PROGRAMMAZIONE ANNUALE

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1 PROGRAMMAZIONE ANNUALE Materia: FISICA SEZIONE CLASSICA Classe III liceo classico PROF. MONI SANDRA

2 OBIETTIVI GENERALI Gli obiettivi da raggiungere sono di due tipi: acquisizione di competenze (capacità di elaborazione dati, analisi di dimostrazioni teoriche) e conoscenza di argomenti (contenuti). L allievo acquisisce queste competenze fondamentali: 1. Fare misure e rielaborare i dati ponendoli in relazione fra loro, mettendo in luce i limiti delle conclusioni cui si giunge 2. Comprendere il significato dell uso di modelli nell interpretazione della realtà 3. Saper condurre ragionamenti teorici formali 4. Saper applicare in situazione diversa le conoscenze acquisite in un dato ambito CAPACITA'/ABILITA' Saper risolvere semplici circuiti elettrici. Conoscere il campo magnetico e le relazioni tra campo magnetico e correnti. Saper risolvere semplici problemi inerenti le tematiche affrontate. COMPETENZE Saper individuare i concetti fondamentali e i principi di base che sottostanno un fenomeno fisico. Riconoscere, in situazioni diverse, analogie e differenze inquadrando in uno stesso schema logico problematiche differenti. Utilizzare il linguaggio specifico della disciplina. Scegliere e gestire strumenti matematici adeguati. Risolvere problemi inerenti le tematiche affrontate. Dal libro di testo: 1. Le cariche elettriche Collegare fenomeni macroscopici a caratteristiche microscopiche. Collegare fenomeni di elettrizzazione alla presenza di cariche elettriche. Distinguere cariche elettriche positive e negative.

3 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 validazione di modelli. Individuare l interazione elettrica in diversi contesti della vita reale. Mettere in relazione fenomeni e leggi fisiche. Riconoscere e descrivere fenomeni elettrici. Descrivere fenomeni di elettrizzazione per strofinio, contatto e induzione. Distinguere corpi conduttori e isolanti. Riconoscere le difficoltà nello studio dei fenomeni elettrici. Riconoscere l analogia tra la legge di Coulomb e la legge di gravitazione universale. 2. Il campo elettrico 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 validazione di modelli. consapevolezz a dell uso di diverse rappresentazio ni per lo studio degli stessi consapevolezz a dell uso della stessa rappresentazio ne in diversi contesti della vita reale. Collegare il concetto di forza al concetto di campo. Rappresentare un campo di forze attraverso le linee forza. Collegare il concetto di energia potenziale al concetto di potenziale. Descrivere fenomeni della vita reale usando consapevolmente la rappresentazione del campo. Descrivere il moto di una carica in termini di campo e di potenziale usando l analogia con il caso gravitazionale. Utilizzare l analogia per riconoscere il significato del flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie in diversi contesti della vita reale. Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al percorso didattico. Definire e calcolare grandezze fisiche adeguate alla rappresentazio ne del campo vettoriale. Risolvere semplici problemi usando i concetti di campo e di potenziale. Definire e calcolare il flusso del campo elettrico attraverso una superficie. Definire e calcolare la circuitazione del campo elettrico lungo una linea chiusa.

4 3. L elettrostatica Descrivere e interpretare l equilibrio elettrostatico. Individuare le condizioni di equilibrio elettrostatico nei conduttori. Descrivere il campo e il potenziale elettrico in situazioni di equilibrio elettrostatico. Descrivere fenomeni in termini di equilibrio elettrostatico. Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al percorso didattico. Calcolare le grandezze elettriche in condizioni di equilibrio elettrostatico. Definire e utilizzare la densità superficiale di carica. Calcolare campo elettrico e potenziale nei conduttori in equilibrio elettrostatico. Definire e utilizzare la capacità elettrica dei conduttori. Riconoscere il ruolo della capacità elettrica dei corpi nei fenomeni elettrici. Conoscere la funzione dei condensatori elettrici. Capire il significato di «mettere a terra». 4. La corrente elettrica Identificare il ruolo della corrente elettrica nella vita reale. consapevolezz a del ruolo dei generatori di tensione per lo studio delle correnti elettriche. Conoscere e spiegare alcune applicazioni tecnologiche della corrente elettrica. Descrivere la corrente elettrica in termini di particelle cariche in movimento. Valutare l energia nei fenomeni elettrici. Distinguere una scarica da una corrente elettrica. Individuare le trasformazioni di energia nei generatori di corrente. Conoscere alcune tappe storiche dello sviluppo tecnologico per la produzione di correnti. Distinguere i meccanismi di conduzione nella materia e nel vuoto in diversi contesti della vita reale. Riconoscere il passaggio di corrente elettrica in diversi contesti della vita reale.

