ANNO SCOLASTICO 2018/2019

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1 LICEO STATALE G. GALILEI DOLO ANNO SCOLASTICO 2018/2019 PERCORSO FORMATIVO PREVENTIVO DOCENTE BRESCACIN SANDRA CLASSE 4D sa DISCIPLINA Fisica 1) Programma ARGOMENTO Conoscenze Abilità Saranno svolte almeno 3 esperienze di laboratorio: Utilizzare gli strumenti di misura per misurare Laboratorio misurare l indice di rifrazione di sostanze solide o liquide Calorimetro delle mescolanze; foglio elettronico: analisi battimenti e di particolari somme di onde armoniche. Costruire circuiti con resistori e/o condensatori in serie o parallelo. Circuito RC Costruzione elettrocalamita tensioni elettriche, resistenze ed intensità di corrente. Riconoscere i diversi tipi di errore nella misura di una grandezza fisica. Saper determinare l errore nelle misure indirette. Esprimere il risultato di una misura con il corretto numero di cifre significative. Saper utilizzare ordine di grandezza e la notazione scientifica. Saper analizzare i grafici realizzati mediante l utilizzo di sensori Temperatura e calore Le leggi dei Definizione operativa di temperatura Le scale di temperatura. La dilatazione termica lineare e volumica dei corpi. Il Calore come flusso di energia. Il calorimetro. L equivalente meccanico della caloria. L energia interna. Capacità termica e calore specifico di una sostanza. I cambiamenti di stato. Il calore latente associato ad una trasformazione di stato Curva di vaporizzazione e curva di fusione. L umidità.(^) La conduzione. Legge di Fourier La convezione e l irraggiamento. La legge di Stefan-Boltzmann. Il numero di Avogadro. Riconoscere e utilizzare le diverse scale di temperatura. Calcolare le dilatazioni lineari e volumiche di solidi e liquidi, sottoposti a riscaldamento. Distinguere tra capacità termica di un corpo e calore specifico di una sostanza. Applicare l equazione fondamentale della calorimetria. Utilizzare il calorimetro per il calcolo dei calori specifici delle sostanze. Interpretare il concetto di calore latente. Calcolare l energia necessaria per ottenere i diversi cambiamenti di stato. Analizzare un diagramma di fase. Saper distinguere un vapore da un gas Calcolare l umidità relativa.(^) Mettere in relazione alcuni fenomeni naturali con le conoscenze relative ai cambiamenti di stato. Distinguere i diversi meccanismi di trasmissione dell energia. Applicare la legge di Stefan-Boltzmann. Calcolare i valori di mole, massa molecolare di Pagina 1 di 7

2 gas ideali e la teoria cinetica L unità di massa atomica e la massa molecolare, la mole. Gas reali e gas perfetti Il gas perfetto e la temperatura assoluta. L equazione di stato di un gas perfetto (EdS) Casi particolari di applicazione dell EdS - La legge di Boyle. - Le leggi di Gay-Lussac. La costante di Boltzmann. La teoria cinetica dei gas. La velocità quadratica media. La distribuzione delle velocità molecolari. L energia interna di un gas perfetto monoatomico. Il teorema di equipartizione dell energia La diffusione. Il cammino libero medio.(^) una sostanza e massa di una particella. Saper utilizzare l equazione di stato dei gas. Applicare la legge di Boyle e le leggi di Gay- Lussac. Interpretare la pressione esercitata da un gas in funzione degli urti tra le molecole del gas e le pareti del contenitore. Mettere in relazione la temperatura assoluta e l energia cinetica media delle molecole di un gas. Calcolare la velocità quadratica media delle molecole e analizzare la distribuzione delle velocità. Distinguere tra i calori specifici, a pressione e a volume costante, di un gas e saperli calcolare. Applicare il teorema di equipartizione dell energia. Calcolare l energia interna di un gas perfetto monoatomico. Interpretare il fenomeno della diffusione. Calcolare il cammino libero medio.