11 Fisica. Secondo biennio e quinto anno. Indicazioni Metodologiche

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1 11 Fisica Secondo biennio e quinto anno Indicazioni Metodologiche Il metodo di insegnamento verrà articolato a seconda dei diversi momenti e adattato alle esigenze della classe e ai particolari aspetti del programma, privilegiando, dove è possibile, la metodologia del Problem Solving. Principalmente verranno tenute lezioni frontali introducendo i nuovi argomenti con l analisi di fenomeni fisici possibilmente vicini alla realtà degli studenti; quindi si procederà alla sistematizzazione teoricoformale cui seguiranno varie applicazioni. Durante le spiegazioni l'insegnante cercherà di instaurare un dialogo costante con la classe, facendo intervenire i ragazzi stessi per descrivere un particolare fenomeno, per risolvere un nuovo problema o per fare un controllo dimensionale; in questo modo si cercherà di sviluppare le capacità intuitive e di analisi e di situazioni reali. Il docente potrà invitare gli studenti a costruire, anche a casa, semplici oggetti per analizzare particolari fenomeni e verificare le leggi introdotte teoricamente. L insegnante potrà assegnare agli studenti particolari esperimenti o ricerche - anche a carattere interdisciplinare - da realizzare e da illustrare poi alla classe, anche utilizzando mezzi multimediali, per promuovere la ricerca e migliorare le capacità organizzative, critiche ed espositive. Verrà utilizzato ancora il laboratorio del biennio che è predisposto per far lavorare la classe in gruppi. Verranno svolte attività anche in laboratorio di informatica, utilizzando il foglio elettronico o altri pacchetti applicativi per la rappresentazione e l'analisi dei dati. Si potrà utilizzare anche la LIM nelle classi dove è presente o il collegamento alla rete per eseguire esperimenti in laboratori virtuali o per il reperimento e lo scambio delle informazioni. Attività I docenti, se lo ritengono utile, faranno partecipare gli studenti delle proprie classi alle gare delle Olimpiadi di Fisica di Astronomia e ad altre gare o concorsi, proposte dal MIUR e da altre Istituzioni, che valuteranno più opportuni. Gli insegnanti potranno inserire nella loro programmazione uscite didattiche in parchi attrezzati per applicazioni fisiche e/o in laboratori e musei scientifici. Si potranno realizzare visite guidate a stabilimenti di imprese o aziende che operino in specifici campi legati alla fisica. Mezzi e spazi I mezzi principali sono il libro di testo, la lavagna, la LIM nelle classi dove è presente e/o supporti multimediali per la presentazione di alcuni argomenti. Si utilizzeranno i laboratori di fisica per far eseguire agli studenti particolari esperimenti in piccoli gruppi, o per assistere ad esperienze e quello di informatica per elaborare dati raccolti o collegarsi ad Internet, inoltre si consulteranno altri testi e riviste invitando gli studenti a frequentare la biblioteca scolastica. Si integreranno alcuni argomenti con fotocopie e dispense di esercizi. Azioni di recupero L'azione di recupero va fatta continuamente durante l'anno scolastico, correggendo le verifiche l insegnante ha dati oggettivi sul grado di comprensione ed assimilazione dei vari contenuti. Si cercherà quindi di intervenire dopo ogni prova scritta rispiegando i punti meno chiari e proponendo nuovi esercizi per superare le difficoltà incontrate. Va tuttavia rilevato che alcuni studenti manifestano più difficoltà di altri, o per uno studio discontinuo o per difficoltà varie di approccio alla materia, per questi studenti va indicata un attività di sostegno in itinere ( anche attraverso l azione degli studenti tutor o partecipando al Club delle Scienze ) e/o di recupero in alcuni periodi dell anno. Valutazione 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. Nella pagella del primo quadrimestre verranno indicati due voti: - il voto dello scritto indica in che misura lo studente è in grado di comprendere un testo ed utilizzare il linguaggio scientifico nella comunicazione scritta, analizzare autonomamente un fenomeno fisico, saper scegliere il modello fisico da applicare alla risoluzione di vari problemi, saper applicare con coerenza le varie procedure risolutive, eseguire correttamente e completamente i calcoli richiesti nei vari esercizi, saper

