FISICA_CLASSE_5_SB

PROGRAMMAZIONE DI FISICA
classe 5SB
INDIRIZZO SCIENTIFICO
A.S. 2016/2017
INDICE
A) Linee generali e competenze
B) Obiettivi specifici di apprendimento
C) Modalità di verifica
D) Programmazione classe V
A) LINEE GENERALI E COMPETENZE
La stesura della programmazione didattica di dipartimento per la classe quinta del liceo scientifico
tiene conto delle indicazioni del Parlamento europeo e del Consiglio del 7 settembre 2006 e del DM
139 del 22 agosto 2007, che le fa proprie, e coniuga i saperi in termini di conoscenze,
abilità/capacità e competenze.
“Conoscenze”: indicano il risultato dell’assimilazione di informazioni attraverso l’apprendimento.
Le conoscenze sono l’insieme di fatti, principi, teorie e pratiche, relative a un settore di studio o di
lavoro; le conoscenze sono descritte come teoriche e/o pratiche.
“Abilità”: indicano le capacità di applicare conoscenze e di usare know-how per portare a termine
compiti e risolvere problemi; le abilità sono descritte come cognitive (uso del pensiero logico,
intuitivo e creativo) e pratiche (che implicano l’abilità manuale e l’uso di metodi, materiali,
strumenti).
“Competenze”: indicano la comprovata capacità di usare conoscenze, abilità e capacità personali,
sociali e/o metodologiche, in situazioni di lavoro o di studio e nello sviluppo professionale e/o
personale; le competenze sono descritte in termine di responsabilità e autonomia.
Lo studente, durante il suo percorso liceale deve apprendere i concetti fondamentali della fisica, le
leggi e le teorie che li esplicitano, acquisendo consapevolezza del valore conoscitivo della disciplina
e del nesso tra lo sviluppo della conoscenza fisica ed il contesto storico e filosofico in cui essa si è
sviluppata.
In particolare, lo studente deve saper:
· 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 del significato 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.
Il dipartimento di fisica, per quanto possibile, in collaborazione con altri insegnanti (in particolare
con quelli di matematica, scienze, storia e filosofia) promuoverà collaborazioni tra il Liceo Tron e
Università, enti di ricerca, musei della scienza e mondo del lavoro.
Nel corso del quinto anno il percorso didattico da maggiore rilievo all'impianto teorico (Le leggi
della fisica) ed alla sintesi formale (Strumenti e modelli matematici), con l'obiettivo di formulare e
risolvere problemi più impegnativi di quelli affrontati negli anni precedenti, tratti anche
dall'esperienza quotidiana, sottolineando la natura quantitativa e predittiva delle leggi fisiche.
L'attività sperimentale consentirà allo studente di discutere e costruire concetti, progettare e
condurre osservazioni e misure, confrontare esperimenti e teorie.
B) OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
FENOMENI ELETTROMAGNETICI
Conoscenze
Campi e onde elettromagnetiche
- Campo elettrico: definizione e proprietà.
- Campo magnetico: definizione e proprietà.
- Campi variabili nello spazio e nel tempo.
- Induzione e autoinduzione. Legge di
Faraday-Neumann.
- Onde elettromagnetiche.
- Raggi X e raggi gamma.
- Contributo elementare al campo elettrico o
magnetico da parte di cariche elettriche.
- Flusso del campo elettrico e teorema di
Gauss.
- Flusso del campo magnetico.
- Moto di particelle cariche in campi elettrici e
magnetici.
- Corrente alternata.
- Derivazione qualitativa delle equazioni di
Maxwell e delle equazioni di propagazione
delle onde elettromagnetiche.
- Connessione tra elettromagnetismo, velocità
della luce e relatività.
Aspetti storici
- Lo sviluppo della teoria classica
dell’elettromagnetismo.
- L’ipotesi dell’etere.
Abilità
Campi e onde elettromagnetiche
- Rappresentare graficamente i vettori di campo
elettrico generati da una o più sorgenti puntiformi.
- Evidenziare sperimentalmente le tracce delle
superfici equipotenziali associate al campo elettrico
e verificare le loro relazioni direzionali con le linee
del campo.
- Descrivere somiglianze e differenze tra campi
elettrostatici e campi gravitazionali.
- Confrontare le caratteristiche di campi elettrici e
magnetici.
- Evidenziare sperimentalmente e rappresentare
graficamente i vettori di campo magnetico generati
da correnti elettriche di semplice geometria.
- Effettuare esperimenti che mettono in evidenza
fenomeni di induzione elettromagnetica.
- Descrivere i modi di trasformazione di energia
elettrica in meccanica e viceversa e il
funzionamento
di dispositivi elettromagnetici.
- Individuare le proprietà di sorgenti e di rivelatori
di onde elettromagnetiche.
- Classificare le radiazioni elettromagnetiche e
descriverne le interazioni con la materia (anche
vivente) in base alle diverse lunghezze d’onda.
