Liceo Scientifico G. Galilei – Macerata Anno Scolastico 2010/2011
Contratto formativo individuale
Classe: 5F Materia: FISICA Prof. M. BELLESI
Liceo Scientifico G. Galilei – Macerata
Anno Scolastico 2010 - 11
Contratto Formativo Individuale
Classe: 5
Sez. F
Materia: FISICA
Docente: Manlio Bellesi
1. ANALISI DELLA CLASSE:
Conoscenze
Il livello medio è più che sufficiente
Competenze
Il livello medio è sufficiente
Comportamento sociale e di lavoro
Più che sufficiente
Possesso dei prerequisiti
Il livello medio è sufficiente
TITOLO
MODULO
Elettrostatica
Circuiti in
corrente
continua
Il campo
magnetico
2. MODULI PROPOSTI PER L’ANNO SCOLASTICO 2010-2011
Quadro riassuntivo
OBIETTIVI FONDAMENTALI
Descrivere la fenomenologia elementare dell’elettrostatica e dell’elettrizzazione
Enunciare la legge di Coulomb
Definire il campo elettrico
Scrivere l’espressione per il campo elettrico di una carica puntiforme, per un guscio
sferico di carica, per una sfera carica, per una lastra piana e per una coppia di lastre a
facce piano-parallele (condensatore)
Definire il flusso del campo elettrico attraverso una superficie
Enunciare il teorema di Gauss per il campo elettrico
Definire il lavoro del campo elettrico
Definire il lavoro, l’energia potenziale e il potenziale per un campo elettrico uniforme
Definire la circuitazione del campo elettrico e illustrarne il significato fisico
Descrivere matematicamente il moto di una carica in un campo elettrico uniforme
Descrivere un condensatore
Calcolare la capacità di un condensatore piano
Calcolare l’energia immagazzinata in un condensatore piano
Definire la corrente elettrica
Enunciare le leggi di Ohm, definendo la resistenza elettrica e la resistività
Descrivere l’effetto Joule
Dedurre matematicamente l’espressione per la resistenza equivalente a più resistenze
in serie o in parallelo
Enunciare i principi di Kirchhoff
Applicare i principi di Kirchhoff alla risoluzione dei circuiti elettrici
Descrivere la forza di Lorentz e definire il vettore campo magnetico B
Descrivere la forza agente su conduttore percorso da corrente immerso in campo
magnetico esterno
Enunciare il teorema di Gauss per il campo magnetico e descriverne le conseguenze
Enunciare la legge di Laplace
Calcolare il campo magnetico nel centro di una spira circolare percorsa da corrente
1
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Contratto formativo individuale
Classe: 5F Materia: FISICA Prof. M. BELLESI
TITOLO
MODULO
OBIETTIVI FONDAMENTALI
Definire la circuitazione del campo magnetico ed enunciare il teorema di Ampère
Applicazioni del teorema: calcolare il campo B di un filo infinito percorso da corrente e
il campo B all’interno di un solenoide
Induzione
Riconoscere e descrivere fenomeni di induzione elettromagnetica
elettroDescrivere, anche con modelli matematici, il fenomeno dell’induzione elettromagnetica
magnetica ed
Descrivere il funzionamento e le finalità d’uso di un trasformatore
equazioni di
Scrivere le equazioni di Maxwell in forma sintetica
Maxwell
Riconoscere nella sintesi di Maxwell le diverse leggi dell’elettromagnetismo
Descrivere lo spettro elettromagnetico
Relatività
Riconoscere i limiti della relatività galileiana nell’applicazione all’elettromagnetismo
Illustrare la teoria dell’etere
Descrivere l’esperimento di Michelson e Morley e le sue conseguenze
Enunciare i principi della relatività ristretta
Dedurre le trasformazioni di Lorentz dai principi di relatività ristretta
Descrivere le conseguenze delle trasformazioni di Lorentz: dilatazione dei tempi,
contrazione delle lunghezze, composizione delle velocità
Meccanica
Descrivere il corpo nero e le leggi ad esso collegate (Stefan-Boltzmann, Wien)
quantistica
Enunciare l’ipotesi di Planck sull’interpretazione dell’emissione del corpo nero
Descrivere l’effetto fotoelettrico ed illustrarne la spiegazione di Einstein
Descrivere metodo e apparecchiatura usati per la misura della costante di Planck
Descrivere i modelli atomici di Thomson-Mossotti, planetario e di Bohr
Descrivere l’esperienza di Rutherford-Geiger e discuterne le conseguenze
Enunciare l’ipotesi di de Broglie
Enunciare il principio di indeterminazione di Heisenberg
Valutare le conseguenze fisiche dell’introduzione del principio di Heisenberg
Enunciare il principio di complementarità
Esporre il concetto di funzione d’onda
Fisica nucleare Giustificare la necessità della forza nucleare forte per la stabilità dell’atomo
Definire l’energia di legame
Descrivere i vari modi di decadimento radioattivo
Illustrare la fusione nucleare (in particolare il ciclo pp e il ciclo CNO)
Illustrare la fissione nucleare
Classificare e descrivere le caratteristiche principali delle particelle elementari
Descrivere gli elementi caratterizzanti il modello standard
N.B. “Risolvere problemi” ovvero “Applicare le definizioni e i principi enunciati” è da intendersi
come obiettivo trasversale a tutti i moduli.
