Programma di fisica
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Liceo Scientifico ”Brotzu” - Quartu Sant’Elena (CA) Programma di fisica Classe: 1SA Liceo Scientifico - Opzione Scienze Applicate Docente: Elisabetta Garau Anno scolastico: 2015-2016 Libro di testo: L’Amaldi.blu - Multimediale - Volume unico Introduzione alla fisica e grandezze fisiche Oggetto di studio della fisica - Grandezze fisiche fondamentali e loro unità di misura nel S.I. - Definizione operativa di grandezze fisiche fondamentali (lunghezza, intervallo di tempo, massa ) e derivate (area, volume, densità). Equivalenze tra unità di misura e i principali prefissi. Strumenti matematici di base per il linguaggio della fisica Proporzioni - Percentuali - Proporzionalità diretta tra due grandezze fisiche e rappresentazione grafica. La misura Caratteristiche degli strumenti di misura - L’incertezza delle misure dirette: errori casuali e sistematici - Errore di sensibilità di uno strumento - Valore medio, errore massimo ed errore relativo - Incertezza delle misure indirette: calcolo dell’incertezza su una somma, una differenza, un prodotto e un quoziente di misure dirette - Cifre significative di una misura e cifre significative nelle operazioni - Notazione scientifica. I vettori Grandezze fisiche scalari e vettoriali - Operazioni principali tra i vettori: somma (metodo punta-coda e del parallelogramma), differenza, moltiplicazione di un numero per un vettore e scomposizione di un vettore lungo due direzioni assegnate - Definizione di seno e coseno di un angolo. Le forze: Le forze e la loro misura - Il dinamometro - Natura vettoriale delle forze - La forza-peso e la massa - Le forze d’attrito: attrito radente statico e dinamico - La forza elastica e la legge di Hooke. Esercizi e problemi Esercizi, problemi e prove autentiche per le competenze delle unità 1,2,4. Esperienze di laboratorio - Strumenti di misura: il calibro. Misure di lunghezza con il calibro. Misura di volumi utilizzando il calibro. Misure di densità di un solido. Determinazione della costante elastica di una molla. Data Gli alunni Il docente Liceo Scientifico ”Brotzu” - Quartu Sant’Elena (CA) Programma di fisica Classe: 2SA Liceo Scientifico - Opzione Scienze Applicate Docente: Elisabetta Garau Anno scolastico: 2015-2016 Libro di testo: L’Amaldi 2.0 - Edizione blu - Volume unico Statica dei solidi L’equilibrio del punto materiale - Le forze vincolari - L’equilibrio su un piano inclinato - Il momento di una forza e di una coppia di forze - L’equilibrio del corpo rigido - Le leve. Statica dei fluidi Stati di aggregazione della materia - La pressione - La pressione nei liquidi e la legge di Pascal - Il torchio idraulico - La pressione della forza-peso nei liquidi - La legge di Stevino - La spinta di Archimede e il galleggiamento dei corpi - La pressione atmosferica e l’esperienza di Torricelli per la misura della pressione atmosferica. Cinematica Punto materiale e traiettoria - I sistemi di riferimento - Il moto rettilineo e la velocità media - Il grafico spazio-tempo - Il moto rettilineo uniforme. Il moto vario su una retta - L’accelerazione media - Il grafico velocità-tempo - Il moto rettilineo uniformemente accelerato con partenza da fermo e con velocità iniziale - Dimostrazione della legge oraria - La caduta dei gravi. I moti nel piano - Vettore posizione e vettore spostamento - Il vettore velocità - Il moto circolare uniforme - Periodo e frequenza - La velocità tangenziale - L’accelerazione nel moto circolare uniforme: accelerazione centripeta - Il moto armonico - Il grafico spazio-tempo del moto armonico. Dinamica Introduzione ai principi della dinamica - Il primo principio della dinamica. Esercizi e problemi Esercizi, problemi generali e test delle unità 5,6,7,8,9. Esperienze di laboratorio Misurazione del coefficiente d’attrito su un piano inclinato. Condizione di equilibrio di una leva. Esperienze qualitative sulla pressione. La spinta di Archimede. Studio del moto rettilineo uniforme mediante la rotaia a cuscino d’aria. La misura dell’accelerazione di gravità terrestre. Data Gli alunni Il docente Liceo Scientifico ”Brotzu” - Quartu Sant’Elena (CA) Programma di fisica Classe: 