- Applicare il concetto di flusso dei campi elettrici e
magnetici per la soluzione di semplici problemi.
- Descrivere il moto di cariche elettriche in
presenza di campi elettrici e magnetici e la sua
applicazione in alcuni dispositivi.
- Analizzare il comportamento di semplici circuiti
oscillanti.
- Risolvere problemi su semplici circuiti elettrici in
corrente alternata.
- Risolvere problemi numerici riguardanti
produzione, trasporto, e trasformazione di energia
mediante corrente elettrica alternata.
LE BASI DELLA CONOSCENZA IN FISICA
Conoscenze
- Il problema della misura nella fisica classica:
determinismo, descrizione statistica,
complessità
e caos.
- La misura in meccanica quantistica:
principio
di indeterminazione, probabilità quantistica e
causalità.
- Influenza dello sviluppo scientifico e tecnico
sulla cultura filosofica e sull’evoluzione della
società, e viceversa.
Abilità
- Descrivere fenomeni classici interpretabili in
termini puramente deterministici, oppure mediante
calcoli statistici, oppure soggetti alle leggi del caos
e della complessità.
- Descrivere fenomeni quantistici che evdenziano
il ruolo del principio di indeterminazione in
meccanica quantistica.
APPLICAZIONI ATTUALI DELLA FISICA
- Strumentazione elettronica di uso corrente
(radio,
televisione, telefonia mobile, GPS).
- Dispositivi laser e dispositivi a stato solido.
- Produzione, trasmissione e ricezione
di segnali in fibra ottica.
- Applicare le leggi dell’elettromagnetismo e della
fisica quantistica alla descrizione dei principi
di funzionamento di dispositivi basati sulla
trasmissione di radiazione elettromagnetica.
- Descrivere le basi di funzionamento di alcune
tecniche e apparecchiature sviluppate nell’ambito
della ricerca in fisica e applicate a diversi settori
come medicina (diagnostica, terapia),
beni culturali (datazione, restauro) o ambiente
(inquinamento, traffico).
LE TEMATICHE DELLA FISICA MODERNA
Conoscenze
Struttura microscopica della materia
- Semiconduttori e superconduttori.
Relatività
- Trasformazioni di Galilei e di Lorentz.
- Struttura dello spazio-tempo.
- Principi di equivalenza e di relatività
generale.
- L’interazione luce-campo gravitazionale.
- contrazione delle lunghezze e dilatazione dei
tempi
- simultaneità
Abilità
LE TEMATICHE DELLA FISICA MODERNA
Struttura microscopica della materia
- Descrivere i meccanismi fondamentali alla base
dei semiconduttori e superconduttori.
Relatività
- Analizzare alcuni fenomeni di relatività generale,
come ad esempio la deflessione della luce nel
campo gravitazionale, descrivendone le
conseguenze per la ricerca astronomica e per la
misurazione del tempo (rallentamento degli
orologi).
C) MODALITÀ DI VERIFICA
Prova scritta: potrà essere costruita con esercizi o problemi e arricchita da domande aperte.
Prova orale: potrà consistere in discussioni con gli studenti anche a gruppi e dal posto sulle
verifiche scritte ed in interrogazioni tradizionali.
Ulteriori elementi che potranno influenzare la valutazione coinvolgono il grado di partecipazione e
di impegno, il contributo nelle discussioni, l’atteggiamento tenuto in laboratorio.
Per quanto riguarda il laboratorio, gli studenti stenderanno (anche a gruppi) una relazione scritta sul
lavoro fatto, esponendo sinteticamente gli scopi, le modalità, i dati raccolti e i risultati. Questa
relazione ha lo scopo primario di costringere ad un riesame delle ragioni per cui si è operato in un
certo modo, ad una riconsiderazione del grado di tollerabilità accettabile sulle incertezze di misura
per giungere a conclusioni significative, ad una verifica sulla coerenza dei risultati, eventualmente
individuando le cause di errori macroscopici. Le relazioni saranno esaminate e discusse per
giungere progressivamente ad una comunicazione sempre più puntuale ed essenziale.
Altre volte agli studenti sarà richiesto di completare e consegnare delle schede appositamente
strutturate per il lavoro che si sta svolgendo in laboratorio. Tali schede, oltre ad essere un valido
strumento per verificare la comprensione di quanto i ragazzi stanno eseguendo, hanno lo scopo di
indirizzare il loro lavoro e far emergere problematiche che potrebbero, altrimenti, non affiorare.
Il voto conclusivo, sia di periodo che dell'anno scolastico, verrà da una media pesata delle
valutazioni conseguite dall'alunno, (media pesata secondo criteri che il singolo insegnante avrà cura
di chiarire agli allievi).
Sono previste non più di tre prove scritte per il primo periodo e non più di quattro per il secondo
periodo, escluse le verifiche di recupero.
