SECONDO BIENNIO FISICA (Liceo Scientifico)

SECONDO BIENNIO
FISICA (Liceo Scientifico)
Abilità
• ESSERE IN GRADO DI
ESAMINARE UNA SITUAZIONE FISICA
FORMULANDO IPOTESI ESPLICATIVE ATTRAVERSO MODELLI
O ANALOGIE O LEGGI
• ESSERE IN GRADO DI
FORMALIZZARE MATEMATICAMENTE UN
PROBLEMA FISICO E
APPLICARE GLI
STRUMENTI MATEMATICI E DISCIPLINARI RILEVANTI PER
LA LORO RISOLUZIONE
• ESSERE IN GRADO DI
INTERPRETARE E/O
ELABORARE DATI,
ANCHE DI NATURA
SPERIMENTALE, VE-
⁻ Distinguere le grandezze scalari da quelle vettoriali.
⁻ Studiare il moto dei proiettili.
⁻ Calcolare le grandezze caratteristiche del moto circolare uniforme.
⁻ Comprendere il concetto di forza centripeta e di forza centrifuga.
⁻ Comprendere il moto armonico.
⁻ Calcolare il lavoro fatto da una forza costante e da forze dissipative.
⁻ Calcolare la potenza impiegata.
⁻ Ricavare l’energia cinetica di un corpo in relazione al lavoro svolto.
⁻ Calcolare l’energia potenziale gravitazionale e l’energia potenziale elastica.
⁻ Applicare il principio di conservazione dell’energia meccanica.
⁻ Calcolare il lavoro delle forze non conservative e il teorema lavoro-energia.
⁻ Calcolare la quantità di moto di un corpo e l’impulso di una forza.
⁻ Applicare la legge di conservazione della quantità di moto.
⁻ Analizzare casi di urti.
⁻ Utilizzare le leggi di Keplero nello studio del moto dei corpi celesti.
⁻ Applicare la legge di gravitazione di Newton.
⁻ Comprendere la distinzione tra massa inerziale e massa gravitazionale.
⁻ Calcolare la pressione esercitata dai liquidi.
⁻ Applicare le leggi di Pascal, Stevino, Archimede nello studio dell’equilibrio
dei fluidi.
⁻ Analizzare le condizioni di galleggiamento dei corpi.
⁻ Comprendere il ruolo della pressione atmosferica.
⁻ Calcolare le variazioni di dimensione dei corpi solidi e liquidi sottoposti a
riscaldamento.
⁻ Riconoscere i diversi tipi di trasformazione dei gas.
⁻ Applicare le leggi di Boyle e di Gay-Lussac alle trasformazioni di un gas.
⁻ Riconoscere le caratteristiche di un gas perfetto e saperne utilizzare
l’equazione di stato.
⁻ Utilizzare la legge di Avogadro.
⁻ Distinguere tra capacità termica dei corpi e calore specifico delle sostanze.
⁻ Distinguere i diversi modi di trasmissione del calore.
⁻ Comprendere il meccanismo di azione dell’effetto serra naturale.
Conoscenze
⁻ I vettori e gli scalari.
⁻ Il moto di un proiettile.
⁻ Il moto armonico.
⁻ Il lavoro e la potenza.
⁻ L’energia cinetica, l’energia potenziale e la conservazione dell’energia meccanica.
⁻ La quantità di moto, l’impulso di una forza e la conservazione della quantità di moto.
⁻ La quantità di moto negli urti.
⁻ Il momento angolare e il momento d’inerzia.
⁻ Le leggi di Keplero e la legge di gravitazione universale.
⁻ I concetti di massa inerziale e massa gravitazionale.
⁻ Il campo gravitazionale.
⁻ I fluidi.
⁻ La legge di Archimede.
⁻ La corrente in un fluido e l’equazione di Bernoulli.
⁻ La temperatura e le scale.
⁻ La dilatazione termica.
⁻ Le trasformazioni di un gas e leggi di Boyle e di GayLussac.
⁻ Il gas perfetto.
⁻ Lavoro e calore.
⁻ Capacità termica, calore specifico e il potere calorifico.
⁻ La conduzione del calore; l’effetto serra.
⁻ Passaggi tra stati di aggregazione.
⁻ Gli scambi di energia.
⁻ L’energia interna di un sistema fisico.
⁻ Il principio zero della termodinamica.
