Programmazione di fisica quinta classe 2016-17

LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
PIANO ANNUALE
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 1 di 10
a.s. 2016/2017
Dipartimento di Matematica e Fisica
Programmazione di Fisica
Quinto Anno
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
1
LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
PIANO ANNUALE
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 2 di 10
Finalità della disciplina
Lo studio della Fisica mira a far acquisire allo studente le seguenti competenze:
1) Osservare e identificare fenomeni;
2) Esaminare la situazione fisica proposta, formulando ipotesi esplicative e utilizzando modelli, analogie
e leggi; saper giustificare logicamente le varie fasi del processo esaminato sia sul piano teorico che
applicativo;
3) identificare le operazioni effettuate e gli strumenti utilizzati nell’analisi di un fenomeno, fare
esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale;
4) formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la
sua risoluzione; descrivere il processo adottato per la soluzione del problema e comunicare i risultati
ottenuti valutandone la coerenza con la situazione problematica proposta.
5) Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società;
6) utilizzare in modo appropriato e corretto il linguaggio specifico;
7) Sviluppare una competenza digitale nell’uso della calcolatrice scientifica, l’elaborazione ed analisi dati
per mezzo del foglio di calcolo, la produzione di elaborati scritti e presentazioni con i software per le
presentazioni e la videoscrittura.
8) sviluppare atteggiamenti fondati sulla collaborazione interpersonale e di gruppo.
Obiettivi minimi del quinto anno (con riferimento alle indicazioni nazionali)
Lo studente completerà lo studio dell’elettromagnetismo iniziato nel corso del precedente anno
scolastico affrontando l’induzione elettromagnetica, le onde elettromagnetiche e le equazioni di Maxwell.
Gli allievi studieranno poi le conoscenze sviluppate nel XX secolo relative al microcosmo e al
macrocosmo. Lo studio della teoria della relatività ristretta di Einstein porterà lo studente a confrontarsi
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. L’affermarsi del modello del quanto di luce sarà introdotto attraverso lo studio della radiazione
termica e dell’ipotesi di Planck e sarà sviluppato da un lato con lo studio dell’effetto fotoelettrico e della
sua interpretazione da parte di Einstein, e dall’altro lato con la discussione delle teorie e dei risultati
sperimentali che evidenziano la presenza di livelli energetici discreti nell’atomo. Si passerà quindi
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
2
LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
PIANO ANNUALE
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 3 di 10
all’evidenza sperimentale della natura ondulatoria della materia, postulata da De Broglie, e al principio di
indeterminazione di Heisemberg.
Segue una scansione in moduli e unità di apprendimento degli argomenti che saranno trattati.
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
3
PIANO ANNUALE
LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 4 di 10
MODULO – Induzione elettromagnetica e Onde Elettromagnetiche.
LABORATORIO
ABILITÀ E TRAGUARDI FORMATIVI
 Capire la relazione tra campi elettrici e magnetici variabili.
 Esporre il concetto di campo elettrico indotto.
 Comprendere la fenomenologia e l’interpretazione del
fenomeno dell’induzione elettromagnetica. Analizzare e
calcolare la circuitazione del campo elettrico indotto per
mezzo della legge di Faraday-Neumann e Lenz.
 Saper interpretare la corrente indotta sulla base della forza
di Lorentz.
CONOSCENZE/CONTENUTI
 Fenomeni di induzione.
 La legge di Faraday-Neumann
 La legge di Lenz
 Campi elettrici indotti
 L’autoinduzione e la mutua induzione
 Induttanza, induttanza di una bobina.
 Circuito RL e RC in corrente continua
(transiente)
 Energia e densità di energia del campo
magnetico.
 Alternatore.
 I circuiti in corrente alternata. Il circuito
RLC, condizione di risonanza in un circuito
RLC.
 Il trasformatore
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
 Fem indotte e
correnti indotte
da moti relativi
magnetibobine
 Il verso della
corrente indotta
e la legge di
Lenz
 Il trasformatore
con misure
online
 Il transitorio
RL con misure
online
 Misura di L di
una bobina con
misure online
 Circuiti RLC
serie con
voltmetri
digitali
TE
MP
I
Ottobre/Novembre
1
TITOLO
DELL'UNITÀ
DI APPREND.
L’induzione elettromagnetica
n.°
4
PIANO ANNUALE
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 5 di 10
LABORATORIO
ABILITÀ E TRAGUARDI FORMATIVI
 Comprendere la possibilità di creare un campo elettrico
variabile con un campo magnetico variabile e viceversa
ovvero comprendere la possibilità di creare una radiazione
elettromagnetica.
 Saper descrivere le caratteristiche fondamentali delle onde
elettromagnetiche.
 Riconoscere alcune fondamentali applicazioni delle onde
elettromagnetiche.