Criteri di valutazione: secondo quanto previsto dalle griglie di valutazione di Dipartimento
Allegate al PTOF.
D) PROGRAMMAZIONE CLASSE V
Note generali
Il programma di inizio anno è presentato in moduli suddivisi in unità la cui numerazione
corrisponde a quella dei capitoli nel testo in adozione.
TESTI: Ugo Amaldi “L’Amaldi per i licei scientifici” Ed. Zanichelli
Vol. 2 Principi della Termodinamica, Onde, Campo elettrico
Vol. 3 Campo magnetico, Induzione e onde elettromagnetiche, Relatività e quanti.
Eventuale ripasso e integrazioni di alcune parti del programma svolto durante il IV anno
MODULO 11: Campo elettrico. cap. 18, 19 e 20.
CONOSCENZE
ABILITA’/CAPACITA’
· Le modalità per caricare un
· Determinare la forza dovuta
corpo
all’interazione di due o più
· Il fenomeno dell’induzione
cariche
elettrostatica e della
· Determinare il campo
polarizzazione
elettrico generato da una o più
· La legge di Coulomb
cariche puntiformi e dalle
· Il principio di sovrapposizione distribuzioni continue di carica
· Definizione di campo elettrico di interesse pratico
· Linee del campo elettrico
· Applicare la conservazione
· La legge di Gauss
dell’energia per risolvere
· Definizione di energia
problemi inerenti il moto di
potenziale e di potenziale
cariche in un campo
elettrico
elettrostatico
· Il legame tra campo elettrico e
COMPETENZE
· Eseguire e discutere esperimenti
sulle modalità per caricare un
corpo
· Eseguire e interpretare
esperimenti in cui si evidenziano
fenomeni di induzione e di
polarizzazione elettrostatica
· Determinare il campo elettrico
generato da distribuzioni di carica
applicando la legge di Gauss
· Giustificare e utilizzare il
legame tra campo elettrico e
potenziale elettrico
potenziale
CAP. 18 LA CARICA ELETTRICA E LA
LEGGE DI COULOMB
Elettrizzazione per strofinio
I conduttori e gli isolanti
La definizione operativa della carica
elettrica
La legge di Coulomb
L’esperimento di Coulomb
La forza di Coulomb nella materia
L’elettrizzazione per induzione
Esperienze di laboratorio
Tempi
suggerite
Fenomeni elettrostatici elementari
Macchine elettrostatiche (Elettroforo di
Volta, generatore di Van De Graaf,
macchina di Wimshurt)
Gabbia di Faraday
Spettri del campo elettrostatico
CAP. 19 IL CAMPO ELETTRICO
Il vettore campo elettrico
Il campo elettrico di una carica puntiforme
Le linee di campo elettrico
Il flusso di un campo vettoriale attraverso
una superficie
Il flusso del campo elettrico ed il teorema di
Gauss
Il campo elettrico generato da una
distribuzione piana infinita di carica
Altri campi elettrici con particolari
simmetrie
Dimostrazione delle formule relative ai
campi elettrici con particolari simmetrie
Settembre Ottobre
Contenuti
CAP. 20 IL POTENZIALE ELETTRICO
Energia potenziale elettrica
Il potenziale elettrico
Le superfici equipotenziali
La deduzione del campo elettrico dal
potenziale
La circuitazione del campo elettrostatico
Programma del V anno
MODULO 11: Fenomeni di elettrostatica. cap. 21
CONOSCENZE
· Unità di misura;
· Caratteristiche elettriche del
conduttore carico in equilibrio
elettrostatico;
· Capacità del condensatore
piano;
· Collegamento di
condensatori;
ABILITA’/CAPACITA’
COMPETENZE
· Saper descrivere le condizioni · Essere in grado di definire la
di equilibrio per conduttori
capacità di un condensatore e
carichi collegati tra loro;
calcolare la capacità equivalente;
· Saper ricavare la capacità del · Essere in grado di descrivere
condensatore piano;
l’effetto di un dielettrico in un
· Saper calcolare la capacità
condensatore.
equivalente di un sistema di
condensatori;
Ottobre
· Energia immagazzinata in un · Essere in grado di esprimere
condensatore.
l’energia immagazzinata in un
condensatore e ricavare la
densità di energia.
Conoscere le leggi fondamentali dell’elettrostatica, la
descrizione del campo elettrico e saperla applicare a
OBIETTIVI MINIMI
semplici distribuzioni di cariche, comunicare usando
Per PEI e PDP
in modo appropriato il linguaggio scientifico in
maniera essenziale.
Contenuti
Esperienze di laboratorio
Tempi
suggerite
CAP. 21 FENOMENI DI
Distribuzione della carica nel
ELETTROSTATICA
conduttore sferico.
La distribuzione della carica nei conduttori Misura della capacità del condensatore
in equilibrio elettrostatico
piano.