⁻ Le trasformazioni.
⁻ Il lavoro termodinamico.
⁻ I principi della termodinamica.
⁻ Il teorema e il ciclo di Carnot.
RIFICANDONE LA
PERTINENZA AL MODELLO SCELTO
• ESSERE IN GRADO DI
DESCRIVERE IL PROCESSO ADOTTATO
PER LA SOLUZIONE DI
UN PROBLEMA E DI
COMUNICARE I RISULTATI OTTENUTI
VALUTANDONE LA
COERENZA CON LA
SITUAZIONE PROBLEMATICA PROPOSTA
⁻ Comprendere come avvengono i passaggi tra i vari stati di aggregazione
della materia.
⁻ Calcolare l’energia necessaria per realizzare i cambiamenti di stato.
⁻ Indicare le variabili che identificano lo stato termodinamico di un sistema
⁻ Definire il lavoro termodinamico.
⁻ Descrivere le principali trasformazioni di un gas perfetto, come applicazioni del primo principio.
⁻ Definire le trasformazioni cicliche.
⁻ Descrivere il principio di funzionamento di una macchina termica.
⁻ Descrivere il bilancio energetico di una macchina termica.
⁻ Definire il rendimento di una macchina termica.
⁻ Descrivere il ciclo di Carnot.
⁻ Mettere a confronto i primi due enunciati del secondo principio e dimostrare la loro equivalenza.
⁻ Analizzare e descrivere il funzionamento delle macchine termiche di uso
quotidiano nella vita reale.
⁻ Definire l’entropia e descrivere le sue caratteristiche.
⁻ Formulare il quarto enunciato del secondo principio e il terzo principio della termodinamica.
⁻ Definire le onde.
⁻ Ragionare sul principio di sovrapposizione e definire ’interferenza costruttiva e distruttiva su una corda e nel piano e nello spazio.
⁻ Identificare il fenomeno dell’elettrizzazione.
⁻ Descrivere l’elettroscopio e definire la carica elettrica elementare.
⁻ Definire e descrivere l’elettrizzazione per strofinio, contatto e induzione.
⁻ Formulare e descrivere la legge di Coulomb.
⁻ Definire la costante dielettrica relativa e assoluta.
⁻ Definire il concetto di campo elettrico.
⁻ Calcolare il campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi.
⁻ Definire il concetto di flusso elettrico e formulare il teorema di Gauss per
l’elettrostatica.
⁻ Mettere a confronto campo elettrico e campo gravitazionale.
⁻ Definire l’energia potenziale elettrica e definire il potenziale elettrico.
⁻ Definire la circuitazione del campo elettrico.
⁻ Definire il condensatore e la sua capacità elettrica.
⁻ Definire la capacità elettrica.
⁻ Illustrare i collegamenti in serie e in parallelo di due o più condensatori.
⁻ Dimostrare il teorema di Coulomb.
⁻ Il motore dell’automobile e il frigorifero.
⁻ L’entropia.
⁻ Le onde.
⁻ L’interferenza.
⁻ L’ elettrizzazione.
⁻ La carica elettrica e la legge di Coulomb.
⁻ Il vettore campo elettrico.
⁻ Il flusso del campo elettrico e il teorema di Gauss.
⁻ L’energia potenziale elettrica e il potenziale elettrico.
⁻ Il teorema di Coulomb.
⁻ Capacità di un conduttore.
⁻ I condensatori in serie e in parallelo.
⁻ L’intensità della corrente elettrica.
⁻ I generatori di tensione e i circuiti elettrici.
⁻ La prima legge di Ohm e la seconda legge di Ohm.
⁻ I resistori in serie e in parallelo.
⁻ Le leggi di Kirchoff.
⁻ La trasformazione dell’energia elettrica.
⁻ La forza elettromotrice.
⁻ Effetto Joule.
⁻ I conduttori metallici
⁻ Carica e scarica di un condensatore.
⁻ L’estrazione degli elettroni da un metallo.
⁻ Effetto Volta e Seebeck.
⁻ Effetto termoelettrico ed effetto termoionico.
⁻ L’elettrolisi.
⁻ Conduzione elettrica nei gas.
⁻ Le pile e gli accumulatori.
⁻ I raggi catodici.
⁻ Definire l’intensità di corrente elettrica.
⁻ Definire il generatore ideale di tensione continua.
⁻ Formalizzare la prima legge di Ohm.
