Disciplina FISICA Secondo biennio e anno conclusivo Liceo Scienze Umane. Classe terza

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1 Disciplina FISICA Secondo biennio e anno conclusivo Liceo Scienze Umane FINALITA L insegnamento della Fisica concorre alla formazione culturale dell'allievo attraverso: lo sviluppo di capacità di analisi e di collegamento che la fisica richiede per indagare sul mondo naturale; la comprensione dell'universalità delle leggi fisiche nel tentativo di fornire una visione scientifica e organica della la comprensione dei procedimenti caratteristici dell'indagine scientifica; la comprensione dell evoluzione storica dei modelli di interpretazione della il riconoscimento dell'importanza del linguaggio matematico come strumento nella descrizione del mondo fisico e della sua adeguata utilizzazione; l acquisizione di un atteggiamento critico nei confronti delle informazioni che vengono proposte; la consapevolezza della possibilità di descrivere in termini di trasformazioni fisiche molti eventi osservabili nella realtà quotidiana. Classe terza CONTENUTI LA MISURA: IL FONDAMENTO DELLA FISICA Di che cosa si occupa la fisica? La misura delle grandezze fisiche Le grandezze fondamentali della meccanica Numeri grandi e numeri piccoli Misure dirette e indirette ELABORAZIONE DEI DATI IN FISICA Errori di misura Stima dell errore La precisione di una misura La propagazione degli errori e le cifre significative Rappresentazione di dati sperimentali GLI SPOSTAMENTI E LE FORZE: GRANDEZZE VETTORIALI Lo spostamento: una grandezza fisica per descrivere il movimento Somma di spostamenti Scalari e vettori Scomposizione di un vettore Si può moltiplicare un vettore per un altro? Le forze: cause dell accelerazione e della deformazione dei corpi L EQUILIBRIO DEI SOLIDI Reazione a una deformazione: la forza elastica Le forze che ostacolano il moto e favoriscono l equilibrio L equilibrio di un punto materiale Momento di una forza e di un sistema di forze L equilibrio di un corpo rigido Baricentro e stabilità dell equilibrio L EQUILIBRIO DEI FLUIDI I fluidi e la pressione Il principio di Pascal La pressione nei liquidi La pressione atmosferica Il galleggiamento dei corpi: il principio di Archimede IL MOTO RETTILINEO -Conoscere il metodo sperimentale -Conoscere la definizione operativa di grandezza fisica -Conoscere il concetto di unità di misura, le caratteristiche principali del S.I. e il concetto di grandezza fisica fondamentale e derivata, di misura diretta e indiretta -Conoscere la notazione scientifica -Saper calcolare il valore medio di una serie di misure e saper individuare l errore massimo e statistico, ed anche l errore assoluto, relativo e percentuale -Conoscere il concetto di errore di misura e saper distinguere tra errore di sensibilità, casuale e sistematico -Conoscere la propagazione degli errori, il concetto di cifra significativa e le regole per gli arrotondamenti -Saper leggere una tabella e costruire un semplice grafico cartesiano -Conoscere la dipendenza lineare, la proporzionalità quadratica e quella inversa -Conoscere il concetto di punto materiale, quello di spostamento e saper ricavare la composizione di spostamenti -Saper distinguere tra grandezze scalari e vettoriali -Saper operare con le grandezze vettoriali (saper sommare, fare la differenza, fare il prodotto di un vettore per uno scalare) -Saper rappresentare in un grafico cartesiano un vettore e saperlo scomporre secondo due direzioni assegnate -Conoscere il concetto di forza e i suoi effetti -Conoscere il concetto di forza elastica e la legge di Hooke -Conoscere le forze vincolari e quelle di attrito -Saper ricavare la condizione di equilibrio di un punto materiale - Conoscere il concetto di corpo rigido e gli effetti prodotti su di esso da un sistema di forze - Saper riconoscere le condizioni di equilibrio di un corpo rigido -Conoscere il concetto di baricentro -Conoscere il concetto di fluido -Conoscere il concetto di pressione -Conoscere il principio di Pascal e la legge di Stevino -Conoscere la legge dei vasi comunicanti -Conoscere l esperienza di Torricelli e la pressione atmosferica -Conoscere il principio di Archimede

