MOD01P-ERGrev4 PROGRAMMAZIONE DISCIPLINARE A.S. 2012/013 Pag 1 di 8 FRACCOLA DOMENICO V A SCIENTIFICO FISICA Docente Classe Sezione Indirizzo Disciplina Analisi della situazione di partenza Composizione della classe Alunni ripetenti Relazione tra/con i compagni Relazione con la figura docente Motivazione all’apprendimento Situazione complessiva della classe rispetto alla disciplina d'insegnamento (prerequisitilacune-necessita') Alunni diversamente abili N. alunni 18 Maschi n. 12 Femmine n. 6 Nessun alunno ripetente Alunni bene integrati nel gruppo classe con rapporti positivi e collaborativi. Dopo un inizio con atteggiamento non molto partecipativo al dialogo educativo, con l’intervento assiduo dei docenti si sono maturati rapporti positivi e collaborativi. Quasi tutti gli alunni sono ora scolarizzati ed aperti a tutte le iniziative. Creare la motivazione all’apprendimento con l'ausilio di strumenti visivi e vicini agli alunni. Gli alunni si mostrano disponibili a seguire le attività proposte dai docenti, ma non tutti dimostrano in modo costante lo stesso impegno nel lavoro di rielaborazione personale dei contenuti. Ciò dimostra un livello di preparazione disomogeneo sì che all’interno della classe possono distinguersi 3 gruppi: il primo è dotato di una buona preparazione pregressa e si avvale di un metodo di studio ben organizzato. Un secondo gruppo conduce uno studio costante, ma poco approfondito e non ha ancora un metodo di studio efficace; il terzo gruppo fa registrare ancora delle lacune in alcune discipline. Non vi sono alunni diversamente abili Per le sole classi del biennio: DEFINIZIONE DELLE COMPETENZE DI BASE/CHIAVE PER L’APPRENDIMENTO PERMANENTE (Legge 26/12/2006 n. 296): Traguardi formativi trasversali Nella stesura della programmazione didattica, degli obiettivi e dei programmi minimi di fisica per le classi quarte e quinte del liceo scientifico del vecchio ordinamento abbiamo articolato i saperi in conoscenze, abilità/capacità e competenze con riferimento alla proposta di Raccomandazione del Parlamento europeo e del Consiglio del 7 settembre 2006, dove son contenute le seguenti definizioni: “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. Nel DM 139 del 22 agosto 2007 (che fa proprie le Raccomandazioni del Parlamento Europeo) i saperi e le competenze per l’assolvimento dell’obbligo di istruzione sono riferiti ai quattro assi culturali (dei linguaggi, matematico, scientifico–tecnologico, storico-sociale). In particolare si legge nel decreto “L’asse scientifico-tecnologico ha l’obiettivo di facilitare lo studente nell’esplorazione del mondo circostante, per osservarne i fenomeni e comprendere il valore della conoscenza del mondo naturale e di quello delle attività umane come parte integrante della sua formazione globale. Si tratta di un campo ampio e importante per l’acquisizione di metodi, concetti, atteggiamenti indispensabili ad interrogarsi, osservare e comprendere il mondo e a misurarsi con l’idea di molteplicità, problematicità e trasformabilità del reale. L’adozione di strategie d’indagine, di procedure sperimentali e di linguaggi specifici costituisce la base di applicazione del metodo scientifico che - al di là degli ambiti che lo implicano necessariamente come protocollo operativo - ha il fine anche di valutare l’impatto sulla realtà concreta di applicazioni tecnologiche specifiche. L’apprendimento dei saperi e delle competenze avviene per ipotesi e verifiche sperimentali, raccolta di dati, valutazione della loro pertinenza ad un dato ambito, formulazione di congetture in base ad essi, costruzioni di modelli; favorisce la capacità di analizzare fenomeni complessi nelle loro componenti fisiche, chimiche, biologiche. Le competenze dell’area scientifico-tecnologica, nel contribuire a fornire la base di lettura della realtà, diventano esse stesse strumento per l’esercizio effettivo dei diritti di cittadinanza. Esse concorrono