2 valutare la correttezza dimensionale e l attendibilità del risultato ottenuto, analizzare e costruire grafici dei fenomeni indicati. - il voto dell orale indica in che misura lo studente comunica utilizzando consapevolmente il linguaggio scientifico, risponde in modo coerente ai quesiti proposti, sa analizzare e costruire grafici dei dati raccolti, conosce gli aspetti teorici e li espone con chiarezza e completezza, sa giustificare le scelte operate nella risoluzione di un problema o nella descrizione di un esperimento, completa correttamente esercizi ed analisi dimensionali, esegue autonomamente e con rigore logico le dimostrazioni richieste. Come prove per lo scritto: si eseguiranno almeno due verifiche per quadrimestre con problemi, esercizi su specifici fenomeni o test a risposta multipla. Come prove per l orale: si avranno almeno due valutazioni per quadrimestre, di cui almeno una è l esito di un colloquio, mentre altri voti potranno provenire anche da una prova scritta composta da test a risposta multipla e/o quesiti a risposta aperta su aspetti teorici della disciplina e/o esercizi applicativi. Verranno valutati anche le relazioni delle singole esperienze di laboratorio e i lavori personali di approfondimento. Nella valutazione orale 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 finale è unico, il voto unico sarà una sintesi dei due. Le varie prove, a seconda della tipologia, avranno peso diverso nella valutazione. Il voto finale quindi sarà frutto di una media ponderata dei voti conseguiti durante l anno. 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 sulla base di una analisi statistica dei punteggi che cerca di evidenziare i risultati individuali relativamente ai risultati medi della classe. Caratteristiche del colloquio Lo studente dimostra di non conoscere i vari argomenti e/o commette molti e gravi errori; è incapace di affrontare le applicazioni di base e/o non sa descrivere i vari fenomeni fisici; non conosce la terminologia scientifica. 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/o 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 di media difficoltà 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 buone conoscenze nelle varie parti del programma e sa operare collegamenti; evidenzia capacità intuitive e logiche nell'effettuare deduzioni e ragionamenti; ha effettuato approfondimenti personali; sa esprimere riflessioni sul testo proposto; sa effettuare correttamente la descrizione fenomeno fisico di una certa Giudizio e Voto Nullo 1-2 Scarso 3 Gravemente Insufficiente 4 Insufficiente 5 Sufficiente 6 Discreto 7 Buono 8 Ottimo 9

3 complessità; sceglie e applica con sicurezza le varie procedure matematiche ed utilizza consapevolmente 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 scientifico. Eccellente 10 Secondo Biennio Profilo Generale e Competenze Il percorso liceale fornisce allo studente gli strumenti culturali e metodologici per una comprensione approfondita della realtà, affinché egli si ponga con atteggiamento razionale, creativo, progettuale e critico di fronte alle situazioni, ai fenomeni e ai problemi, acquisendo conoscenze, abilità e competenze adeguate al proseguimento degli studi di ordine superiore o all inserimento nella vita sociale e nel mondo del lavoro 1. In particolare lo studente del liceo scientifico, al termine del secondo biennio, per quanto concerne l area fisica, dovrà aver appreso i concetti fondamentali della fisica, le leggi e le teorie che li esplicitano, acquisendo consapevolezza del valore conoscitivo della disciplina e del nesso tra lo sviluppo della conoscenza fisica ed il contesto storico e filosofico in cui essa si è sviluppata. In particolare, lo studente avrà acquisito le seguenti competenze: osservare e identificare fenomeni; formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi; formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione; fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli; comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive. La libertà, la competenza e la sensibilità dell insegnante che valuterà di volta in volta il percorso didattico più adeguato alla singola classe svolgeranno un ruolo fondamentale nel trovare un raccordo con altri insegnamenti (in particolare con quelli di matematica, scienze, storia e filosofia) e nel promuovere collaborazioni tra la sua Istituzione scolastica e Università, enti di ricerca, musei della scienza e mondo del lavoro, soprattutto a vantaggio degli studenti degli ultimi due anni. In particolare per il liceo delle scienze applicate si sottolinea il ruolo centrale del laboratorio, inteso sia come attività di presentazione da cattedra, sia come esperienza di scoperta e verifica delle leggi fisiche, che consente allo studente di comprendere il carattere induttivo delle leggi e di avere una percezione concreta del nesso tra evidenze sperimentali e modelli teorici. 2 In particolare nel secondo biennio il percorso didattico darà maggior rilievo all impianto teorico (le leggi della fisica) e alla sintesi formale (strumenti e modelli matematici), con l obiettivo di formulare e risolvere problemi più impegnativi, tratti anche dall esperienza quotidiana, sottolineando la natura quantitativa e predittiva delle leggi fisiche. Inoltre, l attività sperimentale consentirà allo studente di discutere e costruire concetti, progettare e condurre osservazioni e misure, confrontare esperimenti e teorie. Saranno riprese le leggi del moto, affiancandole alla discussione dei sistemi di riferimento inerziali e non inerziali e del principio di relatività di Galilei. L approfondimento del principio di conservazione dell energia meccanica, applicato anche al moto dei fluidi e l affronto degli altri principi di conservazione, permetteranno allo studente di rileggere i fenomeni meccanici mediante grandezze diverse e di estenderne lo studio ai sistemi di corpi. Con lo studio della gravitazione, dalle leggi di Keplero alla sintesi newtoniana, lo studente approfondirà, anche in rapporto con la storia e la filosofia, il dibattito del XVI e XVII secolo sui sistemi cosmologici. Si completerà lo studio dei fenomeni termici con le leggi dei gas, familiarizzando con la semplificazione concettuale del gas perfetto e con la relativa teoria cinetica; lo studente potrà così vedere come il paradigma newtoniano sia in grado di connettere l ambito microscopico a quello macroscopico. Lo studio dei principi della termodinamica permetterà allo studente di generalizzare la legge di conservazione dell energia e di comprendere i limiti intrinseci alle trasformazioni tra forme di energia, anche nelle loro implicazioni tecnologiche, in termini quantitativi e matematicamente formalizzati. Si inizierà lo studio dei fenomeni ondulatori con le onde meccaniche, introducendone le grandezze caratteristiche e la formalizzazione matematica; si esamineranno i fenomeni relativi alla loro propagazione 1 Art. 2 comma 2 del Regolamento recante revisione dell assetto ordinamentale, organizzativo e didattico dei licei 2 Indicazioni nazionali di cui all art. 10 comma 3, DPR n.89 del 15/03/2010