2 La descrizione del moto La velocità La rappresentazione grafica del moto Le proprietà del moto uniforme L accelerazione Le proprietà del moto uniformemente accelerato Corpi in caduta libera I PRINCIPI DELLA DINAMICA Dalla descrizione del moto alle sue cause Il primo principio della dinamica Il secondo principio della dinamica Il secondo principio e la caduta dei corpi Il terzo principio della dinamica LA COMPOSIZIONE DEI MOTI I moti nel piano Il moto dei proiettili Composizione di spostamenti, velocità e accelerazioni Il principio di relatività classico Sistemi di riferimento non inerziali e forze apparenti IL LAVORO E L ENERGIA Il lavoro di una forza La potenza L energia cinetica L energia potenziale La conservazione dell energia LA QUANTITÀ DI MOTO E GLI URTI La quantità di moto e l impulso La conservazione della quantità di moto Gli urti Centro di massa e moto di un sistema di particelle -Conoscere il concetto di sistema di riferimento -Conoscere la definizione, il significato fisico e l unità di misura della velocità media, della velocità istantanea, dell'accelerazione media e dell'accelerazione istantanea -Conoscere le leggi orarie del moto rettilineo uniforme e del moto rettilineo uniformemente accelerato, i grafici rappresentativi e le proprietà -Conoscere le relazioni che descrivono i corpi in caduta libera -Saper distinguere tra grandezze cinematiche e grandezze dinamiche -Conoscere i tre principi della dinamica -Conoscere il concetto di sistema di riferimenti inerziale -Saper distinguere le grandezze massa e peso -Saper stabilire la relazione tra forze applicate ad un corpo, massa e accelerazione da questo acquisita in modo da descriverne il moto -Saper descrivere il moto curvilineo e il moto dei proiettili, riconoscendone le caratteristiche -Saper ricavare le leggi di composizione di spostamenti e velocità in semplici contesti, e la legge di invarianza dell accelerazione -Conoscere il principio di relatività classico, il concetto di sistema di riferimento non inerziale e quello di forza apparente -Conoscere le definizioni operative di lavoro, potenza ed energia meccanica -Saper calcolare il lavoro di una forza in semplici contesti -Saper distinguere tra energia cinetica, potenziale gravitazionale ed elastica - Conoscere il teorema dell energia cinetica -Saper distinguere tra forze conservative e non conservative -Conoscere il principio di conservazione dell energia -Conoscere il concetto di quantità di moto e il principio di conservazione della quantità di moto -Conoscere il concetto di impulso e relativo teorema -Conoscere il concetto di urto e classificazione degli urti -Saper ricavare il centro di massa di un sistema di particelle e saperne descrivere il moto in semplici contesti

3 Disciplina FISICA Secondo biennio e anno conclusivo Liceo Scienze Umane FINALITA L insegnamento della Fisica concorre alla formazione culturale dell'allievo attraverso: lo sviluppo di capacità di analisi e di collegamento che la fisica richiede per indagare sul mondo naturale; la comprensione dell'universalità delle leggi fisiche nel tentativo di fornire una visione scientifica e organica della la comprensione dei procedimenti caratteristici dell'indagine scientifica; la comprensione dell evoluzione storica dei modelli di interpretazione della il riconoscimento dell'importanza del linguaggio matematico come strumento nella descrizione del mondo fisico e della sua adeguata utilizzazione; l acquisizione di un atteggiamento critico nei confronti delle informazioni che vengono proposte; la consapevolezza della possibilità di descrivere in termini di trasformazioni fisiche molti eventi osservabili nella realtà quotidiana. Classe quarta CONTENUTI LA TEMPERATURA Struttura ed energia interna della materia Temperatura ed equilibrio termico La dilatazione termica Definizione di sistema termodinamico Le leggi di Boyle e di Guy-Lussac Definizione di gas perfetto L equazione di stato dei gas perfetti La teoria cinetica dei gas La distribuzione delle velocità molecolari di un gas perfetto IL CALORE E I CAMBIAMENTI DI STATO DELLA MATERIA Definizione di calore e sua misura Equivalenza fra calore e lavoro Calore specifico e capacità termica La propagazione del calore (conduzione, convezione e irraggiamento) Cambiamento di stato e calori latenti LA TERMODINAMICA E I SUOI PRINCIPI Le trasformazioni termodinamiche (reversibili ed irreversibili) Il lavoro termodinamico Il primo principio della termodinamica: la conservazione dell energia L energia interna e i calori specifici di un gas perfetto Macchine termiche e loro rendimento Enunciati del secondo principio della termodinamica Il ciclo di Carnot e il rendimento massimo delle macchine termiche L entropia di Clausius Entropia e disordine I MOTI CIRCOLARI E ROTATORI Il moto circolare uniforme (periodo, frequenza, velocità ed accelerazione centripeta) La velocità angolare La forza che causa il moto circolare (forza centripeta e forza centrifuga) Il momento di inerzia e il momento angolare di un punto materiale e di un corpo esteso Il principio di conservazione del momento angolare I MOTI DEI PIANETI E DEI SATELLITI Le leggi di Keplero La legge di gravitazione universale Il campo gravitazionale L energia potenziale gravitazionale Velocità, periodo ed energia di pianeti e satelliti IL MOTO ARMONICO E LE ONDE MECCANICHE -Conoscere la struttura atomica e molecolare