a potenziare la capacità dello studente di operare scelte consapevoli ed autonome nei molteplici contesti, individuali e collettivi, della vita reale. E’ molto importante fornire strumenti per far acquisire una visione critica sulle proposte che vengono dalla comunità scientifica e tecnologica, in merito alla soluzione di problemi che riguardano ambiti codificati (fisico, chimico, biologico e naturale) e aree di conoscenze al confine tra le discipline anche diversi da quelli su cui si è avuto conoscenza/esperienza diretta nel percorso scolastico e, in particolare, relativi ai problemi della salvaguardia della biosfera. Obiettivo determinante è, infine, rendere gli alunni consapevoli dei legami tra scienza e tecnologie, della loro correlazione con il contesto culturale e sociale con i modelli di sviluppo e con la salvaguardia dell’ambiente, nonché della corrispondenza della tecnologia a problemi concreti con soluzioni appropriate.” OBIETTIVI DIDATTICI CONOSCENZE / (ore c.a) 19. Forze elettriche e campi elettrici • L’origine dell’elettricità. ABILITA’ / CAPACITA’ • Interpretare l’origine dell’elettricità a livello microscopico. • La carica elementare. • La quantizzazione della carica. • Saper distinguere i metodi di elettrizzazione. • La conservazione della carica elettrica. • I materiali conduttori e gli isolanti. • Saper mettere a confronto elettrizzazione e polarizzazione. • I metodi di elettrizzazione. • La polarizzazione. • La forza tra cariche puntiformi. • Realizzare il parallelo con la legge di gravitazione universale. • La legge di Coulomb. • Determinare la forza che agisce tra corpi carichi, applicando la legge di Coulomb • La costante dielettrica del vuoto. • Il principio di sovrapposizione. e il principio di sovrapposizione. • Il concetto di campo elettrico e la sua definizione. • Definire il campo elettrico, applicando anche il principio di sovrapposizione. • La sovrapposizione di campi elettrici. • Rappresentare e interpretare un campo elettrico attraverso le linee di forza. • Il campo elettrico generato da una carica puntiforme. • Il condensatore piano. • Il campo elettrico all’interno di un condensatore piano. • Utilizzare il teorema di Gauss per calcolare il campo elettrico in alcune situazioni. • L’esperimento di Millikan. • Le linee di forza del campo elettrico. • Il campo elettrico all’interno di un conduttore. • Il flusso del campo elettrico. • Il vettore area. • Il teorema di Gauss. 20. Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico • Lavoro ed energia potenziale elettrica. • Confrontare l’energia potenziale elettrica e meccanica. • Conservatività della forza elettrica. • Energia potenziale di due cariche puntiformi e di un sistema di cariche. • Il potenziale elettrico e la sua unità di misura. • Calcolare il potenziale elettrico determinato da una o più cariche. • La differenza di potenziale elettrico. • Individuare il movimento delle cariche in funzione del valore del potenziale. • L’elettronvolt. • La differenza di potenziale creata da cariche puntiformi. • Applicare al campo elettrico il significato della circuitazione di un campo vettoriale. • Il potenziale elettrico di un sistema di cariche. • Le superfici equipotenziali. • Conoscere il ruolo della materia nel determinare la forza di Coulomb. • Il lavoro su una superficie equipotenziale. • Il legame tra potenziale e campo elettrico. • Calcolare la capacità di un condensatore a facce piane e parallele. • La circuitazione di un campo vettoriale e di un campo elettrico • I condensatori e la loro capacità. • Calcolare l’energia immagazzinata in un condensatore. • Carica sulle armature di un condensatore. • La costante dielettrica relativa e la forza di Coulomb nella materia. • Capacità di un condensatore a facce piane e parallele. • Descrivere l’esperimento di Thomson per la misura del rapporto e/m dell’elettrone. • L’energia immagazzinata nei condensatori. • L’esperimento di Thomson. • La densità di energia. • Applicazioni biomediche della differenza di potenziale elettrico: la conduzione di segnali elettrici nei neuroni, la fisica dei segnali nervosi, tecniche diagnostiche. 