Dipartimento di Matematica, Fisica e Informatica PROGRAMMAZIONE DISCIPLINARE DI FISICA. Documento comune Anno Scolastico

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1 LICEO SCIENTIFICO STATALE ALESSANDRO ANTONELLI Via Toscana, NOVARA / C.F Cod.Mecc. NOPS Dipartimento di Matematica, Fisica e Informatica PROGRAMMAZIONE DISCIPLINARE DI FISICA Documento comune Anno Scolastico DOCENTI: Amicangioli Maria Luigia, Baracco Maria Rosa, Borando Mara, Cavalli Paolo, Coppola Giulia, Degrate Paola, Di Prospero Federica, Failla Mulone Elena, Filippi Emma Maria, Fragonara Morena, Frassini Patrizia, Frigato Maria Teresa, Giarratana Clelia, Giordano Mario, Manara Franco, Mazzeo Giulia, Panigoni Anna Maria, Tagliaretti Mauro. Pag. 1 di 21

2 Premessa A partire dal presente anno scolastico saranno introdotte griglie comuni per la valutazione delle prove che attualmente sono in fase di sperimentazione. Al temine della sperimentazione, già nel corso del primo quadrimestre, saranno allegate al presente documento, costituendo riferimento comune per tutte le classi. Pag. 2 di 21

3 Classi Prime Periodo: primo quadrimestre UDA 1: Introduzione al metodo sperimentale Il metodo sperimentale Definizione Operativa di grandezza fisica: Il Sistema Internazionale e le unità di misura Misure di Superficie e di volume Multipli e sottomultipli di unità di misura Notazione scientifica ed ordine di grandezza Caratteristiche di uno strumento di misura Misure dirette e misure indirette Cenni sulla Teoria dell errore: Errori accidentali ed errori sistematici Errore assoluto ed errore relativo di una misura Precisione di una misura Cifre significative Propagazione degli errori nelle operazioni tra misure (somma algebrica, prodotto, divisione) Cenni di stime statistiche: la media di un insieme di misure Valutazione dell errore massimo di un insieme di misure: la semi dispersione Conoscenze Conoscere quale è il campo di indagine della disciplina ed il metodo adottato (metodo sperimentale) Conoscere la definizione operativa di una grandezza fisica, il significato del S.I. di misura e la definizione operativa delle principali grandezze fisiche del S.I. (massa, lunghezza, tempo) Conoscere la notazione decimale e la notazione esponenziale di un numero decimale Conoscere la differenza tra misure dirette e misure indirette Conoscere la differenza tra errori sistematici ed errori casuali Conoscere le caratteristiche di uno strumento di misura (sensibilità e portata) e di come si relazionano con gli errori di misura Conoscere la differenza tra errore assoluto ed errore relativo Conoscere il significato statistico di media e dispersione Abilità e Competenze Saper operare e con i numeri nelle varie notazioni (decimale, frazionaria, esponenziale, con i prefissi) e saperli confrontare tra loro Saper scrivere un numero in notazione scientifica e saperne individuare l ordine di grandezza Saper trasformare misure in multipli e sottomultipli dell unità di misura Saper misurare lunghezze, superfici, volumi tempi e masse con metodi diretti ed indiretti Saper analizzare e rielaborare i dati sperimentali stimando la bontà delle misure effettuate Attività Laboratorio Uso degli strumenti di misura: Metri calibri, bilancia orologi e cronometri Misure dirette ed indirette: misura di lunghezze, superfici e volumi di oggetti regolari ed irregolari e analisi degli errori di misura Studio di un fenomeno periodico (pendolo o scariche elettriche) e stima dell errore sistematico relativo Pag. 3 di 21

