PREREQUISITI DI FISICA CLASSE PRIMA DEL PRIMO BIENNIO

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1 PREREQUISITI DI FISICA CLASSE PRIMA DEL PRIMO BIENNIO PREREQUISITO Aritmetica e Algebra Geometria Relazioni e funzioni DESCRITTORI Lo studente dovrebbe conoscere e saper operare con: i numeri interi; le frazioni; i numeri decimali; le potenze e le relative proprietà; le proporzioni e relative proprietà; percentuali; equivalenze tra grandezze fisiche. il concetto di variabile, elementari equazioni di primo grado e ricavare le formule inverse. le formule sulle principali figure piane e solide (perimetro, area e volume); teorema di Pitagora. Proporzionalità diretta ed inversa. Piano cartesiano. Saper individuare la giusta catena di passaggi logici per risolvere semplici problemi

2 LIVELLI DI APPRENDIMENTO NEL QUINQUENNIO Fisica CLASSE LIVELLO DESCRIZIONE DEL LIVELLO DI APPRENDIMENTO CONTENUTI Classe prima minimo Lo studente sa: Conoscere le generalità del metodo scientifico e del processo di misura in fisica. Saper definire le principali caratteristiche di uno strumento di misura: sensibilità, soglia, portata, precisione, prontezza, ecc. Saper utilizzare la notazione scientifica, individuare l ordine di grandezza e operare con le cifre significative. Utilizzare multipli e sottomultipli. Saper distinguere ed effettuare misure dirette ed indirette di alcune grandezze fisiche. Riconoscere la differenza tra errori casuali e sistematici di misura. Riconoscere la differenza tra errore assoluto e errore relativo/percentuale sulla misura di una grandezza fisica. Data una formula saper ricavare una formula inversa. Rappresentare dati e fenomeni con linguaggio algebrico, grafico o con tabelle. Operare in modo accettabile con i seguenti strumenti matematici: proporzioni e percentuali; tabelle e grafici cartesiani; funzioni matematiche. Saper distinguere tra proporzionalità diretta e inversa; proporzionalità quadratica; dipendenza lineare. Tradurre una relazione fra due grandezze in una tabella. Data una formula o un grafico, riconoscere il tipo di legame che c è fra due variabili. Risalire dal grafico alla relazione tra due variabili. Operare con grandezze vettoriali e grandezze scalari. Dati due vettori disegnare il vettore differenza. Applicare la regola del parallelogramma. Applicare la legge degli allungamenti elastici. Scomporre una forza e calcolare le sue componenti. Distinguere tra distanza e spostamento. Valutare la forza elastica. Calcolare la forza di attrito. Risolvere semplici problemi sulle forze. Determinare la forza risultante di due forze assegnate. Conoscere l espressione del momento di una forza e di una coppia di forze. Descrivere le condizioni di equilibrio di un corpo rigido. Riprodurre il guadagno di alcune macchine semplici. Saper determinare la posizione del baricentro di un corpo. Applicare il concetto di pressione a solidi, liquidi e gas all equilibrio. Calcolare la pressione di un fluido. Applicare la legge di Stevino al barometro di Torricelli. Mettere in relazione la spinta di Archimede col comportamento di un solido immerso in un fluido. Descrivere i principali fenomeni legati alla trasmissione del calore. Calcolare la quantità di calore trasmessa o assorbita da una sostanza in alcuni semplici fenomeni termici. Riconoscere la legge di dilatazione di un solido o un liquido. Riprodurre la legge fondamentale della termologia, distinguendo tra calore specifico e capacità termica. Conoscere il concetto di temperatura di equilibrio di due sostanze a contatto termico. Riconoscere l equazione dei cambiamenti di stato ed il concetto di calore latente. Descrivere semplici fenomeni legati alla propagazione della luce. Disegnare l immagine di una sorgente luminosa e determinarne le dimensioni applicando le leggi dell ottica geometrica. Riconoscere le leggi della rifrazione e della riflessione di Snell. Costruire graficamente l immagine di un oggetto dato da uno specchio o da una lente. Lo studente conosce i principali aspetti dei seguenti argomenti: Grandezze fisiche e misure. Il metodo scientifico. Caratteristiche di uno strumento di misura. Misure dirette ed indirette. Errori di misura. Rappresentazione dei risultati di misure. Le forze e l equilibrio. Le grandezze vettoriali e le forze. Gli spostamenti. I vettori. Le forze. La Legge di Hooke. La forza di attrito radente. L equilibrio di un corpo rigido. L equilibrio dei fluidi. La pressione. I vasi comunicanti. Il principio di Pascal. Il principio di Archimede. La legge di Stevino e la pressione atmosferica. Termologia: La temperatura e il calore La misura della temperatura. La dilatazione termica. Gli scambi termici e il calore specifico. I passaggi di stato. La propagazione del calore. L ottica geometrica: La luce: onda o corpuscolo? La propagazione della luce. La riflessione della luce. Gli specchi curvi. La rifrazione della luce. La riflessione totale. Le lenti. standard Lo studente sa: Lo studente conosce i seguenti argomenti:

3 eccellente Analizzare le caratteristiche essenziali del metodo scientifico e del processo di misura in fisica. Discutere le principali caratteristiche di uno strumento di misura: sensibilità, soglia, portata, precisione, prontezza, ecc. Saper utilizzare la notazione scientifica, individuare l ordine di grandezza e operare con le cifre significative. Utilizzare multipli e sottomultipli. Saper distinguere ed effettuare misure dirette ed indirette di grandezze fisiche. Riconoscere le principali cause di errore di misura, distinguendo tra errori casuali e sistematici. Saper calcolare l errore assoluto e l errore relativo/percentuale sulla misura di una grandezza fisica anche derivata. Valutare l attendibilità del risultato di una misura. Data una formula saper ricavare una formula inversa. Rappresentare dati e fenomeni con linguaggio algebrico, grafico o con tabelle. Stabilire e/o riconoscere relazioni tra grandezze fisiche relative allo stesso fenomeno. Operare con i seguenti strumenti matematici: proporzioni e percentuali; tabelle e grafici cartesiani; funzioni matematiche. Saper distinguere tra proporzionalità diretta e inversa; proporzionalità quadratica; dipendenza lineare. Costruire i grafici cartesiani in Geogebra. Analizzare altre relazioni matematiche. Tradurre una relazione fra due grandezze in una tabella. Data una formula o un grafico, riconoscere il tipo di legame che c è fra due variabili. Risalire dal grafico alla relazione tra due variabili. Operare con grandezze vettoriali e grandezze scalari. Dati due vettori disegnare il vettore differenza. Applicare la regola del parallelogramma. Applicare la legge degli allungamenti elastici. Scomporre una forza e calcolare le sue componenti. Distinguere tra distanza e spostamento. Valutare la forza elastica. Calcolare la forza di attrito. Risolvere problemi sulle forze. Riconoscere una forza equilibrante. Determinare la forza risultante di due o più forze assegnate. Calcolare il momento di una forza e di una coppia di forze. Stabilire se un corpo rigido è in equilibrio. Riconoscere una macchina semplice e saperne valutare il guadagno. Riconoscere il significato e determinare la posizione del baricentro di un corpo. Applicare il concetto di pressione a solidi, liquidi e gas all equilibrio. Calcolare la pressione di un fluido. Applicare la legge di Stevino. Calcolare la spinta di Archimede. Prevedere il comportamento di un solido immerso in un fluido. Descrivere i fenomeni legati alla trasmissione del calore. Calcolare la quantità di calore trasmessa o assorbita da una sostanza in alcuni fenomeni termici. Calcolare la dilatazione di un solido o un liquido. Applicare la legge fondamentale della termologia per calcolare le quantità di calore. Determinare la temperatura di equilibrio di due sostanze a contatto termico. Calcolare il calore latente. Valutare il calore disperso attraverso una parete piana. Descrivere alcuni fenomeni legati alla propagazione della luce. Disegnare l immagine di una sorgente luminosa e determinarne le dimensioni applicando le leggi dell ottica geometrica. Applicare le leggi della rifrazione e della riflessione. Costruire graficamente l immagine di un oggetto dato da uno specchio o da una lente. Applicare la legge dei punti coniugati a specchi curvi e lenti. Calcolare l ingrandimento di uno specchio o di una lente Oltre a quanto richiesto per il livello standard, lo studente sa: (compatibilmente con le caratteristiche della classe) Analizzare tramite un istogramma delle frequenze assolute e relative il risultato di una misura ripetuta di una grandezza fisica, calcolando media, varianza, deviazione standard, deviazione Grandezze fisiche e misure. Il metodo scientifico. Caratteristiche di uno strumento di misura. Misure dirette ed indirette. Errori di misura. Rappresentazione dei risultati di misure. Le forze e l equilibrio. Le grandezze vettoriali e le forze. Gli spostamenti. I vettori. Le forze. La Legge di Hooke. La forza di attrito radente. L equilibrio di un corpo rigido. L equilibrio dei fluidi. La pressione. I vasi comunicanti. Il principio di Pascal. Il principio di Archimede. La legge di Stevino e la pressione atmosferica. Termologia: La temperatura e il calore La misura della temperatura. La dilatazione termica. Gli scambi termici e il calore specifico. I passaggi di stato. La propagazione del calore. L ottica geometrica: La luce: onda o corpuscolo? La propagazione della luce. La riflessione della luce. Gli specchi curvi. La rifrazione della luce. La riflessione totale. Le lenti. Lo studente conosce in modo sicuro i seguenti argomenti: Grandezze fisiche e misure. Il metodo scientifico.