21. Circuiti elettrici • I generatori di tensione. • Distinguere tra verso reale e verso convenzionale della corrente. • La forza elettromotrice e la corrente elettrica. • L’ampere. • Il circuito elettrico. • Applicare le due leggi di Ohm nella risoluzione dei circuiti elettrici. • Corrente continua, alternata e corrente convenzionale. • Calcolare la potenza dissipata su un resistore. • La prima legge di Ohm. • Distinguere le connessioni dei conduttori in serie da quelle in parallelo. • La resistenza elettrica e l’ohm. • Seconda legge di Ohm e resistività. • Calcolare la resistenza equivalente di resistori connessi in serie e in parallelo. • Dipendenza della resistività e della resistenza dalla temperatura. • La potenza elettrica. • Applicare le leggi dei nodi e delle maglie nella risoluzione dei circuiti. • La potenza dissipata su un resistore. • Connessioni in serie e in parallelo. • Riconoscere le caratteristiche degli strumenti di misura. • La resistenza equivalente per resistenze connesse e la tensione effettiva. • La resistenza interna e la tensione effettiva. • Le leggi di Kirchhoff. • Calcolare la capacità equivalente di condensatori connessi in serie e in parallelo. • Strumenti di misura di corrente e differenza di potenziale. • La capacità equivalente di condensatori connessi in serie e in parallelo. • I circuiti RC . • Descrivere il processo di carica e scarica di un condensatore. • Carica e scarica di un condensatore. • Applicare le leggi di Faraday per calcolare la massa liberata in un processo elettrolitico. • Sostanze elettrolitiche ed elettrolisi. • Calcolare l’equivalente chimico. • Le leggi di Faraday. • L’equivalente chimico. • Saper valutare gli effetti fisiologici del passaggio di corrente nel corpo umano. • Effetti fisiologici della corrente elettrica e sicurezza. 22. Interazioni magnetiche e campi magnetici • I magneti. • Saper mettere a confronto campo magnetico e campo elettrico. • Caratteristiche del campo magnetico. • Rappresentare le linee di forza del campo magnetico. • Il campo magnetico terrestre. • Determinare intensità, direzione e verso della forza di Lorentz. • La forza di Lorentz. • Descrivere il moto di una particella carica all’interno di un campo magnetico. • La regola della mano destra. • La definizione operativa di campo magnetico. • Il moto di una carica in un campo elettrico e in un campo magnetico. • Calcolare la forza magnetica su un filo percorso da corrente, tra fili percorsi da corrente e il momento torcente su una spira percorsa da corrente. • Descrivere il funzionamento di un motore elettrico. • Il selettore di velocità. • Lo spettrometro di massa. • La forza magnetica su un filo percorso da corrente. • Il momento torcente su una spira percorsa da corrente. • Determinare tutte le caratteristiche del campo vettoriale generato da fili, spire e solenoidi percorsi da corrente. • Calcolare la circuitazione di un campo magnetico con il teorema di Ampère. • Il motore elettrico. • Il campo magnetico generato da un filo percorso da corrente. • La seconda regola della mano destra. • Interpretare a livello microscopico le differenze tra i diversi materiali magnetici. • La legge di Biot-Savart. • Forze magnetiche tra fili percorsi da corrente. • Le definizioni operative di ampere e coulomb. • Il campo magnetico generato da una spira percorsa da corrente. • Il solenoide. • La risonanza magnetica. • Il tubo a raggi catodici. • Il flusso del campo magnetico. • Il teorema di Gauss. • La circuitazione del campo magnetico. • Il teorema di Ampère. • I materiali magnetici. • La temperatura di Curie. • Il magnetismo indotto e alcuni suoi utilizzi. 