4 UDA 2: Relazioni tra grandezze Conoscenze Relazione di proporzionalità diretta ed inversa, Proporzionalità quadratica Rappresentazione grafica delle relazioni di proporzionalità Conoscere il significato di grandezze direttamente ed inversamente proporzionali Conoscere la rappresentazione cartesiana della relazione di proporzionalità diretta, inversa, quadratica Abilità e Competenze Saper utilizzare la proporzionalità diretta per : Rappresentazioni grafiche (rappresentazioni in scala o rappresentazioni grafiche di dati) ; Calcolo di percentuali Saper rappresentare graficamente la relazione di proporzionalità diretta, inversa e quadratica Saper leggere un grafico cartesiano Attività Laboratorio Calcolo della densità di solidi, liquidi UDA 3: Grandezze vettoriali Conoscenze Abilità e Competenze Grandezze scalari e vettoriali Operazioni con i vettori (somma di vettori, differenza, prodotto di un vettore per un numero scalare ) La scomposizione di un vettore lungo direzioni assegnate Le funzioni goniometriche (seno e coseno di un angolo) Scomposizione di un vettore lungo gli assi cartesiani Conoscere la differenza tra una grandezza scalare e vettoriale Conoscere gli elementi identificativi di una grandezza vettoriale Conoscere le operazioni tra grandezze vettoriali e grandezze vettoriali e scalari Conoscere le funzioni goniometriche seno e coseno di un angolo Conoscere il significato di componente di un vettore lungo una direzione assegnata Saper definire e rappresentare una grandezza vettoriale attraverso direzione, intensità, verso e punto di applicazione, Saper calcolare la somma/differenza di vettori aventi la stessa direzione e stesso verso/verso opposto Saper calcolare la somma/differenza di vettori con direzioni non parallele (regola del Parallelogramma) Saper scomporre un vettore lungo direzioni assegnate Saper calcolare le componenti cartesiane di un vettore Saper calcolare la somma di vettori non paralleli per componenti Attività Laboratorio Composizione di forze attraverso la regola del parallelogramma Pag. 4 di 21

5 Periodo: Secondo quadrimestre UDA 4: Le forze e l equilibrio del punto materiale Le forze come vettori Forza peso Forza elastica Forza d attrito Vincoli, funi e carrucole Condizione di Equilibrio di un punto materiale Conoscenze Abilità e Competenze Attività Laboratorio Conoscere le caratteristiche vettoriali delle forze Conoscere e saper descrivere la Forza Peso, la Forza Elastica, le Forze d attrito Conoscere e saper descrivere il comportamento di vincoli, funi e carrucole Conoscere la condizione di equilibrio di un punto materiale Conoscere la descrizione geometrica dell equilibrio sul piano inclinato Saper ricavare operativamente le relazioni che definiscono la forza Peso, la Forza d attrito, la Forza Elastica Saper operare con le relazioni che descrivono la Forza Peso, la Forza Elastica, le Forze d attrito, ponendo particolare attenzione alle unità di misura Saper rappresentare graficamente il diagramma delle forze agenti su un punto materiale, comprese le forze connesse con vincoli, funi e carrucole Saper impostare la condizione di equilibrio di un punto materiale su cui agiscono forze parallele Saper impostare la condizione di equilibrio di un punto materiale su cui agiscono forze non parallele ma appartenenti allo stesso piano Saper impostare ed utilizzare la condizione di equilibrio su di un piano inclinato. Determinazione della condizione di equilibrio di forze parallele e non parallele, ma appartenenti allo stesso piano Studio della Forza peso Studio della Forza elastica Studio della Forza d attrito Analisi del comportamento di carrucole e funi Studio dell equilibrio su di un piano inclinato Pag. 5 di 21

6 UDA 5: L equilibrio del corpo rigido Conoscenze Abilità e Competenze Attività Laboratorio Definizione di corpo rigido Risultante delle forze agenti su di un corpo rigido Momento di una forza rispetto ad un punto Momento di una coppia di forze Condizione di equilibrio di un corpo rigido Baricentro Baricentro ed equilibrio di un corpo rigido Le leve Conoscere la differenza tra punto materiale e corpo esteso e tra corpo esteso e corpo rigido; Conoscere la definizione di Momento di una forza rispetto ad un punto e di momento di coppia di forze Conoscere le condizioni di equilibrio di un corpo rigido materiale Conoscere la definizione di Baricentro di un corpo e la sua relazione con l equilibrio del corpo stesso Conoscere una leva e saperla classificare Saper calcolare la risultante delle forze che agiscono su un corpo rigido Saper rappresentare graficamente il diagramma delle forze agenti su un corpo rigido, comprese le forze connesse con vincoli, funi e carrucole Saper calcolare il momento di una forza rispetto ad un punto ed il momento di una coppia di forze Saper impostare le condizioni di equilibrio di un corpo rigido, identificando opportunamente il centro della rotazione Saper individuare la posizione del baricentro di un corpo rigido e classificare il tipo di equilibrio del corpo Determinazione della posizione del baricentro di un corpo e del suo stato di equilibrio Calcolo del momento di una coppia di forze rispetto ad un centro (leva) Saper riconoscere una leva e determinarne gli elementi caratteristici. Pag. 6 di 21