CONOSCENZE/CONTENUTI
 Il campo magnetico indotto
 Il termine mancante: corrente di spostamento
 Equazioni di Maxwell
 Soluzione delle equazioni di Maxwell nel
vuoto: Onde elettromagnetiche
 Onde elettromagnetiche piane
 Energia delle onde elettromagnetiche
 Polarizzazione rettilinea della luce (legge di
Malus)
 Lo spettro elettromagnetico
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
TE
MP
I
Dicembre/Gennaio
2
TITOLO
DELL'UNITÀ
DI APPREND.
Le equazioni di Maxwell e le
Onde Elettromagnetiche
n.°
LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
5
PIANO ANNUALE
LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 6 di 10
MODULO – Fisica Moderna
LABORATORIO
ABILITÀ E TRAGUARDI FORMATIVI
 Comprendere la contraddizione tra meccanica ed
elettromagnetismo riguardo la cotanza della velocità
della luce.
 Comprendere la inconciliabilità tra invarianza delle
equazioni di Maxwell e le trasformazioni di Galileo.
 Riconoscere che il Principio di relatività di Einstein
generalizza quello di relatività galileiana.
 Comprendere il significato delle trasformazioni di
Einstein-Lorentz e saperle applicare.
 Analizzare la relatività del concetto di simultaneità.
 Applicare le relazioni sulla dilatazione dei tempi e
contrazione delle lunghezze.
 Comprendere quali implicazioni possono avere i
principi relativistici sui concetti di passato, presente,
futuro e sul principio di causa ed effetto.
 Rendersi conto che la teoria della relatività non è una
teoria del relativismo, ma una teoria che conduce alla
definizione di quantità invarianti.
 Comprendere le implicazioni dei principi relativistici
sui concetti di massa, quantità di moto, forza e sulla
seconda legge della dinamica.
 Comprendere il significato della relazione tra massa ed
energia stabilito dai principi relativistici rendendosi
anche conto delle possibili implicazioni tecnologiche.
 Conoscere evidenze sperimentali degli effetti
relativistici
 Risolvere i problemi di cinematica e dinamica
relativistica.
CONOSCENZE/CONTENUTI
 Problema dell’invarianza delle equazioni di
Maxwell e le trasformazioni di Einstein – Lorentz.
 Il problema della velocità della luce nell’ambito
della relatività ristretta e la formula relativistica per
l’addizione delle velocità
 Le ipotesi della relatività einsteiniana: Il Principio
di relatività di Einstein e la costanza della velocità
della luce.
 La contrazione delle lunghezze e la dilatazione dei
tempi.
 Determinazione di un evento.
 Relatività della simultaneità.
 Passato, presente, futuro nella relatività
einsteiniana.
 L’invariante relativistico spazio-temporale.
 Dinamica relativistica: massa e secondo principio
della dinamica nella relatività speciale
 Energia relativistica. La correlazione tra massa ed
energia.
 L’invariante relativistico energia-quantità di moto.
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
TEM
PI
Gennaio/Febbraio
1
TITOLO
DELL'UNITÀ
DI APPREND.
Relatività Ristretta
n.°
6
PIANO ANNUALE
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 7 di 10
LABORATORIO
ABILITÀ E TRAGUARDI FORMATIVI
CONOSCENZE/CONTENUTI
 Comprendere i limiti della fisica classica di fronte
all’emergere di nuove evidenze sperimentali.
 Conoscere l’ipotesi del quanto di Planck e l’ipotesi del
quanto di energia di Einstein.
 Conoscere il modello di atomo quantizzato di Bohr che
ha permesso di spiegare la discontinuità degli spettri
atomici di emissione.
 Cogliere il duplice aspetto ondulatorio e corpuscolare
della radiazione e delle particelle e comprendere il
significato dell’ipotesi di De Broglie.
 Acquisire il significato del principio di
indeterminazione di Heisemberg.
 Rendersi conto della nuova descrizione delle particelle e
della materia intrinsecamente probabilistica.
 Lo spettro di corpo nero e l’ipotesi di Planck.
 L’effetto fotoelettrico e l’interpretazione data da
Einstein.
 L’effetto Compton.
 Quantizzazione della carica elettrica ed esperienza
di Millikan
 Scoperta dell’elettrone e modello atomico di
Thomson.
 Esperienza di Rutherford e il modello atomico di
Rutherford.
 Il modello quantistico di Bohr dell’atomo.
 L’esperimento di Franck ed Hertz
 Dualismo onda corpuscolo della luce e della
materia.
 Lunghezza d’onda di De Broglie, stabilità degli
atomi e livelli energetici.
 Livelli energetici dell’atomo di idrogeno.
 Il principio di indeterminazione di Heisemberg.
 Numeri quantici.
 Lo spin dell’elettrone, e il numero quantico di spin.
 Momenti angolari e momenti dipolari magnetici.