⁻ Definire la potenza elettrica.
⁻ Discutere l’effetto Joule.
⁻ Calcolare la resistenza equivalente di resistori collegati in serie e in parallelo.
⁻ Risolvere i circuiti.
⁻ Definire il lavoro di estrazione e il potenziale di estrazione.
⁻ Enunciare l’effetto Volta.
⁻ Analizzare l’importanza delle applicazioni degli effetti termoionico, fotoelettrico, Volta e Seebeck nella realtà quotidiana e scientifica.
⁻ Definire le sostanze elettrolitiche.
⁻ Discutere il fenomeno dell’emissione luminosa.
⁻ Applicare la prima legge di Ohm alle sostanze elettrolitiche.
⁻ Valutare l’utilità e l’impiego di pile e accumulatori.
⁻ Descrivere gli strumenti che utilizzano tubi a raggi catodici
⁻ Applicare le relazioni individuate al fine di risolvere i problemi proposti.
5° ANNO
Abilità
• ESSERE IN GRADO DI
ESAMINARE UNA SITUAZIONE FISICA
FORMULANDO IPOTESI
ESPLICATIVE ATTRAVERSO MODELLI O
ANALOGIE O LEGGI
• ESSERE IN GRADO DI
FORMALIZZARE MATEMATICAMENTE UN
PROBLEMA FISICO E
APPLICARE GLI STRUMENTI MATEMATICI E
DISCIPLINARI RILEVANTI PER LA LORO
RISOLUZIONE
• ESSERE IN GRADO DI
INTERPRETARE E/O
ELABORARE DATI, ANCHE DI NATURA SPERIMENTALE, VERIFICANDONE LA PERTINENZA AL MODELLO
SCELTO
FISICA (Liceo Scientifico)
⁻ Descrivere e interpretare esperimenti che mostrino il fenomeno dell’induzione
elettromagnetica.
⁻ Discutere il significato fisico degli aspetti formali dell’equazione della legge di Faraday-Neumann-Lenz.
⁻ Descrivere, anche formalmente, le relazioni tra forza di Lorentz e forza elettromotrice indotta.
⁻ Utilizzare la legge di Lenz per individuare il verso della corrente indotta e interpretare il risultato alla luce della conservazione dell’energia.
⁻ Calcolare le variazioni di flusso di campo magnetico.
⁻ Calcolare correnti e forze elettromotrici indotte utilizzando la legge di FaradayNeumann-Lenz anche in forma differenziale.
⁻ Derivare e calcolare l’induttanza di un solenoide.
⁻ Determinare l’energia associata ad un campo magnetico.
⁻ Illustrare le implicazioni delle equazioni di Maxwell nel vuoto espresse in termini di
flusso e circuitazione.
⁻ Discutere il concetto di corrente di spostamento e il suo ruolo nel quadro complessivo delle equazioni di Maxwell.
⁻ Calcolare le grandezze caratteristiche delle onde elettromagnetiche piane.
⁻ Applicare il concetto di trasporto di energia di un’onda elettromagnetica.
⁻ Descrivere lo spettro elettromagnetico ordinato in frequenza e in lunghezza
d’onda.
⁻ Illustrare gli effetti e le principali applicazioni delle onde elettromagnetiche in
funzione della lunghezza d'onda e della frequenza.
⁻ Applicare le relazioni sulla dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze e
saper individuare in quali casi si applica il limite non relativistico.
⁻ Utilizzare le trasformazioni di Lorentz.
⁻ Applicare la legge di addizione relativistica delle velocità.
⁻ Applicare l’equivalenza massa-energia in situazioni concrete tratte da esempi di
decadimenti radioattivi, reazioni di fissione o di fusione nucleare.
⁻ Illustrare come la relatività abbia rivoluzionato i concetti di spazio, tempo, materia
e Energia.
⁻ Illustrare il modello del corpo nero interpretandone la curva di emissione in base
alla legge di distribuzione di Planck.
Conoscenze
⁻ La forza magnetica e le linee del campo magnetico.
⁻ Forze tra magneti e correnti e forze tra correnti.
⁻ L’intensità del campo magnetico.
⁻ La forza magnetica su un filo percorso da corrente.
⁻ Il campo magnetico di un filo percorso da corrente.
⁻ Il campo magnetico di una spira e di un solenoide.
⁻ Il motore elettrico.
