LICEO SCIENTIFICO STATALE G. GALILEI DOLO. PROGRAMMAZIONE ANNUALE Anno scolastico 2018/2019 CLASSE V E FISICA

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1 LICEO SCIENTIFICO STATALE G. GALILEI DOLO PROGRAMMAZIONE ANNUALE Anno scolastico 2018/2019 CLASSE V E FISICA La classe è composta da ventiquattro alunni. La disponibilità al dialogo educativo e didattico è adeguata per l intera classe e il comportamento risulta corretto. Le attività in classe verteranno sulle spiegazioni degli argomenti e sul recupero di eventuali lacune e carenze utilizzando a tal fine un congruo numero di esercizi dal carattere esplicativo e di chiarificazione dei temi trattati anche attraverso lavori di gruppo da attuarsi nell orario curriculare. Appunti dalle lezioni e il libro di testo saranno gli strumenti di lavoro consueti, si prevede di attuare qualche esperienza di laboratorio di Fisica tanto nei campi della elettrostatica (come ripasso) che dell elettromagnetismo. In settembre è stata effettuata la visita ai laboratori del Cern di Ginevra. Si prevede, comunque, di effettuare la visita di almeno uno dei laboratori di ricerca nell ambito della fisica delle particelle presenti nelle vicinanze: INFN-Legnaro e/o CNR-RFX- Camin. Fisica: Lo studente completerà lo studio dell elettromagnetismo con l induzione magnetica e le sue applicazioni, per giungere, privilegiando gli aspetti concettuali, alla sintesi costituita dalle equazioni di Maxwell. Lo studente affronterà anche lo studio delle onde elettromagnetiche, della loro produzione e propagazione, dei loro effetti e delle loro applicazioni nelle varie bande di frequenza. Il percorso didattico comprenderà le conoscenze sviluppate nel XX secolo relative al microcosmo e al macrocosmo, accostando le problematiche che storicamente hanno portato ai nuovi concetti di spazio e tempo, massa ed energia. L insegnante dovrà prestare attenzione a utilizzare un formalismo matematico accessibile agli studenti, ponendo sempre in evidenza i concetti fondanti. Lo studio della teoria della relatività ristretta di Einstein porterà lo studente a confrontarsi con la simultaneità degli eventi, la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze; l aver affrontato l equivalenza massa-energia gli permetterà di sviluppare un interpretazione energetica dei fenomeni nucleari (radioattività, fissione, fusione). L affermarsi del modello del quanto di luce potrà essere introdotto attraverso lo studio della radiazione termica e dell ipotesi di Planck (affrontati anche solo in modo qualitativo), e sarà sviluppato da un lato con lo studio dell effetto fotoelettrico e della sua interpretazione da parte di Einstein, e dall altro lato con la discussione delle teorie e dei risultati sperimentali che evidenziano la presenza di livelli energetici discreti nell atomo. L evidenza sperimentale della natura ondulatoria della materia, postulata da De Broglie, ed il principio di indeterminazione potrebbero concludere il percorso in modo significativo.

2 La dimensione sperimentale potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi non solo nel laboratorio didattico della scuola, ma anche presso laboratori di Università ed enti di ricerca, aderendo anche a progetti di orientamento. Elementi di valutazione saranno: la conoscenza dei contenuti, l utilizzo del linguaggio specifico della disciplina, la capacità di risolvere semplici problemi, il livello di attenzione e di partecipazione all attività scolastica. Il coordinamento disciplinare ha fissato in due le valutazioni per studente e per quadrimestre, di cui almeno una orale, mentre l altra può essere anche di tipo strutturato. Gli argomenti che verranno trattati nel corso dell anno sono elencati qui sotto con l avvertenza che quelli contrassegnati con ( ) potrebbero subire delle variazioni in dipendenza del tempo a disposizione e dell interesse manifestato dalla classe. FISICA del quinto anno 1. CARICHE ELETTRICHE, FORZE, CAMPO ELETTRICO: RICHIAMI. semplici fenomeni elettrici e l idea di carica elettrica. separazione della carica elettrica, corpi isolanti e corpi conduttori. legge di Coulomb. confronto forza elettrica forza gravitazionale. campo elettrico e principio di sovrapposizione. flusso del campo e teorema di Gauss (per E). distribuzioni di carica (punto, linea, superficie, due superficie piane, sfera). induzione elettrica. polarizzazione elettrica. condensatori 2. POTENZIALE ELETTRICO: RICHIAMI. energia potenziale elettrica e potenziale elettrico. potenziali di alcune distribuzioni di carica. condensatori e l energia per unità di volume del campo elettrico. corrente elettrica. I a e II a legge di Ohm. circuiti elettrici: serie/parallelo. potenza. saper descrivere i fenomeni elettrici elementari. saper distinguere il comportamento dei materiali dal punto di vista elettrico. gestire il concetto di campo, con particolare riguardo per quello elettrico. utilizzare il teorema di Gauss per la determinazione di campi generati da particolari distribuzioni di cariche. saper giustificare la conservatività del campo elettrico statico. comprendere i concetti di energia potenziale elettrica e di differenza di potenziale. comprendere e giustificare l equivalenza campo elettrico/energia. saper determinare capacità equivalenti. saper determinare resistenze equivalenti. saper risolvere semplici circuiti elettrici