3.STRATEGIE E STRUMENTI DIDATTICI (barrare con X la voce interessata)
Strategie didattiche
Lezione frontale
X
Lezione dialogata
X
Relazioni e lavori di gruppo
Discussioni guidate
X
Strumenti
Mappe concettuali, libro di testo
Materiale fornito dal docente
X
Materiali multimediali ed internet
X
Laboratorio di Fisica
X
2
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Contratto formativo individuale
Classe: 5F Materia: FISICA Prof. M. BELLESI
4.ARTICOLAZIONE DEI CONTENUTI E DEGLI OBIETTIVI SECONDO MODULI O
UNITÀ DIDATTICHE
Modulo n. 1
Tempi: Settembre - Ottobre 2010
Titolo:
ELETTROSTATICA
Contenuti:
Fenomenologia dell’elettrostatica. Legge di Coulomb. Campo elettrico. Flusso del campo elettrico.
Teorema di Gauss per il campo elettrico. Lavoro nel campo elettrico per un campo uniforme.
Circuitazione del campo elettrico e suo carattere conservativo. Moto di una carica in un campo
elettrico uniforme. Il condensatore piano. Energia accumulata in un condensatore. Condensatori in serie
e in parallelo. Condensatori con dielettrico tra le armature
Obiettivi:
Descrivere la fenomenologia elementare dell’elettrostatica e i vari modi di elettrizzazione
Enunciare la legge di Coulomb
Definire il campo elettrico
Scrivere l’espressione per il campo elettrico di una carica puntiforme, di un guscio sferico, di una sfera
carica, di una lastra piana e di una coppia di lastre a facce piano-parallele
Descrivere il campo elettrico uniforme e quello costante
Definire il flusso del campo elettrico attraverso una superficie
Enunciare il teorema di Gauss per il campo elettrico
Definire il lavoro nel campo elettrico
Calcolare il lavoro, l’energia potenziale e il potenziale per un campo elettrico uniforme
Definire la circuitazione del campo elettrico e illustrarne il significato fisico
Definire il concetto di campo conservativo
Descrivere, anche matematicamente, il moto di una carica in un campo elettrico uniforme
Descrivere un condensatore piano
Calcolare la capacità di un condensatore piano
Dedurre l’espressione per l’energia accumulata in un condensatore
Dimostrare l’espressione per la capacità equivalente di condensatori in serie e in parallelo
Saperi essenziali (Concetti, conoscenze e competenze irrinunciabili per l’apprendimento nei moduli
successivi e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo)
Enunciare la legge di Coulomb
Definire il campo elettrico
Definire il flusso del campo elettrico attraverso una superficie
Enunciare il teorema di Gauss per il campo elettrico
Scrivere l’espressione per il campo elettrico di una carica puntiforme
Definire il lavoro del campo elettrico
Definire il concetto di campo conservativo
Descrivere un condensatore piano, calcolarne la capacità e l’energia in esso immagazzinata
3
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Modulo n. 2
Tempi: Ottobre-Novembre 2010
Titolo:
CIRCUITI IN CORRENTE CONTINUA
Contenuti:
Corrente elettrica. Leggi di Ohm: definizione di resistenza e resistività elettrica. Variazione della
resistenza con la temperatura. Conservazione dell’energia nei circuiti elettrici: potenza dissipata in un
circuito. Resistenze in serie e in parallelo. F.e.m. e resistenza interna di una batteria. Il ponte di
Wheatstone. Le leggi di Kirchhoff e la risoluzione di circuiti elettrici
Obiettivi:
Definire la corrente elettrica
Enunciare le leggi di Ohm e dedurle con un modello semiqualitativo
Riconoscere l’origine delle leggi di Ohm a livello microscopico
Ricavare sperimentalmente le leggi di Ohm
Definire resistenza e resistività elettrica, descrivendone l’andamento al variare della temperatura
Descrivere matematicamente l’effetto Joule
Ricavare sperimentalmente la resistenza equivalente a più resistenze in serie e in parallelo
Dedurre matematicamente l’espressione equivalente a più resistenze in serie o in parallelo
Enunciare le leggi di Kirchhoff e applicarle alla risoluzione dei circuiti elettrici
Saperi essenziali (Concetti, conoscenze e competenze irrinunciabili per l’apprendimento nei moduli
successivi e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo)
Definire la corrente elettrica
Enunciare le leggi di Ohm
Riconoscere l’origine delle leggi di Ohm a livello microscopico
Definire la resistività
