PROGRAMMAZIONE ANNUALE

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1 PROGRAMMAZIONE ANNUALE a.s. 2018/2019 MATERIA DI INSEGNAMENTO: FISICA CLASSE: 5 a D S.A. INS.: SCHIAVOLIN GIUSEPPE SITUAZIONE INIZIALE La classe è composta da 17 allievi, 13 maschi e 4 femmine, tutti provenienti dalla 4 a D SA del precedente anno scolastico. Anche quest anno ci sono stati alcuni cambiamenti nella composizione del Consiglio di classe dovuti a nuove assegnazioni di cattedra. Gli alunni appaiono abbastanza integrati tra loro e formano un gruppo classe piuttosto omogeneo. L atteggiamento degli allievi risulta sostanzialmente corretto e attento allo svolgimento della lezione. L interesse appare mediamente più che sufficiente, così come l applicazione domestica. Non mancano tuttavia casi di impegno inadeguato. Il metodo di studio risulta abbastanza scolastico e non sempre adeguato a quanto richiesto agli allievi di una classe del quinto anno. Non tutti gli studenti possiedono, infatti, una soddisfacente capacità di analisi e di sintesi dei contenuti appresi. L attività didattica ha avuto inizio con la trattazione delle derivate. L attività didattica ha avuto inizio con lo studio dei circuiti elettrici in corrente continua. Tale attività si è conclusa con la somministrazione di una prova di verifica, con risultati in maggioranza almeno sufficienti, con un certo numero di risultati discreti o buoni, ma anche con un certo numero di insufficienze. Una parte degli allievi ha mostrato un approccio superficiale ai temi proposti, con la tendenza all utilizzo meccanico di formule, dimostrando così di non aver ancora acquisito la capacità di analizzare criticamente gli esercizi proposti. Inoltre, molti alunni faticano ancora a coordinare le conoscenze pregresse per affrontare problemi con un certo grado di complessità. Bisognerà quindi puntare ancora sul miglioramento delle modalità di approccio alla disciplina e sul metodo di studio. Nel complesso, pur in presenza di alcune situazioni problematiche, il giudizio iniziale sulla classe risulta positivo. FINALITÀ E OBBIETTIVI DI APPRENDIMENTO Il programma di fisica tratta dell'elettromagnetismo e di alcuni elementi di fisica moderna come indicato dal programma ministeriale. La trattazione di tali argomenti vuole essere un momento di stimolo per verificare sperimentalmente le leggi in essi contenute attraverso una attenta analisi della metodologia seguita, nella sua dimensione induttiva. Ci si propone, inoltre, anche al fine di stimolare la classe a un maggior interesse per la disciplina, la partecipazione nella maggiore misura possibile alle esperienze di laboratorio, in modo da fornire allo studente un'idea della fisica e del suo metodo sia nella sua dimensione sperimentale-induttiva, sia nella sua dimensione ipoteticodeduttiva. In particolare gli alunni dovranno: saper utilizzare tecniche di problem solving; saper distinguere tra osservazione e deduzione, tra fatti stabiliti e congetture che ne seguono; saper scegliere l opportuno modello risolutivo del problema da affrontare (modellizzazione di fenomeni reali); essere in grado di utilizzare con consapevolezza le tecniche di indagine e di elaborazione della disciplina, al fine di acquisire una migliore comprensione della realtà; saper osservare, descrivere ed analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e riconoscere, nelle loro varie forme, i concetti di sistema e di complessità.