7 UDA 6: L equilibrio nei fluidi Conoscenze Abilità e Competenze Attività Laboratorio Gli stati della materia La Pressione La Legge di Stevino La misura della pressione atmosferica Il Principio dei vasi comunicanti Il Principio di Pascal Il Principio di Archimede Galleggiamento dei corpi Conoscere i vari stati della materia e le loro differenze; Conoscere la definizione operativa di Pressione e saperla descrivere come nuova grandezza fisica ; Conoscere il significato della Pressione Atmosferica e saperne giustificare il valore storicamente attribuito Conoscere la Legge di Stevino e le sue applicazioni Conoscere il Principio di Pascal e le sue possibili applicazioni tecniche Conoscere il Principio di Archimede e la sua giustificazione Saper operare con la Pressione utilizzando le diverse unità di misura. Saper calcolare la Pressione in un punto qualunque di un fluido Saper riconoscere nei fenomeni tipici dei fluidi le Leggi di Stevino e di Pascal Saper definire le condizioni di equilibrio di un di un corpo immerso in un fluido attraverso il Principio di Archimede Esperienze di tipo qualitativo per verificare il comportamento dei fluidi in equilibrio (Principio dei Vasi comunicanti e Principio di Pascal) Verifica sperimentale del Principio di Archimede Conoscere le condizioni di galleggiamento dei corpi nei fluidi. Pag. 7 di 21

8 Classi Seconde Periodo: primo quadrimestre UDA 1: La cinematica del Punto materiale I Sistemi di riferimento Grandezze cinematiche: Posizione, Distanza percorsa, Tempo Moti rettilinei: Velocità: velocità medie ed istantanea Accelerazione: accelerazione media ed istantanea Moto Rettilineo Uniforme Moto Rettilineo Uniformemente accelerato Moto di caduta libera dei gravi Moti nel piano: Composizione dei moti: composizione di spostamenti e velocità Moto parabolico Moto circolare uniforme Conoscenze Abilità e Competenze Attività Laboratorio Conoscere l importanza della definizione di un sistema di riferimento sia spaziale che temporale, Conoscere la differenza tra spostamento e distanza percorsa; Conoscere la differenza tra velocità media e velocità istantanea Conoscere la differenza tra accelerazione media e accelerazione istantanea Conoscere le caratteristiche del moto rettilineo uniforme e la sua legge oraria ; Conoscere le caratteristiche del moto rettilineo uniformemente accelerato e la sua legge oraria ; Conoscere le caratteristiche del moto di caduta libera Conoscere le caratteristiche del moto parabolico e la sua legge oraria Conoscere le caratteristiche del moto circolare uniforme e la sua legge oraria Saper definire un Sistema di riferimento spazio - temporale e saper dare le coordinate spazio - temporali di un punto mobile Saper interpretare i grafici (S,T) sia in termini di posizione che di velocità Saper interpretare i grafici (V,T) sia in termini di velocità che in termini di spostamento Saper impostare la legge oraria di un punto mobile in moto rettilineo uniforme rispetto ad un sistema di riferimento qualunque Saper impostare la legge oraria di un punto mobile in moto rettilineo uniformemente accelerato rispetto ad un sistema di riferimento qualunque Saper comporre spostamenti e velocità Saper interpretare ed utilizzare le leggi del moto parabolico e del moto circolare uniforme per descrivere moti piani particolari Studio ed analisi delle equazioni del moto rettilineo uniforme e del moto rettilineo uniformemente accelerato attraverso la rotaia a rilevamento ad ultrasuoni Pag. 8 di 21

