PROGRAMMAZIONE DIDATTICA DIPARTIMENTO

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1 ISTITUTO ISTRUZIONE SUPERIORE "CORRIDONI - CAMPANA" OSIMO (AN) Cod. Mecc. ANIS00900Q - Cod. Fisc PROGRAMMAZIONE DIPARTIMENTO DISCIPLINA FISICA CLASSI 5 SCIENTIFICO SEZ. A, B, C DOCENTI PROF. DAMIANI DINA AGNESE PROF. ROSSI ATTILIO

2 (completamento ove necessario) MODULO: ELETTROSTATICA Comprendere il significato del potenziale come grandezza scalare. Individuare la direzione del moto spontaneo delle cariche prodotto dalla differenza di potenziale. Calcolare il potenziale elettrico di una carica puntiforme. Dedurre il valore del campo elettrico dalla conoscenza locale del potenziale. Comprendere il significato di campo conservativo e il suo legame con il valore della circuitazione. Comprendere il concetto di equilibrio elettrostatico. Descrivere come la carica si distribuisce all interno e alla superficie di un conduttore carico. Applicare il teorema di Gauss per spiegare la distribuzione della carica nei conduttori carichi. Illustrare alcune applicazioni pratiche dell elettrostatica. Calcolare la capacità di un condensatore piano e di una sfera conduttrice isolata. Analizzare circuiti contenenti condensatori collegati in serie e in parallelo e calcolare la capacità equivalente. Calcolare l energia immagazzinata in un condensatore. 1. Il potenziale elettrico 2. Fenomeni di elettrostatica CONTENUTI L energia potenziale elettrica. Il potenziale elettrico. Le superfici equipotenziali La deduzione del campo elettrico dal potenziale La circuitazione del campo elettrico La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico Il campo elettrico e il potenziale in un conduttore all equilibrio Il problema generale dell elettrostatica La capacità di un conduttore Il condensatore. I condensatori in serie e in parallelo L energia immagazzinata in un condensatore MODALITA DI LAVORO Lezione frontale e partecipata, esercitazioni scritte ed orali, lavoro di gruppo, discussione guidata, analisi individuale e collettiva di problemi STRUMENTI appunti, fotocopie, concettuali, materiale audiovisivo, schede di recupero, risorse TEMPO: max 10 h (FORMATIVA/SOMMATIV A)

3 (completamento ove necessario) MODULO: LE CORRENTI ELETTRICHE TEMPO: 10 h Distinguere verso reale e verso convenzionale della corrente nei circuiti. Utilizzare in maniera corretta i simboli per i circuiti elettrici. Distinguere i collegamenti dei conduttori in serie e in parallelo. Identificare, dalla curva caratteristica, i vari tipi di conduttori. Applicare la prima legge di Ohm e le leggi di Kirchhoff nella risoluzione dei circuiti. Riconoscere le proprietà dei nodi e delle maglie. Risolvere circuiti contenenti resistori collegati in serie e in parallelo determinando la resistenza equivalente. Calcolare la potenza dissipata per effetto Joule in un conduttore. Comprendere il ruolo della resistenza interna di un generatore. Calcolare la resistenza di fili percorsi da corrente. Descrivere l andamento della resistività al variare della temperatura. Descrivere il processo di carica e di scarica di un condensatore. Spiegare come avvengono la ionizzazione e la conduzione di un gas. MODALITA DI CONTENUTI STRUMENTI LAVORO 1. La corrente elettrica continua 2. La corrente elettrica nei metalli 3. La corrente elettrica nei liquidi e nei gas L intensità della corrente elettrica I generatori di tensione e i circuiti elettrici La prima legge di Ohm I resistori in serie e in parallelo Le leggi di Kirchhoff La trasformazione dell energia elettrica La forza elettromotrice I conduttori metallici La seconda legge di Ohm La dipendenza della resistività dalla temperatura Carica e scarica di un condensatore L estrazione degli elettroni da un metallo L elettronvolt Le soluzioni elettrolitiche La conducibilità nei gas Lezione frontale e partecipata, esercitazioni scritte ed orali, lavoro di gruppo, discussione guidata, analisi individuale e collettiva di problemi appunti, fotocopie, concettuali, materiale audiovisivo, schede di recupero, risorse