della materia -Conoscere i concetti di equilibrio termico e temperatura -Conoscere le scale Celsius e Kelvin -Conoscere e saper applicare le leggi della dilatazione termica -Conoscere il modello di gas perfetto -Saper applicare le leggi di Boyle, le due leggi Gay-Lussac e l equazione di stato dei gas perfetti -Conoscere la teoria cinetica dei gas -Conoscere la differenza concettuale tra calore e temperatura -Saper esprimere in joule una quantità di calore assegnata in calorie e viceversa -Conoscere le definizione di calore specifico e capacità termica -Saper utilizzare le leggi degli scambi termici per determinare la temperatura di equilibri odi un sistema o il calore specifico di una sostanza -Conoscere i meccanismi e le leggi di propagazione del calore -Saper descrivere i cambiamenti di stato -Saper distinguere tra trasformazioni reversibili e irreversibili -Conoscere il lavoro termodinamico e la sua rappresentazione grafica -Conoscere le proprietà termodinamiche delle trasformazioni isoterme, cicliche, isocore e adiabatiche -Conoscere le proprietà delle macchine termiche -Comprendere il significato del secondo principio della termodinamica -Saper determinare il rendimento di una macchina termica e confrontarlo con il rendimento di una macchina di Carnot che operi fra le stesse temperature -Conoscere il concetto di entropia -Conoscere i concetti di periodo e frequenza -Conoscere la relazione fra velocità, velocità angolare e accelerazione centripeta nel moto circolare uniforme -Saper applicare le leggi del moto circolare uniforme -Conoscere la forza centrifuga -Conoscere i concetti di momento di inerzia e momento angolare -Conoscere e saper applicare il principio di conservazione del momento angolare -Conoscere le leggi di Keplero -Conoscere e saper applicare la legge di gravitazione universale -Conoscere le proprietà del campo gravitazionale

4 Il moto armonico (relazione con il moto circolare uniforme) Proprietà cinematiche e dinamiche del moto armonico Il pendolo Le proprietà delle onde e tipi di onde La variazione di un onda nello spazio e nel tempo Il principio di sovrapposizione: interferenza e battimenti La diffrazione delle onde e il principio di Huygens La riflessione e la rifrazione IL SUONO Produzione, propagazione e ricezione delle onde sonore Le caratteristiche del suono (altezza, intensità e timbro) L effetto Doppler Le onde stazionarie e la risonanza LA NATURA DELLA LUCE Sorgenti di luce e raggi luminosi Propagazione rettilinea della luce Velocità della luce e definizione di anno luce L energia trasportata dalla radiazione luminosa L interferenza della luce (esperimento di Young) La diffrazione della luce La polarizzazione della luce RIFLESSIONE, RIFRAZIONE E DISPERSIONE DELLA LUCE La riflessione della luce e gli specchi piani Gli specchi sferici La rifrazione della luce La riflessione totale Le lenti L occhio umano Gli strumenti ottici La dispersione della luce -Conoscere le proprietà del moto armonico -Saper applicare le leggi del moto armonico -Conoscere le proprietà del pendolo -Saper distinguere i diversi tipi di onde (impulsive e periodiche, trasversali e longitudinali -Conoscere il principio di sovrapposizione -Conoscere le caratteristiche di diffrazione, riflessione e rifrazione delle onde -Conoscere il principio di Huygens -Saper distinguere fra proprietà di suoni, infrasuoni e ultrasuoni -Conoscere i concetti di altezza, intensità e timbro di un suono -Conoscere le leggi dell effetto Doppler -Conoscere la definizione di onda stazionaria e il concetto di risonanza -Conoscere le proprietà dello spettro della luce -Saper distinguere tra sorgenti di luce e corpi illuminati -Saper spiegare come si formano ombre e penombre -Conoscere la velocità della luce nel vuoto come costante universale -Conoscere le condizioni per osservare interferenza e diffrazione della luce -Conoscere il concetto di polarizzazione della luce -Conoscere e saper applicare le leggi della riflessione -Saper descrivere le immagini prodotte da specchi piani -Conoscere le leggi della rifrazione e l indice di rifrazione -Conoscere il concetto di riflessione totale -Conoscere le proprietà delle immagini prodotte da specchi sferici e da lenti e saper costruire graficamente tali immagini -Conoscere la struttura e il funzionamento dell occhio umano e i difetti visivi -Conoscere le principali caratteristiche di macchine fotografiche, microscopi ottici e cannocchiali -Conoscere il fenomeno della dispersione della luce