4 standard corretta. Fornire una definizione di vettore geometrico tramite la relazione di equipollenza tra segmenti orientati. Verificare che il momento di una coppia è indipendente dal polo. Baricentro di solidi composti e/o cavi. Discutere la natura scalare della grandezza fisica pressione. Saper calcolare la temperatura di equilibrio di miscele acqua ghiaccio. Interpretare le leggi di Snell col principio di Fermat del tempo minimo. Caratteristiche di uno strumento di misura. Misure dirette ed indirette. Errori di misura. Rappresentazione dei risultati di misure. Le forze e l equilibrio. Le grandezze vettoriali e le forze. Gli spostamenti. I vettori. Le forze. La Legge di Hooke. La forza di attrito radente. L equilibrio di un corpo rigido. L equilibrio dei fluidi. La pressione. I vasi comunicanti. Il principio di Pascal. Il principio di Archimede. La legge di Stevino e la pressione atmosferica. Termologia: La temperatura e il calore La misura della temperatura. La dilatazione termica. Gli scambi termici e il calore specifico. I passaggi di stato. La propagazione del calore. L ottica geometrica: La luce: onda o corpuscolo? La propagazione della luce. La riflessione della luce. Gli specchi curvi. La rifrazione della luce. La riflessione totale. Le lenti. CLASSE LIVELLO DESCRIZIONE DEL LIVELLO DI APPRENDIMENTO CONTENUTI Lo studente sa: Descrivere i principali fenomeni legati alla trasmissione del calore. Calcolare la quantità di calore trasmessa o assorbita da una sostanza in alcuni semplici fenomeni termici. Riconoscere la legge di dilatazione di un solido o un liquido. Riprodurre la legge fondamentale della termologia, distinguendo tra calore specifico e capacità termica. Conoscere il concetto di temperatura di equilibrio di due sostanze a contatto termico. Riconoscere l equazione dei cambiamenti di stato ed il concetto di calore latente. Descrivere semplici fenomeni legati alla propagazione della luce. Disegnare l immagine di una sorgente luminosa e determinarne le dimensioni applicando le leggi Classe dell ottica geometrica. Riconoscere le leggi della rifrazione e della riflessione di Snell. Costruire minimo seconda graficamente l immagine di un oggetto dato da uno specchio o da una lente. Studiare il moto rettilineo di un corpo per via algebrica. Calcolare grandezze cinematiche mediante le rispettive definizioni o con metodo grafico. Applicare la legge oraria del moto rettilineo uniforme. Applicare le leggi del moto uniformemente accelerato. Calcolare grandezze cinematiche con metodo grafico. Riconoscere le principali caratteristiche del moto di caduta libera. Studiare semplici problemi connessi al moto circolare uniforme e al moto armonico. Conoscere le espressioni per la velocità angolare, velocità tangenziale e accelerazione nel moto circolare uniforme. Conoscere la legge oraria del moto armonico. Descrivere il moto di un corpo anche facendo riferimento alle cause che lo producono. Riconoscere, in semplici casi proposti, la applicazione dei tre principi Lo studente conosce i principali aspetti dei seguenti argomenti: Termologia: La temperatura e il calore La misura della temperatura. La dilatazione termica. Gli scambi termici e il calore specifico. I passaggi di stato. La propagazione del calore. (Se l argomento non è stato svolto in classe Prima) L ottica geometrica: La luce: onda o corpuscolo? La propagazione della luce. La riflessione della luce. Gli specchi curvi. La rifrazione della luce. La riflessione totale. Le lenti. (Se l argomento non è stato svolto in classe Prima) Il movimento: Il moto rettilineo. Il moto circolare uniforme. Le grandezze cinematiche vettoriali. Il moto armonico. La spiegazione del movimento. I principi della dinamica. Massa e peso. Il moto

5 standard eccellente della dinamica. Riconoscere i sistemi di riferimento inerziali e la loro importanza. Valutare la forza centripeta. Calcolare il periodo di un pendolo o di un oscillatore armonico. Applicare i principi della dinamica alla soluzione di semplici problemi analoghi a quelli proposti in classe. Analizzare qualitativamente fenomeni legati al binomio lavoro-energia. Calcolare il lavoro di una forza costante. Riconoscere l importanza del teorema dell energia cinetica. Valutare l energia potenziale di un corpo dovuta alla forza peso. Applicare la conservazione dell energia meccanica per risolvere semplici problemi sul moto. Lo studente sa: Descrivere i fenomeni legati alla trasmissione del calore. Calcolare la quantità di calore trasmessa o assorbita da una sostanza in alcuni fenomeni termici. Calcolare la dilatazione di un solido o un liquido. Applicare la legge fondamentale della termologia per calcolare le quantità di calore. Determinare la temperatura di equilibrio di due sostanze a contatto termico. Calcolare il calore latente. Valutare il calore disperso attraverso una parete piana. Descrivere alcuni fenomeni legati alla propagazione della luce. Disegnare l immagine di una sorgente luminosa e determinarne le dimensioni applicando le leggi dell ottica geometrica. Applicare le leggi della rifrazione e della