specifico • Modalità di • Conoscere ed utilizzare le scale termiche • Comprendere il fenomeno della dilatazione a livello macroscopico e microscopico. • Descrivere processi e trasformazioni delle variabili macroscopiche dei Gas. Lo studente: • Imparerà a definire da un punto di vista macroscopico e microscopico, le grandezze temperatura e calore, introducendo il concetto di equilibrio termico e trattando i passaggi di stato. • Studierà i fenomeni termici familiarizzando con la sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. • Comprendere e valutare le scoperte scientifiche e tecnologiche della società contemporanea • Osservare e identificare fenomeni • formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi • Formalizzare un problema di fisica e applicare gli linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali; • Saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana • Aver acquisito una formazione culturale equilibrata nei due versanti linguisticostorico-filosofico e scientifico; comprendere i nodi fondamentali dello sviluppo del • Imparare ad imparare • Progettare: • Comunicare • Collaborare e partecipare • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni • Acquisire ed trasferimento di energia termica • Teoria cinetica dei Gas. • Gas perfetti e loro trasformazioni • Equipartizione dell’energia • Calori specifici dei Gas Perfetti. • Cenni storici • Comprendere il significato microscopico della Pressione e della Temperatura. • Correlare grandezze microscopiche e macroscopiche • Descrive il calore come energia in transito • Descrivere i meccanismi di trasferimento dell’energia termica. semplificazione concettuale (modello) del gas perfetto e con la relativa teoria cinetica; potrà così vedere come il paradigma newtoniano sia in grado di connettere l’ambito microscopico a quello macroscopico. • Acquisirà il principio di equipartizione dell’energia e grazie ad esso comprenderà la dipendenza dei calori specifici di un gas dai suoi gradi di libertà. strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. pensiero, anche in dimensione storica, e i nessi tra i metodi di conoscenza propri della matematica e delle scienze sperimentali e quelli propri dell’indagine di tipo umanistico; • Saper cogliere i rapporti tra il pensiero scientifico e la riflessione filosofica; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali e, anche attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una interpretare l’informazione Termodinamica • Energia interna. • Principio zero della termodinamica. • Primo principio della termodinamica • Lavoro termodinamico. • Trasformazioni termodinamiche e cicli • Macchine termiche • Secondo principio della termodinamica • Entropia • Valutare le condizioni di equilibrio termico di un sistema • Applicare il primo principio della termodinamica • Descrivere cicli termodinamici • Calcolare il rendimento di una macchina termica • Saper spiegare il secondo principio della termodinamica nei suoi due enunciati • Calcolare la variazione di entropia di un sistema e dell’ambiente • Spiegare in termini microscopici le variazioni di entropia Lo studente: • Potrà generalizzare la legge di conservazione dell’energia, grazie allo studio dei principi della termodinamica • Comprenderà i limiti intrinseci alle trasformazioni tra forme di energia, anche nelle loro implicazioni tecnologiche, in termini quantitativi e matematicamente formalizzati. • Comprenderà il significato microscopico di entropia e imparerà a interpretare in termini probabilistici il concetto di disordine • Osservare e identificare fenomeni • formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi • Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali; • Saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana • Aver acquisito una formazione culturale equilibrata nei due versanti linguisticostorico-filosofico e scientifico; comprendere i nodi fondamentali dello sviluppo del pensiero, anche in dimensione storica, e i nessi tra i metodi di conoscenza propri della matematica e delle scienze sperimentali e quelli propri dell’indagine di tipo umanistico; • Saper cogliere i • Imparare ad imparare • Progettare • Agire in modo autonomo e responsabile • Comunicare • Collaborare e partecipare • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni • Acquisire ed interpretare l’informazione inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. • Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive rapporti tra il pensiero scientifico e la riflessione filosofica; • Comprendere le strutture portanti dei procedimenti argomentativi e dimostrativi della matematica, anche attraverso la padronanza del linguaggio logico-formale; usarle in particolare nell’individuare e risolvere problemi di varia natura; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali e, anche attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali; • Essere consapevoli delle ragioni che hanno prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico nel tempo, in relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, con attenzione critica alle dimensioni tecnicoapplicative ed etiche delle conquiste scientifiche, in particolare quelle più recenti; • Saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana Nucleo Classe quarta Onde: suono e luce Conoscenze • Fenomeni ondulatori: grandezze e descrizione • Principio di sovrapposizion e e sue conseguenze • Il suono e le sue caratteristiche • Riflessione • Effetto Doppler. • Onde luminose • Riflessione, rifrazione, interferenza e diffrazione della luce Abilità • Individuare le caratteristiche di un’onda • Determinare le relazioni tra le grandezze fisiche che descrivono un’onda • Osservare e descrivere fenomeni di riflessione e di rifrazione • Descrivere le proprietà delle onde armoniche in relazione alla sorgente e al mezzo • Ragionare sul principio di sovrapposizione e definire l’interferenza costruttiva e distruttiva . • Osservare e spiegare la diffrazione della luce attraverso fenditure semplici e multiple. • Osservare e spiegare fenomeni d’interferenza della luce. • Interpretare i fenomeni di diffrazione e di interferenza secondo il modello ondulatorio della luce Obiettivi specifici d’apprendimento Competenze disciplinari Competenze PECUP Lo studente: • Affronterà lo studio dei fenomeni ondulatori cominciando con le onde meccaniche; • Imparerà a identificare le grandezze caratteristiche e le loro relazioni e acquisirà l’adeguato formalismo matematico; • Esaminerà i fenomeni relativi alla loro propagazione con particolare attenzione alla sovrapposizione, interferenza e diffrazione. In questo contesto inoltre, familiarizzerà con il suono (come esempio di onda meccanica a lui familiare ) e completerà lo studio della luce con quei fenomeni che ne evidenziano la natura ondulatoria • Osservare e identificare fenomeni • Formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi • Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili • Aver acquisito una formazione culturale equilibrata nei due versanti linguisticostorico-filosofico e scientifico; comprendere i nodi fondamentali dello sviluppo del pensiero, anche in dimensione storica, e i nessi tra i metodi di conoscenza propri della matematica e delle scienze sperimentali e quelli propri dell’indagine di tipo umanistico; • Comprendere le strutture portanti dei procedimenti argomentativi e dimostrativi della Competenze di cittadinanza • Imparare ad imparare • Progettare • Comunicare • Collaborare e partecipare • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni • Acquisire ed interpretare l’informazione • Interpretare il fenomeno della polarizzazione • Riconoscere l’importanza delle applicazioni dell’effetto Doppler in molte situazioni della vita reale. significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. • Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive matematica, anche attraverso la padronanza del linguaggio logico-formale; usarle in particolare nell’individuare e risolvere problemi di varia natura; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali e, anche attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze Elettromagnetismo Classe IV • Interazione elettrostatica: legge di Coulomb • Campo elettrico • Campo generato da distribuzioni discrete e continue di cariche • Teorema di Gauss • Energia potenziale elettrica • Potenziale elettrico • Circuitazione del campo elettrico • I condensatori • Corrente elettrica • Leggi di Ohm • Principi di Kirchhoff e circuiti • Formulare e descrivere la legge di Coulomb. • Definire il concetto di campo e, in particolare, di campo elettrico • Calcolare il campo elettrico generato da una distribuzione discreta di cariche • Applicare il teorema di Gauss a semplici casi • Confrontare campo elettrico e campo gravitazionale • Riconoscere la forza elettrica come forza conservativa • Calcolare l’energia potenziale e il potenziale di semplici distribuzioni di cariche • Descrivere la conduzione elettrica nei metalli • Comprendere il significato delle leggi di Ohm • Riconoscere nei principi di Kirchhoff le Lo studente: • Affronterà lo studio delle interazioni elettriche e magnetiche partendo dall’interazione a distanza, già introdotta nello studio della gravitazione, • Imparerà il concetto di campo, inteso come superamento dell’azione a distanza e comincerà a comprenderne l’importanza e le potenzialità e l’importanza • Affronterà lo studio delle interazioni elettrostatiche anche dal punto di vista energetico, • Imparerà ad applicare il principio di conservazione dell’energia in problemi e situazioni in cui sono presenti forze elettriche • Affronterà lo studio dei circuiti, partendo dalla descrizione del moto degli elettroni di conduzione nei metalli e imparerà a risolvere circuiti in sperimentali; • Saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana • Osservare e • Aver acquisito identificare una formazione fenomeni culturale • Formulare ipotesi equilibrata nei esplicative due versanti utilizzando linguisticomodelli, analogie storico-filosofico e leggi e scientifico; • Formalizzare un comprendere i problema di fisica nodi e applicare gli fondamentali strumenti dello sviluppo del matematici e pensiero, anche in disciplinari dimensione rilevanti per la storica, e i nessi sua risoluzione. tra i metodi di • Fare esperienza e conoscenza rendere ragione propri della dei vari aspetti matematica e del metodo delle scienze sperimentale, sperimentali e dove quelli propri l’esperimento è dell’indagine di inteso come tipo umanistico; interrogazione • Comprendere le ragionata dei strutture portanti fenomeni dei procedimenti naturali, scelta