Il campo elettrico e il potenziale in un
conduttore all’equilibrio
Problema generale dell’elettrostatica
La capacità di un conduttore
Sfere in equilibrio elettrostatico
Il condensatore
Capacità del condensatore sferico
Condensatori in serie e parallelo
L’energia immagazzinata in un
condensatore
Verso le equazioni di Maxwell
MODULO 12: La corrente elettrica cap. 22, 23 e 24
CONOSCENZE
· Unità di misura;
· Intensità di corrente elettrica.
· La forza elettromotrice.
· Resistenza elettrica e leggi di
Ohm.
· Resistività: dipendenza dalla
temperatura e
superconduttività.
· Energia e potenza nei circuiti
elettrici.
· Resistenze in serie e in
parallelo.
· Le leggi di Kirchhoff .
· Circuiti contenenti
condensatori.
· Circuiti RC: carica e scarica
di un condensatore.
· Amperometri e voltmetri.
· Effetti fotoelettrico, Volta e
termoelettrico.
ABILITA’/CAPACITA’
· Essere in grado di enunciare
la legge di Ohm e di
distinguerla dalla definizione
di resistenza.
· Essere in grado di descrivere
la resistività e la sua
dipendenza dalla temperatura
· Essere in grado di descrivere
il modello semplice di una pila
reale facendo riferimento ad
una f.e.m. ideale e alla
resistenza interna e di trovare
la d.d.p. ai morsetti di una pila,
quando essa produce una
corrente I.
· Saper descrivere la relazione
tra d.d.p., corrente e potenza
· Essere in grado di
determinare la resistenza
equivalente di sistemi di
COMPETENZE
· Essere in grado di definire e
discutere i concetti di corrente
elettrica, velocità di deriva,
resistenza e forza elettromotrice
· Essere in grado di costruire un
circuito inserendo correttamente
amperometri e un voltmetri per
effettuare le misure richieste.
· Saper discutere sulla conduzione
elettrica nei metalli.
resistenze in serie e in
parallelo.
· Essere in grado di enunciare i
principi di Kirchhoff e di usarli
per analizzare circuiti in
corrente continua.
· Essere in grado di tracciare
un diagramma della carica su
un condensatore e della
corrente in funzione del tempo,
durante i processi di carica e
scarica di un condensatore.
· Essere in grado di disegnare
circuiti inserendo un
amperometro e un voltmetro.
· Essere in grado di risolvere
esercizi e problemi sulla
corrente, sulla legge di Ohm,
sui circuiti in corrente
continua.
Conoscere le leggi dell’elettricità e saper risolvere
semplici circuiti con generatori di tensione continua,
OBIETTIVI MINIMI
comunicare usando in modo appropriato il linguaggio
Per PEI e PDP
scientifico in maniera essenziale.
Contenuti
Esperienze di laboratorio
Tempi
suggerite
Costruzione di semplici circuiti
Verifica della prima legge di Ohm
Resistori in serie e parallelo
Effetto Joule
Verifica della seconda legge di Ohm
Carica e scarica di un condensatore
(Lab. Pro e sensore di tensione)
Deflessione di un fascio di elettroni in
un campo elettrico uniforme
CAP. 23 LA CORRENTE ELETTRICA
NEI METALLI
I conduttori metallici
La seconda legge di Ohm
Il resistore variabile ed il potenziometro
La dipendenza della resistività dalla
temperatura
La forza di attrazione tra le armature di un
condensatore piano
Carica e scarica di un condensatore
L’estrazione degli elettroni da un metallo
L’effetto Volta
L’effetto termoelettrico e la termocoppia
Ottobre – Novembre
CAP 22 LA CORRENTE ELETTRICA
CONTINUA
L’intensità della corrente elettrica
I generatori di tensione ed i circuiti elettrici
La prima legge di Ohm
I resistori in serie e in parallelo
Le leggi di Kirchhoff
La trasformazione dell’energia elettrica
La forza elettromotrice
CAP 24 LA CORRENTE ELETTRICA NEI
LIQUIDI E NEI GAS
Le soluzioni elettrolitiche
L’elettrolisi
Le leggi di Faraday per l’elettrolisi
Le pile e gli accumulatori
La conducibilità nei gas
I raggi catodici
MODULO 13: Il campo magnetico cap. 25 e 26.
CONOSCENZE
· Unità di misura.
· Il campo magnetico. I
magneti permanenti.
· Le linee di induzione o di
campo.
· Definizione di B.
· Le varie situazioni in cui si
esercitano forze magnetiche.
· Campi magnetici prodotti
dalle correnti elettriche.
· Regola della mano destra per
il campo magnetico.
· La forza magnetica sulle
cariche in movimento (forza di
Lorentz)
· Moto di una carica
ABILITA’/CAPACITA’
· Essere in grado di inquadrare
l’elettromagnetismo nel
contesto storico e scientifico in
cui si è sviluppato.
· Essere in grado di fornire la
definizione operativa di campo
magnetico e di descriverlo
mediante linee di campo.
· Essere in grado di descrivere
la forza magnetica che agisce
su un elemento di corrente e su
una carica elettrica in moto che
si trovino in un campo
magnetico.
· Saper descrivere il
funzionamento dello
COMPETENZE
· Essere in grado di descrivere il
vettore B in punti vicini ad un
lungo filo, a due fili conduttori
paralleli, in una spira, in un
solenoide e per semplici
combinazioni dei sistemi
precedenti.
puntiforme in un campo
magnetico.
· Lo spettrografo di massa.
· Momento torcente su una
spira e momento magnetico.
· Il motore elettrico.
· Teorema di Ampère e sue
applicazioni.
· Proprietà magnetiche dei
materiali, ciclo di isteresi
magnetica.
spettrografo di massa.
· Saper descrivere la forza
magnetica esercitata su un filo
percorso da corrente.
· Saper descrivere il momento
magnetico torcente su una spira
in un campo magnetico
uniforme.
· Essere in grado di enunciare
il teorema di Ampère.
· Essere in grado di risolvere
esercizi e problemi sul campo
magnetico, sul moto di una
carica in un campo magnetico
e su fili, spire, solenoidi
percorsi da una corrente e
situati in un campo magnetico.
Conoscere le leggi fondamentali della magnetostatica,
la descrizione del campo magnetico
e saperle
applicare a semplici distribuzioni di cariche e di
OBIETTIVI MINIMI
correnti elettriche stazionarie, comunicare usando in
Per PEI e PDP
modo appropriato il linguaggio scientifico in maniera
essenziale.
Contenuti
Esperienze di laboratorio
Tempi
suggerite
Spettri magnetici
Forze tra magneti e correnti e forze tra
correnti
Il motore elettrico
La forza di Lorentz su un fascio di
elettroni
Effetto del materiale ferromagnetico
CAP 26 IL CAMPO MAGNETICO
La forza di Lorentz
La 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 magnetico
Applicazioni del teorema di Ampère
Proprietà magnetiche dei materiali
Il ciclo di isteresi magnetica
Verso le equazioni di Maxwell
Dicembre – Gennaio
CAP. 25 FENOMENI MAGNETICI
FONDAMENTALI
La forza magnetica e le linee del campo
magnetico
Forze tra magneti e correnti
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.
MODULO 14: Induzione e onde elettromagnetiche cap. 27 e 28.
CONOSCENZE
ABILITA’/CAPACITA’
COMPETENZE
· Unità di misura.
· Essere in grado di definire il · Essere in grado di elencare le simmetrie
· Flusso del campo magnetico. flusso del campo magnetico e la e le asimmetrie tra le quattro equazioni
Il teorema di Gauss per il
f.e.m. indotta.
poste a confronto.
campo magnetico.
· Essere in grado di enunciare il · Essere in grado di enunciare la legge di
· Gli esperimenti di Faraday e la teorema di Gauss per il campo Lenz ed usarla per trovare il verso della
forza elettromotrice indotta .
magnetico.
corrente indotta in diverse applicazioni
· Legge di Faraday-Neumann · Essere in grado di descrivere della legge di Faraday-Neumann.
dell’induzione elettromagnetica gli esperimenti di Faraday.
· Confrontare le proprietà fondamentali
· Legge di Lenz.
· Essere in grado di enunciare dei campi elettrico e magnetico.
· Autoinduzione e mutua
la legge di Faraday-Neumann e
induzione.
di usarla per trovare la f.e.m.
· Induttanza.
indotta da un flusso magnetico
· Energia e densità di energia variabile.
immagazzinate in campo
· Essere in grado di definire
magnetico.
l’induttanza per un solenoide e
· Elementi essenziali della
di calcolarla.
corrente alternata.
· Essere in grado di distinguere
· Circuito LC.
tra autoinduzione e mutua
· Il trasformatore.
· Il campo elettrico indotto.
· Generalizzazione del teorema
di Ampère e introduzione della
corrente di spostamento.
· Equazioni di Maxwell
dell’elettromagnetismo.
· Onde elettromagnetiche,
riflessione, rifrazione,
dispersione e polarizzazione.
· Lo spettro elettromagnetico
· La produzione e ricezione
delle onde elettromagnetiche.
induzione e di descrivere le due
situazioni.
· Essere in grado di descrivere
un circuito LC .
· Saper descrivere il principio
di funzionamento del
trasformatore.
· Essere in grado di esprimere
l’energia immagazzinata in un
campo magnetico e di ricavare
la densità di energia
immagazzinata all’interno di un
solenoide.
· Saper descrivere le relazioni
tra un campo elettrico variabile
che induce un campo
magnetico e un campo
magnetico variabile che genera
un campo elettrico.
· Essere in grado di enunciare
le equazioni di Maxwell
dell’elettromagnetismo.
· Essere in grado di descrivere i
campi indotti.
· Essere in grado di descrivere
lo spettro elettromagnetico .
· Essere in grado di spiegare
come si producono le onde
elettromagnetiche e di
descrivere quali caratteristiche
hanno.
· Essere in grado di descrivere i
fenomeni connessi alla
propagazione delle onde
elettromagnetiche ( riflessione,
rifrazione, dispersione e
polarizzazione).
· Essere in grado di enunciare
la legge di Malus relativa alla
polarizzazione per
assorbimento.
Conoscere e saper interpretare il legame tra elettricità e
magnetismo e riuscire ad inquadrare in tale contesto le leggi
principali dell’induzione elettromagnetica, saper descrivere
la luce, qualitativamente, come fenomeno elettromagnetico,
comunicare usando in modo appropriato il linguaggio
OBIETTIVI MINIMI
scientifico in maniera essenziale.
Per PEI e PDP
Saper risolvere semplici problemi con la legge di
Faraday - Neumann – Lenz , calcolare le correnti indotte e
illustrare le equazioni di Maxwell nel vuoto espresse in
termini di flusso e circuitazione, argomentare sul
problema della corrente di spostamento. Saper
CAP 27 L’INDUZIONE
ELETTROMAGNETICA
La corrente indotta
La legge di Faraday – Neumann
La legge di Lentz
L’autoinduzione e la mutua induzione
Energia e densità di energia del campo
magnetico
L’alternatore
Gli elementi circuitali fondamentali in
corrente alternata
I circuiti in corrente alternata
Il circuito LC
Il trasformatore
Il linac e il ciclotrone
CAP 28 LE EQUAZIONI DI MAXWELL
E LE ONDE ELETTROMAGNETICHE
Campo elettrico indotto
Il termine mancante
Le equazioni di Maxwell ed il campo
elettromagnetico
Le onde elettromagnetiche
Il principio di Huygens e la riflessione
La rifrazione della luce
La dispersione della luce
La riflessione totale e l’angolo limite
Le onde elettromagnetiche piane
La polarizzazione della luce
Lo spettro elettromagnetico
Le onde radio e le microonde
Le radiazioni infrarosse, visibili ed
ultraviolette
I raggi X ed i raggi gamma
La radio, i cellulari e la televisione
Febbraio –Marzo
Contenuti
descrivere le caratteristiche del campo elettrico e
magnetico di un’onda elettromagnetica e la relazione
reciproca, conoscere e applicare il concetto di intensità di
un’onda elettromagnetica. Saper descrivere lo spettro
continuo ordinato in frequenza ed in lunghezza d’onda.
Esperienze di laboratorio
Tempi
suggerite
Fenomeni di induzione elettromagnetica
L’alternatore
Analisi di un circuito in corrente alternata
(Lab. Pro e sensore di tensione)
Riflessione e riflessione totale, misura
dell’angolo limite
Verifica della legge di Snell
Dispersione della luce
Polarizzazione della luce.
MODULO 15: Relatività e quanti cap. 29, 30 e 31.
CONOSCENZE
ABILITA’/CAPACITA’
COMPETENZE
· Relatività galileiana.
· Saper descrivere i risultati e il · Essere in grado di argomentare
· L’esperimento di Michelson e significato dell’esperimento di sulle prove sperimentali a sostegno
Morley.
· Postulati di Einstein, critica ai
concetti di " spazio assoluto" e
"tempo assoluto.
· Orologio a luce (dilatazione
dei tempi, contrazione delle
lunghezze).
· Relatività della simultaneità.
· Trasformazioni di Lorentz e
composizione delle velocità.
· Il paradosso dei gemelli.
· Quantità di moto relativistica.
· Massa relativistica ed energia
relativistica.
· I principi della relatività
generale.
Michelson e Morley.
delle due teorie.
· Essere in grado di enunciare i ·Identificare i sistemi di
riferimento inerziali e non
postulati di Einstein della
inerziali.
relatività ristretta.
· Formulare i principi alla
· Essere in grado di definire il base della teoria della
tempo proprio e la lunghezza relatività.
·Trasformare in termini
propria e di enunciare le
equazioni per la dilatazione dei relativistici le espressioni
tempi e per la contrazione delle matematiche della quantità
di moto e dell’energia.
lunghezze.
· Essere in grado di giustificare
· Essere in grado di descrivere perché il fotone ha massa
la mancanza di
nulla.
sincronizzazione di orologi che · Analizzare alcuni fenomeni di
si trovino in sistemi di
relatività generale, come ad esempio
la deflessione della luce nel campo
riferimento in moto.
· Essere in grado di discutere il gravitazionale, descrivendone le
conseguenze per la ricerca
paradosso dei gemelli.
· Essere in grado di definire la astronomica e per la misurazione del
quantità di moto relativistica e tempo (rallentamento degli orologi).
di scrivere le equazioni che
legano l’energia cinetica totale
di una particella alla sua
velocità.
· Essere in grado di descrivere
la relazione tra massa ed
energia nella relatività ristretta.
· Essere in grado di descrivere
alcune prove sperimentali a
sostegno delle due teorie.
Conoscere i postulati, il concetto di tempo assoluto e
simultaneità degli eventi,la dilatazione dei tempi e la
contrazione delle lunghezze. Conoscere e analizzare le
OBIETTIVI MINIMI
trasformazioni di Lorentz.
Per PEI e PDP
Saper argomentare relativamente alla dinamica
relativistica, massa, energia.
Contenuti
Esperienze di laboratorio
Tempi
suggerite
CAP. 30 LA RELATIVITA’ RISTRETTA
L’intervallo invariante
Lo spazio – tempo
La composizione delle velocità
L’equivalenza tra massa e energia
Energia totale, massa e quantità di moto in
dinamica relativistica
Effetto Doppler relativistico
Aprile – Maggio
CAP. 29 LA RELATIVITA’ DELLO
SPAZIO E DEL TEMPO
Il valore numerico della velocità della luce
L’esperimento di Michelson–Morley
Gli assiomi della teoria della relatività
ristretta
La relatività della simultaneità
La dilatazione dei tempi
La contrazione delle lunghezze
L’invarianza delle lunghezze perpendicolari
al moto relativo
Le trasformazioni di Lorentz
CAP 31 LA RELATIVITA’ GENERALE
Il problema della gravitazione
I principi della relatività generale
Le geometrie non euclidee
Gravità e curvatura dello spazio – tempo
Lo spazio tempo curvo e la luce
Onde gravitazionali
MODULO 16: La crisi della fisica classica cap. 32
CONOSCENZE
· Il problema del corpo nero
· Formula della radiazione di
Planck
· Fotoni ed effetto fotoelettrico
· Interpretazione di Einstein
dell'effetto fotoelettrico.
· I raggi X
· Diffusione dei fotoni e
l’effetto Compton
· Quantizzazione delle energie
atomiche: il modello di Bohr.
· L’esperimento di Franck –
Hertz.
ABILITA’/CAPACITA’
· Inquadrare il problema del
corpo nero nel contesto
storico, filosofico e scientifico
in cui si è sviluppato.
· Tracciare le curve di
distribuzione spettrale per la
radiazione del corpo nero e la
curva prevista dalla relazione
di Rayleigh-Jeans.
· Mostrare come il concetto di
fotone spieghi tutti gli aspetti
dell’effetto fotoelettrico e
della diffusione Compton di
raggi X.
· Descrivere le orbite e i livelli
energetici dell’atomo di
idrogeno.
· Descrivere le conseguenze
dell’esperimento di Franck –
COMPETENZE
· Descrivere lo spettro a righe e lo
spettro continuo.
· Distinguere i tipi di spettro.
· Formulare le leggi di StefanBoltzmann e di Wien.
· Formulare la legge di Planck.
· Descrivere formalmente e
matematicamente l’effetto
Compton.
· Ragionare sulla struttura della
materia.
Tracciare un diagramma dei
livelli energetici dell’idrogeno,
indicando su di esso le transizioni
che comportano l’emissione di un
fotone e usandolo per calcolare le
lunghezze d’onda dei fotoni
stessi.
· Rappresentare con un
diagramma dei livelli energetici le
energie che può assumere un
elettrone in un atomo.
Hertz.
OBIETTIVI MINIMI
Per PEI e PDP
Contenuti
· Calcolare in casi semplici il
raggio e l’energia dell’orbita nesima dell’atomo di idrogeno.
Conosce l’emissione di corpo nero e l’ipotesi di
Planck, l’effetto fotoelettrico, l’effetto Compton, il
modello dell'atomo di Bohr, la lunghezza d’onda di
De Broglie, il dualismo onda-particella.
Saper illustrare il modello del corpo nero e
interpretarne la curva di emissione in base al modello
di Planck. Saper riconoscere il ruolo della fisica
quantistica in situazioni reali e in applicazioni
tecnologiche.
Esperienze di laboratorio
Tempi
suggerite
Maggio – Giugno
CAP 32 LA CRISI DELLA FISICA
CLASSICA
Il corpo nero e l’ipotesi di Plank
L’effetto fotoelettrico
La quantizzazione della luce secondo
Einstein
L’effetto Compton
Lo spettro dell’atomo di Idrogeno
L’esperienza di Rutherford
L’esperimento di Millikan
Il modello di Bohr
I livelli energetici di un elettrone nell’atomo
di idrogeno
L’esperimento di Franck – Hertz
MODULO 17: La fisica quantistica cap. 33
CONOSCENZE
· Esporre l’ipotesi di
de Broglie e definire
la lunghezza d’onda di
de Broglie.
· Formulare il principio di
indeterminazione di
Heisenberg.
· Definire lo spin e
formulare il principio di
esclusione di Pauli.
Descrivere la struttura a bande
di energia di un solido.
ABILITA’/CAPACITA’
COMPETENZE
· Discutere l’evoluzione
· Descrivere lo stato
dinamica di un sistema e gli
stazionario di un elettrone
effetti della misurazione di
all’interno di un atomo.
una grandezza fisica.
· Scegliere e applicare le
· Descrivere il funzionamento relazioni appropriate alla
di alcuni dispositivi della vita risoluzione dei singoli
reale alla luce delle conoscenze problemi.
acquisite(diodo, transistor,
laser).
OBIETTIVI MINIMI
Per PEI e PDP
Contenuti
Conosce il dualismo onda-particella, il principio di
indeterminazione, il modello a bande di energia dei
solidi, il principio di funzionamento del diodo e del
laser.
Esperienze di laboratorio
Tempi
suggerite
Maggio – Giugno
CAP. 33 LA FISICA QUANTISTICA
Le proprietà ondulatorie della materia
Il principio di indeterminazione
Le onde di probabilità
L'ampiezza di probabilità e il principio di
Heisemberg
Il principio di sovrapposizione
Stabilità degli atomi ed orbitali atomici
Orbite ellittiche in un campo magnetico
I numeri quantici degli elettroni atomici
Gli atomi con molti elettroni
I fermioni ed i bosoni
Il laser
Le bande di energia nei solidi
I semiconduttori
Il diodo ed il transistor
Fisica classica e fisica moderna
MODULO 18: Nuclei e particelle 34 e 35
CONOSCENZE
I componenti del nucleo
Definire numero
atomico e numero di massa.
Descrivere la forza
nucleare e l’energia di
legame dei nuclei.
Formulare la legge del
decadimento radioattivo.
Riconoscere il particolare
decadimento dall’analisi
dello spettro energetico.
Conoscere le prime scoperte
che condussero
all'individuazione di
componenti subatomici
Comprendere le motivazioni
dei modelli nucleari proposti
Conoscere la costante di
decadimento radioattivo
Conoscere le principali
tecniche di sfruttamento
dell'energia nucleare
Conoscere i concetti di
particella “stabile” di quark
ABILITA’/CAPACITA’
· Analizzare l’evidenza
sperimentale dell’esistenza
del nucleo
· Spiegare che cosa si intende
con decadimento radioattivo
· Applicare la relazione che da
il numero N di nuclei
radioattivi in funzione del
tempo.
Rendersi conto dell'importanza
della relazione E=mc2
COMPETENZE
· Scegliere e applicare le relazioni
appropriate alla risoluzione dei
singoli problemi.
Discutere le problematiche
relative all’utilizzo di energia
nucleare.
Descrivere i meccanismi
fondamentali alla base dei
superconduttori.
· Descrivere i meccanismi
fondamentali alla base della fusione e
fissione nucleare e calcolare l’ordine
di grandezza dell’energia sviluppata
in reazioni nucleari.
· Descrivere il principio di
funzionamento di un
acceleratore di particelle.
· Individuare diversi tipi di rivelatori
per diversi tipi di particelle,
evidenziandone i principi di
funzionamento.
· Spiegare il ruolo dei “raggi cosmici”
e degli acceleratori per lo studio,
tramite fenomeni di collisione ad
energie via via crescenti, della
struttura nucleare e subnucleare della
materia e della produzione di nuove
particelle (o antiparticelle).
· Riconoscere la differenza tra
particelle elementari e non elementari,
tra particelle di materia e
particelle mediatrici delle
Contenuti
CAP. 34 LA FISICA NUCLEARE
I nuclei degli atomi
Le forze nucleari e l'energia di legame dei
nuclei
La radioattività
La legge del decadimento radioattivo
Grandezze dosimetriche
L'interazione debole
La medicina nucleare
La fissione nucleare
La fusione nucleare
La scelta nucleare
CAP 35 LA FISICA OGGI
Le frontiere
L’inizio della fisica delle particelle: il
positrone ed il muone
I neutrini
Le particelle nucleari instabili
Le particelle-materia fondamentali
Le forze elettromagnetica e forte
Tre forze e tre famiglie di particelle materia
La forza debole neutra e la forza
gravitazionale
Il modello Standard
Particelle e pacchetti d’onda
Rottura della simmetria elettrodebole
Maggio – Giugno
OBIETTIVI MINIMI
Per PEI e PDP
interazioni fondamentali.
Sa descrivere l’esperimento che ha messo evidenziato
l’esistenza del nucleo. Conosce i componenti del
nucleo e sa definire numero atomico e numero di
massa.
Sa discutere le problematiche relative all’utilizzo di
energia nucleare.
Conosce le prime scoperte che condussero
all'individuazione di componenti subatomici.
Sa argomentare sui fenomeno della fusione e della
fissione.
Esperienze di laboratorio
Tempi
suggerite
Schio, 26 ottobre 2016
Firma
Maria Cascone