(^) La Termodinami ca 15% Concetto di sistema termodinamico. Il microstato ed il macrostato di un sistema termodinamico. L equilibrio termico. Il principio zero della termodinamica. Il primo principio della termodinamica e il suo significato. Le trasformazioni termodinamiche. Il lavoro termodinamico. Il lavoro compiuto nelle trasformazioni isoterme, adiabatiche, isobare e isocore di un gas perfetto. I calori specifici di un gas perfetto. Il concetto di macchina termica. Il rendimento di una macchina termica. Il secondo principio della termodinamica negli enunciati di Kelvin e di Clausius Le trasformazioni reversibili. Il teorema di Carnot. La macchina di Carnot e il suo rendimento. Il principio di funzionamento e il coefficiente di prestazione di frigoriferi, condizionatori e pompe di calore. L entropia di un sistema termodinamico. Il secondo principio della termodinamica in termini di entropia. La legge di Boltzman e l interpretazione dell Entropia come misura del disordine. Il terzo principio della termodinamica e l Entropia assoluta. Entropia ed Informazione. L energia non utilizzabile. Applicare il primo principio della termodinamica alle trasformazioni quasi-statiche. Calcolare il lavoro svolto nelle trasformazioni termodinamiche. Calcolare il rendimento di una macchina termica. Riconoscere l equivalenza dei diversi enunciati del secondo principio. Calcolare il coefficiente di prestazione di macchine frigorifere, condizionatori e pompe di calore. Calcolare la variazione di entropia nelle trasformazioni termodinamiche. Saper determinare se una reazione chimica è spontanea o no. Interpretare in termini di entropia i processi di diffusione. Le onde La propagazione di un onda Onde longitudinali ed onde trasversali. La descrizione matematica di un onda: funzione d onda, forma d onda.. La descrizione geometrica di un onda: fronti d onda e raggi. Il principio di Huygens. Riflessione e rifrazione di onde unidimensionali e bidimensionali. Il fenomeno della riflessione totale e l angolo limite. Distinguere tra onde longitudinali e trasversali. Determinare lunghezza d onda, periodo, frequenza e velocità di propagazione di un onda. Utilizzare l equazione matematica di un onda periodica. Applicare la legge di Snell. Calcolare la profondità apparente di un oggetto. Calcolare l angolo limite nella riflessione totale. Calcolare velocità e frequenza del suono nelle applicazioni dell effetto Doppler. Pagina 2 di 7

3 Elementi di Ottica geometrica 5% Forze elettriche e campi elettrici 15% Velocità di un onda trasversale su corda. Applicare il principio di sovrapposizione. Le onde armoniche: lunghezza d onda, periodo, frequenza Applicare le condizioni di interferenza costruttiva e velocità di propagazione. e distruttiva. Descrizione fisica e matematica della risonanza. Riconoscere le zone di interferenza costruttiva e Energia, potenza ed intensità di un onda. distruttiva. L effetto Doppler per le onde meccaniche e per le onde Saper applicare le condizioni di diffrazione da una elettromagnetiche. fenditura singola. Il principio di sovrapposizione ed alcune sue applicazioni: Calcolare le posizioni dei massimi principali o onde stazionarie, formati da un reticolo o battimenti, di diffrazione. o onde d urto. Calcolare la frequenza di battimento. Il teorema di Fourier ed analisi spettrale di onde Calcolare la frequenza dei modi fondamentali e periodiche e di pacchetti d onda delle armoniche nelle onde stazionarie. Le caratteristiche del suono: altezza, timbro e livello sonoro. Interferenza costruttiva e distruttiva delle onde ed analisi dell interferenza da due fenditure. La Diffrazione ed alcune sue applicazioni: o il potere risolutivo di uno strumento ottico (il criterio di Rayleigh); o il reticolo di diffrazione. La polarizzazione Gli specchi piani, sferici concavi e convessi: immagine Applicare le leggi della riflessione nella reale e virtuale, il fuoco, l asse ottico e i raggi parassiali. formazione delle immagini. Il diagramma dei raggi per la costruzione delle immagini. Distinguere i diversi tipi di specchi e conoscerne le L equazione dei punti coniugati per gli specchi sferici. caratteristiche. L ingrandimento. Distinguere le immagini reali da quelle virtuali. Le lenti convergenti e divergenti. Individuare la posizione del fuoco di uno specchio Il diagramma dei raggi e la costruzione delle immagini concavo e di uno specchio convesso. prodotte nel caso delle lenti. Determinare graficamente l immagine prodotta da L equazione delle lenti sottili. uno specchio. L ingrandimento lineare ed il potere diottrico di una lente. Applicare correttamente l equazione dei punti La dispersione della luce. coniugati. L ingrandimento angolare delle lenti e degli strumenti Calcolare l ingrandimento prodotto da uno ottici. specchio. L occhio e la visione. Distinguere i vari tipi di lente e le loro