5 Disciplina FISICA Secondo biennio ed anno conclusivo Liceo Scienze Umane Classe quinta FINALITÀ L insegnamento della Fisica concorre alla formazione culturale dell'allievo attraverso: lo sviluppo di capacità di analisi e di collegamento che la fisica richiede per indagare sul mondo naturale; la comprensione dell'universalità delle leggi fisiche nel tentativo di fornire una visione scientifica e organica della la comprensione dei procedimenti caratteristici dell'indagine scientifica; la comprensione dell evoluzione storica dei modelli di interpretazione della il riconoscimento dell'importanza del linguaggio matematico come strumento nella descrizione del mondo fisico e della sua adeguata utilizzazione; l acquisizione di un atteggiamento critico nei confronti delle informazioni che vengono proposte; la consapevolezza della possibilità di descrivere in termini di trasformazioni fisiche molti eventi osservabili nella realtà quotidiana CONTENUTI LA CARICA E IL CAMPO ELETTRICO La carica elettrica e le interazioni fra corpi elettrizzati Conduttori e isolanti La legge di Coulomb Il campo elettrico Il campo elettrico generato da cariche puntiformi I campi elettrici dei conduttori in equilibrio elettrostatico ILPOTENZIALE E LA CAPACITA L energia potenziale elettrica Il potenziale elettrico e la differenza di potenziale Le superfici equipotenziali e il potenziale elettrico dei conduttori I condensatori e la capacità L accumulo di energia elettrica in un condensatore LA CORRENTE ELETTRICA La corrente elettrica e la forza elettromotrice La resistenza elettrica Circuiti elettrici a corrente continua La potenza elettrica IL MAGNETISMO Campi magneti generati da magneti e da correnti Interazioni magnetiche fra correnti elettriche L induzione magnetica Il campo magnetico di alcune distribuzioni di corrente Forze magnetiche sulle correnti e sulle cariche elettriche L azione di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente Le proprietà magnetiche della materia La superconduttività L INDUZIONE ELETTROMAGNETICA La corrente indotta La legge di Faraday-Neumann e la legge di Lenz L induttanza di un circuito e l autoinduzione I circuiti RL e l energia degli induttori Circuiti elettrici a corrente alternata I trasformatori -Conoscere le interazioni tra due tipi di cariche -Conoscere il principio di conservazione della carica elettrica -Conoscere le proprietà di conduttori e isolanti -Conoscere e saper applicare la legge di Coulomb -Conoscere il concetto di campo elettrico -Conoscere le caratteristiche del campo elettrico di una carica puntiforme e dei campi generati da conduttori carichi all equilibrio -Determinare il campo elettrico in un punto in presenza di più cariche sorgenti -Conoscere il concetto di potenziale elettrico -Conoscere la relazione fra lavoro della forza elettrica e differenza di potenziale -Saper applicare il principio di conservazione dell energia -Conoscere le proprietà dei condensatori -Saper determinare il campo elettrico di un condensatore piano -Conoscere le caratteristiche dei collegamenti di condensatori e saper calcolare la capacità equivalente di più condensatori -Conoscere il concetto di corrente elettrica -Conoscere la definizione e le proprietà della resistenza elettrica di un conduttore -Saper schematizzare un circuito elettrico -Conoscere e saper applicare le leggi di Ohm -Conoscere i teoremi di Kirchhoff -Conoscere le caratteristiche dei collegamenti di resistenze e saper determinare la resistenza equivalente di un circuito -Conoscere e saper calcolare la potenza erogata da un generatore elettrico -Conoscere l effetto Joule -Conoscere le sorgenti di un campo magnetico -Conoscere le proprietà del campo magnetico terrestre -Conoscere e saper applicare la legge di Ampère -Conoscere le proprietà dei campi magnetici generati da fili rettilinei, spire e solenoidi percorsi da corrente -Conoscere il concetto di forza di Lorentz -Conoscere le caratteristiche dei materiali diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici -Conoscere le proprietà dei superconduttori -Conoscere gli esperimenti di Faraday sulla corrente indotta -Conoscere l origine della forza elettromotrice indotta -Conoscere e saper applicare le leggi di Faraday-Neumann e di Lenz -Conoscere le correnti di Foucault

6 LE ONDE ELETTROMAGNETICHE Il campo elettromagnetico La propagazione delle onde elettromagnetiche Produzione e ricezione di onde elettromagnetiche Lo spettro elettromagnetico -Conoscere le proprietà di un generatore a corrente alternata -Conoscere il concetto di concetto di campo magnetico variabile come sorgente di campo elettrico e campo elettrico variabile come sorgente di campo magnetico -Conoscere le caratteristiche di un onda elettromagnetica -Conoscere la classificazione e le caratteristiche delle onde elettromagnetiche in funzione della loro lunghezza d onda Tenuto conto del livello della classe e degli interessi che emergono dalla classe stessa, ciascun docente può pensare di proporre approfondimenti di fisica moderna nell ambito della teoria della relatività e/o della teoria quantistica