4 con particolare attenzione alla sovrapposizione, interferenza e diffrazione. In questo contesto lo studente familiarizzerà con il suono (come esempio di onda meccanica particolarmente significativa) e completerà lo studio della luce con quei fenomeni che ne evidenziano la natura ondulatoria. Lo studio dei fenomeni elettrici e magnetici permetterà allo studente di esaminare criticamente il concetto di interazione a distanza, già incontrato con la legge di gravitazione universale, e di arrivare al suo superamento mediante l introduzione di interazioni mediate dal campo elettrico, del quale si darà anche una descrizione in termini di energia e potenziale, e dal campo magnetico. 3 CLASSE TERZA ARGOMENTO Conoscenze Abilità 1. Laboratorio Saranno svolte almeno 5 esperienze di laboratorio Utilizzare gli strumenti di misura. Riconoscere i diversi tipi di errore nella misura di una grandezza fisica. Esprimere il risultato di una misura con il corretto numero di cifre significative. Calcolare l errore nelle misure indirette. Valutare l ordine di grandezza. 2. Vettori 3. Cinematica Le grandezze scalari e grandezze vettoriali Le operazioni con i vettori: somma (metodo punta-coda e del parallelogramma), sottrazione, moltiplicazione, scomposizione e proiezione. Elementi di trigonometria: seno, coseno e tangente di un angolo. Rappresentazione cartesiana dei vettori e delle loro operazioni. Il prodotto scalare e il prodotto vettoriale. Definizione operativa di spazio e tempo Il sistema internazionale di misura L analisi dimensionale. I concetti di punto materiale, traiettoria, sistema di riferimento. La velocità media e la velocità istantanea. L accelerazione media e l accelerazione istantanea. Il moto rettilineo. Il moto di caduta libera dei corpi. Principio di indipendenza dei moti Il moto parabolico Frequenza, periodo e velocità angolare Il moto circolare. Il moto armonico 3 Indicazioni nazionali di cui all art. 10 comma 3, DPR n.89 del 15/03/2010 Usare la notazione scientifica. Distinguere le grandezze scalari da quelle vettoriali. Eseguire la somma di vettori con il metodo punta-coda e con il metodo del parallelogramma. Eseguire la sottrazione di due vettori e la moltiplicazione di un vettore per un numero. Eseguire la scomposizione di un vettore lungo due direzioni assegnate e proiettare un vettore lungo una direzione. Eseguire il prodotto scalare e quello vettoriale di due vettori. Saper scomporre un vettore nelle sue componenti cartesiane, con l utilizzo dei versori. Saper effettuare le operazioni tutte le precedenti con vettori dati in coordinate cartesiane. Comprendere il concetto di definizione operativa di una grandezza fisica. Convertire la misura di una grandezza fisica da un unità di misura a un altra. Utilizzare multipli e sottomultipli di un unità. Effettuare calcoli dimensionali. Riconoscere il sistema di riferimento associato a un moto. Calcolare la velocità media, lo spazio percorso, l intervallo di tempo in un moto. Interpretare il coefficiente angolare del grafico spazio-tempo. Calcolare la velocità istantanea, l accelerazione media. Interpretare i grafici spazio-tempo e velocitàtempo nel moto uniformemente accelerato. Calcolare l accelerazione da un grafico spaziotempo. Ricavare lo spazio percorso da un grafico spazio-tempo. Utilizzare le equazioni del moto uniformemente accelerato per descrivere il moto di caduta

