LABORATORIO DI FISICA - Esperienze di fisica II Biennio e V anno

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1 Unione Europea Fondo Sociale Europeo L I C E O S C I E N T I F I C O E L I N G U I S T I C O S T A T A L E PRINCIPE UMBERTO DI SAVOIA LABORATORIO DI FISICA - Esperienze di fisica II Biennio e V anno Il Liceo Principe Umberto dispone di una notevole collezione di attrezzature sperimentali che abbracciano quasi tutti i campi della fisica. La collezione accresciuta negli anni è stata ulteriormente incrementata grazie ai finanziamenti ottenuti dal Fondo Europeo di Sviluppo Regionale. Le esperienze didattiche presenti nella seguente lista sono una scelta tra i dispositivi sperimentali disponibili in laboratorio di fisica. In base alle scelte didattiche, l esperienza del docente e le richieste degli alunni sono realizzabili decine di diverse attività sperimentali e di simulazioni non incluse in questa lista. Alcuni dispositivi sperimentali presenti in lista non richiedono lunghi tempi di preparazione, sono pertanto da ritenersi sempre disponibili, altri dispositivi richiedono una predisposizione di qualche ora, pertanto vanno richieste in anticipo, per altre esperienze che richiedo tempi più lunghi o occupano in aula uno spazio notevole, una volta predisposte rimangono disponibili per qualche mese, si consiglia pertanto di concordare con altri colleghi l utilizzo con più classi di dette apparecchiature. Diverse esperienze, segnalate nelle tabelle, possono essere trasportate anche in classe su richiesta del docente. Per raccolta, analisi dei dati e per l elaborazione di grafici ci si può avvalere del foglio di calcolo. In laboratorio è presente la LIM con il video proiettore, per le aule è possibile prelevare il PC portatile del laboratorio. Per il controllo delle sonde on-line e l analisi dei dati occorre il programma Coach 5.0 disponibile sui computer del laboratorio e su PC portatile. Dinamica Carrello su rotaia Urti tra corpi in una dimensione Urti elastici ed anelastici Misura con sensori on-line di posizione, velocità, accelerazione Determinazione grafici spazio-tempo e velocità tempo Determinazione Energia cinetica, energia potenziale, quantità di moto, conservazione della quantità di moto totale. Dinamica rotazionale Giroscopio Conservazione del momento della quantità di moto Laboratorio di fisica Esperienze II Biennio e Quinto anno 1

2 Trottola giroscopica Sgabello rotante e ruota con manubri in rotazione Conservazione del momento della quantità di moto in modulo e direzione Osservazione della variazione della velocità angolare con il momento d inerzia del sistema rotante Composizione di rotazioni su assi con differenti direzioni Moto armonico Oscillatore armonico Pendolo semplice Moto armonico di un corpo soggetto alla forza elastica Determinazione del periodo di oscillazione al variare della costante elastica della molla e della massa del corpo Moto armonico di un corpo soggetto alla forza elastica Raccolta dei dati con sonda di posizione on-line Determinazione dei grafici spazio-tempo, velocità-tempo, accelerazione tempo Misura energia cinetica ed energia potenziale, conservazione dell energia meccanica. Determinazione del periodo del pendolo in relazione alla sua lunghezza Misura dell accelerazione di gravità Termodinamica Leggi dei gas Legge di Boyle Misura della pressione con sonda on-line Determinazione del grafico p-v Legge di Charles Determinazione a pressione costante del volume di un gas (aria) a diverse temperature Macchina di Callendar Misura dell equivalente meccanico del calore Ottica Ottica fisica Kit di ottica fisica: supporto piano con elementi magnetici Sorgente laser Reticoli di diffrazione Specchi piani Specchio semiriflettente Schermo Immagini diffrazione da reticolo Interferometro di Michelson Laboratorio di fisica Esperienze II Biennio e Quinto anno 2

3 Spettrometria Spettro della luce visibile Prisma a dispersione Osservazione della dispersione della luce Sorgenti monocromatiche, sorgenti continue, sorgenti a spettro discreto Tubi di Plucker Emissione luminosa di vari gas: O 2, H 2 O, CO 2, Ar, H, Hg, Ne, He Spettrofotometro digitale Analisi degli spettri di varie sorgenti luminose, trasporto del fascio luminoso su fibra ottica, visione dello spettro (discreto o continuo) su schermo del PC, confronto con spettri emissione noti Onde Moto ondoso Ondametro Propagazione delle onde in acqua Interferenza e diffrazione delle onde Acustica Produzione di onde acustiche Diapason 100 Hz Produzione di suoni puri Diapason 320 Hz con Osservazione dei battimenti cassa in legno (2 Osservazione della risonanza elementi) Diapason 435 Hz con cassa in legno Fischietto di Galton Produzione di onde sonore di frequenza molto elevata Canne d organo di diversa lunghezza Produzione di note musicali In Classe Analisi del Suono Analisi del suono con sonda on-line Campionamento e rappresentazione grafica del suono raccolto Determinazione dell ampiezza e della frequenza di un suono Analisi di Fourier Fonometro portatile Misure intensità suono Laboratorio di fisica Esperienze II Biennio e Quinto anno 3

