CLASSE: III A - INDIRIZZO: Liceo Scientifico - A.S.: 2018/2019 DISCIPLINA: Fisica DOCENTE: Buondì Vittorio

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1 CLASSE: III A - INDIRIZZO: Liceo Scientifico - A.S.: 2018/2019 DISCIPLINA: Fisica DOCENTE: Buondì Vittorio PRESENTAZIONE DELLA CLASSE E SITUAZIONE DI PARTENZA La classe è composta da 21 studenti, di cui 9 maschi e 12 femmine. Non è stato svolto alcun test d ingresso ma nelle prime lezioni si è preferito attuare un ripasso degli argomenti affrontati nell ultima parte dell anno precedente, con particolare attenzione ai principi della Dinamica. L attenzione è mediamente discreta e il comportamento della classe è abbastanza corretto, ma alcuni studenti tendono facilmente a distrarsi dimostrando inoltre atteggiamenti ancora immaturi. Per la maggior parte degli studenti la partecipazione è in prevalenza passiva, il che lascia intendere livelli di interesse abbastanza differenziati. CONOSCENZE, ABILITÁ, COMPETENZE Argomento Conoscenze Abilità Laboratorio Lavoro ed energia (conclusione programmazione del secondo anno) Impulso e quantità di moto Saranno svolte almeno 3 esperienze di laboratorio: - Analisi di particolari moti; - Conservazione quantità di moto e momento angolare; - Calorimetro delle mescolanze; - Analisi forme di propagazione del calore. Il concetto di energia come proprietà estensiva e funzione di stato. Definizione di lavoro per una forza costante e per una forza variabile. La potenza. L energia cinetica e la relazione tra variazione di energia cinetica e lavoro. Interpretazione del lavoro come flusso di energia. 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. Energia di legame ed interpretazione energetica delle reazioni chimiche. (^) La quantità di moto di un corpo. La seconda legge della dinamica in termini di quantità di moto. L impulso di una forza. 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. Usare la notazione scientifica. Calcolare il lavoro fatto da una forza costante, in funzione dell angolo tra la direzione della forza e quella dello spostamento. Calcolare la potenza. 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 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 Calcolare l impulso di una forza. Calcolare la quantità di moto di un corpo. Applicare il teorema dell impulso.

2 Cinematica e dinamica rotazionale La gravitazione I fluidi 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. Centro di massa; moto del centro di massa di un sistema isolato e di un sistema non isolato. Il concetto di corpo rigido. La velocità angolare e l accelerazione angolare. Relazioni tra grandezze angolari e tangenziali. La definizione, come prodotto vettoriale, di momento di una forza e di una coppia di forze. Le condizioni di equilibrio di un corpo rigido. La definizione di momento angolare. La legge di conservazione del momento angolare. La definizione di momento d inerzia di un corpo rigido. 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 L. di K. 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: - La legge di Stevino. - Il principio di Pascal. - Il teorema di Torricelli. Il principio di Archimede e il galleggiamento dei corpi. 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. Saper applicare le relazioni tra le grandezze angolari e quelle tangenziali. Calcolare il momento delle forze e delle coppie di forze, applicate a un corpo rigido. Determinare le condizioni di equilibrio di un corpo. Calcolare il momento d inerzia di un corpo rigido. Applicare il secondo principio della dinamica a corpi in rotazione. Calcolare l energia cinetica di rotazione. Determinare il momento angolare di un corpo rigido. Applicare la legge di conservazione del momento angolare. 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.

3 Temperatura e calore Le leggi dei gas ideali e la teoria cinetica Il concetto di flusso viscoso e il 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. Legge di Fourier 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 - La legge di Boyle. - 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. (^) Descrivere il movimento dei fluidi mediante le linee di flusso. 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. (^)

4 La Termodinamica 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, applicazioni alla legge di Boltzmann.(^) 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. Utilizzare la legge di Boltzmann in alcuni casi utilizzando il calcolo combinatorio. (^) Interpretare in termini di entropia i processi di diffusione. (^) Gli argomenti sono facoltativi. Si prevede lo svolgimento di attività di laboratorio in funzione della disponibilità di materiali inerenti agli argomenti in programmazione. Nel caso di ritardi nella programmazione, verrà privilegiata la parte teorica. Per quanto riguarda le competenze, si fa riferimento a quanto espresso nel PTOF a livello di competenze attese per il triennio. METODOLOGIE Punto centrale dell'insegnamento sarà la lezione frontale. Tuttavia, al fine di instaurare un rapporto interattivo tra docente e alunni verrà favorita e stimolata la partecipazione attiva da parte degli alunni con domande e contributi.

5 Come attività di gruppo verranno utilizzate le esperienze di laboratorio, da individuare nel corso dell anno in base allo stato della programmazione, e/o lo svolgimento di esercizi tra studenti e con il controllo del docente. Il recupero delle eventuali carenze emerse nel corso dell anno verrà attuato principalmente in itinere durante le ore curricolari, in particolare dopo le verifiche per correggere gli esercizi e consolidare gli apprendimenti. A studenti che dovessero manifestare più difficoltà di altri, o per uno studio discontinuo o per difficoltà varie di approccio alla materia, verrà eventualmente indicata un attività di rinforzo specifica, come il ricorso a studenti tutor o la partecipazione al Club delle Scienze. RISORSE E STRUMENTI La spiegazione in classe verrà rinforzata dal puntuale riferimento al libro di testo, che dovrà essere utilizzato come strumento fondamentale nel lavoro personale, sia per la parte teorica che per quella pratica. Viene data invece minore importanza ad eventuali appunti di lezione, a meno di esplicita indicazione da parte del docente. VALUTAZIONE: criteri e modalità di verifica e relativa valutazione Sia al primo che al secondo quadrimestre si prevede l effettuazione di tre prove, una in forma di compito scritto con esercizi e/o problemi, una per il voto orale in forma di test con domande a risposte multiple ed un colloquio alla lavagna con voto. Potrà essere svolta un ulteriore prova per la definizione di eventuali voti incerti, in una delle tre forme di cui sopra. Potranno essere valutate anche le eventuali relazioni di esperienze di laboratorio e i lavori personali di approfondimento. Nella valutazione 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 alla fine di ogni quadrimestre è unico e non è il risultato della media aritmetica delle singole valutazioni ma di una media ponderata (il docente potrà attribuire un peso maggiore alle prove che ritiene più importanti), il docente inoltre nel definirlo terrà conto dell impegno e dell eventuale progressivo miglioramento o peggioramento del rendimento del singolo studente. I criteri di valutazione sono gli stessi indicati nel PTOF secondo quanto stabilito dal dipartimento di Matematica e Fisica, sia per quanto riguarda le prove scritte che per quelle orali.