CONVITTO NAZIONALE MARIA LUIGIA

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1 CONVITTO NAZIONALE MARIA LUIGIA Classe 3B Liceo Scientifico Anno scolastico Docente: prof.ssa Paola Perego Disciplina: Fisica Programma svolto MODULO 1 MISURA DELLE GRANDEZZE FISICHE E LORO RAPPRESENTAZIONE 1.1 Misura grandezze fisiche e loro rappresentazione Grandezza fisica. Sapere definire una grandezza fisica Misure dirette di una grandezza fisica. Scelta della grandezza da misurare e scelta di un'unità di misura adeguata. Sapere misurare una grandezza con metodo diretto Grandezze fondamentali e derivate Riproducibilità dei campioni. Sistemi di unità di misura e Sistema Internazionale Multipli e sottomultipli. Cifre significative. Potenze di 10. Ordini di grandezza. Notazione scientifica Concetto di misura di una grandezza fisica Approssimazione di una misura per eccesso e per difetto. Incertezza nella misura. Fluttuazioni casuali. Media Istogrammi. Incertezza assoluta. Come valutare l'incertezza sperimentale in alcuni casi semplici: semidispersione. Il risultato di una misura espresso come intervallo di confidenza. Incertezza relativa e percentuale. Essere in grado di enunciare le 7 grandezze fondamentali del SI Sapere usare le potenze del 10 e operare con esse Conoscere le misure delle grandezze fondamentali Sapere scrivere una misura di una grandezza con l opportuno numero di cifre Essere in grado di esprimere l errore assoluto nelle varie situazioni Essere in grado di calcolare l errore relativo e percentuale 1

2 MODULO 2: MISURE DIRETTE 2.1 Misure dirette Uso degli strumenti per la misura delle grandezze fisiche: portata sensibilità, precisione, risoluzione, fondo scala. Taratura di uno strumento. Intervallo di taratura. Stima di una misura. Sensibilità dello strumento come errore assoluto. Misure dirette di lunghezza. Misure dirette di massa. Misure dirette di tempo Misure dirette di superficie e volume. Sapere usare gli stumenti di misura più usuali Essere in grado di tarare uno strumento come un termoscopio o una riga non graduata. Sapere stimare l errore assoluto di uno strumento Sapere effettuare misure di lunghezza, di massa, di tempo e di superficie e volume MODULO 3: MISURE INDIRETTE 3.1 Misure indirette Dalla misura diretta alla misura indiretta con l opportuno errore associato. Propagazione degli errori. Calcolo dell errore assoluto per misure indirette determinate da somma, differenza, prodotto, quoziente, potenza, radice quadrata. Sapere ottenere una misura indiretta applicando le formule necessarie Enunciare e dimostrare l errore assoluto della somma, della differenza, del prodotto e del quoziente Sapere calcolare l errore di un area, di un perimetro, di una densità Densità di solidi, liquidi e gas. La conservazione della massa. MODULO 4 : ELABORAZIONE STATISTICA DEI DATI SPERIMENTALI 4.1 Elaborazione Elementi di statistica. statistica dei dati Rappresentazione dei dati mediante istogrammi. Elaborazione dei dati. sperimentali Indici di variabilità: dispersione massima, deviazione standard, deviazione standard della media. Frequenza e probabilità. Deviazione standard e distribuzione delle frequenze. Distribuzione di Gauss Sapere costruire uan tabelle delle frequenze e un istogramma Essere in grado di calcolare l errore statistico come deviazione standard Costruire il grafico a campana di Gauss di una raccolta di dati 2

3 MODULO 5 : MOTO RETTILINEO UNIFORME E UNIFORMEMENTE ACCELERATO 5.1 Moto rettilineo uniforme Posizione di un corpo. Sistemi di riferimento. Spostamento. Traiettoria. Moto rettilineo uniforme: Variazione della velocità, legge oraria, grafico della legge oraria Sapere distinguere traiettoria e posizione di un punto materiale in moto Sapere definire operativamente la velocità di un oggetto; determinare la legge oraria del moto uniforme e tracciarne il grafico in funzione del tempo Moto rettilineo uniformemente accelerato: accelerazione media, accelerazione costante, legge oraria, legge della velocità, grafici della velocità e dello spazio in funzione del tempo Sapere definire operativamente l accelerazione di un oggetto; determinare la legge oraria del moto uniformemente accelerato e tracciarne il grafico in funzione del tempo; determinare la legge della velocità e tracciarne il grafico Sapere risolvere problemi di inseguimento MODULO 6 : VETTORI ARGOMENTO CONOSCENZE/CONTENUTI 6.1 Vettori Grandezze scalari e grandezze vettoriali I vettori: modulo, direzione, verso. Posizione, spostamento, velocità ed accelerazione vettoriali Operazioni vettoriali: Prodotto di un vettore per uno scalare. Composizione di vettori: somma e differenza vettoriale, regola del parallelogramma, composizione testa-coda. Scomposizione di vettori, proiezione di vettori in una data direzione. Prodotti tra vettori: prodotto scalare, prodotto vettoriale, regola della mano destra e della vite destrorsa Rappresentazione di vettori per componenti, versori e loro uso. Sapere distinguere grandezze scalari da quelle vettoriali Sapere disegnare un vettore Essere in grado di comporre vettori in varie situazioni Sapere scomporre un vettore lungo coppie di direzioni diverse e in particolare lungo gli assi cartesiani Essere in grado di moltiplicare uno scalare per un vettore, di trovare il prodotto scalare e il prodotto vettoriale di due vettori Sapere scrivere un vettore in funzione di un versore 3