proprietà. Applicare l equazione delle lenti sottili. Calcolare l ingrandimento lineare prodotto dalle lenti. Calcolare il potere diottrico di una lente. Comprendere il meccanismo della visione. Calcolare l ingrandimento angolare di una lente e degli strumenti ottici. Comprendere le caratteristiche di uno strumento ottico. Distinguere i vari tipi di aberrazione. Fenomenologia dell interazione elettrica. Il concetto di carica elettrica: o proprietà dei corpi dotati di massa o esistenza di due tipi di carica elettrica o quantizzazione della carica elettrica o principio di conservazione della carica elettrica. o principio di invarianza della carica elettrica. I materiali conduttori e gli isolanti. Induzione elettrostatica. La legge di Coulomb. Il principio di sovrapposizione. Dipoli elettrici e polarizzazione dei materiali. La descrizione delle interazioni mediante il concetto di campo: l interazione elettrica e l interazione gravitazionale. Interpretare l origine dell elettricità a livello microscopico. Saper distinguere i metodi di elettrizzazione. Saper mettere a confronto elettrizzazione e polarizzazione. Saper confrontare le caratteristiche dell interazione elettrica con quelle dell interazione gravitazionale. Determinare la forza che agisce tra corpi carichi, applicando la legge di Coulomb e il principio di sovrapposizione. Definire il campo elettrico, applicando anche il principio di sovrapposizione. Rappresentare e interpretare un campo elettrico Pagina 3 di 7

4 Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico Circuiti elettrici Interazioni magnetiche e campi magnetici 15% Il campo elettrico ed il campo gravitazionale: definizione e descrizione mediante linee di flusso. Il teorema di Gauss per il campo elettrico e per il campo attraverso le linee di forza. Utilizzare il teorema di Gauss per calcolare il campo elettrico in alcune situazioni. gravitazionale. Campi elettrici di particolari disposizioni di cariche: di una carica puntiforme, di un filo, di una lastra, di un condensatore piano, di una sfera cava e di una sfera piena. Il campo elettrico all interno di un conduttore. L esperimento di Millikan. Conservatività della forza elettrica e del campo elettrico. Confrontare l energia potenziale elettrica e Energia potenziale di due cariche puntiformi e di un meccanica. sistema di cariche. Calcolare il potenziale elettrico determinato da una Il potenziale elettrico. o più cariche. Relazione fra campo vettoriale conservativo e definizione Individuare il movimento delle cariche in funzione di un campo scalare ad esso associato: relazione fra F E ed del valore EP E e fra E e V. del potenziale. Descrizione di un campo elettrico mediante le superfici Applicare al campo elettrico il significato della equipotenziali. circuitazione Il potenziale elettrico associato ad una carica puntiforme, di un campo vettoriale. ad un conduttore carico, ad un condensatore. Conoscere il ruolo della materia nel determinare la Il concetto di capacità di un conduttore e di un sistema di forza di Coulomb. conduttori. Calcolare la capacità di un condensatore a facce Capacità di un condensatore a facce piane e parallele piane e parallele. La costante dielettrica relativa e la descrizione Calcolare l energia immagazzinata in un dell interazione elettrica nella materia. condensatore. L energia immagazzinata nei condensatori. Descrivere l esperimento di Thomson per la La densità di energia associata ad un campo elettrico. misura del rapporto Il moto di cariche elettriche in un campo elettrico. e/m dell elettrone. L esperimento di Thomson. La circuitazione di un campo vettoriale e di un campo elettrico. La corrente elettrica e la definizione dell ampere. Corrente continua, alternata e corrente convenzionale. Il circuito elettrico. Differenza di potenziale e forza elettromotrice. La prima legge di Ohm e la resistenza elettrica. La seconda legge di Ohm e la resistività. Dipendenza della resistività dalla temperatura. Generatori elettrici: la resistenza interna e la tensione effettiva. La potenza elettrica sviluppata da un generatore elettrico e la potenza elettrica dissipata su un resistore. Connessioni in serie e in parallelo di resistori, condensatori e di generatori di tensione. Dai principi di conservazione alle leggi di Kirchhoff. Strumenti di misura di corrente e differenza di