3SA Liceo Scientifico - Opzione Scienze Applicate Docente: Elisabetta Garau Anno scolastico: 2015-2016 Libro di testo: L’Amaldi per i licei scientifici.blu - Volume1 Meccanica I principi della dinamica Il principio di inerzia e i sistemi di riferimento inerziali - Il principio di relatività galileiana - Le trasformazioni di Galileo e la composizione delle velocità - Approfondimento sui vettori: componenti cartesiane di un vettore. Il secondo principio della dinamica - Sistemi di riferimento accelerati e forze fittizie - Peso apparente - Il terzo principio della dinamica. Applicazioni dei principi della dinamica Moto su un piano inclinato - Il moto dei proiettili con velocità iniziale orizzontale e obliqua - La gittata. Moto circolare uniforme - Richiami sulla velocità angolare e l’accelerazione centripeta - La forza centripeta e la forza centrifuga apparente. Il moto armonico a partire dal moto circolare uniforme - La legge oraria del moto armonico e grafico spazio-tempo - L’accelerazione del moto armonico L’oscillatore armonico - Il pendolo semplice. Il lavoro e l’energia Approfondimento sui vettori: prodotto scalare e vettoriale - Concetto di lavoro - Lavoro compiuto da una forza costante e da una forza variabile La potenza - L’energia cinetica - Forze conservative e non conservative L’energia potenziale gravitazionale ed elastica - La legge di conservazione dell’energia meccanica - La conservazione dell’energia totale. La quantità di moto e il momento angolare La quantità di moto - La conservazione della quantità di moto - Impulso di una forza - Urti su una retta: urto elastico e completamente anelastico - Il centro di massa - Centro di massa di un sistema isolato e non isolato - Il momento angolare e la legge della conservazione del momento angolare - Il momento di inerzia. La gravitazione universale La legge di gravitazione universale - Il valore della costante G e l’esperimento di Cavendish - L’accelerazione di gravità sulla superficie della Terra - Il moto dei satelliti - La velocità dei satelliti in orbita circolare - Satelliti geostazionari - Campo gravitazionale terrestre - Energia potenziale gravitazionale - Orbita parabolica di un satellite e velocità di fuga. Termologia La temperatura e la sua definizione operativa - Scale termometriche - Cenni sulla dilatazione lineare dei solidi. Esercizi e problemi Esercizi, problemi generali, quesiti verso l’esame e quesiti sulle competenze delle unità 2,3,4,5,6. Esperienze di laboratorio Esperienze su vari temi nell’ambito dell’attività di orientamento: - Esperienze qualitative sulla pressione - Il termoscopio - Esperienze qualitative di elettrostatica - Circuito elettrico elementare - Il tester per la misura di tensioni e correnti - Il trasformatore - Dinamica dei fluidi: come una corrente d’aria può sostenere in equilibrio stabile una sferetta leggera - Lampada al plasma - Verifica della legge fondamentale della dinamica con l’utilizzo della rotaia a cuscino d’aria. - Verifica della conservazione dell’energia meccanica con l’utilizzo della rotaia a cuscino d’aria. - Verifica della conservazione della quantità di moto di un sistema isolato di due carrelli con la rotaia a cuscino d’aria. Data Gli alunni Il docente Liceo Scientifico ”Brotzu” - Quartu Sant’Elena (CA) Programma di matematica Classe: 3SA Liceo Scientifico - Opzione Scienze Applicate Docente: Elisabetta Garau Anno scolastico: 2015-2016 Libro di testo: Matematica.blu 2.0 - Bergamini-Trifone-Barozzi Algebra: Disequazioni di secondo grado intere e fratte - Disequazioni di grado superiore al secondo - Sistemi di disequazioni di grado qualunque - Equazioni e disequazioni con valori assoluti - Equazioni e disequazioni irrazionali. Le funzioni: Le funzioni e le loro caratteristiche - Dominio di una funzione - La classificazione delle funzioni - Funzioni iniettive, suriettive e biiettive - Funzioni crescenti e decrescenti - Funzioni pari e dispari - La funzione inversa. Geometria analitica: Il piano cartesiano - Punto medio di un segmento - La simmetria centrale Distanza tra due punti - Il baricentro di un triangolo - Traslazione nel piano. La retta - Equazione implicita ed esplicita di una retta - Retta per due