5 4. Cinematica relativistica (Facoltativo a scelta del docente in base anche alla preparazione della classe) 5. I princìpi della dinamica Eventi e osservatori. Il principio di relatività di Galilei L invarianza della velocità della luce L unità dello spazio-tempo Linee universo (traiettorie nello spazio-tempo) Osservatori relativistici a velocità costante L invarianza del quadrivettore s-t Leggi di trasformazione dello spazio, del tempo e della velocità Interazione vs Forza: il terzo principio della dinamica. Il carattere vettoriale delle forze. Il primo principio della dinamica. I sistemi di riferimento inerziali. Il secondo principio della dinamica. La massa inerziale di un corpo. libera. Saper calcolare lo spostamento subito da un corpo quando il moto avviene in due dimensioni. Saper applicare il principio di composizione dei moti e la legge di composizione delle velocità. Interpretare il moto dei proiettili con il principio di composizione dei moti. Saper calcolare altezza massima, tempo di volo e gittata nel moto di un proiettile lanciato anche in direzione obliqua. Calcolare le grandezze caratteristiche del moto circolare uniforme. Riconoscere e calcolare le grandezze significative del moto armonico. Applicare la legge oraria del moto armonico. Comprendere il concetto di evento e la sua caratteristica di invarianza. Distinguere fra grandezze invarianti e grandezze costanti. Rappresentare fenomeni ed eventi di cinematica in una mappa spazio-tempo. Convertire le misure di spazio tempo dal S.I. alle unità naturali. Conoscere il valore della velocità della luce Trasformare le misure di spazio, tempo e velocità di un Osservatore, nelle misure di un altro Osservatore, in MRU rispetto al primo. Saper riconoscere le diverse interazioni implicate in un fenomeno. Riconoscere il ruolo delle forze nel cambiamento di velocità dei corpi. Applicare il primo principio della dinamica. Riconoscere i sistemi di riferimento inerziali. Applicare il secondo principio della dinamica, ricorrendo anche alle componenti cartesiane di forza e accelerazione. Applicare il terzo principio della dinamica. Saper rappresentare le interazioni, presenti in un fenomeno, mediante coppie di forze

6 6. Applicazioni dei princìpi della dinamica 7. Lavoro ed energia La forza peso vs forza di gravità La massa gravitazionale Il centro di massa (baricentro) di un corpo. Il centro di massa di un sistema, formato da due o più particelle, su una retta. Il centro di massa di un sistema, formato da due o più particelle, su un piano. Le forze di attrito statico e di attrito dinamico. Le forze di tensione. Il concetto di equilibrio. Le condizioni di equilibrio in due dimensioni. La forza centripeta. La forza elastica. La legge di Hooke. La legge dell isocronismo del pendolo. Forze apparenti Il concetto di energia come proprietà estensiva e funzione di stato. Definizione di lavoro per una forza costante e per una forza variabile. Interpretazione del lavoro come flusso di energia L energia cinetica e la relazione tra variazione di energia cinetica e lavoro. L energia potenziale gravitazionale (approssimazione alla superficie terrestre) L energia potenziale elastica. Le forze conservative e le forze dissipative. La conservazione dell energia meccanica totale in presenza di forze conservative.. Il principio di conservazione dell energia. La potenza. Energia di legame ed interpretazione energetica delle reazioni chimiche Distinguere i concetti di massa gravitazionale e massa inerziale Distinguere fra peso e massa di un corpo. Individuare la posizione del centro di massa di particelle, in una o due dimensioni. Individuare la posizione del centro di massa di un corpo esteso. Riconoscere la presenza di forze apparenti nei sistemi di riferimento non inerziali. Saper determinare le forze apparenti. Riconoscere il baricentro come punto di applicazione della forza peso. Saper determinare le forze di attrito statico e di attrito dinamico. Risolvere i problemi del moto in presenza di attrito. Saper calcolare la tensione di una fune. Determinare le condizioni di equilibrio nelle diverse situazioni, anche in presenza di attrito. Distinguere la forza centripeta dalla forza centrifuga. Saper applicare la legge di Hooke. Risolvere problemi sul moto in piani inclinati (con o senza attrito), sul moto armonico e sul moto del pendolo. Calcolare il lavoro fatto da una forza costante, in funzione dell angolo tra la direzione della forza e quella dello spostamento. Saper applicare il teorema dell energia cinetica. Calcolare l energia potenziale gravitazionale di un corpo. Determinare il lavoro svolto da forze conservative e non conservative. Riconoscere che, in presenza di forze non conservative, l energia meccanica non si conserva. Calcolare la potenza. Calcolare il lavoro compiuto da una forza variabile. Calcolare l energia potenziale elastica. Applicare il principio di conservazione dell energia Saper riconoscere le reazioni chimiche esotermiche ed endotermiche