Enunciare le regole di composizione per le resistenze in serie e in parallelo
Modulo n. 3
Tempi: Novembre-Dicembre 2010
Titolo:
IL CAMPO MAGNETICO
Contenuti:
Forza di Lorentz. Definizione dell’induzione magnetica B. Forza agente su conduttore percorso da
corrente, immerso in campo magnetico esterno. Teorema di Gauss per il campo magnetico. Il campo
magnetico terrestre e la genesi delle fasce di van Allen. Legge di Laplace. Campo magnetico nel centro
di una spira circolare percorsa da corrente. Circuitazione del campo magnetico e teorema di Ampère.
Applicazioni del teorema di Ampère: campo attorno a un filo conduttore infinito e campo all’interno di
un solenoide. Un modello microscopico qualitativo del magnetismo
Obiettivi:
Scrivere la formula della forza di Lorentz
Descrivere il moto di una carica elettrica in un campo magnetico
Enunciare le leggi che regolano i fenomeni magnetici, con riferimento ai teoremi di Gauss e Ampère
Descrivere il campo magnetico terrestre
4
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Classe: 5F Materia: FISICA Prof. M. BELLESI
Descrivere, anche matematicamente, il meccanismo fisico alla base della genesi delle fasce di van Allen
Utilizzare il teorema di Ampère per determinare il vettore campo magnetico B (filo infinito, solenoide)
Riconoscere la natura elettrica dei fenomeni magnetici
Saperi essenziali (Concetti, conoscenze e competenze irrinunciabili per l’apprendimento nei moduli
successivi e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo)
Forza di Lorentz e moto di una carica nel campo magnetico
Descrivere il moto di una carica elettrica in un campo magnetico
Teorema di Gauss per il campo magnetico
Teorema di Ampère
Descrivere il campo magnetico terrestre e la genesi delle fasce di van Allen
Riconoscere la natura elettrica dei fenomeni magnetici
Modulo n. 4
Tempi: Gennaio 2011
Titolo:
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA ED EQUAZIONI DI MAXWELL
Contenuti:
F.e.m. indotta e legge di Faraday-Neumann–Lenz. F.e.m indotta in una spira rotante in un campo B.
Induttanza e autoinduzione. Induttanza per un solenoide. Energia accumulata nel campo magnetico di un
induttore. Il trasformatore. Circuiti RL, RC, LC, RLC. Corrente di spostamento e teorema di AmpèreMaxwell. Equazioni di Maxwell. Lo spettro elettromagnetico.
Obiettivi:
Riconoscere e descrivere fenomeni di induzione elettromagnetica
Descrivere anche con modelli matematici il fenomeno dell’induzione elettromagnetica
Descrivere un modello di generatore di corrente alternata (spira ruotante in un campo magnetico)
Descrivere, anche matematicamente, il funzionamento di un trasformatore
Descrivere il modello matematico per i circuiti RL, RC, LC
Descrivere il modello matematico (semiquantitativo) per il circuito RLC
Definire la corrente di spostamento
Enunciare e scrivere le equazioni di Maxwell
Riconoscere nelle equazioni di Maxwell le diverse leggi dell’elettromagnetismo
Discutere il significato fisico delle equazioni di Maxwell
Definire le onde elettromagnetiche e descrivere lo spettro elettromagnetico
Saperi essenziali (Concetti, conoscenze e competenze irrinunciabili per l’apprendimento nei moduli
successivi e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo)
Riconoscere e descrivere fenomeni di induzione elettromagnetica
Enunciare le leggi dell’induzione elettromagnetica
Descrivere il funzionamento di un trasformatore
Enunciare e scrivere le equazioni di Maxwell
Riconoscere nelle equazioni di Maxwell le diverse leggi dell’elettromagnetismo
Discutere il significato fisico delle equazioni di Maxwell
Descrivere lo spettro elettromagnetico
5
Liceo Scientifico G. Galilei – Macerata Anno Scolastico 2010/2011
Contratto formativo individuale
Classe: 5F Materia: FISICA Prof. M. BELLESI
Modulo n. 5
Tempi: Febbraio 2011
Titolo:
RELATIVITÀ RISTRETTA
Contenuti:
I principi della relatività galileiana. Le leggi dell’elettromagnetismo e la relatività galileiana. La teoria
dell’etere. L’esperienza di Michelson e Morley. I principi della relatività ristretta. Le trasformazioni di
Lorentz. Le conseguenze dei principi della relatività ristretta (dilatazione dei tempi; contrazione delle
lunghezze; composizione delle velocità).