4 A.S /2018 MODULO: LA MAGNETOSTATICA TEMPO: 18 h Confrontare le caratteristiche del campo magnetico e di quello elettrico. Rappresentare l andamento di un campo magnetico disegnandone le linee di forza. Calcolare l intensità della forza che si manifesta tra fili percorsi da corrente e la forza magnetica su un filo percorso da corrente. Determinare intensità, direzione e verso del campo magnetico prodotto da fili rettilinei, spire e solenoidi percorsi da corrente. Comprendere il principio di funzionamento di un motore elettrico e degli strumenti di misura analogici a bobina mobile. Distinguere le modalità di collegamento di un amperometro e di un voltmetro in un circuito. Determinare intensità, direzione e verso della forza agente su una carica in moto. Analizzare il moto di una particella carica all interno di un campo magnetico uniforme. Cogliere il collegamento tra teorema di Gauss per il magnetismo e non esistenza del monopolo magnetico e tra teorema di Ampère e non conservatività del campo magnetico. Interpretare a livello microscopico le differenze tra materiali ferromagnetici, diamagnetici e paramagnetici. Descrivere la curva d isteresi magnetica e le caratteristiche dei materiali ferromagnetici. CONTENUTI MODALITA DI LAVORO STRUMENTI 1. Fenomeni magnetici fondamentali 2. Il campo magnetico La forza magnetica e le linee del campo magnetico Forze tra magneti e correnti Forze tra correnti L intensità del campo magnetico La forza magnetica su un filo percorso da corrente Il campo magnetico di un filo percorso da corrente Il campo magnetico di una spira e di un solenoide Il motore elettrico L amperometro e il voltmetro Lezione frontale e partecipata, esercitazioni scritte e orali, lavoro di gruppo, discussione guidata, analisi individuale e collettiva di problemi appunti, fotocopie, concettuali, materiale audiovisivo, schede di recupero, risorse La forza di Lorentz Forza elettrica e magnetica Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme Il flusso del campo magnetico La circuitazione del campo magnetico Le proprietà magnetiche dei materiali Il ciclo d isteresi magnetica

5 MODULO: IL CAMPO ELETTROMAGNETICO TEMPO: 18 h Spiegare come avviene la produzione di corrente indotta. Ricavare la formula della legge di Faraday-Neumann analizzando il moto di una sbarretta in un campo magnetico. Interpretare la legge di Lenz come conseguenza del principio di conservazione dell energia. Descrivere i fenomeni di autoinduzione e di mutua induzione. Calcolare l energia immagazzinata in un campo magnetico. Descrivere il funzionamento dell alternatore e il meccanismo di produzione della corrente alternata. Comprendere il significato delle grandezze elettriche efficaci. Analizzare un circuito RLC in corrente alternata. Comprendere la relazione tra campo elettrico indotto e campo magnetico variabile. Cogliere il significato delle equazioni di Maxwell. Distinguere le varie parti dello spettro elettromagnetico e individuare le caratteristiche comuni alle diverse onde elettromagnetiche. Descrivere il modo in cui un onda elettromagnetica è prodotta, si propaga ed è ricevuta. Comprendere il significato di polarizzazione di un onda e illustrare l utilizzo dei filtri polarizzatori. Descrivere le proprietà delle onde appartenenti alle varie bande dello spettro elettromagnetico. Illustrare alcuni utilizzi delle onde elettromagnetiche. CONTENUTI MODALITA DI LAVORO STRUMENTI 1. L induzione elettromagnetica 2. Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche La corrente indotta La legge di Faraday-Neumann La legge di Lenz L autoinduzione e la mutua induzione Energia e densità di energia del campo magnetico L alternatore Gli elementi circuitali fondamentali in corrente alternata I circuiti in corrente alternata Il trasformatore Il campo elettrico indotto Il termine mancante Le onde elettromagnetiche Le onde elettromagnetiche piane La polarizzazione della luce Lezione frontale e partecipata, esercitazioni scritte e orali, lavoro di gruppo, discussione guidata, analisi individuale e collettiva di problemi appunti, fotocopie, concettuali, materiale audiovisivo, schede di recupero, risorse