7 8. Impulso e quantità di moto 9. Cinematica e dinamica rotazionale 10. La gravitazione 11. I fluidi La quantità di moto di un corpo. La seconda legge della dinamica in termini di quantità di moto. L impulso di una forza. La relazione tra quantità di moto e impulso. La legge di conservazione della quantità di moto in un sistema isolato. Urti elastici e anelastici in una e in due dimensioni. La velocità del centro di massa. Il moto del centro di massa di un sistema isolato e di un sistema non isolato. Calcolare l impulso di una forza. Calcolare la quantità di moto di un corpo. Applicare il teorema dell impulso. Applicare la legge di conservazione della quantità di moto. Saper distinguere tra urti elastici e urti anelastici. Analizzare casi di urti in una dimensione e in due dimensioni. Saper utilizzare, nella risoluzione dei problemi sulla quantità di moto, il carattere vettoriale della grandezza in questione. Analizzare il moto del centro di massa di sistemi isolati e non isolati. Il concetto di corpo rigido. Saper applicare le relazioni tra le grandezze La velocità spostamento angolare e angolari e quelle tangenziali. l accelerazione angolare. Calcolare il momento delle forze e delle coppie Relazioni tra grandezze angolari di forze, applicate a un corpo rigido. e tangenziali. Determinare le condizioni di equilibrio di un La definizione, come prodotto corpo. vettoriale, di momento di una forza e Calcolare il momento d inerzia di un corpo di una coppia di forze. rigido. Le condizioni di equilibrio di un corpo Applicare il secondo principio della dinamica a rigido. corpi in rotazione. La definizione di momento angolare. Calcolare l energia cinetica di rotazione. La legge di conservazione del Determinare il momento angolare di un corpo momento angolare. rigido. La definizione di momento d inerzia Applicare la legge di conservazione del di un corpo rigido. momento angolare. Il secondo principio della dinamica per un corpo in rotazione. L energia cinetica rotazionale. Le tre leggi di Keplero La legge di gravitazione universale. dal P. di C. del momento angolare alla II L. di K. e dalla L. di gravitazione universale alla III LdK Il principio di equivalenza tra massa gravitazionale e massa inerziale. Il moto dei satelliti in orbita circolare ed in orbita ellittica. Le forze mareali Il lavoro della forza gravitazionale e l energia potenziale gravitazionale. La velocità di fuga. Il concetto di pressione. Pressione e densità in un fluido statico. L equazione di continuità. Il Teorema di Bernoulli (TdB). Conseguenze del TdB: o La legge di Stevino. o Il principio di Pascal o Il teorema di Torricelli. Il principio di Archimede e il galleggiamento dei corpi. Il concetto di flusso viscoso e il Utilizzare le leggi di Keplero nello studio del moto dei corpi celesti. Applicare la legge di gravitazione di Newton. Comprendere la distinzione tra massa e peso. Analizzare il moto dei satelliti. Calcolare la velocità di un satellite che descrive orbite circolari e quella di un satellite che descrive orbite ellittiche. Descrivere una situazione di assenza apparente di gravità. Analizzare le caratteristiche del campo gravitazionale. Applicare il principio di conservazione dell energia nell analisi di moti in campi gravitazionali. Determinare la velocità di fuga da un pianeta. Calcolare la densità di un fluido. Calcolare la pressione nei fluidi. Applicare la legge di Stevino. Calcolare la pressione atmosferica. Riconoscere gli strumenti di misura della pressione atmosferica. Applicare il principio di Pascal e il principio di Archimede. Analizzare le condizioni di galleggiamento dei corpi. Descrivere il movimento dei fluidi mediante le linee di flusso.

8 12. Temperatura e calore 13. Le leggi dei gas ideali e la teoria cinetica coefficiente di viscosità. 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, la convezione e l irraggiamento. La legge di Stefan-Boltzmann. Il numero di Avogadro. 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 ola legge di Boyle. o 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. Applicare l equazione di continuità. Applicare l equazione di Bernoulli. Calcolare la velocità di efflusso. 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 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.

9 14. La Termodinamic a 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.