Obiettivi:
Enunciare il principio di relatività galileiana
Riconoscere i limiti della relatività galileiana nell’applicazione all’elettromagnetismo
Descrivere la teoria dell’etere e l’esperimento di Michelson e Morley
Enunciare i principi della relatività ristretta
Scrivere le trasformazioni di Lorentz
Descrivere le conseguenze dei principi della relatività ristretta
Dedurre matematicamente dilatazione dei tempi, contrazione delle lunghezze e composizione di velocità
Saperi essenziali (Concetti, conoscenze e competenze irrinunciabili per l’apprendimento nei moduli
successivi e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo)
Enunciare il principio di relatività galileiana
Riconoscere i limiti della relatività galileiana nell’applicazione all’elettromagnetismo
Descrivere la teoria dell’etere e l’esperienza di Michelson e Morley
Enunciare i principi della relatività ristretta
Scrivere le trasformazioni di Lorentz
Descrivere le conseguenze dei principi della relatività ristretta
Modulo n. 6
Tempi: Marzo – Aprile 2011
Titolo:
MECCANICA QUANTISTICA
Contenuti:
La radiazione di corpo nero e l’ipotesi di Planck. L’effetto fotoelettrico e l’interpretazione di Einstein.
La determinazione della costante di Planck. Il modello atomico di Thomson–Mossotti. La determinazione
del rapporto e/m tra la carica e la massa dell’elettrone. L’esperienza di Rutherford-Geiger e
l’insostenibilità del modello di Thomson. Il modello di atomo planetario e la sua instabilità. Le ipotesi di
Bohr e il loro carattere provvisorio. Ipotesi di de Broglie. Dualismo onda-corpuscolo. Principio di
indeterminazione di Heisenberg. Principio di complementarità. La funzione d’onda di Schrödinger.
Obiettivi:
Descrivere il corpo nero e le leggi ad esso collegate (Stefan-Boltzmann, Wien)
Enunciare l’ipotesi di Planck sull’interpretazione dell’emissione del corpo nero
Discutere l’idea di Planck nel contesto della fisica classica
Descrivere, anche matematicamente, i modelli atomici di Thomson–Mossotti e planetario
Descrivere l’esperienza di Rutherford-Geiger e discuterne le conseguenze
6
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Contratto formativo individuale
Classe: 5F Materia: FISICA Prof. M. BELLESI
Descrivere l’effetto fotoelettrico ed illustrarne la spiegazione di Einstein
Descrivere il metodo e l’apparecchiatura utilizzati per la determinazione della costante di Planck
Enunciare le ipotesi di Bohr
Illustrare il dualismo onda-corpuscolo
Enunciare l’ipotesi di de Broglie
Enunciare il principio di indeterminazione di Heisenberg
Valutare le conseguenze fisiche dell’introduzione del principio di Heisenberg
Enunciare il principio di complementarità
Esporre il concetto di funzione d’onda
Saperi essenziali (Concetti, conoscenze e competenze irrinunciabili per l’apprendimento nei moduli
successivi e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo)
Enunciare l’ipotesi di Planck sull’interpretazione dell’emissione del corpo nero
Discutere l’idea di Planck nel contesto della fisica classica
Descrivere, anche matematicamente, i modelli atomici di Thomson–Mossotti e planetario
Discutere le conseguenze dell’esperienza di Rutherford-Geiger
Enunciare le ipotesi di Bohr
Enunciare il principio di indeterminazione di Heisenberg
Valutare le conseguenze fisiche dell’introduzione del principio di Heisenberg
Modulo n. 7
Tempi: Aprile – Maggio 2011
Titolo:
FISICA NUCLEARE
Contenuti:
Giustificare la necessità della forza nucleare forte per la stabilità dell’atomo. Definire l’energia di legame.