6 Lo spettro elettromagnetico Le onde radio e le microonde Le radiazioni infrarosse, visibili e ultraviolette I raggi X e i raggi gamma La radio, la televisione e i cellulari MODULO: : LA RELATIVITA Spiegare i concetti di spazio e tempo assoluti e illustrarne la crisi; Conoscere i postulati della relatività ristretta; Esporre, analizzare ed applicare i concetti di simultaneità, dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze; Costruire i diagrammi spazio-temporali evidenziando il passaggio da un sistema di riferimento ad un altro; Esporre il concetto di massa relativistica ed i principi base della dinamica; Esporre il modello gravitazionale della relatività generale. CONTENUTI MODALITA DI LAVORO STRUMENTI 1. La relatività ristretta Introduzione storica; i Lezione frontale; postulati della relatività discussione guidata; ristretta; la relatività del tempo e la dilatazione del tempo, la relatività delle lunghezze e la contrazione delle lunghezze; la composizione relativistica delle velocità; quantità di moto e massa relativistica; energia relativistica attività di laboratorio; esercitazioni in classe o a casa; lavori individuali di approfondimento; analisi e soluzione di problemi; appunti, fotocopie, schemi e mappe concettuali, materiale audiovisivo, schede di recupero, risorse TEMPO: 16 h 2. La relatività generale I principi della relatività generale

7 MODULO: FISICA ATOMICA E SUBATOMICA Comprendere il ruolo dell interpretazione dello spettro di corpo nero nella crisi della fisica classica. Descrivere l effetto fotoelettrico e l interpretazione di Einstein. Analizzare l effetto Compton in termini di interazione fotone-elettrone. Collegare l esperimento di Franck e Hertz alla quantizzazione dell energia degli atomi. Spiegare lo spettro a righe dell atomo d idrogeno e l interpretazione di Bohr. Confrontare la dualità onda-particella per la luce e per la materia. Collegare il principio d indeterminazione all ampiezza di probabilità. Descrivere il significato dei numeri quantici. Spiegare la differenza tra numero di massa e numero atomico. Comprendere il significato di difetto di massa e il ruolo dell energia di legame nelle reazioni nucleari. Applicare la legge del decadimento radioattivo nei procedimenti di datazione. Distinguere i diversi tipi di decadimento e le loro caratteristiche. Spiegare il meccanismo della fissione nucleare e la sua applicazione nelle centrali nucleari. Illustrare il meccanismo della fusione nucleare. Distinguere i vari tipi di acceleratori di particelle. Comprendere il meccanismo di creazione e di annichilazione di particelle. Descrivere i vari tipi di quark e le loro aggregazioni nella costituzione delle particelle elementari. Distinguere i vari tipi d interazione tra particelle. Illustrare le caratteristiche del Modello Standard. CONTENUTI MODALITA DI LAVORO STRUMENTI 1. La teoria quantistica Il corpo nero e l ipotesi di Planck L effetto fotoelettrico La quantizzazione della luce secondo Einstein L effetto Compton L esperimento di Franck e Hertz Lo spettro dell atomo d idrogeno Il modello di Bohr La proprietà ondulatorie della materia Il principio d indeterminazione Le onde di probabilità e il dualismo ondacorpuscolo Stabilità degli atomi e orbitali atomici I numeri quantici degli elettroni atomici Lezione frontale e partecipata, esercitazioni scritte e orali, lavoro di gruppo, discussione guidata, analisi individuale e collettiva di problemi appunti, fotocopie, concettuali, materiale audiovisivo, schede di recupero, risorse TEMPO: 18 h

8 2. La fisica nucleare 3. I quark e l unificazione delle forze I nuclei degli atomi Le forze nucleari e l energia di legame dei nuclei La radioattività La legge del decadimento radioattivo L interazione debole La fissione e la fusione nucleare Acceleratori di particelle Diffusione e annichilazione I quark e l interazione forte L interazione debole delle particelle-materia Il Modello Standard