9 UDA 2: Dinamica del Punto materiale Conoscenze Abilità e Competenze Attività Laboratorio Il Primo Principio della Dinamica I sistemi di riferimento inerziali Il Secondo Principio della Dinamica: relazioni tra forza, massa e accelerazione Terzo Principio della Dinamica Problema generale del moto: forze applicate e movimento Conoscere l enunciato del Primo Principio della Dinamica e la sua relazione con i sistemi di riferimento Conoscere l enunciato del Secondo Principio della Dinamica e la relazione tra forza applicata ad un corpo e l accelerazione posseduta dal corpo, con particolare riguardo alla forza Peso Conoscere l enunciato del Terzo Principio della Dinamica Conoscere il problema generale del moto e di come le varie forze del sistema contribuiscono alla sua soluzione Saper riconoscere le situazioni in cui è verificato il Primo Principio della dinamica Saper interpretare i grafici (F,a) ed (m; a) Saper rappresentare un diagramma di forze agenti su di un corpo in movimento Saper riconoscere i principi della dinamica nei problemi di moto in cui sono coinvolte forze note Saper risolvere problemi di moto (moti a risultante verticale orizzontale e moti su piani inclinati in presenza di attriti) Studio ed analisi delle equazioni del moto rettilineo uniformemente accelerato attraverso la rotaia per verificare le relazioni tra forza ed accelerazione e forza e massa Conoscere semplici casi in cui il problema del moto è risolto (moto su un piano inclinato in presenza di attrito) Pag. 9 di 21

10 Periodo: secondo quadrimestre UDA 3: Lavoro ed Energia Lavoro di una forza Energia Cinetica Teorema delle forze Vive Energia Potenziale e forze conservative Energia meccanica di un sistema Principio di conservazione dell Energia meccanica Conoscenze Conoscere il prodotto scalare tra due vettori Conoscere la definizione di lavoro di forza costante e di una forza variabile Conoscere il significato di Energia Cinetica di un corpo e la sua relazione con il Lavoro Conoscere il significato di Energia Potenziale e la differenza tra forze Conservative e Dissipative Conoscere la relazione tra l Energia Potenziale ed il Lavoro Conoscere il Principio di Conservazione dell Energia Abilità e Competenze Saper calcolare il lavoro di una forza sia direttamente che attraverso l interpretazione del grafico (F, x) Saper calcolare l Energia Cinetica di un corpo Saper distinguere forze conservative e dissipative Saper calcolare l energia potenziale di una forza conservativa (in particolare forza peso e forza elastica) Saper riconoscere le situazioni in cui vi è conservazione dell energia meccanica Saper calcolare l Energia dissipata da forze non conservative Attività Laboratorio Esperienza del pendolo tagliato UDA 4: Termologia e Calorimetria Temperatura Principio dell Equilibrio Termico Dilatazione termica nei solidi Il calore come forma di Energia Capacità termica e calore specifico Trasmissione del calore Cambiamenti di stato Conoscenze Conoscere la definizione operativa di temperatura Conoscere il Principio dell Equilibrio Termico Conoscere la dilatazione nei solidi e la sua interpretazione microscopica Conoscere la relazione tra calore ed Energia e l equivalente meccanico della caloria Conoscere il significato fisico di Capacità termica Conoscere i modi in cui si trasmette il calore Conoscere la fenomenologia e le leggi che regolano i cambiamenti di stato Abilità e Competenze Saper illustrare il concetto di temperatura Riconoscere il principio dell equilibrio termico nei problemi proposti Saper utilizzare nelle applicazioni le leggi di dilatazione dei solidi Saper calcolare l equivalente meccanico di una caloria e viceversa Saper applicare l equazione fondamentale della calorimetria Saper calcolare il calore scambiato nei cambiamenti di stato Attività Laboratorio Misura del calore specifico di una sostanza solida Calcolo del coefficiente di dilatazione lineare Pag. 10 di 21