punti Intersezione tra due rette - Condizione di parallelismo e perpendicolarità tra due rette - La distanza di un punto da una retta - Fascio proprio e improprio di rette - Distanza di un punto da una retta - Luoghi geometrici: l’asse di un segmento e le bisettrici degli angoli formati da due rette - Fasci generati da due rette - Problemi sulla retta. La circonferenza e la sua equazione - Posizione di una retta rispetto a una circonferenza - Rette tangenti a una circonferenza - Condizioni per determinare l’equazione di una circonferenza - La posizione di due circonferenze Cenni sui fasci di circonferenze - Risoluzione di problemi sulla circonferenza. La parabola - Equazione della parabola con asse di simmetria parallelo all’asse y e all’asse x - Caratteristiche di una parabola - La posizione di una retta rispetto a una parabola - Rette tangenti a una parabola - Condizioni per determinare l’equazione di una parabola - Risoluzione di problemi sulla parabola. L’ellisse nel piano cartesiano - Ellisse riferita al centro e agli assi di simmetria (con i fuochi sull’asse delle ascisse o sull’asse delle ordinate) - Eccentricità - Rette tangenti a un’ellisse - Condizioni per determinare l’equazione di un’ ellisse - Esercizi sull’ellisse. Data Gli alunni Il docente Liceo Scientifico ”Brotzu” - Quartu Sant’Elena (CA) Programma di Fisica Classe: 5SA Liceo Scientifico - Opzione Scienze Applicate Docente: Elisabetta Garau Anno Scolastico 2015-2016 Libro di testo: L’Amaldi per i licei scientifici.blu - Ugo Amaldi Volumi 2 e 3 Elettrostatica: Concetto di campo elettrico - Il vettore campo elettrico - Rappresentazione grafica del campo elettrico - Flusso del campo elettrico - Teorema di Gauss - Il campo elettrico di alcune distribuzioni di carica. Energia potenziale elettrica - Lavoro del campo elettrico - Potenziale elettrico - Superfici equipotenziali - La deduzione del campo elettrico dal potenziale La circuitazione di un campo vettoriale. Distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico - Campo e potenziale in un conduttore in equilibrio elettrostatico. Capacità elettrica di un conduttore - Condensatori - Calcolo della capacità di un condensatore - Lavoro di carica di un condensatore - Condensatori in serie e in parallelo. Corrente elettrica: La corrente elettrica nei conduttori solidi - Circuito elettrico elementare - La prima legge di Ohm - Resistenze in serie e in parallelo - Leggi di Kirchhoff Effetto Joule - La forza elettromotrice - Il generatore reale di tensione. I conduttori metallici - Velocità di deriva degli elettroni - La seconda legge di Ohm - La dipendenza della resistività dalla temperatura - Cenni sui superconduttori - Carica e scarica di un condensatore - L’estrazione degli elettroni da un metallo - L’effetto Volta. Cenni sulla conduzione della corrente elettrica nei liquidi e nei gas - Le scariche elettriche nei gas - I raggi catodici. Elettromagnetismo: I magneti e le loro interazioni - Le linee del campo magnetico - Confronto tra il campo magnetico e il campo elettrico. Forze che si esercitano tra magneti e correnti e tra correnti e correnti - La definizione di Ampère - L’intensità del campo magnetico - La legge di Biot e Savart - Il campo magnetico di una spira e di un solenoide - Il motore elettrico - Il momento di una forza magnetica su una spira e il momento magnetico di una spira. La forza di Lorentz - Il selettore di velocità - L’effetto Hall - Traiettoria di una carica in movimento in un campo magnetico uniforme - Il flusso del campo magnetico e il teorema di Gauss per il magnetismo - La circuitazione del campo magnetico e il teorema della circuitazione di Ampère. L’induzione elettromagnetica La corrente indotta - La legge di Faraday-Neumann - La legge di Lenz - Le correnti parassite - L’autoinduzione e l’induttanza di un circuito - Extracorrente di chiusura e di apertura di un circuito - Soluzioni dell’equazione differenziale applicata al circuito RL - Energia del campo magnetico immagazzinata in un’induttanza - L’alternatore - Forza elettromotrice e corrente alternata - Valori efficaci - Il trasformatore. Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche Il campo elettrico indotto - Il termine mancante e la corrente di spostamento - Le equazioni di Maxwell e il campo elettromagnetico - Le onde elettromagnetiche. La relatività dello spazio e del tempo L’esperimento di Michelson e Morley - Gli assiomi della teoria della relatività ristretta - La relatività della simultaneità - La dilatazione dei tempi - La contrazione delle lunghezze - Le trasformazioni di Lorentz. Attività di laboratorio: Capacità di un condensatore piano con l’utilizzo di un elettrometro - Esperienze qualitative sui conduttori in equilibrio elettrostatico - Circuiti elettrici e resistenze - Verifica delle leggi di Ohm - Osservazione delle linee del campo magnetico prodotto da magneti e correnti- Esperienze di Oersted, Faraday e Ampère - Il trasformatore. Data Il Docente Gli Alunni Liceo Scientifico ”Brotzu” - Quartu Sant’Elena (CA) Programma di Matematica Classe: 5SA Liceo Scientifico-Opzione Scienze Applicate Docente: Elisabetta Garau Anno scolastico: 2015-2016 Libro di testo: Matematica.blu 2.0 - Bergamini-Trifone-Barozzi Funzioni reali di variabile reale: Richiami sul concetto di funzione - Il dominio e il segno di una funzione - I grafici delle funzioni e le trasformazioni geometriche - Proprietà delle funzioni - Funzioni crescenti e decrescenti - Funzioni pari o dispari - Funzioni periodiche - Funzioni composte - Funzioni inverse. I limiti delle funzioni La topologia della retta: gli intervalli e gli intorni di un punto e di infinito Gli insiemi limitati e illimitati - Gli estremi di un insieme - I punti isolati I punti di accumulazione. Definizione di limite finito di una funzione in un punto - Limite destro e sinistro di una funzione - Definizione di limite infinito di una funzione in un punto - Definizione di limite di una funzione all’infinito - Asintoti orizzontali e verticali - Teoremi generali sui limiti (s.d.). Funzioni continue e il calcolo dei limiti Definizione di funzione continua in un punto - Esempi di funzioni continue Operazioni sui limiti - Forme indeterminate - Limiti notevoli: primo limite notevole (c.d.) e altri limiti notevoli - Continuità delle funzioni in un intervallo - Punti di discontinuità per una funzione - Proprietà delle funzioni continue: teorema di Weierstrass, dei valori intermedi e di esistenza degli zeri - Asintoti obliqui - Grafico probabile di una funzione. La derivata di una funzione Il rapporto incrementale - Definizione di derivata - Significato geometrico della derivata - Continuità delle funzioni derivabili - Derivate di alcune funzioni elementari (c.d.) - Teoremi sul calcolo delle derivate - Derivata delle funzioni composte e inverse - La derivata di f (x)g(x) - Retta tangente in un punto al grafico di una funzione. I teoremi del calcolo differenziale Teorema di Rolle e teorema di Lagrange (c.d.) - Il teorema di De L’Hospital - Calcolo di limiti con la regola di De L’Hospital. Massimi e minimi di una funzione Massimi e minimi assoluti e relativi - Determinazione dei massimi e minimi relativi di una funzione derivabile - Ricerca dei massimi, minimi e flessi a tangente orizzontale: metodo dello studio del segno della derivata prima Concavità, convessità e flessi delle curve piane: metodo dello studio del segno della derivata seconda. Studio del grafico di una funzione y = f (x) - Problemi di massimo e minimo. Integrale indefinito Integrale indefinito - Integrazioni immediate - Integrazione per sostituzione - Integrazione per parti - Cenni sull’integrazione di funzioni razionali fratte. Integrale definito Integrale definito di una funzione continua - Proprietà degli integrali definiti - Teorema della media (c.d.)- La funzione integrale e il teorema fondamentale del calcolo integrale (c.d.) - Formula del calcolo integrale - Il calcolo delle aree di superfici piane - Il calcolo di volumi: i volumi di solidi di rotazione e i volumi dei solidi. Gli integrali impropri: l’integrale di una funzione con un numero finito di punti di discontinuità e in un intervallo illimitato. Le equazioni differenziali Le equazioni differenziali - Equazioni differenziali del primo ordine - Equazioni differenziali del tipo y 0 = f (x) - Equazioni differenziali a variabili separabili. Data Il Docente Gli Alunni
