PROGRAMMA DI FISICA Premessa Gli argomenti di fisica sono

PROGRAMMA DI FISICA
Premessa
Gli argomenti di fisica sono suddivisi in otto temi e sono preceduti da un tema
contenente argomenti di tipo trasversale. Non è stata effettuata una suddivisione
degli argomenti nei diversi anni nei quali la fisica è insegnata. Sarà il docente
nell'ambito della programmazione didattica sull’intero ciclo ad effettuare tale
ripartizione secondo un criterio che riterrà scientificamente corretto e didatticamente
proficuo.
Il tema di tipo trasversale contiene una serie di argomenti che costituiscono un
patrimonio della fisica, di tipo sperimentale per quanto concerne la misura e
matematico per quanto riguarda l'elaborazione e la rappresentazione dei dati. Tali
argomenti non vanno intesi come propedeutici ai contenuti del programma di fisica
vero e proprio, ma in senso integrato, da svolgersi prima e durante esso, in modo
che ne costituisca il filo conduttore e la modalità di lettura. Per lo svolgimento degli
argomenti di matematica, i docenti di matematica e di fisica concorderanno tempi e
modi di svolgimento onde evitare inutili ripetizioni.
E' raccomandato l'uso del laboratorio scientifico, pur nei limiti delle attrezzature in
possesso della scuola.
Finalità
Le finalità dell'insegnamento della fisica sono:
•
•
•
•
•
•
•
Comprensione dei procedimenti caratteristici dell' indagine scientifica, che si
articola in un continuo rapporto tra costruzione teorica e attività sperimentale;
Acquisizione di un insieme organico di metodi e contenuti finalizzati ad
un'adeguata interpretazione della natura;
Capacità di reperire informazioni, di utilizzarle in modo autonomo e finalizzato,
e di comunicarle con un linguaggio scientifico;
Capacità di analizzare e schematizzare situazioni reali e di affrontare problemi
concreti, anche al di fuori dello stretto ambito disciplinare;
Capacità di riconoscere i fondamenti scientifici presenti nelle attività tecniche
Consapevolezza delle potenzialità dello sviluppo e dei limiti delle conoscenze
scientifiche .
Capacità di cogliere le relazioni tra lo sviluppo delle conoscenze fisiche e quello
dei contesti umano, storico e tecnologico.
Capacità di cogliere l'importanza del linguaggio matematico come potente
strumento nella descrizione del mondo e di utilizzarlo adeguatamente.
Tema trasversale
1. Unità di misura del Sistema Internazionale
• Multipli e sottomultipli
• Relazioni tra le unità di misura fondamentali e quelle derivate
• Equazioni dimensionali.
2. Misura delle grandezze fisiche
• Scrittura scientifica con uso delle potenze di dieci
• Scrittura con uso dei multipli e sottomultipli delle unità di misura
• Ordine di grandezza
• Cifre significative
• Strumenti di misura
• Sensibilità degli strumenti
• Definizione operativa di grandezza fisica
• Incertezza assoluta nella misura
• Incertezza relativa nella misura
3. Elaborazione dei dati di laboratorio
• Media aritmetica
• Scarto quadratico medio
• Propagazione dell'incertezza nelle misure indirette
• Retta di regressione
4. Rappresentazioni grafiche
• Coordinate dei punti in un riferimento cartesiano nel piano e nello spazio
• Rappresentazioni di vettori
• Prodotto di un vettore con un numero
• Somma di vettori
• Prodotto scalare di due vettori
• Prodotto vettoriale di due vettori
• Tabella di raccolta dei dati
• Istogrammi
• Diagrammi a torta
• Grafici di curve nel piano cartesiano
5. Relazioni e funzioni
• Proporzionalità diretta e sua rappresentazione grafica retta passante per
l'origine
• Proporzionalità inversa e sua rappresentazione grafica: iperbole equilatera
• Relazione di linearità e sua rappresentazione grafica: retta non passante per
l'origine
• Proporzionalità quadratica e sua rappresentazione grafica: parabola con vertice
nell'origine e asse quello delle ordinate
• Rappresentazione inversa quadratica e sua rappresentazione grafica
• Funzioni trigonometriche e loro rappresentazione grafica
• Funzioni esponenziali e loro rappresentazione grafica.