11 UDA 5: Ottica Geometrica Conoscenze Abilità e Competenze Attività Laboratorio La propagazione della luce e la formazione delle Ombre La riflessione della luce in specchi piani e sferici La rifrazione della luce e le lenti piane e sferiche La dispersione della luce: i colori Cenni sugli strumenti ottici: microscopio e cannocchiale Conoscere il modo in cui si propaga la luce e come si formano le ombre Conoscere le leggi della riflessione Conoscere le proprietà degli specchi piani e la legge dei punti coniugati per gli specchi sferici Conoscere le leggi della rifrazione Conoscere il cammino ottico tra due materiali non omogenei Conoscere l equazione dei punti coniugati per le lenti Conoscere il fenomeno della rifrazione totale Conoscere il fenomeno della dispersione Conoscere le lenti e gli specchi sono utilizzati in semplici strumenti ottici Saper giustificare i vari tipi di eclissi Saper rappresentare l immagine di un oggetto riflessa da uno specchio piano e da uno specchio sferico Saper calcolare la posizione dell immagine riflessa da uno specchio piano o sferico ed il suo indice di ingrandimento Saper rappresentare il cammino ottico di un raggio luminoso rifratto attraverso una superficie piana Saper rappresentare l immagine di un oggetto, rifratta da una lente sferica Saper calcolare la posizione dell immagine rifratta attraverso una lente sferica ed il suo indice di ingrandimento Saper spiegare fenomeni ottici attraverso la riflessione totale o la dispersione Analisi delle leggi della riflessione e rifrazione utilizzando il disco di Hartl Formazione delle immagino con specchi sferici e lenti sferiche utilizzando il banco ottico Verifica della dispersione utilizzando prismi ottici Pag. 11 di 21

12 Classi Terze Periodo: primo quadrimestre U.D.A Conoscenze Abilità e competenze Attività laboratorio Sistemi inerziali e relatività galileiana, sistemi non inerziali. Le forze e il moto Lavoro e energia. La quantità di moto Sistemi in moto uniforme rispetto a un sistema inerziale Il principio di relatività galileiana Sistemi di riferimento accelerati e forze fittizie Il secondo principio della dinamica nei sistemi non inerziali Forze di attrito statico Forze di attrito dinamico Resistenza in un mezzo La velocità limite La forza elastica (legge di Hooke) La forza centripeta La forza centrifuga Forze conservative Forze non conservative Forze conservative e energia potenziale Energia potenziale gravitazionale Energia potenziale elastica Sistemi isolati e conservazione dell energia meccanica Energia meccanica e forze non conservative La quantità di moto Impulso di una forza costante e di una forza variabile Legge di conservazione della quantità di moto Urti elastici e anelastici Urti anelastici in una e in due dimensioni saper applicare il secondo principio della dinamica in sistemi inerziali e in sistemi non inerziali. saper identificare le forze agenti in un sistema di corpi. saper studiare i moti in sistemi inerziali e non inerziali saper risolvere problemi, anche contestualizzati, applicando le leggi della dinamica saper riconoscere forze conservative e non conservative saper applicare le leggi di conservazione dell energia saper risolvere problemi, anche contestualizzati, con bilanci energetici saper mettere in relazione la quantità di moto con il secondo principio della dinamica saper applicare il teorema dell impulso saper analizzare urti elastici e anelastici saper risolvere problemi, anche contestualizzati, sugli urti elastici e anelastici in una o in due dimensioni Pag. 12 di 21 Misura dell' attrito volvente (attraverso l'energia cinetica) Urto elastico e anelastico (rotaia)

13 U.D.A Conoscenze Abilità e competenze Attività laboratorio La dinamica dei corpi in rotazione La gravitazione Dinamica dei fluidi Grandezze angolari nel moto circolare (posizione, velocità, accelerazione) Relazioni tra grandezze angolari e lineari nel moto circolare (velocità, accelerazione centripeta, accelerazione tangenziale) I corpi rigidi e il moto rotatorio Dinamica rotazionale: momento torcente e accelerazione angolare, secondo principio della dinamica per il moto rotazionale Energia cinetica rotazionale Momento angolare Momento angolare e secondo principio per il moto rotazionale Conservazione del momento angolare Le tre leggi di Keplero La legge di gravitazione universale Attrazione gravitazionale tra corpi non puntiformi Attrazione gravitazionale e peso dei corpi La velocità di un satellite in un orbita circolare Satelliti geostazionari Energia potenziale gravitazionale Velocità di fuga Il campo gravitazionale Flusso stazionario o laminare Portata Equazione di continuità Equazione di Bernoulli Conservazione dell energia e equazione di Bernoulli. Effetto Venturi, Effetto Magnus Portanza di un ala Viscosità e tensione superficiale saper applicare i principi della dinamica rotazionale saper risolvere problemi, anche contestualizzati, sulla conservazione del momento angolare e sulla dinamica rotazionale saper mettere in relazione le leggi di Newton e le leggi di Keplero saper applicare la legge di gravitazione universale in semplici problemi sui moti di pianeti e satelliti saper calcolare la velocità di fuga e la velocità di messa in orbita saper mettere in relazione l energia meccanica e la traiettoria dei pianeti e dei satelliti. saper applicare l equazione di Bernoulli saper risolvere problemi, anche contestualizzati, di dinamica dei fluidi Pag. 13 di 21