potenziale: caratteristiche ed uso.. I circuiti RC. Carica e scarica di un condensatore. L elettrolisi e le leggi di Faraday. Trasformazioni relativistiche del campo elettrico. Fenomenologia dell interazione magnetica. L interazione magnetica come effetto relativistico su cariche in movimento Il campo magnetico: definizione operativa e caratteristiche. La forza di Lorentz. La regola della mano destra. Il moto di una carica in un campo elettrico e in un campo magnetico: il ciclotrone, il selettore di velocità, lo spettrometro di massa. Distinguere tra verso reale e verso convenzionale della corrente. Applicare le due leggi di Ohm nella risoluzione dei circuiti elettrici. Calcolare la potenza dissipata su un resistore. Distinguere le connessioni dei conduttori in serie da quelle in parallelo. Calcolare la resistenza equivalente di resistori connessi in serie e in parallelo. Applicare le leggi dei nodi e delle maglie nella risoluzione dei circuiti. Riconoscere le caratteristiche degli strumenti di misura. Calcolare la capacità equivalente di condensatori connessi in serie e in parallelo. Descrivere il processo di carica e scarica di un condensatore. Applicare le leggi di Faraday per calcolare la massa liberata in un processo elettrolitico. Saper mettere a confronto campo magnetico e campo elettrico. Rappresentare le linee di forza del campo magnetico. Determinare intensità, direzione e verso della forza di Lorentz. Descrivere il moto di una particella carica all interno di un campo magnetico. Calcolare la forza magnetica su un filo percorso da corrente, tra fili percorsi da corrente e il momento Pagina 4 di 7

5 L effetto Hall La forza magnetica su un filo percorso da corrente e tra fili percorsi da corrente. Il momento torcente su una spira percorsa da corrente. Il motore elettrico. Campi magnetici generati da particolari disposizioni di corrente: filo, piano, solenoide, avvolgimento toroidale. La seconda regola della mano destra. La legge di Biot-Savart. Le definizioni operative di ampere e coulomb. La risonanza magnetica. Il flusso del campo magnetico. Il teorema di Gauss. La circuitazione del campo magnetico. Il teorema di Ampère. Cenni sul magnetismo nella materia. torcente su una spira percorsa da corrente. Descrivere il funzionamento di un motore elettrico. 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. Interpretare a livello microscopico le differenze tra i diversi materiali magnetici. 2) - Metodi di insegnamento L approccio ai vari argomenti è in generale per problemi e prevede uno sviluppo curriculare a spirale. Gli argomenti saranno sviluppati con un congruo numero di applicazioni, esercizi e problemi. Le lezioni si svolgeranno nella forma di lezione teorica (40%), attività di verifica e di rinforzo (20%), discussione e sistemazione dei lavori di gruppo svolti in laboratorio () attività di laboratorio. L attività di recupero individuale sarà svolta in itinere all interno delle ore curriculari attraverso la discussione delle prove scritte e con lo svolgimento di esercizi di rinforzo. Gli studenti potranno volontariamente avvalersi dell azione degli studenti tutor e partecipare al Club delle Scienze. Se le carenze risulteranno particolarmente diffuse, come è consuetudine della scuola e nei limiti delle risorse finanziarie, potranno essere organizzati dei corsi di recupero, di norma a pacchetti di 8-10 ore in orario pomeridiano. 3) - Mezzi di insegnamento In generale rimane predominante l uso del libro di testo e della sperimentazione diretta in laboratorio di Fisica (particolarmente sacrificata nel corso del precedente anno). La presenza in classe della LIM permetterà di utilizzare immagini e filmati particolarmente significativi. 4) - Attività Tutta la classe parteciperà alla gara locale delle OLIMPIADI DI FISICA, che consiste in una prova a carattere teorico (quesiti a risposta multipla). Alcuni ragazzi, particolarmente motivati, parteciperanno al corso IL CIELO COME LABORATORIO. 5) - Criteri e strumenti di valutazione Pagina 5 di 7

