Liceo Scientifico Statale Leonardo da Vinci - Reggio Calabria Programma di Fisica Classe 1H - A.Sc Prof. Francesco Zumbo

Transcript

1 Classe 1H - A.Sc Le grandezze fisiche: Potenze e loro proprietà. Le percentuali. Teorema di Pitagora. Competenze disciplinari Formulare ipotesi, sperimentare e/o interpretare leggi siche, proporre e utilizzare modelli e analogie. Analizzare fenomeni fisici e applicazioni tecnologiche, riuscendo a individuare le grandezze siche caratterizzanti e a proporre relazioni. Convertire la misura di una grandezza sica da un'unità di misura ad un'altra, utilizzare multipli e sottomultipli di una unità. Distinguere le grandezze scalari da quelle vettoriali. Notazione scientifica dei numeri, approssimazione,ordine di grandezza. Concetto di misura delle grandezze siche. Il Sistema Internazionale di Unità: le grandezze siche fondamentali. Grandezze siche derivate: area, volume, densità. Equivalenze di aree, volumi e densità. Le dimensioni siche di una grandezza. Grandezze scalari e vettoriali. La misura: Gli strumenti di misura (digitali e analogici). Caratteristiche degli strumenti di misura: sensibilità, portata, prontezza. Le incertezze in una misura: incertezza assoluta, incertezza relativa e relativa percentuale. Il risultato di una misura espresso come intervallo. Errori nelle misure dirette. Errori nelle misure indirette: legge di propagazione degli errori in somme differenze, prodotti e quozienti. La teoria degli errori : Valore medio, errore assoluto, errore relativo, errore percentuale, deviazione quadratica media ( o deviazione standard). Le scale angolari e introduzione ad alcune formule goniometriche: Scala sessagesimale, decimale, centesimale, radianti. Conversioni da una scala all'altra. Definizione di seno, coseno, tangente, cotangente. I teoremi di goniometria sui triangoli rettangoli. Relazioni tra grandezze: Relazione di proporzionalità diretta. Dipendenza lineare. Relazione di proporzionalità inversa. Proporzionalità quadratica. Linearizzazione. I Vettori Le forze: Grandezze scalari e vettoriali. Operazioni tra vettori. Le proiezioni dei vettori con la goniometria. Come misurare le forze. La somma delle forze. La forza-peso e la massa. Le caratteristiche della forza d'attrito (statico, dinamico) della forza elastica. La legge di Hooke. L'equilibrio dei solidi: I concetti di punto materiale e corpo rigido. L'equilibrio del punto materiale e l'equilibrio su un piano inclinato. L'equilibrio dei corpi appoggiati su un piano orizzontale. L'equilibrio dei corpi sospesi. L'effetto di più forze su un corpo rigido. Il momento di una forza. Le leve. L'ottica e la luce: I raggi luminosi, la natura della luce, gli specchi piani, gli specchi sferici, la formula dei punti coniugati, l'ingrandimento, la rifrazione, la rifrazione con la goniometria, lo spettro della luce, il prisma e le frequenze dei colori.. L'equilibrio dei fluidi: Gli stati di aggregazione molecolare: solido, liquido, aeriforme. La definizione di pressione e la pressione nei liquidi. La legge di Pascal e la legge di Stevino. La spinta di Archimede. Il galleggiamento dei corpi. La pressione atmosferica e la sua misurazione. Reggio Calabria

2 Classe 2H - A.Sc Ripetizione degli argomenti dell'anno scolastico precedente: La pressione, il principio di Pascal, il principio di Archimede, il torchio idraulico. I vettori e le operazioni vettoriali. La teoria degli errori : valore medio, errore assoluto, errore relativo, errore percentuale, deviazione quadratica media (o deviazione standard). Strumenti matematici e le scale angolari: Le funzioni goniometriche per risolvere triangoli rettangoli. Trasformare gli angoli da gradi a radianti e viceversa. Uso della la calcolatrice per il calcolo delle funzioni goniometriche. Definizione di radiante. Misura in radianti di angoli notevoli. Introduzione alle funzioni goniometriche seno,coseno,tangente. La risoluzione di triangoli rettangoli mediante le funzioni goniometriche. Scala