⁻ L’amperometro e il voltmetro. La forza di Lorentz.
⁻ Forza elettrica e magnetica.
⁻ Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme.
⁻ Applicazioni sperimentali del moto di cariche in campi magnetici.
⁻ Il flusso del campo magnetico.
⁻ La circuitazione del campo.
⁻ Applicazioni del teorema di Ampère.
⁻ Le proprietà magnetiche dei materiali.
⁻ Il fenomeno della induzione elettromagnetica: la forza elettromotrice indotta e sua origine.
⁻ Legge di Faraday-Neumann-Lenz.
⁻ Le correnti indotte tra circuiti.
⁻ Il fenomeno della autoinduzione e il concetto di induttanza.
⁻ Energia associata a un campo Magnetico.
⁻ Relazione tra campi elettrici e magnetici variabili.
⁻ La corrente di spostamento.
⁻ Sintesi dell’elettromagnetismo: le equazioni di Maxwell.
⁻ Onde elettromagnetiche piane e loro proprietà.
⁻ La polarizzazione delle onde elettromagnetiche.
⁻ L’energia e l’impulso trasportato da un’onda elettromagnetica.
⁻ Cenni sulla propagazione della luce nei mezzi isolanti, costante dielettrica e indice di rifrazione.
⁻ Lo spettro delle onde elettromagnetiche.
⁻ La produzione delle onde elettromagnetiche.
• ESSERE IN GRADO DI
DESCRIVERE IL PROCESSO ADOTTATO PER
LA SOLUZIONE DI UN
PROBLEMA E DI COMUNICARE I RISULTATI
OTTENUTI VALUTANDONE LA COERENZA
CON LA SITUAZIONE
PROBLEMATICA PROPOSTA
⁻ Applicare le leggi di Stefan-Boltzmann e di Wien, saperne riconoscere la natura fenomenologica.
⁻ Illustrare e applicare la legge dell’effetto Compton.
⁻ Discutere il dualismo onda-corpuscolo.
⁻ Calcolare le frequenze emesse per transizione dai livelli dell’atomo di Bohr.
⁻ Calcolare la lunghezza d’onda di una particella e confrontarla con la lunghezza
d’onda di un oggetto macroscopico.
⁻ Descrivere la condizione di quantizzazione dell'atomo di Bohr usando la relazione
di De Broglie.
⁻ Calcolare l’indeterminazione quantistica sulla posizione/quantità di moto di una
particella.
⁻ Analizzare esperimenti di interferenza e diffrazione di particelle, illustrando anche
formalmente come essi possano essere interpretati a partire dalla relazione di De
Broglie sulla base del principio di sovrapposizione.
⁻ Saper illustrare almeno un aspetto della ricerca scientifica contemporanea o dello
sviluppo della tecnologia o delle problematiche legate alle risorse energetiche.
⁻ Applicare le relazioni individuate al fine di risolvere i problemi proposti.
⁻ Le applicazioni delle onde elettromagnetiche nelle varie
bande di frequenza.
⁻ Dalla relatività galileiana alla relatività ristretta.
⁻ I postulati della relatività ristretta.
⁻ Relatività della simultaneità degli eventi.
⁻ Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze.
⁻ Evidenze sperimentali degli effetti relativistici.
⁻ Trasformazioni di Lorentz
⁻ Legge di addizione relativistica delle velocità; limite non relativistico: addizione galileiana delle velocità.
⁻ L’Invariante relativistico.
⁻ La conservazione della quantità di moto relativistica.
⁻ Massa ed energia in relatività.
⁻ L’emissione di corpo nero e l’ipotesi di Planck.
⁻ L’esperimento di Lenard e la spiegazione di Einstein
dell’effetto fotoelettrico.
⁻ L’effetto Compton.
⁻ Modello dell'atomo di Bohr e interpretazione degli spettri
atomici.
⁻ L’esperimento di Franck – Hertz.
⁻ Lunghezza d’onda di De Broglie.
⁻ Dualismo onda-particella. Limiti di validità della descrizione
classica.
⁻ Diffrazione/Interferenza degli elettroni.
⁻ Il principio di indeterminazione.
⁻ Sarà affrontato lo studio di uno o più argomenti di Fisica
Moderna nel campo dell’astrofisica, della cosmologia, delle
particelle elementari, dell’energia nucleare, dei semiconduttori, delle micro e nano-tecnologie.