MINISTERO DELL’ISTRUZIONE, DELL’UNIVERSITÀ E DELLA RICERCA
UFFICIO SCOLASTICO REGIONALE PER IL LAZIO
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PROGRAMMA SVOLTO I E II BIENNIO
Anno Scolastico 2015-2016
Classe IV
Sez. A
Docente: Prof.ssa
Maria Antonietta Napolitano
Disciplina:
Fisica
Libro di testo adottato:
L’Amaldi per i licei scientifici, con interactive e-book
Volume 2 Ugo Amaldi
Zanichelli
Modulo 1. Approfondimento dei concetti base di termologia e termodinamica
Dilatazione lineare, superficiale e volumica. Le rispettive leggi di dilatazione.
Strumenti di misura: termometri e termoscopi.
Le trasformazioni di un gas: a volume costante, a pressione costante e a temperatura costante.
Le leggi dei gas. Il gas perfetto. Equazione di stato per i gas.
Il calore e lavoro. Legge della termologia.
Il moto browniano e la teoria cinetica dei gas.
Energia cinetica media di un gas perfetto: dimostrazione del suo valore attraverso il calcolo della
pressione del gas perfetto.
La costante di Boltzmann. Lo zero assoluto
Energia interna di un gas perfetto: energia potenziale e cinetica a confronto.
Caratteristiche dell’energia interna dei gas, liquidi e solidi.
La termodinamica.
Lo stato di un gas. Grandezze macroscopiche e microscopiche.
Il principio zero della termodinamica.
La trasformazione reali e quasistatiche.
Trasformazione adiabatica. Trasformazione ciclica.
Lavoro termodinamico a pressione costante, a volume costante e a temperatura costante.
Il primo principio della termodinamica.
Applicazioni del primo principio alle varie trasformazioni di un gas e calcolo del calore per
ciascuna.
Calori specifici di un gas ideale: a volume costante e a pressione costante.
Il secondo principio della termodinamica e i suoi due primi enunciati.
Le macchine termiche. Il rendimento.
Il terzo enunciato del secondo principio della termodinamica.
Trasformazioni termodinamiche: reversibile e irreversibile.
Il teorema di Carnot (con dimostrazione). La macchina di Carnot. Il rendimento di una macchina
di Carnot
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Le macchine frigorifere. Il coefficiente di prestazione.
La disuguaglianza di Clausius: enunciato e dimostrazione.
L’entropia: definizione di una nuova grandezza fisica, sua unità di misura e sue caratteristiche.
L’entropia di un sistema isolato: calcolo della variazione di entropia nelle trasformazioni
reversibili e irreversibili.
Il quarto enunciato del secondo principio della termodinamica.
Il secondo principio della termodinamica dal punto di vista molecolare.
Stati macroscopici e stati microscopici.
Relazioni fra stati microscopici e macroscopici, molteplicità di un macrostato.
Equazione di Boltzmann per l’entropia: calcolo dell’entropia di un sistema isolato dal punto di
vista microscopico.
Il terzo principio della termodinamica: solo enunciato.
Modulo 2. Fenomeni ondulatori
Introduzione delle equazioni trigonometriche del seno e del coseno.
Curve deducibili da funzioni trigonometriche.
Equazioni del moto circolare uniforme sia con fase 0 iniziale nulla che con fase 0 iniziale
diversa da zero.
Il grafico della legge oraria dello spostamento di un moto armonico con fase 0 iniziale zero.
Il grafico della legge oraria dello spostamento di un moto armonico con fase 0 iniziale diversa
da zero.
Le onde: definizione.
Classificazione delle onde secondo diverse caratteristiche.
Le onde periodiche: la lunghezza d’onda, l’ampiezza, il periodo, la frequenza e la velocità di
propagazione.
Le onde armoniche: definizione e caratteristiche.
La legge delle onde armoniche in un punto fissato.
La fase iniziale.
2
La legge delle onde armoniche in un istante fissato y a cos(
x 0 ).
Rappresentazioni grafiche di onde armoniche.
Sovrapposizione e interferenza. Interferenza costruttiva e interferenza distruttiva.
Lo sfasamento: determinazione del tipo di interferenza.
L’interferenza in un piano e nello spazio.
Le onde sonore: caratteristiche.
La velocità del suono.