sessagesimale, decimale, centesimale, radianti. Conversioni da una scala all'altra. Definizione La velocità: La posizione e lo spostamento dei corpi in adeguati sistemi di riferimento. Analizzare e classicare il moto dei corpi. Tracciare ed interpretare il grafico spazio-tempo, il sistema di riferimento associato ad un moto. Calcolare la velocità media, lo spazio percorso, l'intervallo di tempo in un moto. Il punto materiale in movimento. I sistemi di riferimento. Il moto rettilineo. La velocità media. Calcolo della distanza e del tempo. Il moto rettilineo uniforme. Calcolo della posizione e del tempo nel moto uniforme. L'accelerazione: I concetti di velocità istantanea, di accelerazione media ed istantanea. Le caratteristiche del moto uniformemente accelerato. Le leggi del moto. I grafici spazio-tempo e velocità-tempo. I moti nel piano: I vettori posizione, spostamento e velocità. Il moto circolare uniforme. Periodo, frequenza e velocità istantanea nel moto circolare uniforme. L'accelerazione centripeta. La dinamica: I principi della dinamica. L'enunciato del primo principio della dinamica. I sistemi di riferimento inerziali. Il principio di relatività galileiana. Il secondo principio della dinamica. Unità di misura delle forze nel SI. Il concetto di massa inerziale. Il terzo principio della dinamica. Le forze e il movimento : Il moto di caduta libera dei corpi. La differenza tra i concetti di peso e di massa. Il moto lungo un piano inclinato. La forza centripeta. Il pendolo e il periodo del pendolo. Il complesso massa-molla. L'energia: La definizione di lavoro. La potenza. Il concetto di energia. L'energia cinetica e la relazione tra lavoro ed energia cinetica. L'energia potenziale gravitazionale e l'energia elastica. Il principio di conservazione dell'energia meccanica. La conservazione dell'energia totale. L'energia elastica. La temperatura: Definizione di temperatura. I termometri. Scale termometriche. La dilatazione termica. Le trasformazioni dei gas. Legge di Boyle. Il gas perfetto. Il calore: Calore e lavoro come forme di energia in transito. Unità di misura per il calore. Capacità termica, calore specifico. Il calorimetro. Meccanismi di propagazione del calore. Cambiamenti di stato. L'ottica e la luce: I raggi luminosi, la natura della luce, gli specchi piani, gli specchi sferici, la formula dei punti coniugati, l'ingrandimento, la rifrazione, la rifrazione con la goniometria, lo spettro della luce, il prisma e le frequenze dei colori.. Reggio Calabria,

3 Liceo Scientifico Statale Leonardo da Vinci - Reggio Calabria Classe 3H - A.Sc Scalari e Vettori : Le caratteristiche di un vettore. La differenza tra grandezze scalari e vettoriali. Le operazioni di somma, sottrazione moltiplicazione, la scomposizione e la proiezione di un vettore. Il prodotto scalare e vettoriale, l espressione in coordinate cartesiane dei vettori e delle operazioni sui vettori. Attività di laboratorio Esperienze sui vettori. Raccordo primo biennio secondo biennio: Concetti fondamentali per la descrizione del moto: punto materiale, traiettoria, legge oraria. Il moto rettilineo uniforme; grafici. Il moto vario; velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea; grafici. Il moto rettilineo uniformemente vario: la dipendenza velocità-tempo, spazio- tempo, velocità-spazio; grafici. Moti uniformemente accelerati: moto di caduta di un grave; moto di caduta di un corpo su un piano inclinato. Principio di composizione dei movimenti: Principio di inerzia. Il principio di composizione dei movimenti. Il moto parabolico il moto del proiettile. Trasformazioni galileiane. La Dinamica: La prima legge della dinamica. La seconda legge: la relazione fra forza e accelerazione. Massa e peso di un corpo. Il principio di azione e reazione. La seconda legge della dinamica e la forze di attrito. Applicazioni della seconda legge della dinamica. Leggi della dinamica e sistemi di riferimento. Moto circolare e moto armonico: I