riflessione. Costruire graficamente l immagine di un oggetto dato da uno specchio o da una lente. Applicare la legge dei punti coniugati a specchi curvi e lenti. Calcolare l ingrandimento di uno specchio o di una lente. Studiare il moto rettilineo di un corpo per via algebrica. Calcolare grandezze cinematiche mediante le rispettive definizioni o con metodo grafico. Applicare la legge oraria del moto rettilineo uniforme. Applicare le leggi del moto uniformemente accelerato. Calcolare grandezze cinematiche con metodo grafico. Studiare il moto di caduta libera. Studiare problemi connessi al moto circolare uniforme e al moto armonico. Calcolare velocità angolare, velocità tangenziale e accelerazione nel moto circolare uniforme. Applicare la legge oraria del moto armonico e rappresentarlo graficamente. Comporre due moti rettilinei. Descrivere il moto di un corpo anche facendo riferimento alle cause che lo producono. Proporre esempi di applicazione dei tre principi della dinamica. Distinguere moti in sistemi inerziali e non inerziali. Valutare la forza centripeta. Calcolare il periodo di un pendolo o di un oscillatore armonico. Applicare i principi della dinamica alla soluzione di problemi con alcune varianti rispetto a quelli proposti in classe. Analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati al binomio lavoro-energia. Calcolare il lavoro di una o più forze costanti. Applicare il teorema dell energia cinetica. Valutare l energia potenziale di un corpo dovuta alla forza peso o alla forza di Hooke. Descrivere trasformazioni di energia da una forma a un altra. Applicare la conservazione dell energia meccanica per risolvere problemi sul moto. Oltre a quanto richiesto per il livello standard, lo studente sa: (compatibilmente con le caratteristiche della classe) Saper calcolare la temperatura di equilibrio di miscele acqua ghiaccio. Interpretare le leggi dei moti rettilinei come funzioni. Analizzare la relazione tra spostamento e velocità in un moto accelerato. Calcolare le grandezze istantanee dai grafici orari per il moto in 1-dimensione. Giustificare la formula per l accelerazione centripeta di un moto circolare uniforme. Riconoscere lungo un piano inclinato. Il moto dei proiettili. Moto ed accelerazione centripeta. Lavoro ed energia. Energia cinetica ed energia potenziale della forza peso. La conservazione dell energia meccanica; la potenza. Lo studente conosce seguenti argomenti: Termologia: La temperatura e il calore La misura della temperatura. La dilatazione termica. Gli scambi termici e il calore specifico. I passaggi di stato. La propagazione del calore. (Se l argomento non è stato svolto in classe Prima) L ottica geometrica: La luce: onda o corpuscolo? La propagazione della luce. La riflessione della luce. Gli specchi curvi. La rifrazione della luce. La riflessione totale. Le lenti. (Se l argomento non è stato svolto in classe Prima) Il movimento: Il moto rettilineo. Il moto circolare uniforme. Le grandezze cinematiche vettoriali. Il moto armonico. La spiegazione del movimento. I principi della dinamica. Massa e peso. Il moto lungo un piano inclinato. Il moto dei proiettili. Moto ed accelerazione centripeta. Lavoro ed energia. Energia cinetica ed energia potenziale della forza peso. La conservazione dell energia meccanica; la potenza. Lo studente conosce con sicurezza i seguenti argomenti: Termologia: La temperatura e il calore La misura della temperatura. La dilatazione termica. Gli scambi termici e il calore specifico. I passaggi di stato. La propagazione del calore. (Se l argomento non è stato svolto in classe Prima)

6 l equazione caratteristica di un moto armonico. Calcolare il lavoro della forza elastica. L ottica geometrica: La luce: onda o corpuscolo? La propagazione della luce. La riflessione della luce. Gli specchi curvi. La rifrazione della luce. La riflessione totale. Le lenti. (Se l argomento non è stato svolto in classe Prima) Il movimento: Il moto rettilineo. Il moto circolare uniforme. Le grandezze cinematiche vettoriali. Il moto armonico. La spiegazione del movimento. I principi della dinamica. Massa e peso. Il moto lungo un piano inclinato. Il moto dei proiettili. Moto ed accelerazione centripeta. Lavoro ed energia. Energia cinetica ed energia potenziale della forza peso. La conservazione dell energia meccanica; la potenza. CLASSE LIVELLO DESCRIZIONE DEL LIVELLO DI APPRENDIMENTO CONTENUTI Classe terza minimo Lo Studente sa: Determinare le dimensioni fisiche di grandezze derivate. Definire i concetti di velocità e accelerazione. Misurare alcune grandezze fisiche. Distinguere i concetti di posizione e spostamento nello spazio. Distinguere i concetti di istante e intervallo di tempo. Eseguire equivalenze tra unità di misura. Interpretare la rappresentazione grafica della legge oraria e della legge di evoluzione per le velocità. Comprendere il concetto di sistema di riferimento. Eseguire le operazioni fondamentali tra vettori. Operare con le funzioni trigonometriche per il calcolo delle componenti di un vettore. Conoscere la decomposizione della accelerazione istantanea in componenti