14 Periodo: secondo quadrimestre U.D.A Conoscenze Abilità e competenze Attività laboratorio La temperatura I gas e la teoria microscopica della materia Il calore Definizione di temperatura Scale termometriche Equilibrio termico e principio zero della termodinamica Dilatazione termica: lineare, volumica dei solidi, volumica dei liquidi Le leggi dei gas: prima e seconda legge di Gay- Lussac, legge di Boyle Temperatura assoluta Equazione di stato dei gas perfetti La legge di Avogadro e l equazione di stato del gas perfetto La pressione dal punto di vista microscopico La temperatura dal punto di vista microscopico La velocità quadratica media Il teorema di equipartizione dell energia Energia interna di un gas perfetto Cenni sui gas reali. equazione di van der Waals, moto browniano Esperimento di Joule, equivalente meccanico della caloria Capacità termica e calore specifico Potere calorifico Propagazione del calore: conduzione(legge di Fourier, convezione, irraggiamento (legge di Stefan-Boltzmann) Gli stati della materia I cambiamenti di stato Il calore latente saper applicare le regole di conversione tra le scale termometriche saper applicare le leggi di dilatazione e le leggi dei gas saper risolvere problemi sulla dilatazione termica saper risolvere problemi, anche contestualizzati, sulla dilatazione termica e le leggi ei gas saper determinare la pressione, la velocità quadratica media e l energia cinetica media delle molecole di un gas saper determinare l energia interna di un gas perfetto saper applicare la legge della calorimetria saper determinare la temperatura di equilibrio saper determinare il calore specifico di una sostanza saper utilizzare costruire e interpretare i grafici relativi ai passaggi di stato saper applicare le leggi di propagazione del calore saper risolvere problemi, anche contestualizzati, sull equilibrio termico e sulla conduzione del calore calcolo del coefficiente di dilatazione termica lineare leggi dei gas esperimento di Joule calorimetro delle mescolanze: calcolo del calore specifico Pag. 14 di 21

15 Classi Quarte Periodo: primo quadrimestre U.D.A. Conoscenze Abilità e competenze Attività laboratorio La temperatura e il calore (per le classi bilingue se non svolto in anni precedenti, per gli altri eventuale ripasso) Struttura interna della materia Equilibrio termico e temperatura Principio zero della termodinamica Definizione operativa della temperatura Definizioni dello zero assoluto Termometri e le scale termometriche La dilatazione termica nei solidi e nei liquidi Il calore e il lavoro meccanico(esperimento di Joule) Capacità termica e calore specifico Legge della calorimetria Conduttori e isolanti termici La propagazione del calore saper passare da una scala termometrica all'altra saper applicare le leggi della dilatazione lineare, superficiale e volumica saper applicare la legge fondamentale della termologia saper ricavare la temperatura d equilibrio sapere applicare la legge di Fourier della propagazione termica saper applicare la legge di Stefan la dilatazione lineare il calorimetro e il calcolo del calore specifico e dell equivalente in acqua l equivalente meccanico del calore Gli stati della materia e i cambiamenti di stato (per le classi bilingue se non svolto in anni precedenti, per gli altri eventuale ripasso) I cambiamenti di stato e i diagrammi di fase Il calore latente Cambiamenti di stato e conservazione dell energia Differenze tra ebollizione ed evaporazione saper analizzare i diagrammi di fase saper risolvere i problemi sui cambiamenti di stato - Boltzmann punto triplo dell acqua (video) La pressione del vapore saturo Pag. 15 di 21