5 Dalle indicazioni nazionali 5. I circuiti elettrici Analizzare situazioni reali in termini di grandezze elettriche ( V, i, R, f em ) Riconoscere le relazioni fra grandezze elettriche in contesti reali. Conoscere le procedure di misurazione delle grandezze elettriche. Valutare l energia nei fenomeni elettrici. Conoscere l utilizzo dei circuiti elettrici nella vita reale. Mettere in relazione circuiti elettrici e schemi elettrici. Individuare la funzione dei circuiti elettrici nei dispositivi d uso comune. Analizzare quantitativamente circuiti resistivi. 6. Il campo magnetico Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al percorso didattico. Individuare e descrivere l interazione magnetica in situazioni reali. Studiare l interazione magnetica tra magneti e cariche in movimento. Definire e calcolare grandezze fisiche adeguate alla rappresentazio ne del campo vettoriale. Conoscere l utilizzo del magnetismo nella vita reale. Riconoscere gli effetti magnetici dell elettricità. Rappresentare campi magnetici attraverso le linee forza. Riconoscere l interazione magnetica tra magneti e tra cariche in movimento. Studiare l interazione magnetica tra correnti elettriche. Studiare il moto di cariche in movimento in un campo magnetico. Studiare il campo magnetico generato da correnti elettriche. Definire e calcolare il flusso del campo magnetico attraverso una superficie. Definire e calcolare la circuitazione del campo magnetico lungo una linea chiusa. Descrivere il campo magnetico nella materia. Individuare applicazioni tecnologiche del magnetismo.

6 Dalle indicazioni nazionali 7. L induzione elettromagnetica Riconoscere l interazione elettromagnet ica in situazioni reali. Individuare gli effetti delle variazioni del campo magnetico sui conduttori. Descrivere il fenomeno dell induzione e dell autoinduzione elettromagnetica. Affrontare e risolvere semplici problemi di fisica usando gli strumenti matematici adeguati al percorso didattico. Utilizzare leggi fisiche per risolvere problemi. Studiare i fenomeni elettromagnetici mediante operatori del campo vettoriale. Studiare circuiti in corrente alternata utilizzando il valore efficace delle grandezze elettriche. Conoscere le applicazioni dell elettromagnetismo nella vita reale. Individuare applicazioni tecnologiche dell elettromagnetismo. Descrivere il funzionamento di dispositivi tecnologici basati su fenomeni elettromagnetici. 8. Le onde elettromagnetiche 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 validazione di modelli. consapevolezza del rapporto fra teoria ed esperimenti nella conoscenza scientifica della realtà. Descrivere un fenomeno utilizzando strumenti teorici. Rappresentare il campo elettromagnetico per mezzo di equazioni. Riconoscere il ruolo della teoria per la descrizione della realtà. Riconoscere il ruolo dell esperimento per la validazione della teoria. Individuare e spiegare le analogie nelle leggi dell elettromagnetismo. Utilizzare le leggi di Maxwell per descrivere la generazione di onde elettromagnetiche.

7 Riconoscere la funzione delle onde elettromagnetic he nella vita reale, nello sviluppo della scienza e della tecnologia. Descrivere le onde elettromagnetiche in diversi contesti della vita reale. Analizzare lo spettro elettromagnetico in relazione alle applicazioni scientifiche e tecnologiche. 9. La relatività ristretta 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 validazione di modelli. Creare una rappresentazio ne astratta dello spaziotempo. Effettuare esperimenti concettuali. Riconoscere lo spazio euclideo tridimensionale come approssimazione dello spaziotempo non euclideo quadridimensionale. Definire il concetto di simultaneità. Descrivere lo spaziotempo. Riconoscere i limiti di validità delle leggi fisiche studiate. Ragionare in astratto su fenomeni ipotizzati utilizzando strumenti teorici. consapevolezz a del rapporto tra teoria ed esperimenti nella conoscenza scientifica della realtà. Riconoscere il ruolo della teoria per la descrizione della realtà. Riconoscere il ruolo dell esperimento per la validazione della teoria. 10. La fisica quantistica 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 validazione consapevolezza delle difficoltà della fisica classica nell interpretazio ne di alcuni Individuare fenomeni non spiegabili in termini classici. Effettuare le opportune approssimazioni e semplificazioni per costruire modelli della realtà. Descrivere la rappresentazione quantistica di alcuni

