INDIRIZZO LICEO SCIENZE UMANE PROGRAMMAZIONE DISCIPLINARE PER COMPETENZE A.S / 2016

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1 Istituto Statale d'istruzione Superiore R.FORESI LICEO CLASSICO LICEO SCIENTIFICO LICEO SCIENZE UMANE FORESI ISTITUTO PROFESSIONALE PER L INDUSTRIA E L ARTIGIANATO BRIGNETTI ISTITUTO ALBERGHIERO E DELLA RISTORAZIONE BRIGNETTI INDIRIZZO LICEO SCIENZE UMANE PROGRAMMAZIONE DISCIPLINARE PER Docente Materia BEATRICE MURDACA FISICA Classe 5 Sezione A A.S / 2016

2 Indicazioni Ministeriali: : osservare e identificare fenomeni; affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al suo percorso didattico; avere consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, 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.. OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO (QUINTO ANNO) 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, la necessità del suo superamento e dell introduzione di interazioni mediate dal campo elettrico, del quale si darà anche una descrizione in termini di energia e potenziale, e dal campo magnetico. Lo studente completerà lo studio dell elettromagnetismo con l induzione elettromagnetica; un analisi intuitiva dei rapporti fra campi elettrici e magnetici variabili lo porterà a comprendere la natura delle onde elettromagnetiche, i loro effetti e le loro applicazioni nelle varie bande di frequenza.

3 MODULO 1: Le cariche elettriche Periodo: Ottobre Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al suo percorso didattico. L elettrizzazione per strofinio. I conduttori e gli isolanti. La carica elettrica. La legge di Coulomb. L elettrizzazione per induzione. Identificare il fenomeno dell elettrizzazione. Descrivere l elettroscopio e definire la carica elettrica elementare. Definire e descrivere l elettrizzazione per strofinio, contatto e induzione. Definire la polarizzazione. Distinguere tra corpi conduttori e isolanti. Capire se la carica che si deposita su oggetti elettrizzati per contatto e per induzione ha lo stesso segno di quella dell induttore. Formulare e descrivere la legge di Coulomb. Mettere a confronto la forza elettrica e la forza gravitazionale. Utilizzare le relazioni matematiche appropriate alla risoluzione dei problemi proposti. MODULO 2: Il campo elettrico e il potenziale Periodo: Novembre Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al suo percorso didattico.

4 Il vettore campo elettrico. Il campo elettrico di una carica puntiforme. Le linee del campo elettrico. Il flusso di campo elettrico e il teorema di Gauss. L energia elettrica. La differenza di potenziale. La circuitazione del campo elettrostatico. Il condensatore piano. Definire il concetto di campo elettrico. Rappresentare le linee del campo elettrico prodotto da una, o più, cariche puntiformi. Definire l energia potenziale elettrica. Calcolare il campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Definire il concetto di flusso elettrico e formulare il teorema di Gauss per l elettrostatica. Indicare l espressione matematica dell energia potenziale e discutere la scelta del livello zero. Definire la differenza di potenziale e il potenziale elettrico. Indicare quali grandezze dipendono, o non dipendono, dalla carica di prova ed evidenziarne la natura vettoriale o scalare. Definire la circuitazione del campo elettrico. Descrivere il condensatore. Utilizzare le relazioni matematiche e grafiche opportune per la risoluzione dei problemi proposti. MODULO 3: La corrente elettrica Periodo: Dicembre-Gennaio Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al suo percorso didattico. Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive.

5 L intensità della corrente elettrica. I generatori di tensione. I circuiti elettrici. Le leggi di Ohm. Resistori in serie e in parallelo. Lo studio dei circuiti elettrici. La forza elettromotrice. La trasformazione dell energia elettrica. La corrente nei liquidi e nei gas. Definire l intensità di corrente elettrica. Definire il generatore di tensione continua. Definire la resistenza e la resistività di un conduttore. Descrivere un circuito elettrico e i modi in cui è possibile collegare gli elementi. Definire la forza elettromotrice, ideale e reale, di un generatore. Definire la potenza elettrica. Discutere l effetto Joule. Descrivere il funzionamento delle celle a combustibile. Calcolare la resistenza equivalente di resistori collegati in serie e in parallelo. Risolvere i circuiti determinando valore e verso nonché le differenze di potenziale ai capi dei resistori. Valutare l importanza del ricorso ai circuiti elettrici nella maggior parte dei dispositivi utilizzati nella vita reale, sociale ed economica. MODULO 4: Il campo magnetico Periodo: Gennaio-Febbraio Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al suo percorso didattico. Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive.