4 Elettrostatica, Correnti elettriche, Magnetismo Elettrostatica Kit esperimenti di elettrostatica Elettroscopio a foglie Lana di gatto, bacchette non conduttrici (vetro, plexiglass), corpi conduttori su base isolata, semisfere conduttrici cave Strumentazione per osservare gli effetti dell elettrizzazione Apparecchio di Wirmshurst Macchina di Van der Graaph Gabbia di Faraday Esperienza di Millikan Osservazione moto gocce di olio in sospensione soggette al campo elettrico e alla forza peso Misura carica elettrica elementare Corrente elettrica continua Voltametri e Amperometri analogici Multimetri digitali Alimentatori DC 0-30 V Kit verifica II a legge di Ohm Misura resistenza fili di costantana e ottone di diversa lunghezza e sezione Kit circuiti su scheda + cavi n. 4 schede Pila di Volta Kit fisica dei semiconduttori Costruzione circuiti vari con elementi resistivi (resistenze, lampadine, LED) e capacitivi, alimentazione DC 0-30 V con alimentatore estero. Il circuito alimentato con batterie interne può essere adoperato in classe. Semiconduttore puro, semiconduttore p, semiconduttore n Determinazione del segno delle cariche (misura effetto Hall) Determinazione della resistività con la temperatura Determinazione della curva caratteristica Laboratorio di fisica Esperienze II Biennio e Quinto anno 4

5 Cella fotovoltaica con kit didattico Misura corrente e tensione prodotte da una piccola cella fotovoltaica Sonde di corrente e sonde di tensione Misure di corrente e tensione con acquisizione on line Circuito RC con resistenza e condensatore variabile Misura tensione e corrente di carica e scarica, determinazione costante di tempo. Magnetismo Ago magnetico, bussola, magneti permanenti, limatura di ferro Esperienza di Ampere Campo magnetico terrestre Visualizzazione linee di campo Campo magnetico prodotto da un filo rettilineo percorso da corrente Forze agenti su fili paralleli percorsi da corrente Solenoide Bobine 500/1000 avvolgimenti Tubi elettronici Bobine di Helmotz Campo magnetico prodotto da un solenoide Verifica legge di Induzione di Faraday Vari tubi elettronici: moto di una carica in un campo elettrico, moto di una carica in campo magnetico. Elettromagnetismo Elettromagnetismo Dinamo/alternatore Produzione di corrente elettrica da un lavoro meccanico Costruzione circuiti con induttanze, resistenze condensatori Generatore di funzioni Hz Circuiti RLC serie e parallelo Oscilloscopio due tracce Oscilloscopio digitale Acquisizione, visualizzazione ed elaborazione al pc del segnale in uscita Laboratorio di fisica Esperienze II Biennio e Quinto anno 5

6 Sonde per misura campo elettromagnetico Sonda per misure in bassa frequenza Sonda per misure in alta frequenza Fisica Nucleare, Atronomia Fisica Nucleare Contatori Geyger Misura flusso di raggi cosmici Rilevazione radioattività da sorgenti naturali Astronomia Telescopio Celestron Nextar cpc 9 ø 20 Oculari 4 40 mm Telecamera CCD Telescopio per la visione notturna del cielo, ricerca e inseguimento degli oggetti con database e collegamento GPS Montatura altazimutale o equatoriale Raccolta delle immagini degli oggetti astronomici: pianeti, stelle, nebulose, Filtro neutro Solare Osservazione del disco solare Telescopio Solare Filtro Hα Osservazione del disco solare Telescopio Solare riga K del Calcio Fotografia del disco solare Meteorologia, Energie Alternative Meteorologia Stazione meteorologica Lettura e raccolta dei dati climatici: temperatura, pressione, umidità relativa, precipitazioni Interfaccia collegamento stazione rete internet Produzione energia da impianto fotovoltaico Impianto fotovoltaico Impianto fotovoltaico didattico 3 Kwp, didattico osservazione energia prodotta per ora, per giorno, per mese Laboratorio di fisica Esperienze II Biennio e Quinto anno 6

7 Software didattici disponibili Interactive Physics Software interattivo per la simulazione di esperienze di fisica: meccanica, ottica, acustica, elettromagnetismo Autograph 3 Software per lo studio della matematica in classe PTC Mathcad Software per lo studio della matematica in classe Il responsabile del Laboratorio di Fisica Prof. Alfio Carlo Russo Laboratorio di fisica Esperienze II Biennio e Quinto anno 7

8 Meteorologia Stazione meteorologica Lettura e raccolta dei dati climatici: temperatura, pressione, umidità relativa, precipitazioni Interfaccia collegamento stazione sito web scuola (*) ultimo acquisto disponibile II quadrimestre 2012/13 Meteorologia Stazione meteorologica Lettura e raccolta dei dati climatici: temperatura, pressione, umidità relativa, precipitazioni Interfaccia collegamento stazione sito web scuola (*) ultimo acquisto disponibile II quadrimestre 2012/13 Laboratorio di fisica Esperienze II Biennio e Quinto anno 8