Programmazione Didattica a.s. 2015/2016
MODULO
CONOSCENZE
ABILITÀ
MODULO
CONOSCENZE
ABILITÀ
[Cinematica e dinamica dei moti rettilinei e circolari. Sistemi di riferimento.]
UNITÀ ORARIE PREVISTE: 35
UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO:
• rivedere gli strumenti concettuali e le grandezze fisiche adatte alla descrizione del moto; in particolare
traiettoria, sistema di riferimento, legge oraria, velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea
• rivedere il significato e le equazioni del moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato, con i relativi
diagrammi spazio-tempo e velocità-tempo
• rivedere le condizioni generali di equilibrio di un punto materiale
• conoscere l’enunciato e comprendere il significato delle tre leggi newtoniane della dinamica
• illustrare i principi galileiani della composizione dei movimenti e comprendere il moto parabolico
• acquisire le definizioni delle grandezze che consentono di descrivere il moto circolare uniforme e accelerato
• conoscere il significato di periodo, frequenza, velocità tangenziale, velocità angolare e accelerazione centripeta
• caratterizzare la forza che consente di realizzare un moto circolare uniforme
• conoscere le caratteristiche generali del moto di un corpo su una traiettoria curva
• comprendere il significato dei termini sistema di riferimento inerziale e non inerziale
• conoscere il significato e alcuni esempi importanti di forze apparenti
• conoscere il significato di forza centripeta e forza centrifuga e chiarire la loro differenza
• conoscere alcuni effetti della rotazione terrestre
• distinguere velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea
• risolvere problemi sul moto rettilineo utilizzando le equazioni del moto e i grafici spazio-tempo e velocità-tempo
• risolvere semplici problemi di equilibrio di corpi assimilabili a punti materiali
• applicare i principi della dinamica all’analisi e alla risoluzione di problemi o spiegazione di situazioni reali
• risolvere problemi relativi al moto dei proiettili, calcolando gittata e traiettoria
• calcolare periodo, frequenza, velocità tangenziale, velocità angolare e accelerazione centripeta in un moto
circolare
• risolvere problemi sul moto circolare anche utilizzando il concetto di forza centripeta.
• confrontare in qualche semplice caso le osservazioni di osservatori inerziali con quelle di osservatori non
inerziali.
[L'energia meccanica. I principi di conservazione.]
UNITÀ ORARIE PREVISTE: 25
UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO:
• definire il lavoro come prodotto scalare e distinguere lavoro motore e lavoro resistente
• applicare i concetti di lavoro, potenza, energia cinetica, energia potenziale
• comprendere il principio di conservazione dell’energia meccanica
• conoscere le caratteristiche generali del moto di un fluido, in particolare l'equazione di continuità e l'equazione
di Bernoulli (come principio di conservazione dell’energia nei fluidi)
• conoscere la definizione di quantità di moto ed esprimere la seconda legge della dinamica nelle due
formulazioni
• conoscere la relazione tra impulso di una forza e variazione della sua quantità di moto
• comprendere il principio di conservazione della quantità di moto e applicarlo ad alcuni fenomeni significativi
(urti ed esplosioni) con particolare riferimento agli urti elastici e anelastici lungo una retta e in un piano
• acquisire il concetto di centro di massa di un corpo o sistema di corpi
• comprendere le condizioni generali di equilibrio di un corpo rigido
• conoscere la definizione e il significato del momento angolare di un corpo e le sue possibili applicazioni.
• comprendere il significato del principio di conservazione del momento angolare e saperlo applicare ad alcuni
fenomeni significativi
• conoscere il concetto di momento di inerzia e le leggi cinematiche e dinamiche del moto rotatorio
• conoscere l'espressione dell'energia cinetica nel moto rotatorio
• applicare il principio di conservazione dell'energia alla risoluzione di problemi di meccanica
• saper applicare i principi di conservazione dell’energia e della quantità di moto all’analisi di sistemi particolari
• saper ricavare la legge di conservazione della quantità di moto dai principi della dinamica.
• risolvere problemi dinamici utilizzando i concetti di impulso e di quantità di moto.
• risolvere problemi sugli urti elastici e sugli urti anelastici di corpi che si muovono lungo una retta e nel piano
• utilizzare il concetto di momento di una forza nella definizione delle condizioni di equilibrio di un corpo esteso
• individuare alcuni problemi descrivibili attraverso il momento angolare
• applicare la legge di conservazione del momento angolare di un corpo in alcuni semplici problemi relativi al
moto rotatorio
• risolvere problemi sul moto rotatorio di corpi rigidi utilizzando il momento di inerzia
• utilizzare, in relazione alle leggi dinamiche del moto rettilineo, le leggi dinamiche del moto rotatorio
• esaminare alcuni problemi del moto circolare del corpo rigido, in particolare di un corpo che rotola
MODULO
CONOSCENZE
ABILITÀ
[La gravitazione.]
UNITÀ ORARIE PREVISTE: 10
UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO:
• conoscere i passi fondamentali che condussero dalla visione di un universo geocentrico ad un universo
eliocentrico, in particolare esaminare il sistema tolemaico e il sistema copernicano, saper descrivere i contributi
di Tycho Brahe, Keplero e Galileo nell’affermazione del sistema copernicano
• comprendere il significato della legge di gravitazione universale di Newton
• conoscere il significato della costante di gravitazione universale e la nuova interpretazione dell’accelerazione di
gravità
• conoscere il concetto di campo gravitazionale
• conoscere il significato di energia potenziale di un corpo in un campo gravitazionale e la conservazione
dell'energia meccanica in un campo gravitazionale
• ricavare la legge di gravitazione universale a partire dalle leggi di Keplero e dalle leggi del moto circolare.