23. Induzione elettroma-gnetica • La forza elettromagnetica indotta e le correnti indotte. • Ricavare la legge di Faraday-Neumann. • La forza elettromagnetica indotta in un conduttore in moto. • La legge di Faraday-Neumann. • Interpretare la legge di Lenz in funzione del principio di conservazione dell’energia. • La legge di Lenz. • Le correnti parassite. • La mutua induzione e l’autoinduzione. • Calcolare l’induttanza di un solenoide e l’energia in esso immagazzinata. • L’induttanza. • L’energia immagazzinata in un solenoide. • Calcolare i valori delle grandezze elettriche efficaci. • Densità di energia del campo magnetico. • Risolvere circuiti semplici in corrente alternata. • L’alternatore. • Calcolare lo sfasamento tra corrente e tensione. • La corrente alternata. • Valori efficaci in corrente alternata. • I circuiti, resistivo, capacitivo e induttivo, in corrente alternata. • La reattanza capacitiva e induttiva. • Analizzare e risolvere i circuiti RLC in corrente alternata. • Lo sfasamento tra corrente e tensione in un condensatore e in un induttore. • I circuiti RLC in corrente alternata. • L’impedenza. • La risonanza nei circuiti elettrici. • Il trasformatore. • Rapporto tra le correnti nel circuito primario e in quello secondario. • I dispositivi a semi-conduttore. • Semiconduttori di tipo n e p. • Confrontare risonanza meccanica e risonanza elettrica. 24. Le equazioni di Maxwell e le onde elettroma-gnetiche • Il campo elettrico indotto. • La corrente di spostamento. • Le equazioni di Maxwell del campo elettromagnetico. • Collegare il campo elettrico indotto e il campo magnetico variabile. • Descrivere i meccanismi di generazione, propagazione e ricezione delle onde elettromagnetiche. • Generazione, propagazione e ricezione delle onde elettromagnetiche. • Lo spettro elettromagnetico. • L’energia trasportata da un’onda elettromagnetica. • Relazione tra campo elettrico e campo magnetico. • Distinguere le varie parti dello spettro elettromagnetico. • Calcolare la densità di energia di un’onda elettromagnetica e l’irradiamento da essa prodotto. • L’irradiamento. • Applicare l’effetto Doppler alle onde elettromagnetiche. • L’effetto Doppler. • Comprendere il concetto di polarizzazione delle onde elettromagnetiche. • La polarizzazione delle onde elettromagnetiche. • Applicare la legge di Malus. • I materiali polarizzatori. • La legge di Malus. 25. La relatività ristretta • La luce e la legge di composizione delle velocità. • L’esperimento di Michelson-Morley. • Saper applicare le equazioni per la dilatazione dei tempi, individuando correttamente il tempo proprio e il tempo dilatato. • I postulati della relatività ristretta: il principio di relatività e il principio di invarianza della velocità della luce. • La relatività del tempo e dello spazio: dilatazione temporale e contrazione delle lunghezze. • La quantità di moto relativistica. • L’equivalenza massaenergia. • L’energia cinetica relativistica. • La velocità “limite”. • La composizione relativistica delle velocità. · Saper distinguere, nel calcolo delle distanze, tra lunghezza propria e lunghezza contratta. • Mettere a confronto quantità di moto relativistiche e non-relativistiche. • Comprendere la relazione di equivalenza tra massa ed energia ed applicarla nel calcolo di energie o variazioni di massa. • Applicare la formula per la composizione relativistica delle velocità. 26. Particelle e onde • Il dualismo ondacorpuscolo. • Analizzare le caratteristiche della radiazione di corpo nero. • Il corpo nero e le caratteristiche della radiazione di corpo nero. • L’ipotesi di quantizzazione di Planck. • Calcolare l’energia dei fotoni. • L’ipotesi del fotone e la sua energia. • Descrivere l’effetto fotoelettrico secondo Einstein. • L’effetto fotoelettrico e il lavoro di estrazione. • Calcolare la variazione della lunghezza d’onda nell’effetto Compton. • La conservazione dell’energia e l’effetto fotoelettrico. • Descrivere la dualità onda-corpuscolo. • La quantità di moto di un fotone e l’effetto Compton. • Calcolare la lunghezza d’onda di de Broglie associata a una particella. • La dualità onda-corpuscolo. • La lunghezza d’onda di de Broglie e la natura ondulatoria della luce. • Onde di probabilità. • Applicare il principio di indeterminazione di Heisenberg. • Il principio di indeterminazione di Heisenberg. 