normale e tangente alla traiettoria. Indicare il percorso per arrivare al primo principio della dinamica. Ragionare sul principio di relatività galileiana. Analizzare il moto dei corpi quando la forza totale applicata è nulla o diversa da zero. Conoscere le trasformazioni di Galileo. Formulare il secondo principio della dinamica e le trasformazioni di Galileo. Analizzare l interazione tra due corpi per pervenire alla formulazione del terzo principio della dinamica. Mettere in relazione le osservazioni sperimentali e la formulazione dei principi della dinamica. Applicare le leggi orarie e della velocità del moto rettilineo uniforme e del moto uniformemente accelerato. Conoscere la definizione operativa delle grandezze spazio/posizione, tempo e velocità. Applicare le grandezze cinematiche lineari ed angolari (s,v,α,ω) al moto circolare. Riconoscere la legge caratteristica del moto armonico, conoscendo la relazione tra moto armonico e moto circolare uniforme. Riconoscere il moto parabolico come composizione di due moti rettilinei. Analizzare e risolvere il moto dei proiettili con velocità iniziali diverse. Conoscere il concetto di vincolo. Conoscere il significato e utilizzare in casi semplici il diagramma delle forze (diagramma di corpo libero). Utilizzare il diagramma delle forze e calcolare la risultante sommando vettori per componenti. Effettuare la scomposizione della forza-peso su un piano inclinato. Rappresentare il moto armonico di una molla e di un pendolo, ricavandone le caratteristiche. Definire il vettore momento di una forza. Esprimere ed utilizzare le relazioni matematiche relative al moto armonico di una molla e di un pendolo. Analizzare l equilibrio di un punto materiale e su un piano inclinato. Conoscere ed applicare la definizione di corpo rigido e Lo studente conosce i principali aspetti dei seguenti argomenti: -Le grandezze fisiche ed il moto -I principi della dinamica e la relatività galileiana -Le forze e i moti. -Applicazioni dei principi della dinamica ai moti in una dimensione -Applicazioni dei principi della dinamica al moto di un corpo rigido -Il lavoro e l energia -La quantità di moto e il momento angolare -La gravitazione -La meccanica dei fluidi -La temperatura -Il calore

7 standard le condizioni di equilibrio. Calcolare il momento di una forza e di una coppia di forze. Conoscere la II equazione cardinale della dinamica delle rotazioni di un corpo rigido attorno ad un asse fisso. Definire il lavoro come prodotto scalare di forza e spostamento. Analizzare la relazione tra lavoro prodotto e intervallo di tempo impiegato. Conoscere la definizione della grandezza fisica potenza. Conoscere le principali forze conservative e forze non conservative della meccanica. Conoscere ed applicare il teorema dell energia cinetica a casi semplici. Conoscere l espressione per l energia potenziale gravitazionale e l energia potenziale elastica. Saper determinare l energia potenziale della forza peso. Applicare il principio di conservazione dell energia meccanica. Formulare ed applicare il principio di conservazione dell energia meccanica a semplici casi in cui sono presenti solo forze conservative. Saper definire le grandezze vettoriali quantità di moto di un corpo e impulso di una forza, calcolandone i valori a partire dai dati. Esprimere la legge di conservazione della quantità di moto. Saper analizzare le condizioni di conservazione della quantità di moto per sistemi di più particelle. Conoscere ed applicare il teorema dell impulso. Affrontare e risolvere semplici problemi sugli urti elastici ed anelastici su una retta. Identificare il concetto di centro di massa e il suo utilizzo. Sapere la formulazione delle leggi di Keplero e saper descrivere il moto dei pianeti. Conoscere la legge di gravitazione universale e la differenza tra g (accelerazione di gravità) e G (costante universale) Calcolare l interazione gravitazionale tra due corpi. Saper definire il vettore campo gravitazionale. Saper definire la grandezza scalare pressione per i fluidi ideali. Rappresentare la caduta di un corpo in un fluido ed esprimere il concetto di velocità limite. Indicare la relazione tra le altezze raggiunte da liquidi posti in vasi comunicanti e la natura dei liquidi stessi. Analizzare la forza che un fluido esercita su un corpo in esso immerso (spinta idrostatica), formalizzando le condizioni di galleggiamento. Formalizzare il concetto di portata. Conoscere il contenuto del teorema di Bernoulli. Applicare le leggi di Pascal, Stevino, l equazione di continuità e l equazione di Bernoulli nella risoluzione di semplici problemi proposti. La definizione operativa di temperatura. Effettuare le conversioni da una scala di temperatura all altra. Osservare gli effetti della variazione di temperatura di corpi solidi e liquidi e formalizzare le leggi che li regolano. Ragionare sulle grandezze che descrivono lo stato di un gas. Formulare le leggi che regolano le trasformazioni dei gas. Definire l equazione di stato del gas perfetto. Descrivere l esperimento di Joule. Individuare i modi per aumentare la temperatura di un