6 La forza magnetica. Le linee del campo magnetico. Forze tra magneti e correnti. Forze tra correnti. L intensità del campo magnetico. La forza su una corrente e su una carica in moto. Il campo magnetico di un filo e in un solenoide. Il flusso del campo magnetico e il teorema di Gauss. La circuitazione del campo magnetico. Il motore elettrico. L elettromagnete. Definire i poli magnetici. Esporre il concetto di campo magnetico. Descrivere il campo magnetico terrestre. Analizzare le forze di interazione tra poli magnetici. Mettere a confronto campo elettrico e campo magnetico. Analizzare il campo magnetico prodotto da un filo percorso da corrente. Descrivere l esperienza di Faraday. Formulare la legge di Ampère. Rappresentare matematicamente la forza magnetica su un filo percorso da corrente. Descrivere la forza di Lorentz. Calcolare il raggio e il periodo del moto circolare di una carica che si muove perpendicolarmente a un campo magnetico uniforme. Esporre e dimostrare il teorema di Gauss per il magnetismo. Esporre il teorema di Ampère e indicarne le implicazioni (il campo magnetico non è conservativo). Descrivere il funzionamento del motore elettrico. Scegliere e applicare le relazioni teoriche e matematiche corrette per la risoluzione dei singoli problemi. Valutare l impatto degli strumenti elettrici e del motore elettrico nelle diverse e molteplici situazioni della vita reale. Discutere l importanza e l utilizzo di un elettromagnete. MODULO 5: L induzione elettromagnetica Periodo: Febbraio-Marzo Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive.

7 La corrente indotta. La legge di Faraday-Neumann. La legge di Lenz. L alternatore. Le centrali elettriche. Il trasporto dell energia elettrica. Il trasformatore. Il consumo di energia elettrica. Definire il fenomeno dell induzione elettromagnetica. Formulare e dimostrare la legge di Faraday-Neumann. Formulare la legge di Lenz. Individuare i valori efficaci di corrente alternata e tensione alternata. Descrivere il funzionamento di un trasformatore e definire il rapporto di trasformazione. Discutere l importanza, e la necessità, di fonti rinnovabili di energia elettrica. Ragionare sul consumo di energia elettrica e sul risparmio energetico. MODULO 6: Le onde elettromagnetiche Periodo: Marzo-Aprile Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive. Il campo elettrico indotto. Il campo magnetico indotto. Le equazioni di Maxwell e il campo elettromagnetico. La propagazione del campo elettromagnetico. Le proprietà delle onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Le onde radio e le microonde. Infrarosso, visibile e ultravioletto. I raggi X e i raggi gamma.

8 Esporre il concetto di campo elettrico indotto. Capire se si può definire un potenziale elettrico per il campo elettrico indotto. Esporre e discutere le equazioni di Maxwell nel caso statico e nel caso generale. Definire le caratteristiche dell onda elettromagnetica. Descrivere le diverse parti dello spettro elettromagnetico e le caratteristiche delle onde che le compongono. Descrivere l utilizzo delle onde elettromagnetiche nel campo delle trasmissioni radio, televisive e nei telefoni cellulari. MODULO 7: La relatività e i quanti. Dall energia nucleare ai quark Periodo: Maggio-Giugno Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive. La crisi della fisica classica. L invariata della velocità della luce. La relatività del tempo e dello spazio. L equivalenza massa-energia. I quanti di luce. L effetto fotoelettrico. La luce è onda e corpuscolo. Il modello di Bohr. L origine della luce. Fisica moderna e fisica classica. I nuclei degli atomi. La forza nucleare. La radioattività. Il decadimento esponenziale. I quark. Le particelle fondamentali. La medicina nucleare. La fissione e la fusione nucleare.

9 Fornire una definizione operativa di tempo. Spiegare perché la durata di un fenomeno non è la stessa in tutti i sistemi di riferimento. Interpretare la contrazione delle lunghezze. Definire l energia di riposo. Formulare la relazione di Planck e definire la costante h. Descrivere l effetto fotoelettrico. Notare che a seconda delle condizioni sperimentali, la luce si presenta come onda o come particella. Mettere a confronto il modello planetario dell atomo e il modello di Bohr. Definire le condizioni matematiche necessarie perché un elettrone possa subire un salto di orbita. Individuare le particelle del nucleo e le loro caratteristiche. Capire cosa sono gli isotopi. Descrivere le caratteristiche della forza nucleare. Descrivere il fenomeno della radioattività. Descrivere i diversi tipi di decadimento radioattivo. Formulare la legge del decadimento radioattivo. Definire l interazione debole. Descrivere il funzionamento delle centrali nucleari e dei reattori a fusione nucleare. Discutere rischi e benefici della produzione di energia nucleare. STRUMENTI DIDATTICI Lezione partecipata Lezione frontale Video VERIFICHE Sommative: scritte e orale Formative

10 GRIGLIA DI VALUTAZIONE Giudizio Conoscenze molto scarse. Presenza di serie lacune contenutistiche. Mancanza di comprensione delle richieste. Lessico inadeguato. Neppur guidato l alunno sa orientarsi. Conoscenze lacunose o estremamente superficiali. Incoerenza nelle argomentazioni. Esposizione impropria e confusa. Conoscenze incerte, parziali o settoriali. Esposizione non sempre corretta. Ridotta padronanza del linguaggio specifico. Conoscenze fondamentali. Trattazione completa di alcune delle richieste. Esposizione semplice, ma sostanzialmente ordinata. Conoscenze complete e abbastanza approfondite. Esposizione corretta e discreta capacità di collegamento e di rielaborazione delle conoscenze. Conoscenza esauriente e piena assimilazione dei contenuti. Esposizione efficace ed accurata. Conoscenze complete ed approfondite. Esposizione rigorosa, ricca, articolata. Voto