16 U.D.A. Conoscenze Abilità e competenze Attività laboratorio I gas e la teoria cinetica Il primo principio della termodinamica Il secondo principio della termodinamica Leggi di Boyle e Gay-Lussac e i relativi grafici Definizione di gas perfetto Massa atomica e mole Equazione di stato dei gas perfetti Modello molecolare dei gas perfetti e definizione di velocità quadratica media La velocità quadratica media in relazione alla pressione e alla temperatura Energia cinetica media Trasformazioni reversibili e irreversibili Lavoro termodinamico nei vari tipi di trasformazioni Enunciato e applicazione del primo principio della termodinamica alle varie trasformazioni Definizione di energia interna di un gas come funzione di stato e sua relazione con la temperatura Calori molari a volume costante e a pressione costante Energia interna e calori specifici di un gas perfetto Trasformazioni adiabatiche Macchine termiche e loro rendimento Limiti al rendimento di una macchina termica Enunciati del secondo principio della termodinamica (nelle diverse formulazioni) Ciclo e teorema di Carnot Principi di funzionamento di frigoriferi e motori Disuguaglianza di Clausius e principi dell aumento dell entropia Entropia come misura del disordine saper risolvere problemi sui gas perfetti saper risolvere problemi sulla teoria cinetica dei gas perfetti saper applicare il primo principio della termodinamica saper risolvere problemi sui sistemi termodinamici e le loro trasformazioni. saper risolvere problemi sul ciclo di Carnot e sul calcolo del rendimento saper risolvere semplici problemi sulla variazione dell entropia. Video su primo e secondo principio e sull'entropia Pag. 16 di 21

17 Periodo: secondo quadrimestre U.D.A. Conoscenze Abilità e competenze Attività laboratorio Onde armoniche L oscillatore armonico ed il pendolo. Ondoscopio e ottica geometrica (cenni) Onde armoniche ed ottica fisica Onde sonore La carica elettrica e il campo elettrico Oscillazioni armoniche, smorzate e forzate. La variazione di un onda nello spazio e nel tempo: equazione di un onda. Caratteristiche generali di un onda. Relazione tra fronti d onda e raggi di propagazione. Fenomeni caratteristici delle onde: riflessione, rifrazione di onde su una corda,di onde sonore e onde luminose Principio di Huygens. Interferenza di onde su una corda, di onde sonore e di onde luminose. Diffrazione di onde luminose e sonore Onde stazionarie in un tubo e in una corda Interferenza e diffrazione di onde luminose su pellicole sottili Le onde sonore e le loro caratteristiche L intensità del suono L effetto Doppler I battimenti La carica elettrica e la sua conservazione Proprietà di conduttori ed isolanti Elettrizzazione per strofinio, contatto ed induzione elettrostatica Elettroscopio, elettroforo di Volta e Van Der Graaf La legge di Coulomb Il campo elettrico e il principio di sovrapposizione Le linee di campo elettrico Il teorema di Gauss Dielettrici e polarizzazione Pag. 17 di 21 Saper distinguere le onde di tipo armonico e le loro modalità di propagazione. Saper identificare le caratteristiche di un onda dalla relativa equazione Saper risolvere problemi sfruttando l equazione d onda, ed i legami tra le caratteristiche di un onda. Saper risolvere problemi di riflessione e rifrazione per le onde su una corda, per le onde sonore e per le onde luminose Saper calcolare i massimi e i minimi di intensità nell'interferenza Saper calcolare la frequenza di oscillazione di onde stazionarie Saper risolvere problemi su interferenza, diffrazione e onde stazionarie Saper risolvere problemi sulle onde sonore e sui fenomeni ad essi connessi saper applicare la legge di Coulomb saper determinare il campo elettrico generato da cariche puntiformi saper utilizzare il teorema di Gauss Laboratorio di acustica Tubo di Quincke