Le caratteristiche del suono: altezza, intensità e timbro.
Definizione di una nuova variabile fisica: l’intensità luminosa e sua unità di misura.
Il livello di intensità luminosa e i limiti di udibilità.
L’eco: definizioni.
Le onde stazionarie: definizione e caratteristiche.
I modi normali di oscillazione e frequenze dei modi normali.
I battimenti: l’equazione dei battimenti.
Effetto Doppler.
Le onde luminose: modello corpuscolare, modello ondulatorio.
L’irradiamento e intensità di radiazione. Angolo solido.
Cenni sulle grandezze fotometriche: candela, flusso luminoso, illuminamento.
La rifrazione: indice di rifrazione. Leggi sulla rifrazione.
Il passaggio dal mezzo più rifrangente a quello meno rifrangente e viceversa.
La riflessione totale. Diffrazione della luce. L’interferenza della luce.
Esperimento delle due fenditure di Young e natura ondulatoria della luce.
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Modulo 3. L’elettrostatica
Carica elettrica e sua unità di misura.
Elettrizzazione per induzione, per contatto e per strofinio.
Conduttori e isolanti.
La legge di Coulomb nel vuoto. La costante dielettrica relativa. La legge di Coulomb nella
materia.
Carica quantizzata. Conservazione della carica.
Distribuzione sferica di carica.
Concetto di campo. Il campo elettrico. Le linee del campo elettrico.
Il campo elettrico di una carica puntiforme. Il campo elettrico di più cariche puntiformi.
Il principio di sovrapposizione.
Dal campo elettrico alla forza elettrica.
Confronto tra forza elettrica e gravitazionale e tra campo elettrico e gravitazionale.
Il campo elettrico di un dipolo elettrico.
Il campo elettrico all’interno e sulla superficie di un conduttore.
Il flusso di un campo elettrico e teorema di Gauss con dimostrazione.
Densità superficiale di carica.
Il campo elettrico generato da una distribuzione piana e infinita di carica: modulo, direzione e
verso (senza dimostrazione).
Densità lineare di carica.
Il campo elettrico generato da una distribuzione lineare e infinita di carica: modulo, direzione e
verso (senza dimostrazione).
Densità volumica di carica.
Il campo elettrico generato da una distribuzione sferica isolata (conduttrice e isolante) di carica:
modulo (con dimostrazione), direzione e verso.
Modulo 4. Il potenziale elettrico e la corrente elettrica
L’energia potenziale elettrica.
Energia potenziale in meccanica ed in elettrostatica. Conservazione dell’energia ed energia
potenziale elettrica.
Energia potenziale elettrica nel caso di più cariche puntiformi.
Potenziale elettrico: definizione e unità di misura. Il potenziale dei campi elettrici studiati.
Superfici equipotenziali e campo elettrico.
La deduzione del campo elettrico dal potenziale.
La circuitazione del campo elettrostatico.
La capacità di un conduttore. La capacità di una sfera conduttrice.
Il condensatore. Il condensatore piano. Capacità di un condensatore piano.
Il campo elettrico tra le armature di un condensatore a facce parallele.
Collegamento di condensatori in serie e in parallelo.
Energia immagazzinata in un condensatore.
Verso le equazioni di Maxwell.
Corrente elettrica. Intensità di corrente elettrica, il suo verso e la sua unità di misura.
I generatori di tensioni e i circuiti elettrici.
La forza elettromotrice. Generatore ideale.
Resistenza elettrica e le leggi di Ohm.
Resistività: dipendenza dalla temperatura e superconduttività.
Energia e potenziale nei circuiti elettrici.
Combinazione di resistenze. Resistenze in serie e in parallelo.
Le leggi di Kirchhoff e loro applicazioni.
La trasformazione dell’energia elettrica. Potenza dissipata. La conservazione dell’energia
nell’effetto Joule.
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Spiegazione microscopica dell’effetto Joule.
La velocità di deriva degli elettroni nei conduttori metallici.
Circuiti RC: carica e scarica di un condensatore.
Amperometri e voltmetri. Applicazioni su Leggi di Ohm e di Kirchhoff.
L’estrazione degli elettroni da un metallo.
Il potenziale di estrazione. L’Elettronvolt.
Effetto termoionico. Effetto fotoelettrico.
Roma,
Il docente
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Gli studenti
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