corpo. Definire la capacità termica e il calore specifico. Formalizzare la legge fondamentale della termologia. Discutere le caratteristiche della conduzione e della convezione. Lo studente sa: Determinare le dimensioni fisiche di grandezze derivate. Definire i concetti di velocità e accelerazione media ed istantanea. Calcolare velocità ed accelerazioni istantanee dai grafici della legge oraria e della legge di evoluzione per le velocità. Misurare alcune grandezze fisiche. Distinguere i concetti di posizione e spostamento nello spazio. Distinguere i concetti di istante e intervallo di tempo. Eseguire equivalenze tra unità di misura. Utilizzare correttamente la rappresentazione grafica della legge oraria e della legge di evoluzione per le velocità. Comprendere il concetto di sistema di riferimento. Eseguire le operazioni tra vettori. Operare con le funzioni trigonometriche per il calcolo delle componenti di un vettore. Costruire la decomposizione della accelerazione istantanea in componenti normale e tangente alla traiettoria. Indicare il percorso per arrivare al primo principio della dinamica. Ragionare sul principio di relatività galileiana. Analizzare il moto dei corpi quando la forza totale applicata è nulla o diversa da zero. Utilizzare e individuare l ambito di validità delle trasformazioni di Galileo. Formulare il secondo principio della dinamica e le trasformazioni di Galileo. Interrogarsi sulla relazione tra accelerazione, massa inerziale e forza applicata per formalizzare il secondo principio della dinamica. Analizzare l interazione tra due corpi per pervenire alla formulazione del terzo principio della dinamica. Mettere in relazione le osservazioni sperimentali e la formulazione dei principi della dinamica. Riconoscere le caratteristiche del moto rettilineo uniforme e del moto Lo studente conosce i seguenti argomenti: -Le grandezze fisiche ed il moto -I principi della dinamica e la relatività galileiana -Le forze e i moti. -Applicazioni dei principi della dinamica ai moti in una dimensione -Applicazioni dei principi della dinamica al moto di un corpo rigido -Il lavoro e l energia -La quantità di moto e il momento angolare

8 uniformemente accelerato, ricavandone le leggi orarie e di evoluzione per la velocità e l accelerazione. Dedurre le grandezze spazio/posizione, tempo e velocità a partire da dati sperimentali. Ragionare in termini di grandezze cinematiche lineari e angolari (s,v,α,ω) sviluppando la loro analogia. Stabilire le relazioni tra le grandezze caratteristiche del moto circolare. Formulare la legge del moto armonico, esprimendo s, v e a in relazione alla pulsazione ω. Mettere in evidenza la relazione tra moto armonico e moto circolare uniforme. Individuare le caratteristiche del moto parabolico ed esaminare la possibilità di scomporre un determinato moto in 2 dimensioni in altri più semplici. Analizzare e risolvere il moto dei proiettili con velocità iniziali diverse. Identificare il concetto di vincolo. Analizzare il moto dei sistemi complessi riconducibili a moti 1- dimensionali con il ricorso al diagramma delle forze (diagramma di corpo libero). Utilizzare il diagramma delle forze e calcolare la risultante sommando vettori per componenti. Effettuare la scomposizione della forza-peso su un piano inclinato. Osservare le analogie e le differenze tra il moto di una massa attaccata a una molla e di un pendolo che compie piccole oscillazioni attorno ad una posizione di equilibrio. Rappresentare il moto armonico di una molla e di un pendolo, ricavandone le caratteristiche. Definire il vettore momento di una forza. Esprimere ed utilizzare le relazioni matematiche relative al moto armonico di una molla e di un pendolo. Analizzare l equilibrio di un punto materiale e su un piano inclinato. Ragionare sul concetto di corpo rigido, studiarne ed applicare le condizioni di equilibrio, anche nel caso di rotazioni (definizione del momento di una forza tramite il prodotto vettoriale). Calcolare il momento di una forza e di una coppia di forze. Conoscere l analogia tra la II equazione cardinale della dinamica delle rotazioni di un corpo rigido attorno ad un asse fisso ed equazione della dinamica per il moto 1-dimensionale di un punto materiale. Applicare l equazione delle dinamica delle rotazioni. Conoscere le formule per il momento di inerzia di disco, cilindro, anello, sfera. Mettere in relazione l applicazione di una forza su un corpo e lo spostamento conseguente. Definire il lavoro come prodotto scalare di forza e spostamento. Analizzare la relazione tra lavoro prodotto e intervallo di tempo impiegato. Individuare la grandezza fisica potenza. Identificare le forze conservative e le forze non conservative, riconoscendo le differenze. Dimostrare il teorema dell energia cinetica per forze costanti. Conoscere l espressione per l energia potenziale gravitazionale e l energia potenziale elastica. Saper determinare l energia potenziale della forza peso. Formulare ed applicare il principio di conservazione dell energia meccanica. al moto in presenza di forze conservative. Valutare il lavoro delle forze