 L’esperimento di Stern e Gerlach
 Risonanza magnetica
 Il Principio di Pauli
 L’idea di complementarità.
 Equazione di Schroedinger e semplici applicazioni
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
TEM
PI
Febbraio/Aprile
2
TITOLO
DELL'UNITÀ
DI APPREND.
Fisica Quantistica
n.°
LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
7
PIANO ANNUALE
LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 8 di 10
Cenni di microcosmo e macrocosmo.
Approfondimenti a scelta di Fisica moderna.
Ciascun docente potrà inoltre sviluppare nei mesi di aprile-maggio a sua scelta uno dei
seguenti temi:
- Elementi di Fisica Nucleare e Radioattività
- Particelle elementari e Modello Standard
- Relatività Generale
- Big Bang e Cosmogenesi.
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
8
PIANO ANNUALE
LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 9 di 10
Metodi/Attività
 Lezioni dialogiche, anche con l’uso di presentazioni e schede di lavoro.
 Attività laboratoriale in classe e in laboratorio di fisica e di informatica.
 Utilizzo del foglio elettronico per l’elaborazione ed analisi dei dati di un esperimento.
 Problem – solving.
 Lezioni integrative con audiovisivi e simulazioni interattive al computer.
 Risoluzione di problemi e quesiti.
 Esercitazioni individuali e di gruppo.
 Lavori di ricerca e/o approfondimento, individuali e di gruppo anche utilizzando gli strumenti
offerti dalla rete.
 Costruzione di mappe concettuali.
 Stesura di relazioni e presentazioni sul lavoro svolto utilizzando software per la videoscrittura e le
presentazioni.
Strumenti
 Laboratorio di fisica e di informatica.
 Libri di testo, dispense, materiali online.
 Utilizzo della smart-board.
 Strumenti informatici di simulazione ed analisi (applicativi Java, Excel, Interactive Physics, etc.)
 Audiovisi.
 Learning objects.
Verifiche
Prove non strutturate (prove a stimolo aperto e risposta aperta):
 Interrogazione orale;
Prove semistrutturate (prove a stimolo chiuso e risposta aperta):
 Domande strutturate;
 Trattazione sintetica di argomenti;
 Quesiti a risposta singola;
 Risoluzione di esercizi;
 Relazioni.
 Problemi.
Prove strutturate (prove a stimolo chiuso e risposta chiusa):
 Test vero/falso;
 Test a risposta multipla;
 Test a completamento o integrazione;
 Test confronto-abbinamento;
Prove laboratoriali:
 Compilazione schede di laboratorio;
 Relazioni su esperimenti di laboratorio;
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
9
PIANO ANNUALE


LICEO SCIENTIFICO STATALE
“ S. CANNIZZARO”
Via Gen. Arimondi 14 90143
PALERMO
Data di emissione: 01.10.2016
Pagina 10 di 10
Realizzazione di presentazioni in PowerPoint;
Realizzazione di tesine, ricerche, mappe concettuali.
Rubrica per la valutazione delle competenze in fisica da utilizzare in itinere nella valutazione
considerando di volta in volta le competenze attivate.
Indicatori per la valutazione dei Problemi, dei “Compiti di Realtà”, delle “Prove Esperte”, delle
Relazioni di Esperienze di Laboratorio, delle Verifiche Orali:
1) Competenza digitale. Usare la calcolatrice scientifica; produrre elaborati con il foglio di
calcolo, i software per le presentazioni e la videoscrittura. Saper ricercare informazioni su
Internet utilizzando i motori di ricerca.
2) Esaminare la situazione fisica proposta formulando le ipotesi esplicative attraverso modelli
o analogie o leggi.
3) Formalizzare situazioni problematiche e applicare gli strumenti matematici e disciplinari
rilevanti per la loro risoluzione.
4) Interpretare e/o elaborare i dati proposti, anche di natura sperimentale, verificandone la
pertinenza al modello scelto.
5) Descrivere il processo risolutivo adottato e comunicare i risultati ottenuti valutandone la
coerenza con la situazione problematica proposta.
6) Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società.
Indicatori per la valutazione dei Quesiti ed Esercizi:
1) Comprensione e conoscenza. Conoscere i contenuti. Comprendere la richiesta.
2) Abilità logiche e risolutive. Scegliere strategie risolutive adeguate. Usare un linguaggio
appropriato.
3) Correttezza dello svolgimento. Eseguire calcoli corretti. Applicare tecniche e procedure,
anche grafiche, corrette.
4) Argomentazione. Giustificare e commentare le scelte effettuate.
5) Valutazione. Formulare autonomamente giudizi critici e di metodo.
Tel 091347266 - Fax 091307957
E-mail [email protected] - Sito Web www.cannizzaro.palermo.it
Codice Fiscale 8001448082
10