argomentativi e delle variabili dimostrativi della • Imparare ad imparare • Progettare • Comunicare • Collaborare e partecipare • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni • Acquisire ed interpretare l’informazione Campo magnetico • Circuito RC • Effetto Joule leggi di conservazione • Risolvere semplici circuiti • Discutere il bilancio energetico di un circuito • Descrivere le fasi di carica e di scarica di un circuito RC • Il campo magnetico: definizione e caratteristiche . • Interazione magnete corrente e correntecorrente • Campo • Definire il campo magnetico e individuarne le proprietà • Confrontare campo magnetico e campo elettrico. • Rappresentare il campo magnetico mediante linee di forza corrente continua Lo studente: • Affronterà lo studio delle interazioni magnetiche partendo dalla forza di Lorentz e dal suo confronto con la legge di Coulomb, in tal modo si giungerà alla definizione operativo del campo significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. • Comprendere e valutare le scoperte scientifiche e tecnologiche della società contemporanea matematica, anche attraverso la padronanza del linguaggio logico-formale; usarle in particolare nell’individuare e risolvere problemi di varia natura; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Saper cogliere la potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana. • Osservare e identificare fenomeni • formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi • Formalizzare un problema di fisica • Comprendere le strutture portanti dei procedimenti argomentativi e dimostrativi della matematica, anche attraverso la padronanza del linguaggio logico-formale; • Imparare ad imparare • Progettare • Comunicare • Collaborare e partecipare • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni magnetico prodotto da correnti . • Teorema di Gauss. • Teorema di Ampére • Proprietà magnetiche dei materiali. . • Analizzare il moto di una particella carica all’interno di un campo magnetico uniforme. • Determinare il vettore campo magnetico generato da correnti (fili rettilinei, spire e solenoidi) • Enunciare il Teorema di Gauss per il campo magnetico e discuterne le implicazioni • Enunciare il Teorema di Ampère e discuterne le implicazioni • Enunciare e discutere le equazioni di Maxwell per campi statici • Interpretare a livello microscopico le differenze tra materiali ferromagnetici, diamagnetici e paramagnetici. magnetico • Studierà le proprietà di esempi significativi di campo magnetico • Confronterà, quindi, i due campi, elettrico e magnetico, individuandone analogie e differenze giungendo alla formalizzazione delle equazioni di Maxwell per campi statici e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. • Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive usarle in • Acquisire ed particolare interpretare nell’individuare e l’informazione risolvere problemi di varia natura; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali (chimica, biologia, scienze della terra, astronomia) e, anche attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali; • Saper cogliere la potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana. Nucleo Classe V Conoscenze • Induzione elettromagnetica • Energia e densità di energia del campo magnetico • Corrente di spostamento e campo elettrico Il campo indotto elettromagnetico • Equazioni di Maxwell per campi non i statici. • Onde elettromagnetiche • Lo spettro elettromagnetico. Abilità • Spiegare il fenomeno dell’induzione elettromagnetica • Formulare e dimostrare la legge di Faraday Neumann • Formulare la legge di Lenz • Analizzare i fenomeni di autoinduzione e di mutua induzione • Rappresentare semplici circuiti in corrente alternata e discuterne il bilancio energetico • Determinare valori efficaci della corrente e della d.d.p di circuiti in corrente alternata Obiettivi specifici d’apprendimento Lo studente: • completerà lo studio dell’elettromagnetismo con l’induzione magnetica e le sue applicazioni, per giungere, privilegiando gli aspetti concettuali, alla sintesi costituita dalle equazioni di Maxwell. Lo studente affronterà anche lo studio delle onde elettromagnetiche, della loro produzione e propagazione, dei loro effetti e delle loro applicazioni nelle varie bande di frequenza. Competenze disciplinari Competenze PECUP • Osservare e identificare fenomeni • Formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi • Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione • Saper cogliere i rapporti tra il pensiero scientifico e la riflessione filosofica; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali (chimica, biologia, scienze della terra, astronomia) e, Competenze di cittadinanza • Imparare ad imparare • Progettare • Comunicare • Collaborare e partecipare • Agire in modo autonomo e responsabile • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. • Comprendere e valutare le scoperte scientifiche e tecnologiche della società contemporanea anche attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali; • Essere consapevoli delle ragioni che hanno prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico nel tempo, in relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, con attenzione critica alle dimensioni tecnicoapplicative ed etiche delle conquiste scientifiche, in particolare quelle più