3 3. MAGNETISMO RICHIAMI. semplici fenomeni magnetici. teorema di Gauss (per B). campo magnetico e forza di Lorentz. moto di particelle cariche in un campo magnetico (ciclotrone, spettrometro di massa, selettore di velocità). forza esercitata su di un filo percorso da corrente e immerso in un campo magnetico. momento torcente di una spira percorsa da corrente e immersa in un campo magnetico. sorgenti di campo magnetico (filo, spira, solenoide). teorema di Ampére. magnetismo nella materia (cenni) ARGOMENTI SPECIFICI DELL ANNO. la forza elettromagnetica indotta e le correnti indotte.. la legge di Faraday-Neumann.. la legge di Lenz.. la mutua induzione e l autoinduzione.. l induttanza.. l energia immagazzinata in un solenoide.. densità di energia del campo magnetico.. l alternatore.. la corrente alternata e definizione dei valori efficaci.. il trasformatore.. il campo elettrico indotto.. la corrente di spostamento.. Le equazioni di Maxwell del campo elettromagnetico.. caratteristiche dell equazione d onda.. generazione, propagazione e ricezione delle onde elettromagnetiche.. lo spettro elettromagnetico.. l energia trasportata da un onda elettromagnetica.. relazione tra campo elettrico e campo magnetico in un o.e.. l effetto Doppler per le o.e... la polarizzazione delle onde elettromagnetiche. la legge di Malus.. saper descrivere semplici fenomeni di natura magnetica. giustificare il legame tra fenomeni magnetici e fenomeni elettrici. saper giustificare il comportamento di cariche in moto all interno del campo magnetico. saper giustificare la non-conservatività di B. comprendere e giustificare l equivalenza campo magnetico/energia. saper descrivere i principi di funzionamento delle macchine acceleratrici di particelle. saper riunire in unico contesto i fenomeni elettrici e quelli magnetici. contestualizzare i fenomeni luminosi all interno del campo elettromagnetico. collegare il campo elettrico indotto e il campo magnetico variabile.. dedurre l equazione dell o.e. dalle E. di Maxwell. dimostrare che la velocità delle o.e. nel vuoto è la velocità della luce ed è invariante.. descrivere i meccanismi di generazione, propagazione e ricezione delle onde elettromagnetiche.. distinguere le varie parti dello spettro elettromagnetico.. calcolare la densità di energia di un onda elettromagnetica. applicare l effetto Doppler alle onde elettromagnetiche.. comprendere il concetto di polarizzazione delle onde elettromagnetiche. applicare la legge di Malus.

4 4. RELATIVITÀ RISTRETTA ( ). eventi ed osservatori. l esperimento di Michelson-Morley.. i postulati della relatività ristretta: il principio di relatività e il principio di invarianza della velocità della luce.. l invarianza dell intervallo spazio-tempo. la relatività del tempo e dello spazio: dilatazione temporale e contrazione delle lunghezze.. legge di addizione relativistica delle velocità;. trasformazioni di Lorentz;. la relatività della simultaneità. la quantità di moto relativistica;. l equivalenza massa-energia;. l energia cinetica relativistica;. la velocità limite.. saper applicare le equazioni per la dilatazione dei tempi, individuando correttamente il tempo proprio e il tempo dilatato.. saper distinguere, nel calcolo delle distanze, tra lunghezza propria e lunghezza contratta.. saper applicare le relazioni sulla dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze. mettere a confronto quantità di moto relativistiche e non relativistiche.. comprendere la relazione di equivalenza tra massa ed energia ed applicarla nel calcolo di energie o variazioni di massa.. saper risolvere semplici problemi di cinematica e dinamica relativistica. saper risolvere semplici problemi su urti e decadimenti di particelle: annichilazione e creazione di particelle 5. MECCANICA QUANTISTICA ( ). l effetto fotoelettrico.. l ipotesi di quantizzazione di Planck.. l ipotesi del fotone e la sua energia.. le caratteristiche del modello di Bohr dell atomo di idrogeno.. le energie e i raggi delle orbite di Bohr.. lo spettro a righe dell atomo di idrogeno.. la lunghezza d onda di de Broglie e l interpretazione delle regole di quantizzazione dell atomo di Bohr.. la quantità di moto di un fotone e l effetto Compton.. l interferenza fra elettroni. la dualità onda-corpuscolo.. il principio di indeterminazione di Heisenberg ;. calcolare l energia dei fotoni.. descrivere l effetto fotoelettrico secondo Einstein.. calcolare la variazione della lunghezza d onda nell effetto Compton ;. descrivere la dualità onda-corpuscolo.. calcolare la lunghezza d onda di de Broglie associata a una particella.. applicare il principio di indeterminazione di Heisenberg

5 6. FISICA NUCLEARE ( ). la struttura del nucleo: numero atomico e numero di massa.. l unità di massa atomica.. l interazione nucleare forte.. l energia di legame per nucleone.. fissione e Fusione nucleare. decadimenti radioattivi,,.. la legge del decadimento radioattivo.. il neutrino.. distinzione fra Bosoni e Fermioni (principio di esclusione di Pauli). la classificazione delle particelle. applicare la legge del decadimento radioattivo; per il calcolo delle diverse grandezze che in essa compaiono;. applicare la legge del decadimento radioattivo nella datazione di reperti;. distinguere le reazioni nucleari spontanee dalle reazioni nucleari indotte; LABORATORIO Temi.- leggi di Ohm ;.- produzione di campi magnetici,.- variazioni di flusso di campo magnetico,.- studio del freno elettromagnetico,.- scarica elettrica deviata da campi magnetici,.- motore elettrico,.- trasformatore.- esperimenti di Fisica del XX secolo qualora il Laboratorio ne venga dotato A riguardo della scansione temporale con la quale far susseguire gli argomenti v è da osservare l assoluta propedeuticità degli argomenti delle due discipline Matematica e Fisica e a tale criterio ci si atterrà strettamente per l intero anno. Ogni nuovo passo nello sviluppo del programma verrà fatto solo se la maggior parte della classe ha appreso con sicurezza l argomento oggetto di studio. Dolo, 13 ottobre 2018 L insegnante Prof. Mario Frison