27. La natura dell’atomo • Il modello atomico di Rutherford. • Calcolare le energie e i raggi delle orbite di Bohr. • Gli spettri a righe. • Le caratteristiche del modello di Bohr dell’atomo di idrogeno: orbite stazionarie, emissione di fotoni, momento angolare dell’elettrone. • Le energie e i raggi delle orbite di Bohr. • I diagrammi dei livelli energetici. • Rappresentare in diagramma i valori di energia e comprendere la differenza tra stato fondamentale e stati eccitati. • Lo spettro a righe dell’atomo di idrogeno. • Distinguere tra spettri di emissione e spettri di assorbimento. • Gli spettri di emissione e gli spettri di assorbimento. • Mettere in relazione la teoria di de Broglie e l’ipotesi di Bohr sul momento angolare. • La quantizzazione del momento angolare di de Broglie. • L’atomo di idrogeno secondo la meccanica quantistica. • Descrivere l’atomo di idrogeno secondo la meccanica quantistica. • Il principio di esclusione di Pauli. • La tavola periodica degli elementi. • I raggi X. • Raggi X caratteristici e Bremsstrahlung. • L’emissione stimolata di radiazione e il laser. • L’emissione spontanea. • Distinguere tra emissione spontanea ed emissione stimolata di radiazione. 28. Fisica nucleare e radio-attività • La struttura del nucleo: numero atomico e numero di massa. • Distinguere tra numero di massa e numero atomico. • Gli isotopi. • Spiegare le caratteristiche degli isotopi. • Le dimensioni del nucleo. • L’interazione nucleare forte. • Interpretare la forza nucleare in termini di stabilità dei nuclei. • L’energia di legame. • Saper calcolare le masse nucleari in unità di massa atomica. • Il difetto di massa. • Applicare la legge del decadimento radioattivo per il calcolo delle diverse grandezze che in essa compaiono. • L’unità di massa atomica. • La radioattività: i decadimenti a, b e g. • Applicare la legge del decadimento radioattivo nella datazione di reperti. • Il neutrino. • Il decadimento radioattivo e l’attività. • Interpretare le famiglie radioattive in termini di sequenze di decadimenti. • La legge del decadimento radioattivo. • Le datazioni radiometriche. • Le famiglie radioattive. 29. Radiazioni ionizzanti • Le radiazioni ionizzanti. • Distinguere le reazioni nucleari spontanee e le reazioni nucleari indotte. • L’esposizione e la sua unità di misura. • Distinguere e classificare le numerose particelle elementari. • La dose assorbita e le sue unità di misura. • L’effetto biologico delle radiazioni: fattore di qualità ed equivalente di dose. • Le reazioni nucleari indotte. • Gli elementi transuranici. • Gli isotopi dell’uranio. • La fissione nucleare. • La reazione a catena. • Interpretare la legge di Hubble in termini di Universo in espansione. • I reattori nucleari e i suoi componenti. • La fusione nucleare. • Il confinamento magnetico. • Le particelle elementari. • La classificazione delle particelle. • La teoria dei quark. • Il modello standard. • La cosmologia. • L’allontanamento delle galassie: la legge di Hubble. • La teoria del Big Bang. • Il modello standard per l’evoluzione dell’Universo. CONTENUTI Unita' di apprendimento Oggetti carichi e forza elettrica La legge di Coulomb Forze elettriche e campi Il campo elettrico elettrici Linee di forza del campo elettrico Il teorema di gauss Il potenziale elettrico Energia potenziale elettrica e La circuitazione del campo elettrico Condensatori e dielettrici potenziale elettrico Modulo Circuiti elettrici Le leggi di Ohm La potenza elettrica Connessioni in serie Connessioni in parallelo Circuiti Le leggi di Kirchhoff Condensatori in parallelo ed in