• calcolare la forza di gravità tra due corpi di massa e distanza note.
• saper applicare la legge di gravitazione universale alla soluzione di alcuni problemi relativi ai pianeti e ai satelliti
• calcolare l’accelerazione di gravità a diverse altezze dalla Terra e su diversi pianeti.
• applicare la legge di gravitazione di Newton al moto dei satelliti, calcolando la velocità orbitale e l’altezza del
satellite
• calcolare le masse dei pianeti o del Sole a partire dalla legge di gravitazione universale
• conoscere il significato di velocità di fuga di un corpo in un campo gravitazionale.
MODULO
CONOSCENZE
ABILITÀ
MODULO
CONOSCENZE
ABILITÀ
[I gas e la teoria cinetica.]
UNITÀ ORARIE PREVISTE: 10
UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO:
• rivedere il concetto di equilibrio termico
• comprendere le modalità con le quali si stabilisce una scala termica e le varie scale termometriche
• conoscere le leggi di dilatazione termica dei solidi e dei liquidi
• conoscere le leggi empiriche relative ai gas (Gay-Lussac, Boyle, Avogadro) e la legge generale dei gas ideali
• conoscere le ipotesi della teoria cinetica molecolare e interpretare i concetti di calore e temperatura alla luce
del comportamento dinamico delle particelle di un gas
• conoscere i limiti del modello del gas ideale per la descrizione dei gas reali
• conoscere i concetti di pressione, temperatura, numero di moli nell’analisi macroscopica dei sistemi
• conoscere la teoria cinetica dei gas e il principio di equipartizione dell’energia
• conoscere la relazione tra temperatura di un gas e energia cinetica media delle molecole
• conoscere la velocità quadratica media delle particelle di un gas e la distribuzione delle velocità molecolari
• conoscere la fenomenologia e l’interpretazione del moto browniano
• correlare i concetti di massa atomica, massa molecolare, numero di moli con le quantità in grammi di una
sostanza
• utilizzare le leggi dei gas per determinare volume, pressione, temperatura, densità di un gas ideale
• esporre le ipotesi del modello di gas perfetto, i risultati della teoria cinetica e le prove sperimentali
• applicare in semplici situazioni i risultati delle teoria cinetica dei gas, in particolare la relazione tra temperatura
e velocità quadratica media delle particelle di un gas
[I principi della Termodinamica.]
UNITÀ ORARIE PREVISTE: 20
UNITÀ ORARIE A CONSUNTIVO:
• rivedere la relazione tra la quantità di calore ceduta o assorbita da un corpo e la variazione della sua
temperatura (legge della calorimetria) e le modalità dei cambiamenti di fase
• acquisire il concetto di trasformazione termodinamica reversibile e irreversibile
• interpretare la legge dei gas ideali come equazione di stato
• comprendere il primo principio della termodinamica come legge di conservazione dell’energia totale
• conoscere il concetto di energia interna e il suo significato microscopico nel caso dei gas ideali
• conoscere le modalità di calcolo delle quantità Q, L, ∆U e le loro relazioni per le trasformazioni termodinamiche
• conoscere le leggi relative alle trasformazioni termodinamiche isoterma, isobara, isocora, adiabatica
• acquisire il concetto di ciclo termodinamico, con esempi significativi
• acquisire il concetto di macchina termica e del suo rendimento relativo alla trasformazione di calore in lavoro
• conoscere le ipotesi di Carnot sul ciclo termico di massimo rendimento teorico
• acquisire gli enunciati classici (Clausius, Kelvin) del secondo principio della termodinamica comprendendo la
loro relazione con le ipotesi di Carnot
• acquisire il concetto di entropia e il suo legame con l’evoluzione spontanea di un sistema fisico
• comprendere come il secondo principio della termodinamica sia riconducibile a una descrizione di tipo
meccanico-probabilistico degli enti microscopici che costituiscono il sistema fisico al quale si applica
• conoscere il significato probabilistico dell’entropia e la relazione di Boltzmann
• calcolare la temperatura finale, la capacità termica e il calore specifico di un corpo in equilibrio termico con un
altro corpo e calcolare il calore latente relativo ai cambiamenti di fase
• calcolare i valori di pressione, volume e temperatura di un gas in un ciclo termico
• calcolare il lavoro, l’energia interna e il calore assorbito o ceduto da un gas durante una generica
trasformazione e in un ciclo termico, applicando le condizioni imposte dal primo principio della termodinamica
• interpretare i calori specifici molari dei gas, a volume costante e a pressione costante secondo la teoria cinetica
• applicare le condizioni imposte dal primo principio della termodinamica all’analisi di un ciclo termico
• calcolare il rendimento e la potenza di una macchina termica
• confrontare il rendimento delle macchine termiche irreversibili con il rendimento della macchina di Carnot
• riconoscere i processi reversibili e irreversibili attraverso il calcolo dell’entropia
• calcolare in semplici casi l’entropia di un corpo soggetto a trasformazioni termodinamiche irreversibili