2 Contenuti Conoscenze Competenze Circuiti elettrici Il campo magnetico Moto di cariche in campi elettrici e magnetici I generatori di tensione. La forza elettromotrice e la corrente elettrica. L ampere. Il circuito elettrico. Corrente continua, alternata e corrente convenzionale. La prima legge di Ohm. La resistenza elettrica e l ohm. Seconda legge di Ohm e resistività. Dipendenza della resistività e della resistenza dalla temperatura. La potenza elettrica. La potenza dissipata su un resistore. Connessioni in serie e in parallelo. La resistenza equivalente per resistenze connesse in serie e in parallelo. La resistenza interna e la tensione effettiva. Le leggi di Kirchhoff. Strumenti di misura di corrente e di differenza di potenziale. La capacità equivalente di condensatori connessi in serie e in parallelo. I circuiti RC. Carica e scarica di un condensatore. Correnti elettriche nei fluidi. Effetti fisiologici della corrente elettrica e sicurezza. Conoscere i principali fenomeni magnetici e le leggi che li descrivono. Conoscere la definizione operativa di campo magnetico. Conoscere le proprietà del campo magnetico e le leggi che le esprimono. Conoscere i diversi comportamenti dei materiali posti in campi magnetici e la loro interpretazione microscopica. Conoscere le principali applicazioni tecnologiche dei campi magnetici Conoscere gli effetti di campi elettrici e magnetici su cariche in moto. Conoscere alcune importanti applicazioni tecnologiche del moto delle cariche elettriche in campi elettrici e magnetici. 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. Saper valutare gli effetti fisiologici del passaggio di corrente nel corpo umano. Determinare intensità, direzione e verso del campo magnetico generato da fili, spire e solenoidi percorsi da corrente. Determinare intensità direzione e verso della forza che agisce su una carica in moto in un campo magnetico. Determinare il momento magnetico di una spira e il momento della forza che agisce su una spira posta in un campo magnetico. Determinare traiettoria, forza e accelerazioni che agiscono su cariche elettriche in moto in campi magnetici. Determinare la traiettoria di una carica in moto in un campo magnetico. Determinare la traiettoria di una particella carica in moto in campi elettrici e magnetici.

3 L'induzione elettromagnetica Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche Conoscere il fenomeno dell'induzione elettromagnetica e la legge di Faraday - Neumann. Conoscere il significato di autoinduzione e le grandezze da cui dipende. Conoscere il significato di energia e di densità di energia del campo magnetico. Conoscere le caratteristiche fisiche di una corrente alternata ed il funzionamento dell'alternatore e del trasformatore. Conoscere le condizioni in cui si produce un campo magnetico indotto. Conoscere le equazioni di Maxwell e il loro significato. Conoscere il significato della corrente di spostamento, le caratteristiche della radiazione elettromagnetica e lo spettro elettromagnetico Calcolare la forza elettromotrice e la corrente indotta in un circuito elettrico. Calcolare la corrente autoindotta in un circuito e il suo andamento nel tempo. Calcolare l'energia e la densità di energia di un campo magnetico. Risolvere i problemi relativi a circuiti in corrente alternata e ai trasformatori. Calcolare l'intensità di un campo magnetico indotto. Calcolare l'intensità di una corrente di spostamento, calcolare la lunghezza d'onda e frequenza di onde elettromagnetiche e riconoscere la zona dello spettro alla quale appartengono. La relatività ristretta Conoscere gli assiomi della relatività ristretta. Conoscere le trasformazioni di Lorentz. Conoscere i principali risultati della relatività ristretta in campo meccanico. Conoscere l'effetto Doppler relativistico. La relatività generale Conoscere il significato del principio di equivalenza debole e del principio di equivalenza di Einstein (PEE). Conoscere la spiegazione data della relatività generale al problema della gravitazione. Conoscere le principali verifiche sperimentali della relatività generale. Applicare le trasformazioni di Galileo al calcolo di grandezze della meccanica classica. Applicare le trasformazioni di Lorentz al calcolo di grandezze: spazio, tempo, velocità, massa, energia. Risolvere semplici problemi di cinematica e dinamica relativistica. Applicare le leggi relativistiche dell'effetto Doppler Individuare le diversità tra relatività ristretta e relatività generale. Individuare le diversità tra relatività ristretta e relatività generale. Formalizzare il principio di equivalenza debole. L'origine della teoria dei quanti Conoscere gli esperimenti e le ipotesi teoriche che hanno portato alla crisi della fisica classica. Conoscere le leggi dello spettro del corpo nero. Conoscere la definizione di quanto di energia. Conoscere l'effetto fotoelettrico. Conoscere gli esperimenti che hanno portato alla scoperta dei raggi X, l'effetto Compton e riconoscere la dualità onda-corpuscolo Calcolare la potenza emessa o assorbita da un corpo nero a una data temperatura. Calcolare l'energia di un'onda elettromagnetica per una data frequenza. Calcolare il potenziale di arresto e il lavoro di estrazione degli elettroni nell'effetto fotoelettrico. Calcolare la variazione della lunghezza d'onda dei fotoni osservata in una diffusione Compton.