8 di modelli. Distinguere leggi fisiche deterministiche e non deterministiche. Conoscere il ruolo della probabilità nelle diverse rappresentazioni della natura. Definire una «particella» quantistica. Definire lo «stato quantistico» di una particella. Spiegare una relazione di indeterminazione. consapevolezza del rapporto tra teoria ed esperimenti nella conoscenza scientifica della realtà. Riconoscere il ruolo della teoria per la descrizione della realtà. Riconoscere il ruolo dell esperimento per la validazione della teoria. Riconoscere il valore culturale della fisica quantistica. 11. La materia 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 validazione di modelli. Descrivere la struttura della materia in termini di particelle. Comprendere il significato di «particella elementare». Conoscere le interazioni tra particelle. consapevolezza del rapporto tra teoria ed esperimenti nella conoscenza scientifica della realtà. Definire il modello standard come teoria della materia e delle interazioni. Collegare l interazione forte e l interazione debole a fenomeni macroscopici. Conoscere i limiti del Modello Standard. Riconoscere l utilizzo della fisica della materia nella vita reale. Valutare l energia coinvolta nei fenomeni atomici. Valutare l energia coinvolta nei fenomeni nucleari. Individuare applicazioni scientifiche e tecnologiche della fisica della materia.

9 CONTENUTI Cap.1 Le cariche elettriche Fenomeni elettrici e cariche microscopiche, l'elettrizzazione per strofinio, l'elettrizzazione per contatto, l'elettrizzazione per induzione elettrostatica, la legge di Coulomb. Cap.2 Il campo elettrico Il vettore campo elettrico, campo elettrico generato da cariche puntiformi, il potenziale elettrico, il flusso del campo elettrico. Cap.3 L'elettrostatica L'equilibrio elettrostatico conduttori in equilibrio elettrostatico, la capacità elettrica, i condensatori Cap.4 La corrente elettrica La pila di Volta, la cella voltaica, la corrente elettrica, conduzione elettrica nei solidi, conduzione elettrica nei liquidi. Cap.5 I circuiti elettricità La forza elettromotrice, la resistenza elettrica, la prima legge di Ohm, la seconda legge di Ohm, i circuiti elettrici, resistenze in serie e in parallelo, la potenza elettrica. Cap. 6 Il campo magnetico Il magnetismo (primi fenomeni), effetti magnetici dell'elettricità (legge di Biot-Savart), cariche elettriche in movimento (la forza di Lorentz),il campo magnetico nella materia. Cap.7 L'induzione elettromagnetica Effetti elettrici del magnetismo, campi magnetici variabili e correnti elettriche, magneti in movimento e correnti elettriche, la legge di Lenz, la forza elettromotrice indotta, la legge di Faraday -Neumann, la corrente alternata, il campo magnetico terrestre, la bussola, il paleomagnetismo. Cap.8 Le onde elettromagnetiche Le equazioni di Maxwell. Esperimenti: esperimenti di elettrostatica sui fenomeni fondamentali di elettrizzazione: scarica dalle punte ed elettrizzazione di vari corpi costruzione di semplici circuiti elettrici: la legge di Ohm, circuiti in serie e parallelo elettrolisi: pila di Volta e voltametro di Hoffman esperimenti sui fenomeni fondamentali del magnetismo e visualizzazione linee di forza di un campo magnetico campo magnetico terrestre esperimenti sull'induzione elettromagnetica: effetto magnetico della corrente elettrica, correnti indotte. STRUMENTI E METODI Indubbiamente nella trattazione di una lezione di fisica, esperienza e teoria devono essere intrecciate e una buona parte del lavoro va svolta in laboratorio. Il momento

10 applicativo di indagine e il momento cognitivo sono due aspetti complementari che caratterizzano la conoscenza scientifica. Libro di testo: U.Amaldi Le traiettorie della fisica.azzurro Da Galileo ad Heisenberg con Physics in English Elettromagnetismo Relatività e quanti vol.2 ZANICHELLI EDITORE VALUTAZIONE La valutazione tiene conto della memorizzazione, rielaborazione e sintetizzazione degli argomenti. Sono previste due verifiche orali per quadrimestre. Verranno utilizzati come prove di valutazione questionari e relazioni di laboratorio. Nello svolgimento di esperimenti in laboratorio verrà valutata la capacità di svolgere un esperienza in modo autonomo. L'allievo dovrà conoscere gli elementi di base della teoria ed inoltre saper risolvere qualche semplice problema di applicazione dei dati. Si terrà conto anche delle personali conclusioni che ognuno sarà in grado di trarre dalla visione di esperimenti in laboratorio. Come approfondimento del laboratorio sono utilizzati sussidi audiovisivi e simulazioni al computer. Per quanto riguarda le griglie di valutazione ci si attiene a quelle concordate nelle riunioni per materia e approvate nel Collegio Docenti.