recenti. Fisica Moderna • La relatività ristretta • Il problema della velocità della luce • L’esperimento di MichelsonMorley • Gli assiomi della teoria della relatività ristretta • Le trasformazioni di Lorentz • La contrazione delle lunghezze e la dilatazione dei tempi • L’invariante relativistico spaziotemporale • La composizione delle velocità • Equivalenza massa ed energia • L’invariante relativistico energia-quantità di moto • Descrivere e discutere l’esperimento di Michelson-Morley. • Formulare gli assiomi della relatività ristretta • Comprendere il significato delle trasformazioni di Lorentz e saperle applicare. • Comprendere quali implicazioni possono avere i principi relativistici sui concetti di passato, presente, futuro e sul principio di causa ed effetto. • Comprendere il significato degli invarianti relativistici • Formulare le espressioni dell’energia totale, della massa e della quantità di moto in meccanica relativistica. • Comprendere le implicazioni dei principi relativistici sui concetti di massa, quantità di moto, forza ed energia • Analizzare la composizione delle velocità alla luce della teoria della relatività Lo studente: • Studierà la teoria della relatività ristretta di Einstein confrontandosi con la simultaneità degli eventi, la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze; l’aver affrontato l’equivalenza massa-energia gli permetterà di sviluppare un’interpretazione energetica dei fenomeni nucleari (radioattività, fissione, fusione). • Affronterà il modello del quanto di luce attraverso lo studio della radiazione termica e dell’ipotesi di Planck (affrontati anche solo in modo qualitativo), • Approfondirà il tema della quantizzazione da un lato con lo studio dell’ effetto fotoelettrico e della sua interpretazione da parte di Einstein, e dall’ altro con la discussione delle teorie e dei risultati sperimentali che evidenziano la presenza di livelli energetici discreti nell’ atomo. • Studierà la natura ondulatoria della materia, postulata da De Broglie, • Osservare e identificare fenomeni • Formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi • Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. • Comprendere e valutare le scoperte scientifiche e tecnologiche della società contemporanea • Aver acquisito una formazione culturale equilibrata nei due versanti linguisticostorico-filosofico e scientifico; comprendere i nodi fondamentali dello sviluppo del pensiero, anche in dimensione storica, e i nessi tra i metodi di conoscenza propri della matematica e delle scienze sperimentali e quelli propri dell’indagine di tipo umanistico; • Saper cogliere i rapporti tra il pensiero scientifico e la riflessione filosofica; • Comprendere le strutture portanti dei procedimenti argomentativi e dimostrativi della matematica, anche attraverso la padronanza del • Imparare ad imparare • Comunicare • Collaborare e partecipare • Agire in modo autonomo e responsabile • Risolvere problemi • Individuare collegamenti e relazioni • Acquisire ed interpretare l’informazione • Comprendere il significato della relazione tra massa ed energia e le sue possibili implicazioni tecnologiche La crisi della fisica classica • La radiazione di corpo nero e l’ipotesi di Planck • Effetto fotoelettrico • Effetto Compton • Il modello di Bohr dell’atomo d’idrogeno • L’esperimento di Franck ed Hertz • Comprendere i limiti della fisica classica dinanzi all’evidenza di nuovi risultati sperimentali • Conoscere la legge di Wien • Formulare e spiegare l’ipotesi di Planck • Comprendere l’ipotesi di Einstein per la spiegazione delle proprietà dell’effetto fotoelettrico • Conoscere e illustrare il modello di Bohr per l’atomo d’idrogeno • Confrontare il modello planetario e il modello di Bohr La meccanica quantistica • L’ipotesi di De Broglie e la natura ondulatoria della materia • Illustrare il dualismo onda-corpuscolo e formulare la relazione di de Broglie. • Comprendere il significato del principio di partendo dalle evidenze sperimentali linguaggio logicoformale; usarle in particolare nell’individuare e risolvere problemi di varia natura; • Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di problemi; • Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e naturali e, anche attraverso l’uso sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali; • Essere consapevoli consapevoli delle ragioni che hanno • Il principio di indeterminazion e di Heisenberg • L’equazione di Schrodinger (cenni) • L’atomo d’idrogeno e principio di esclusione di Pauli • • • • • • indeterminazione di Heisenberg Comprendere il significato dell’ipotesi di De Broglie Cogliere il duplice aspetto ondulatorio e corpuscolare delle particelle Comprendere il significato di ampiezza di probabilità Comprendere la natura intrinsecamente probabilistica della descrizione quantistica della materia Identificare i numeri quantici che determinano l’orbita ellittica e la sua orientazione Discutere i limiti di applicabilità della fisica classica e moderna prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico nel tempo, in relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, con attenzione critica alle dimensioni tecnicoapplicative ed etiche delle conquiste scientifiche, in particolare quelle più recenti; • Saper cogliere le potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana
