Fisica - Linee programmatiche per il Triennio
Finalità :
In questa fase della vita scolastica lo studio della fisica cura e sviluppa in particolare:
1. la comprensione dei procedimenti caratteristici dell’indagine scientifica, che si articolano in un
continuo rapporto tra costruzione e attività sperimentale;
2. la capacità di reperire informazioni, di utilizzarle in modo autonomo e finalizzato e di
comunicarle con un linguaggio scientifico;
3. la capacità di analizzare e schematizzare situazioni reali e di affrontare problemi concreti, anche
al di fuori dello stretto ambito disciplinare;
4. la capacità di riconoscere i fondamenti scientifici presenti nelle attività tecniche;
5. la consapevolezza delle potenzialità, dello sviluppo e dei limiti delle conoscenze scientifiche;
6. la capacità di cogliere le relazioni tra lo sviluppo delle conoscenze fisiche e quello del contesto
umano storico e tecnologico;
7. la capacità di cogliere l’importanza del linguaggio matematico come potente strumento nella
descrizione del mondo e di utilizzarlo adeguatamente.
Obiettivi :
Alla fine del triennio l’alunno dovrà possedere, sotto l’aspetto concettuale, i contenuti previsti dal
programma ed essere in grado di:
1. inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse, riconoscendo analogie e differenze,
proprietà varianti e invarianti;
2. collegare le conoscenze acquisite con le implicazioni della realtà quotidiana;
3. riconoscere l’ambito di validità delle leggi scientifiche;
4. conoscere, scegliere e gestire strumenti matematici adeguati e interpretarne il significato fisico;
5. formulare ipotesi di interpretazione dei fenomeni osservati, dedurre conseguenze e proporre
verifiche;
6. scegliere tra diverse schematizzazioni esemplificative la più idonea alla soluzione di un
problema reale;
7. valutare l’attendibilità dei risultati sperimentali ottenuti;
8. utilizzare il linguaggio specifico della disciplina;
9. comunicare in modo chiaro e sintetico le procedure seguite nelle proprie indagini, i risultati
raggiunti e il loro significato.
Classe Quarta – Liceo Scientifico
Modulo
Unità Didattica
Modulo 1
1.
Primo Principio
della
Termodinamica
Gli scambi di energia. L’energia interna di un sistema fisico. Il principio zero della
termodinamica. Trasformazioni reali e quasi statiche. Il lavoro termodinamico.
Primo principio della termodinamica e sue applicazioni. Calori specifici dei gas
perfetti. La trasformazioni adiabatiche.
2.
Secondo
Principio della
Termodinamica
Le macchine termiche. Primo enunciato: Lord Kelvin. Secondo enunciato:
Clausius. Terzo enunciato: il rendimento. Trasformazioni reversibili e irreversibili.
Teroema di Carnot. Ciclo di Carnot. Rendimento di una macchina di Carnot. Il
motore dell’automobile. Il frigorifero.
3.
Entropia e
disordine
La disuguaglianza di Clausius. L’entropia. L’entropia di un sistema isolato. Il
quarto enunciato del secondo principio. L’entropia di un sistema non isolato. Il
secondo principio dal punto di vista molecolare. Stati macroscopici e microscopici.
L’equazione di Boltzmann per l’entropia. Il terzo principio della termodinamica.
1.
Le onde
elastiche
Le onde. Fronti d’onda e raggi. Le onde periodiche. Le onde armoniche.
L’interferenza. L’interferenza in un piano e nello spazio.
2.
Il suono
Le onde sonore. Le caratteristiche del suono. I limiti dell’udibilità. L’eco. Le onde
stazionarie. I battimenti. L’effetto Doppler.
3.
Le onde
luminose
Onde e corpuscoli. L’irradiamento e l’intensità di radiazione. Le grandezze
fotometriche. L’interferenza della luce. Il fenomeno della diffrazione. La
diffrazione della luce. Il reticolo di diffrazione. I colori e la lunghezza d’onda.
L’emissione e l’assorbimento della luce.
1.
La carica
elettrica e la
Legge di
Coulomb
L’elettrizzazione per strofinio. I conduttori e gli isolanti. La definizione operativa
di carica elettrica. La Legge di Coulomb. L’esperimento di Coulomb. La forza di
Coulomb nella materia. L’elettrizzazione per induzione.
2.
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
di campo elettrico e il teroema di Gauss. Il campo elettrico di una distribuzione
piana infinita di carica. Altri campi elettrici con particolari simmetrie.
3.
Il potenziale
elettrico
L’energia potenziale elettrica. Il potenziale elettrico. Le superfici equipotenziali. La
deduzione del campo elettrico dal potenziale. La circuitazione del campo
elettrostatico.
4.
Fenomeni di
elettrostatica
La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio eletrrostatico. Il campo
elettrico e il potenziale in un conduttore all’equilibrio. Il problema generale
dell’elettrostatica. La capacità di un conduttore. Il condensatore. La capacità del
condensatore sferico. Condensatori in serie e parallelo. Energia immagazzinata in
un condensatore. Verso le equazioni di Maxwell.
5.
La corrente
elettrica
L’intensità della corrente elettrica. I generatori di tensione e i circuiti elettrici. La
prima legge di Ohm. I resistori in serie e in parallelo. Le leggi di Kirchoff. La
I principi della
termodinamica
Modulo 2
Onde
Modulo 3
Il campo
elettrico
Temi
Modulo
Unità Didattica
continua
Temi
trasformazione dell’energia elettrica. La forza elettromotrice.
6.
La corrente
elettrica nei
metalli
I conduttori metallici. La seconda legge di Ohm. La dipendenza della resistività
dalla temperatura. Carica e scarica di un condensatore. L’estrazione degli elettroni
da un metallo L’effetto Volta. L’effetto termoelettrico e la termocoppia.
7.
La corrente
Le soluzioni elettrolitiche. L’elettrolisi. Le leggi di Faraday per l’elettrolisi. Le pile
elettrica nei
e gli accumulatori. La conducibilità nel gas. I raggi catodici.
liquidi e nei gas
8.
La forza
magnetica
Prime evidenze sperimentali.
Saperi minimi di Fisica - classi Quarte
Obiettivi Finali
Consolidare e approfondire le conoscenze sui principi della termodinamica. Comprendere il modello
fisico di onda, in particolare per rappresentare i fenomeni acustici e luminosi. Comprendere il significato
delle grandezze introdotte per la descrizione dei fenomeni dell’elettrostatica. Saper fornire esempi
semplici tratti dalla realtà quotidiana in relazione ai concetti fondamentali della fisica.
Obiettivi Intermedi
Apprendere a:
1. Individuare le variabili significative dei fenomeni analizzati in classe
2. Risolvere problemi semplici
3. Sapere gestire equazioni contenenti le grandezze fisiche fondamentali
4. Saper descrivere semplici esperimenti con linguaggio scritto e/o orale adeguato
Metodi e Strumenti
1. Lezione frontale
2. Esperimenti di laboratorio con scrittura di relazioni di laboratorio schematiche
3. Sviluppo dei temi secondo modalità e con un ordine coerenti con gli strumenti concettuali e con le
conoscenze matematiche già in possesso degli studenti o contestualmente acquisite nel corso parallelo
di Matematica
Contenuti
MODULO
Modulo 1:
I principi
della
termodinami
ca
Unità didattica
Comprendere le caratteristiche di un sistema termodinamico.
Distinguere le trasformazioni reali da quelle quasistatiche.
Riconoscere i diversi tipi di trasformazione termodinamica e le
loro rappresentazioni grafiche.
Applicare il primo principio della termodinamica nelle
trasformazioni isoterme, isocore, isobare, adiabatiche e cicliche.
1.I principi della Comprendere i diversi enunciati del secondo principio della
termodinamica termodinamica.
Distinguere tra trasformazioni reversibili e irreversibili.