Contenuti
Tema 1. Proprietà della materia.
•
•
Misure (I contenuti presenti in questa unità vanno introdotti via via che
risultano necessari);
Lunghezza; superficie; volume. Angoli. Tempo. Massa; densità. Elasticità.
Tema 2. Moto e forze.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Velocità come descrittore del moto. Esempi di moti a velocità costante. Moti
relativi;
Interazioni e forze;
Prima legge della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali;
Seconda legge della dinamica. Accelerazione, Peso. Esempi di moti ad
accelerazione costante. Moto circolare uniforme;
Moti relativi (ad accelerazione costante);
Sistemi di riferimento non inerziali;
Interazione gravitazionale. Campo gravitazionale. *Moti orbitali*;
Vincoli. Reazioni. Attriti;
Terza legge della dinamica;
Quantità di moto. Esempi di urti;
Forza elastica. Legge di Hooke;
Moto armonico;
Moti rotatori. Momento angolare.
Tema 3. Energia.
•
•
•
Potenziale nel campo gravitazionale. Energia potenziale gravitazionale. Energia
cinetica;
Conservazione dell'energia meccanica. Lavoro;
Forze dissipative. Attrito statico e dinamico. Attrito viscoso e turbolento.
Tema 4. Termodinamica.
•
•
•
•
•
•
•
•
Pressione. Collisioni molecolari. Teoria cinetica;
Temperatura. Scala termometrica. Leggi dei gas. Energia cinetica molecolare e
temperatura assoluta;
Energia interna;
Passaggi di stato. Conduzione termica. Calori specifici e calori latenti
Trasformazioni reversibili e non;
Primo principio della termodinamica;
Macchine termiche. Potenza. Rendimento;
Trasformazioni reversibili: isocore, isobare, isoterme, adiabatiche. Ciclo di
Carnet;
Seconda principio della termodinamica. Implicazioni.
Tema 5. Elettromagnetismo.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Interazione elettrostatica. Campo elettro statico. Analogie e differenze con
l'interazione gravitazionale;
Potenziale nel campo elettrostatico;
Energia potenziale elettrostatica;
Dielettrici e polarizzazione;
Condensatori. Capacità. Energia del campo elettrico;
Conduzione elettronica nei metalli. Corrente elettrica. Effetto Joule. Leggi di
Ohm. Leggi di Volta;
*Conduzione ionica*;
*Conduzione nei gas*;
Circuiti elettrici. Resistenze interne. Esempi di circuiti in corrente continua.
Interazioni tra correnti. Campo magnetico. Forza di Lorentz;
Dia-para- ferromagnetismo;
Legge di Ampère;
Induzione elettromagnetica. Circuito RLC;
Correnti alternate. Reattanza ed impedenza. Esempi di circuiti in corrente
alternata;
Conduzione nel vuoto. Acceleratori di particelle. Effetto termoelettrica*;
*Equazioni di Maxwell*.
Tema 6. Onde. Ottica. Acustica.
•
•
•
•
•
•
Onde. Propagazione. Frequenza e lunghezza d'onda. Onde superficiali, di
compressione, trasversali. Pacchetti d’onda;
Fronti d'onda. Principio di Huygens. Riflessione e rifrazione;
Fenomeni: diffusione; interferenza; diffrazione;
Acustica. Onde stazionarie;
Onde elettromagnetiche: il fotone;
Ottica. Riflessione e rifrazione. *Visione. * Strumenti ottici.
Tema 7. Struttura della materia.
•
•
•
•
•
Dualismo onda – particella;
Stati atomici;
Struttura atomica;
Effetto fotoelettrico;
Effetto Compton.
Tema 8. Fisica nucleare.
•
•
•
•
Il nucleo atomico. Particelle elementari;
Radioattività. Decadimento nucleare;
Fissione;
Fusione.