dissipative ed estendere l utilizzo del concetto di energia totale meccanica nella risoluzione dei problemi. Saper definire le grandezze vettoriali quantità di moto di un corpo e impulso di una forza, calcolandone i valori a partire dai dati. Esprimere la legge di conservazione della quantità di moto. Definire la grandezza momento angolare o momento della quantità di moto. Saper analizzare le condizioni di conservazione della quantità di moto e del momento angolare per sistemi di più particelle. Formulare il teorema dell impulso a partire dalla seconda legge della dinamica per una forza costante, rappresentandolo dal punto di vista vettoriale Affrontare e risolvere il problema degli urti, su una retta. Identificare il concetto di centro di massa di sistemi isolati e non. Riconoscere gli urti elastici e anelastici. Conoscere il teorema del moto del centro di massa sapendolo determinare in casi semplici. Sapere la formulazione delle leggi di Keplero e saper descrivere il moto dei pianeti. Conoscere la legge di gravitazione universale e riconoscerne la natura della forze di gravità come azione a distanza. Calcolare l interazione gravitazionale tra più corpi. Riconoscere la differenza tra forza peso e forza gravitazionale. Riconoscere la forza di interazione gravitazionale come una delle quattro forze fondamentali della natura. Saper definire il vettore campo gravitazionale. Utilizzare la legge di gravitazione universale per il calcolo della costante G e per il calcolo dell accelerazione di gravità sulla Terra. Saper identificare l effetto che una forza esercita su una superficie definendo la grandezza scalare pressione. Ragionare sull attrito nei fluidi, definendo la pressione per i fluidi ideali. Rappresentare la caduta di un corpo in un fluido ed esprimere il concetto di velocità limite. -La gravitazione -La meccanica dei fluidi -La temperatura -Il calore

9 eccellente Indicare la relazione tra le altezze raggiunte da liquidi posti in vasi comunicanti e la natura dei liquidi stessi. Analizzare la forza che un fluido esercita su un corpo in esso immerso (spinta idrostatica), formalizzando le condizioni di galleggiamento. Formalizzare il concetto di portata e formulare l equazione di continuità. Analizzare il moto di un liquido non viscoso in una conduttura. Esprimere il teorema di Bernoulli, sottolineandone l aspetto di legge di conservazione. Applicare le leggi di Pascal, Stevino, l equazione di continuità e l equazione di Bernoulli nella risoluzione dei problemi proposti. La definizione operativa di temperatura. Effettuare le conversioni da una scala di temperatura all altra. Osservare gli effetti della variazione di temperatura di corpi solidi e liquidi e formalizzare le leggi che li regolano. Il comportamento anomalo dell acqua. Ragionare sulle grandezze che descrivono lo stato di un gas. Formulare le leggi che regolano le trasformazioni dei gas, individuandone gli ambiti di validità. Definire l equazione di stato del gas perfetto. Descrivere l esperimento di Joule. Individuare i modi per aumentare la temperatura di un corpo. Definire la capacità termica e il calore specifico. Mettere in relazione l aumento di temperatura di un corpo con la quantità di energia assorbita. Formalizzare la legge fondamentale della termologia. Utilizzare il calorimetro per la misura dei calori specifici. Discutere le caratteristiche della conduzione e della convezione e dell irraggiamento. Definire la caloria. Oltre a quanto richiesto per il livello standard, lo studente sa: (compatibilmente con le caratteristiche della classe) Individuare il processo di limite alla base delle definizioni di velocità ed accelerazione istantanea. Il concetto di infinitesimo in fisica. Calcolare modulo e direzione della somma tra vettori. Interpretare il moto lungo una traiettoria nota a priori come un moto 1-dimensionale e stabilire le relazioni tra velocità ed accelerazione vettoriale e scalare. Riconoscere le diverse definizioni operative e la relazione tra massa inerziale e gravitazionale. Riconoscere la circolarità nell introduzione del secondo principio della dinamica. Costruire simulazioni numeriche per la determinazione della velocità istantanea di un moto 1 dimensionale. Analizzare il problema della gittata nel moto parabolico in funzione dell elevazione (angolo) di lancio. Interpretare la nozione di vincolo come conseguenza del terzo principio della dinamica. Scrivere ed applicare l equazione della dinamica per il puro rotolamento su una superficie piana, stabilendo il verso della forza di attrito (statica). Saper definire e calcolare il lavoro di una forza variabile con riferimento anche ad uno spostamento lungo una traiettoria non rettilinea. Saper calcolare l energia potenziale della forza elastica e della forza di interazione gravitazionale tra due masse. Saper applicare la conservazione dell energia totale di un sistema isolato in presenza di attrito. Dedurre l energia potenziale della forza peso come caso particolare dell energia potenziale gravitazionale. Formulare il teorema dell impulso a partire dalla seconda legge della