Descrivere i vari modi di decadimento radioattivo: il metodo di datazione col carbonio-14. Illustrare la
fusione nucleare (in particolare il ciclo pp e il ciclo CNO). Illustrare la fissione nucleare. Classificare e
descrivere le caratteristiche principali delle particelle elementari. Descrivere gli elementi
caratterizzanti il modello standard.
Obiettivi:
Giustificare la necessità di introduzione della forza nucleare forte per dimostrare la stabilità
dell’atomo
Illustrare il problema del difetto di massa e definire l’energia di legame
Descrivere i vari modi di decadimento radioattivo, con particolare riferimento al carbonio-14
Illustrare la fusione nucleare (in particolare il ciclo pp e il ciclo CNO)
Illustrare la fissione nucleare
Classificare le particelle elementari e descriverne le caratteristiche principali
Descrivere gli elementi caratterizzanti il modello standard
Saperi essenziali (Concetti, conoscenze e competenze irrinunciabili per l’apprendimento nei moduli
successivi e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo)
L’evoluzione delle teorie atomiche fino al modello standard
I processi di decadimento radioattivo: metodo di datazione col carbonio-14
I processi di fusione e fissione nucleare
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Contratto formativo individuale
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3) VERIFICHE E VALUTAZIONE
Modalità di verifica
Per verificare il livello di conseguimento degli obiettivi verranno svolte verifiche formative
e/o sommative secondo le seguenti tipologie:
ORALI
SCRITTE
1. Interrogazioni formalizzate
2. Interventi spontanei
3. Esercizi individuali
4. Relazioni su materiali strutturati
5. Presentazioni multimediali
X
X
X
X
X
Criteri di Valutazione
o
o
o
o
o
o
o
Relazioni
Trattazioni brevi
Quesiti a risposta aperta
Saggi brevi
Risoluzioni di problemi
Test a risposta multipla
Prove oggettive di diversa
tipologia
X
X
X
Criteri per la revisione delle prove scritte ed orali
Prove scritte (sempre da conteggiarsi per l’orale): Verranno utilizzate griglie di valutazione
strutturate per facilitare la proposizione di verifiche semplificate e differenziate.
Generalmente le prove scritte saranno strutturate in esercizi e problemi: a ognuno si
attribuisce un punteggio sulla base degli obiettivi che devono essere verificati. Il
raggiungimento degli obiettivi minimi corrisponde a 50 (cinquanta) punti, ovvero la sufficienza
(voto 6). Il voto massimo e minimo verrà indicato di volta in volta a seconda della difficoltà
della prova, ma salvo indicazione contraria sarà da intendere voto minimo = 1 e voto massimo =
10. La tabella seguente riporta il voto assegnato per ogni punteggio ottenuto; i segni “+” e “-“
influiscono sul voto intero per ± 0,25.
Voto non sufficiente
0-1
1
2-3
1+
4 -5
1½
6-7
28 - 10
2
11 - 12
2+
13 - 15
2½
16 - 17
318 – 20
3
21 – 22
3+
23 – 25
3½
26 – 27
428 – 30
4
31 - 32
4+
33 – 35
4½
36 – 37
538 – 40
5
41 – 42
5+
43 – 46
5½
47 - 49
6-
Voto sufficiente
50 – 51
6
52 – 53
6+
54 – 57
6½
58 – 59
760 – 63
7
64 – 65
7+
66 – 69
7½
70 – 71
872 – 75
8
76 – 77
8+
78 – 81
8½
82 – 84
985 – 88
9
89 – 90
9+
91 – 95
9½
96 – 97
1098 – 100
10
8
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Contratto formativo individuale
Classe: 5F Materia: FISICA Prof. M. BELLESI
Prove orali: Verrà presa come riferimento la griglia predisposta nel registro personale in
cui si tiene conto delle conoscenze, competenze e capacità. Nella definizione del voto
verranno anche considerate proprietà lessicali, di coerenza e pertinenza nell’argomentare,
dell’aderenza alla tematica, della fluidità espressiva, dell’efficacia comunicativa, eccetera.
Criteri di riuscita
1. Preminenza delle competenze sulle conoscenze
2. Raggiungimento degli obiettivi minimi relativi a
ciascun modulo svolto
3. Avvio nell’alunno di processi di riflessione e di
autovalutazione sul proprio apprendimento
4. Superamento di carenze o lacune, tale da
evidenziare un progresso nella formazione
disciplinare
5. Altro:
X
Data: 30/10/2010
firma del docente _________________
9