4 La fisica quantistica La fisica del nucleo Lo stato solido Lo studio del cosmo: astrofisica Conoscere il comportamento ondulatorio della materia e la relazione di de Broglie. Conoscere il principio di indeterminazione di Heisenberg e le sue implicazioni. Conoscere la teoria quantistica dell'atomo di idrogeno e la spiegazione degli spettri atomici di emissione e di assorbimento. Conoscere le proprietà delle particelle nel nucleo atomico e la forza adronica. Conoscere la legge di decadimento nucleare e i decadimenti alfa, beta, gamma. Conoscere la distinzione tra reazioni esoenergetiche ed endoenergetiche, la fissione e la fusione nucleare. Conoscere le unità di misura usate in dosimetria delle radiazioni. Conoscere la teoria delle bande di energia nei solidi e la conduzione elettrica nei semiconduttori. Conoscere le ipotesi quantistiche sotto le quali ho materiale diventa super conduttore. Conoscere i metodi osservativi dell'astronomia e dell'astrofisica e i principali metodi di misura delle distanze. Conoscere il diagramma di Hertzsprung-Russell e le principali fasi dell'evoluzione di una stella. Conoscere le fonti dell'energia stellare. Conoscere le caratteristiche principali dei corpi celesti e i problemi aperti nell'astronomia e astrofisica. Determinare la lunghezza d'onda dell'elettrone e la sua quantità di moto. Calcolare i livelli energetici dell'atomo di idrogeno. Calcolare l'indeterminazione sulla quantità di moto e sulla posizione delle particelle quantistiche. Individuare le configurazioni elettroniche di differenti elementi. Determinare la vita media, il tempo di dimezzamento e l'energia liberata nei decadimenti nucleari. Calcolare il difetto di massa e l'energia di legame tra i nucleoni. Determinare il bilancio energetico nelle reazioni nucleari. Determinare le dosi massime di radiazioni assorbibili senza danno da parte dell'organismo Determinare le condizioni in cui materiale può essere classificato come conduttore, semiconduttore, isolante, super conduttore. Saper cooperare con angoli di parallasse, anni luce e parsec. Calcolare l'energia nucleare prodotta da una stella nelle reazioni di fusione nucleare. Calcolare il valore del raggio di Schwarzschild per una stella. Calcolare il red shift e la velocità di una galassia. Calcolare la distanza di un oggetto celeste utilizzando la legge di Hubble. Calcolare la temperatura assoluta di una sorgente di radiazioni conoscendo la lunghezza d'onda prevalente della radiazione e emessa. ATTIVITÀ DI RECUPERO Per quanto riguarda questo tipo di attività, concordemente a quanto stabilito nella proposta di programmazione annuale approvata dai vari Consigli di Classe, si cercherà, se possibile, di recuperare le lacune in primo luogo durante il normale svolgimento dell attività didattica, con le modalità concordate in sede di dipartimento. Interventi specifici di recupero in orario pomeridiano potranno essere attivati in base a quanto stabilito dal Collegio dei docenti e dal consiglio di classe. METODI E TECNICHE DI INSEGNAMENTO Si ritiene fondamentale un rapporto interattivo tra docente e alunni e pertanto verrà favorita e stimolata la partecipazione attiva da parte degli alunni con domande e contributi. Punto fondamentale dell'insegnamento rimane la lezione frontale. I vari argomenti verranno presentati e

5 approfonditi dal docente, in modo chiaro e nel contempo rigoroso e problematico. La spiegazione in classe non sarà dissociata dal puntuale riferimento al libro di testo, che sarà utilizzato come strumento di lavoro. Quando necessario si useranno fonti integrative al manuale. STRUMENTI DI VERIFICA E METODI DI VALUTAZIONE Tenendo conto dei livelli di partenza di ciascuno, la valutazione non si baserà solo sui tradizionali strumenti di verifica (interrogazioni, compiti, test, ), che saranno a cadenza regolare e in numero congruo, ma anche sulla partecipazione e sull'interesse dimostrati (domande, contributi, osservazioni, ). Avrà un posto di rilievo nella valutazione l'impegno dimostrato e la costanza dello stesso. Per la valutazione si terrà conto di tutta la durata dell'anno o del quadrimestre, accertando scrupolosamente sia il profitto che la preparazione complessiva. Al giudizio finale concorreranno tutti gli elementi a disposizione. Per quanto riguarda i livelli di valutazione si farà uso di tutta la scala numerica (da uno a dieci) e comunque alla griglia di valutazione proposta dal dipartimento di matematica e fisica. Chioggia, Prof. Giuseppe Schiavolin