6 La valutazione è parte integrante della programmazione didattica in quanto fornisce i dati per guidare e migliorare il processo di insegnamento-apprendimento; i parametri disciplinari su cui essa si basa sono: conoscenza dei contenuti affrontati, capacità di analisi di un fenomeno fisico e coerenza nella scelta del modello, competenza nell analizzare e costruire grafici, ordine e chiarezza concettuale nell esporre gli aspetti teorici, correttezza nell applicazione delle procedure risolutive e completezza delle soluzioni, capacità di sintesi e corretto utilizzo del linguaggio specifico. Lo studente inoltre deve saper condurre un esperimento in gruppo e realizzare una relazione di laboratorio. Si eseguiranno almeno due verifiche scritte per quadrimestre con esercizi e problemi e almeno un colloquio, dove si chiederanno sia aspetti teorici che quelli applicativi. Nella valutazione confluirà anche l interesse e la partecipazione alle lezioni e alle attività di laboratorio, l impegno nello studio ed il regolare svolgimento dei compiti assegnati per casa. Il voto dello scrutinio è unico e lungi dall essere una media aritmetica delle valutazioni parziali, terrà conto in maniera ponderale delle varie risultanze, dell impegno e della partecipazione nonché del processo di apprendimento nel suo divenire. La valutazione delle prove scritte è generalmente ottenuta con un procedimento a due fasi: 1. l'attribuzione di un punteggio sulla base di una tabella analitica delle soluzioni degli esercizi proposti che tiene conto essenzialmente delle difficoltà cognitive e della tipologia degli errori; 2. l'attribuzione del voto a ciascun studente in base al punteggio ottenuto tenendo conto anche dei risultati complessivi della classe. GRIGLIA DI VALUTAZIONE Lo studente dimostra di avere conoscenze frammentarie e lacunose e/o commette gravi errori; presenta difficoltà a completare le applicazioni di base o denota scarsa coerenza nel descrivere i vari fenomeni fisici; commette errori nell'applicazioni delle proprietà matematiche e/o non utilizza correttamente i vari termini scientifici. Lo studente dimostra di avere conoscenze superficiali ed incomplete e commette molti errori; presenta difficoltà a completare alcune applicazioni di base e/o sa descrivere solo alcuni fenomeni fisici; fa confusione nell'applicazione di qualche proprietà matematica e/o nell utilizzo della terminologia scientifica. Lo studente dimostra di possedere conoscenze parziali e/o commette qualche errore nelle applicazioni standard; denota difficoltà a completare gli esercizi e/o a condurre autonomamente la descrizione di un fenomeno fisico; evidenzia incertezze nell'applicazione di alcune proprietà matematiche e/o nell utilizzo del linguaggio scientifico. Lo studente dimostra di conoscere i vari argomenti; esegue le applicazioni standard ma denota incertezze nell'affrontare le parti più impegnative; evidenzia qualche intuizione e/o sa descrivere i fenomeni fisici studiati seppur con alcune imprecisioni; conosce ed utilizza correttamente le strutture essenziali della matematica e del linguaggio scientifico. Lo studente dimostra di avere conoscenze puntuali; esegue con una sicurezza le applicazioni di media difficoltà ma denota qualche incertezze nell'affrontare punti più complessi; evidenzia capacità intuitive e sa descrivere i fenomeni fisici affrontati con qualche imprecisione; conosce ed utilizza correttamente le proprietà matematiche ed il linguaggio scientifico anche se non completa le parti più impegnative. Lo studente dimostra di avere buone conoscenze nelle varie parti del programma; evidenzia capacità intuitive e logiche nell'effettuare deduzioni e ragionamenti di una certa complessità anche se con qualche imperfezione; sa effettuare correttamente la descrizione di un fenomeno fisico non particolarmente complesso; conosce ed applica correttamente e completamente le varie procedure matematiche ed utilizza correttamente il linguaggio scientifico. Lo studente dimostra di avere ottime conoscenze nelle varie parti del programma e sa operare collegamenti; evidenzia capacità intuitive e logiche nell'effettuare deduzioni e ragionamenti complessi; ha effettuato approfondimenti personali di rilievo; sa esprimere riflessioni ponderate e personali sul testo proposto; sa effettuare correttamente la descrizione fenomeno fisico complesso; sceglie e applica con sicurezza le varie procedure matematiche denotando ottime capacità di sintesi ed utilizza consapevolmente, denotando eleganza formale, il linguaggio Voto Pagina 6 di 7

7 scientifico. Dolo, 30/10/18 L insegnante (prof. Sandra Brescacin) Pagina 7 di 7