moti curvilinei, velocità e accelerazioni. Il moto circolare uniforme: la cinematica e la dinamica. Facoltativo: Cinematica del moto uniformemente accelerato. Dinamica del moto uniformemente accelerato. Il moto armonico. Velocità ed accelerazione nel moto armonico. Dinamica del moto armonico: la forza elastica. Lavoro ed energia: Lavoro. Potenza. Forze conservative e non conservative. Energia potenziale ed energia cinetica. La conservazione dell energia meccanica. Caduta di un corpo in un mezzo viscoso. La quantità di moto e il momento angolare: La relazione tra quantità di moto e impulso di una forza. La legge di conservazione della quantità di moto per un sistema isolato. Urti elastici e anelastici su una retta e nel piano. Il centro di massa e le sue proprietà. I momenti di inerzia per corpi rigidi in rotazione. Il moto di un corpo che rotola. La conservazione e la variazione del momento angolare, la sua relazione col momento torcente delle forze esterne. Il momento d inerzia e la rotazione. La gravitazione: Modelli geocentrici ed eliocentrici. La rivoluzione copernicana. Le leggi di Keplero. La legge di gravitazione universale. Applicazioni della legge di gravitazione universale. Il campo gravitazionale. La teoria microscopica della materia: Il modello microscopico del gas perfetto. Pressione e temperatura di un gas dal punto di vista microscopico. Teorema di equipartizione dell energia. La velocità delle molecole L energia interna del gas perfetto. L energia interna nei solidi, liquidi, gas. Temperatura e calore: Temperatura, scale termometriche, equilibrio termico, equilibrio termico delle miscele, il calore, passaggio del calore, la dilatazione lineare e cubica. Concetto di sistema termodinamico. Equazione di Boyle, Gay- Lussac, Charles- L energia interna di un sistema fisico. Il principio zero della termodinamica. Le trasformazioni termodinamiche. Il lavoro termodinamico. Enunciato del primo principio della termodinamica. I calori specifici del gas perfetto. L equazione delle trasformazioni isotemiche, isocore, isobare, adiabatiche. Reggio Calabria,

4 Classe 4H - A.Sc Termodinamica: Il calore, la propagazione del calore, i passaggi di stato, il primo principio della termodinamica e principali trasformazioni termodinamiche e le relative applicazioni. Il primo principio all'analisi delle trasformazioni termodinamiche, le trasformazioni reali e quelle ideali, i diversi tipi di trasformazione termodinamica e le loro rappresentazioni grafiche. Calcolare il lavoro svolto in alcune trasformazioni termodinamiche, il primo principio della termodinamica nelle trasformazioni isoterme, isocore, isobare,adiabatiche, cicliche. Calcolare il calore specico di un gas. Concetto di sistema termodinamico. L'energia interna di un sistema sico. Il principio zero della termodinamica. Le trasformazioni termodinamiche. Il lavoro termodinamico. Enunciato del primo principio della termodinamica. Le applicazioni del primo principio alle varie trasformazioni termodinamiche. I calori specici del gas perfetto. L'equazione delle trasformazioni adiabatiche. Il secondo principio della termodinamica. Il rendimento di una macchina termica, il rendimento di una macchina di Carnot che operi fra le stesse temperature. I diversi enunciati del secondo principio della termodinamica, le trasformazioni reversibili e irreversibili, la macchina di Carnot. Calcolare il rendimento di una macchina termica, il funzionamento di un motore a scoppio, le prestazioni delle macchine frigorifere. Il funzionamento delle macchine termiche. Enunciati di lord Kelvin e di Rudolf Clausius del secondo principio della termodinamica. Il rendimento delle macchine termiche. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Il teorema e il ciclo di Carnot. La macchina di Carnot ed il suo rendimento. I cicli termodinamici in un motore di automobile. Il frigorifero come macchina termica. Entropia e disordine, La definizione di entropia. L'entropia nei sistemi isolati e non isolati. L'enunciato del secondo principio della termodinamica tramite l'entropia. Interpretazione microscopica del secondo principio. L'equazione di Boltzmann per l'entropia. Il terzo principio della termodinamica. Le onde elastiche: Ripetizione per i prerequisiti: Funzioni. Trigonometria. Moto armonico e sue caratteristiche dinamiche ed energetiche. Legge di Hooke. Classicare i vari tipi di onda, la relazione fra lunghezza d'onda, frequenza e velocità di propagazione e risolvere problemi sulle onde armoniche, le condizioni di interferenza distruttiva e costruttiva, le caratteristiche di un'onda, vari tipi di onda. Determinare lunghezza d'onda, ampiezza, periodo, frequenza di un'onda, il principio di sovrapposizione, interferenza costruttiva e distruttiva, la dierenza di fase tra le onde. Onde trasversali e longitudinali. Il fronte d'onda. Onde periodiche. Lunghezza d'onda e periodo. Onde armoniche. Il principio di sovrapposizione e l'interferenza delle onde. Onde e sfasamento. Il suono: Generazione e propagazione delle onde sonore. Le caratteristiche del suono: altezza, intensità e timbro. I limiti di udibilità. Il fenomeno dell'eco. Le caratteristiche delle onde stazionarie. Frequenza fondamentale e armoniche in un'onda stazionaria. Il fenomeno dei battimenti. L'eetto Doppler e le sue applicazioni. La luce: Le sorgenti, propagazione rettilinea, velocità. L'irradiamento. La definizione delle grandezze fotometriche. Le leggi della riflessione. La formazione delle immagini con specchi piani e specchi curvi. La legge dei punti coniugati e l'ingrandimento. Le leggi della rifrazione. L'indice di rifrazione. La dispersione della luce. Il fenomeno della riflessione totale. Il prisma. Microscopio, cannocchiale e telescopio. Specchi. Lenti sottili. La natura ondulatoria della luce. I colori e la relazione tra colore e lunghezza d'onda. Interferenza. Diffrazione. Polarizzazione. Spettroscopia. Il campo elettrico: I fenomeni elementari di elettrostatica. Interazione fra i due tipi di carica elettrica. Principio di conservazione della carica elettrica. Proprietà dei conduttori ed isolanti. Proprietà della forza

5 elettrica e confronto fra questa e la forza di gravità. Concetto di campo elettrico e sua rappresentazione attraverso le linee di campo. Le proprietà delle linee di campo. Concetto di usso di un campo vettoriale attraverso una superficie. Il flusso del campo elettrico ed il Teorema di Gauss. Densità lineare e superficiale di carica. Caratteristiche del campo elettrico di una carica puntiforme e dei campi generati da conduttori carichi all'equilibrio. Attività di laboratorio Metodi di elettrizzazione. Strumenti rivelatori di carica. Costruzione ed uso di un elettroscopio. La bilancia di torsione e la legge di Coulomb. Distribuzione delle cariche elettriche sulla superficie di un conduttore in equilibrio elettrostatico. Rappresentazione grafica dei campi elettrici. L'energia potenziale elettrica. L'energia potenziale nel caso di più cariche. Il potenziale elettrico e la sua unità di misura. La d. d. p. Le superfici equipotenziali. La relazioni tra le linee di campo e le superfici equipotenziali. Il concetto di circuitazione. La circuitazione del campo elettrico. La capacità di un conduttore. Il potenziale e capacità di una sfera conduttrice isolata. Il condensatore. Campo elettrico e capacità di un condensatore a facce piane e parallele. Concetto di capacità equivalente. Collegamenti di condensatori in serie ed in parallelo. L'energia immagazzinata in un condensatore. La corrente elettrica: Intensità, verso e unità di misura della corrente continua. I generatori di tensione. Elementi fondamentali di un circuito elettrico. Collegamenti in serie ed in parallelo dei conduttori in un circuito elettrico. Resistenze elettriche e leggi di Ohm. Resistività e temperatura. I super conduttori. Collegamenti in serie ed in parallelo di resistenze elettriche. Le leggi di Kirchhoff. Reggio Calabria,