18 Classi Quinte Periodo: primo quadrimestre U.D.A. Conoscenze Abilità e competenze Attività laboratorio Il potenziale elettrico e la capacità Energia potenziale elettrostatica Potenziale elettrico e superfici equipotenziali Capacità e condensatori Energia di un condensatore La circuitazione del campo E saper applicare la conservazione dell energia saper risolvere problemi sul moto di una carica in un campo E uniforme saper determinare la capacità equivalente di più condensatori Condensatori La corrente elettrica nei metalli La corrente elettrica La resistenza elettrica e le leggi di Ohm La resistività elettrica Circuiti in corrente continua. Teoremi di Kirchhoff Potenza elettrica Effetto Joule Generatori di tensione, voltmetri e amperometri saper analizzare un circuito resistivo in corrente continua, con uno o più generatori, determinando la resistenza totale, la corrente nei vari rami, le differenze di potenziale. Leggi di Ohm. Circuiti elettrici in corrente continua IL MAGNETISMO Campi magnetici generati da magneti e correnti e loro linee di forza. Forza magnetica tra fili rettilinei e paralleli percorsi da corrente. Teorema di Gauss per il magnetismo. Teorema di Ampère. Forze magnetiche su fili percorsi da corrente. Forza di Lorentz. Azione meccanica di un campo magnetico su una spira. Momento magnetico e proprietà magnetiche dei materiali Saper risolvere i problemi sul magnetismo. Esperienze di magnetostatica. Ciclo di isteresi. Pag. 18 di 21

19 U.D.A. Conoscenze Abilità e competenze Attività laboratorio Energia potenziale elettrostatica saper applicare la Condensatori Potenziale elettrico e superfici conservazione dell energia Il potenziale elettrico equipotenziali saper risolvere problemi sul e la capacità Capacità e condensatori Energia di un condensatore La circuitazione del campo E moto di una carica in un campo E uniforme saper determinare la capacità equivalente di più condensatori La corrente elettrica nei metalli La corrente elettrica La resistenza elettrica e le leggi di Ohm La resistività elettrica Circuiti in corrente continua. Teoremi di Kirchhoff Potenza elettrica Effetto Joule Generatori di tensione, voltmetri e amperometri saper analizzare un circuito resistivo in corrente continua, con uno o più generatori, determinando la resistenza totale, la corrente nei vari rami, le differenze di potenziale. Leggi di Ohm. Circuiti elettrici in corrente continua Pag. 19 di 21

20 Periodo: secondo quadrimestre U.D.A. Conoscenze Abilità e competenze Attività laboratorio INDUZIONE ELETTROMAGNETICA ONDE ELETTROMAGNETICHE RELATIVITA' RISTRETTA INTRODUZIONE ALLA FISICA DEI QUANTI Esperimenti di Faraday sulla corrente indotta. Forza elettromotrice indotta e legge di Faraday-Neumann-Lenz. Induzione e autoinduzione; induttanza. Energia immagazzinata in un solenoide. Circuiti elettrici a corrente alternata. Equazioni di Maxwell e corrente di spostamento. Esperienza di Hertz. Produzione di onde elettromagnetiche. Velocità della luce in funzione delle costanti dell'elettromagnetismo. Densità di energia del campo elettromagnetico e intensità di un'onda elettromagnetica. Spettro elettromagnetico. Ripasso della relatività classica. Esperimento di Michelsohn-Morley. Trasformazioni di Lorentz. Dilatazione delle lunghezze e contrazione dei tempi. Postulati di Einstein. Composizione relativistica delle velocità. Concetto di simultaneità. Equivalenza massa energia Radiazione di corpo nero. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Spettri atomici e primi modelli atomici. Atomo di Bohr Esperimento di Franck Hertz Lunghezza d onda di De Broglie Dualismo onda particella Il principio di indeterminazione Saper applicare la legge di Faraday-Neumann-Lenz. Saper risolvere semplici problemi sui circuiti elettrici in corrente alternata. Saper risolvere semplici problemi sulle onde elettromagnetiche. Saper applicare le relazioni sulla dilatazione dei tempi e sulla contrazione delle lunghezze. Saper risolvere semplici problemi di cinematica relativistica. Saper applicare l'equazione dell'effetto fotoelettrico e la legge che esprime l'effetto Compton Saper calcolare l indeterminazione quantistica sulla posizione/ quantità di moto di una particella Esperienze d induzione elettromagnetica Circuiti RC Effetto fotoelettrico (qualitativo) Pag. 20 di 21

21 Ulteriori argomenti a scelta tra bande di energia nei solidi, semiconduttori, giunzioni pn transistor, radioattività naturale, legge dei decadimenti, fisica del nucleo potranno essere trattati come approfondimento (10% del totale del carico didattico di Fisica per il V anno) Pag. 21 di 21