4 MODULO 7: MOTI NEL PIANO 7.1 Moti nel piano Moto su un piano inclinato Moto nel piano Moto parabolico. Sapere individuare relazione tra grandezze fisiche in gioco: angolo del piano inclinato e accelerazione di discesa Sapere studiare il moto nella sua globalità Essere in grado di trovare posizione, velocità e accelerazione di un punto materiale in moto in un piano e rappresentarne la variazione Sapere rappresentare la traiettoria di un moto parabolico, individuarne la gittata e il tempo di percorrenza Moto in presenza di attrito (coefficienti di attrito statico e dinamico). Moto circolare uniforme Sapere prevedere le conseguenze della forza di attrito Sapere determinare il modulo dell attrito Sapere descrivere il moto uniforme e individuarne le grandezze caratteristiche: velocità lineare, angolare, accelerazione centripeta MODULO 8: STATICA ARGOMENTO CONOSCENZE/CONTENUTI 8.1 Statica Il punto materiale Le forze : elasticità e forze elastiche Relazione forza allungamento per una molla Sapere individuare le condizioni di equilibrio di un punto materiale Ricavare la legge di Hooke di allungamento della molla Accelerazione di gravità e forza peso Momento di una forza Equilibrio di corpo rigido rispetto alla rotazione Macchine semplici: piano inclinato, leva, carrucola ideale, paranco Calcolare il momento di una forza nelle diverse situazioni Essere in grado di capire se un corso è in equilibri rispetto alla rotazione Studiare l equilibrio in casi particolari e applicarlo a casi concreti 4

5 MODULO 9: PRINCIPI DELLA DINAMICA 9.1 Principi della dinamica Le leggi della dinamica Sistemi di riferimento inerziale I principio della dinamica II principio della dinamica F = ma Sapere esporre la differenza tra cinematica e dinamica, sapere individuare il diagramma delle forze agenti su un corpo Essere in grado di definire un sistema di riferimento inerziale e di riconoscere un sistema di riferimento inerziale e uno non Essere in grado di descrivere il contenuto della legge di inerzia e di collocarla nelle varie situazioni della vita concreta Essere in grado di descrivere l esperienza che conduce alla formulazione della II Legge della dinamica e applicarla alla definizione di peso di un oggetto III principio della dinamica Massa inerziale Relazione fra accelerazione di gravità g e forza peso Applicazione leggi della dinamica Forze di contatto, tensione, attrito: Attrito nei fluidi,caduta in aria Essere in grado di descrivere il contenuto della III Legge della dinamica e di collocarla nelle varie situazioni della vita concreta Studiare moti di varia natura e complessità MODULO 10: CONSERVAZIONE DELL ENERGIA MECCANICA 10.1 Conservazione dell energia meccanica Variazione e conservazione di grandezze fisiche Lavoro di una forza costante parallela allo spostamento Definizione di lavoro di una forza costante Lavoro di una forza variabile Sapere riconoscere in quali contesti una grandezza fisica si conserva Essere in grado di definire e calcolare il lavoro di una forza in situazioni differenti Rappresentare il grafico di una forza variabile e saperne, in alcuni casi, calcolare il lavoro 5 Energia cinetica e calcolo del lavoro Teorema delle forze vive (o dell energia cinetica) Potenza Lavoro compiuto dalle forze di interazione tra due corpi Forze conservative e dissipative Energia potenziale Energia potenziale elastica Legge di conservazione dell'energia Sapere definire l energia cinetica come energia di movimento, sapere trovare connessione tra lavoro compiuto e variazione dell energia cinetica di un oggetto Sapere calcolare il lavoro compiuto su un oggetto Essere in grado di definire e calcolare la potenza nelle sue varie unità di misura Sapere definire e riconoscere una forza conservativa Sapere calcolare l energia potenziale in vari casi di forza conservativa Sapere descrivere il significato del principio di

6 meccanica conservazione dell energia meccanica totale e saperlo applicare in vari contesti e situazioni problematiche MODULO 11: CONSERVAZIONE DELLA QUANTITÀ DI MOTO E URTI 11.1 Conservazione della quantità di moto Quantità di moto Legge della conservazione della quantità di moto Essere in grado di definire la quantità a di moto Sapere ricavare la legge di conservazione della quantità di moto dal terzo principio della dinamica e saperla applicare a situazioni problematiche differenti ( rinculo del fucile, razzo a reattore, ecc ) Impulso di una forza II principio della dinamica e teorema dell impulso F=mΔt e FΔt=mΔp Urto elastico e anelastico Urti centrali e obliqui Sapere definire e ricavare l impulso di una forza; sapere anche dimostrare il teorema dell impulso Sapere studiare gli urti centrali e obliqui MODULO 12: MOTI CIRCOLARE E ARMONICO, INTERPRETAZIONE DINAMICA 12.1 Moto circolare e sua interpretazione dinamica Moto circolare uniforme Definizione di moto circolare uniforme di un punto materiale,periodo, Frequenza, Velocità angolare, Velocità lineare, Accelerazione centripeta e centrifuga, forza centripeta Sapere associare a un moto circolare uniforme la forza centripeta che lo caratterizza dal punto di vista dinamico Moto armonico semplice Moto del pendolo MODULO 14: GRAVITAZIONE UNIVERSALE 14.1 Gravitazione universale Storia della cosmologia dal caldei, Egizi, fino a Copernico, Galileo e Newton Sapere studiare la posizione nel moto armonico, la velocità e l accelerazione, tracciando i loro rispettivi grafici in funzione del tempo Leggi di Keplero Legge della gravitazione universale Sapere ricavare g dalla legge di gravitazione universale La docente 6

7 Parma, 4 giugno