serie I circuiti RC La corrente elettrica nei liquidi Tempi dopo un ripasso iniziale fino a tutto dicembre La forza di Lorentz Il moto di una carica in un campo magnetico Interazioni magnetiche e La forza magnetica su un filo percorso da corrente Campi magnetici prodotti da correnti campi magnetici Il teorema di Gauss per il campo magnetico Il teorema di Ampere La f.e.m. indotta in un conduttore in moto La legge dell'induzione elettromagnetica di Faraday-Meumann La legge di Lenz Induzione elettroma-gnetica L'alterazione e la corrente alternata Circuiti RLC in corrente alternata Il trasformatore Campi che variano nel tempo Le equazioni di Maxwell e le Le equazioni di Maxwell onde elettroma-gnetiche Le onde elettromagnetiche Lo spettro elettromagnetico I postulati della relativita' ristretta La relativita' del tempo: dilatazione temporale La relatività ristretta La relativita' delle distanze: contrazione delle lunghezze L'equivalenza tra massa ed energia La radiazione di corpo nero e l'ipotesi di Planck I fotoni e l'effetto fotovoltaico Particelle e onde Il principio di indeterminazione di Heisenberg Gli spettri a righe Il modello di Bohr dell'atomo di idrogeno La natura dell’atomo I raggi X Il laser L'interazione nucleare forte e la stabilita' dei nuclei La radioattivita' Fisica nucleare e radio-attività Il neutrino Decadimento radioattivo e attivita' Reazioni nucleari indotte Fissione nucleare Radiazioni ionizzanti Reattori nucleari Fusione nucleare gennaio e febbraio fino a meta' marzo fino a tutto aprile STANDARD MINIMI DI APPRENDIMENTO IN TERMINI DI SAPERE E DI SAPER FARE Sapere Saper fare L’alunno dovrà, alla fine dell’anno scolastico, conoscere L’alunno dovrà, sapersi orientare e risolvere autonomamente esercizi e problemi di le linee essenziali degli argomenti trattati. media difficoltà. Lezione □ □ □ □ □ □ □ □ □ Strumenti libro di testo testi scientifici testi letterari schede didattiche dispense software internet audiovisivi altro □ □ □ □ METODOLOGIA computer lavagna luminosa registratori altro Spazi Laboratorio □ Fisica □ Scienze □ Informatica Audiovisiva □ Disegno □ Musica □ Multimediale □ Palestra □ Biblioteca STRUMENTI DI OSSERVAZIONE, DI VERIFICA E DI VALUTAZIONE1 Numero di verifiche sommative previste per ogni periodo: almeno 2 scritte e 2 orali Prove orali Strutturate □ interrogazione □ scelta multipla □ colloqui brevi e continui □ test v/f □ discussione individuale □ domande a e/o collettiva completamento □ altro □ altro Prove scritte Semistrutturate □ trattazione sintetica □ risposta singola □ test, domande, esercizi □ risoluzione esercizi □ altro: Produzione □ analisi testuale □ articolo □ saggio breve □ tema □ domande aperte □ relazione □ mappe concettuali □ risoluzione esercizi □ altro: Prove pratiche □ □ □ □ □ Esercizi ginnici Attivita' pittoriche Esperienze di laboratorio Elaborazioni informatiche altro: ATTIVITA' DI RECUPERO, DI SOSTEGNO, DI APPROFONDIMENTO: MODALITA' DI EFFETTUAZIONE Recupero2 □ □ □ □ □ □ Recupero in itinere: Corsi disciplinari Tutor d'aula Sportelli didattici Pausa didattica Altro _______________________________ Approfondimento □ □ □ □ Lavori multidisciplinari Tematica: Interpretare la natura tramite simboli Area di progetto Tematica Approfondimento dei singoli docenti Altro _______________________________ EVENTUALI PERCORSI PLURIDISCIPLINARI MACROTEMATICA DISCIPLINE COINVOLTE “Quando affrontiamo il mondo - Matematica - Fisica come uomini liberi, osservandolo con ammirazione, curiosità e attenzione, entriamo nel regno dell’arte e della scienza.” (da “Il lato umano” di A. Einstein) PONTECORVO, _____________________ 2 Tenere presenti le disposizioni prese in sede collegiale ARGOMENTO TRATTATO Decodifica della realta' in Riconoscere gli elementi TEMPI Tutto l'anno scolastico A fine anno presentazione del Ogni disciplina, dal suo lavoro con punto di vista, interpreta la strumentazione frase di Einstein. IL DOCENTE