Comprendere il rendimento di una macchina termica, il teorema di
Carnot e il funzionamento della macchina di Carnot.
Conoscere il funzionamento di un frigorifero.
2.Entropia e
disordine
1.Le onde
elastiche
Modulo 2:
2.Il suono
Onde
3.Le onde
luminose
Modulo 3:
Il campo
elettrico
Obiettivi relativi al sapere e al saper fare
1.La legge di
Coulomb e il
campo elettrico
Conoscere la disuguaglianza di Clausius e comprendere le
variazioni di entropia nelle trasformazioni termodinamiche, in
particolare per un sistema isolato.
Comprendere la relazione tra probabilità ed entropia.
Distinguere i vari tipi di onda e saper individuare le caratteristiche
di un’onda, in particolare di un’onda armonica.
Conoscere il principio di sovrapposizione e distinguere le
condizioni per l’interferenza costruttiva e distruttiva.
Distinguere le caratteristiche di un’onda sonora.
Comprendere il concetto di onda stazionaria.
Saper distinguere come intervengono frequenza, lunghezza d’onda
e velocità nell’effetto Doppler.
Distinguere tra irradiamento e intensità della radiazione luminosa.
Comprendere l’esperimento di Young e il fenomeno
dell’interferenza della luce, in particolare l’espressione
trigonometrica delle formule per l’interferenza.
Comprendere il fenomeno della diffrazione della luce.
Conoscere il fenomeno dell’emissione e dell’assorbimento della
luce.
Conoscere i metodi di elettrizzazione e il significato di carica
elementare.
Saper applicare la forza di Coulomb e il principio di
sovrapposizione.
Calcolare il campo elettrico in prossimità di una carica o di
semplici distribuzioni di cariche.
Comprendere il significato di linee di campo per rappresentare il
campo elettrico prodotto da una carica o da semplici distribuzioni
di cariche.
Conoscere il teorema di Gauss e saperlo applicare per calcolare
principali campi elettrici con particolari simmetrie.
2.Il potenziale
elettrico
3.Fenomeni di
elettrostatica
Comprendere il concetto di energia potenziale e di potenziale
elettrico.
Calcolare il potenziale elettrico di una carica puntiforme.
Dedurre il valore del campo elettrico dalla conoscenza locale del
potenziale.
Comprendere il significato di campo conservativo e il suo legame
con il valore della circuitazione.
Comprendere il concetto di equilibrio elettrostatico e come
interviene nella deduzione del campo elettrico e del potenziale.
Conoscere la capacità di un condensatore piano e come
determinare la capacità di condensatori in serie e in parallelo.
Calcolare l’energia immagazzinata in un condensatore.
Verifiche e valutazione
Nell’ambito della programmazione del dipartimento di Matematica e Fisica sono stati condivisi i criteri
generali della valutazione espressi per Matematica e sono state evidenziate le caratteristiche specifiche
della Fisica.
La valutazione globale di Fisica avverrà su tre livelli.
1. Colloquio orale: la valutazione tenderà alla verifica del raggiungimento degli obiettivi specifici
di quel modulo e avverrà sia tramite un’interrogazione tradizionale sia attraverso la
partecipazione a dibattiti e discussioni in classe su opportune domande stimolo.
2. Prova scritta: si ritiene che all’interno del punteggio attribuito ad ogni quesito debbano valutarsi
i seguenti aspetti con i seguenti pesi.
Abilità
Pesi
Conoscenza delle leggi fisiche
3
Utilizzo di queste nell’ambito di un corretto svolgimento dello specifico quesito
2
Valutazione dell’ordine di grandezza del risultato previsto
1
Chiarezza, linearità e uso corretto del linguaggio scientifico
2
Ottimizzazione della strategia di risoluzione
2
3. Attività di laboratorio: verrà effettuata una valutazione delle relazioni prodotte tenendo conto
anche della capacità di progettazione e, specie nel biennio, della capacità di lavorare in gruppo.