dinamica per una forza rapidamente variabile nel tempo, rappresentandone le componenti in un diagramma tempo-forza. Affrontare e risolvere il problema degli urti obliqui. Analizzare la conservazione delle grandezze fisiche in riferimento ai problemi da affrontare e risolvere in sistemi complessi. Saper dedurre la legge di gravitazione universale dalle leggi di Keplero per il moto di un pianeta lungo un orbita circolare. Saper calcolare l altezza di un satellite in orbita geostazionaria. Dimostrazione del teorema di Bernoulli come conseguenza del principio di conservazione dell energia meccanica. Fluidi in regime stazionario. Formulazione delle leggi dei gas utilizzando per la temperatura le scale Celsius e Kelvin. Deduzione dell equazione di stato di un gas perfetto dalle leggi di Boyle e Gay-Lussac (Prima e Seconda). Descrivere l effetto serra. Spiegare il meccanismo dell irraggiamento e la legge di Stefan-Boltzmann. Lo studente conosce con sicurezza i seguenti argomenti: -Le grandezze fisiche ed il moto -I principi della dinamica e la relatività galileiana -Le forze e i moti. -Applicazioni dei principi della dinamica ai moti in una dimensione -Applicazioni dei principi della dinamica al moto di un corpo rigido -Il lavoro e l energia -La quantità di moto e il momento angolare -La gravitazione -La meccanica dei fluidi -La temperatura -Il calore CLASSE LIVELLO DESCRIZIONE DEL LIVELLO DI APPRENDIMENTO CONTENUTI

10 Classe quarta minimo Lo Studente sa: La definizione operativa di temperatura. Effettuare le conversioni da una scala di temperatura all altra. Osservare gli effetti della variazione di temperatura di corpi solidi e liquidi e formalizzare le leggi che li regolano. Ragionare sulle grandezze che descrivono lo stato di un gas. Formulare le leggi che regolano le trasformazioni dei gas. Definire l equazione di stato del gas perfetto. Descrivere l esperimento di Joule. Individuare i modi per aumentare la temperatura di un corpo. Definire la capacità termica e il calore specifico. Formalizzare la legge fondamentale della termologia. Discutere le caratteristiche della conduzione e della convezione. Individuare la relazione tra temperatura assoluta ed energia cinetica media delle molecole. Indicare la pressione esercitata da un gas perfetto dal punto di vista microscopico. Spiegare perché la temperatura assoluta non può essere negativa. Analizzare il comportamento dei solidi, dei liquidi e dei gas alla somministrazione, o sottrazione di calore. Mettere in relazione la pressione di vapore saturo e la temperatura di ebollizione. Analizzare il diagramma di fase. Formalizzare le leggi relative ai diversi passaggi di stato. Esaminare gli scambi di energia tra i sistemi e l ambiente. Definire il lavoro termodinamico. Riconoscere che il lavoro termodinamico è una funzione di stato. Mettere a confronto trasformazioni reali e trasformazioni quasistatiche. Interpretare il primo principio della termodinamica alla luce del principio di conservazione dell energia. Esaminare le possibili, diverse, trasformazioni termodinamiche. Definire le trasformazioni cicliche. Interpretare il lavoro termodinamico in un grafico pressione-volume. Applicare le relazioni appropriate in ogni singola e diversa trasformazione di stato. Analizzare come sfruttare l espansione di un gas per produrre lavoro. Descrivere il principio di funzionamento di una macchina termica. Definire il rendimento di una macchina termica. Definire la macchina termica reversibile e descriverne le caratteristiche. Conoscere l espressione per il rendimento di un ciclo di Carnot. Definire la funzione di stato entropia a partire da semplici trasformazioni termodinamiche. Indicare l evoluzione spontanea di un sistema isolato. Descrivere le caratteristiche dell entropia. Indicare il verso delle trasformazioni di energia (la freccia del tempo). Definire i tipi di onde osservati. Definire le onde periodiche e le onde armoniche. Rappresentare graficamente un onda. Definire lunghezza d onda, periodo, frequenza e velocità di propagazione di un onda. Ragionare sul principio di sovrapposizione e definire l interferenza costruttiva e distruttiva su una corda. Definire le condizioni di interferenza, costruttiva e distruttiva nel piano. Applicare le leggi delle onde armoniche. Applicare le leggi relative all interferenza nelle diverse condizioni di fase. Definire le grandezze caratteristiche del suono. Definire il livello di intensità sonora e i limiti di udibilità. Definire la velocità di propagazione di un onda sonora. Conoscere l effetto Doppler. Interrogarsi sulla natura della luce. Conoscere il problema relativo al dualismo onda-corpuscolo. Conoscere i comportamenti della luce nelle diverse situazioni. Conoscere le relazioni matematiche per l interferenza costruttiva e distruttiva. Descrivere l esperimento di Young. Conoscere le generalità del fenomeno della diffrazione. Conoscere la relazione tra lunghezza d onda e colore. Mettere a confronto onde sonore e onde luminose. Identificare il fenomeno dell elettrizzazione per strofinio, contatto e induzione. Definire la polarizzazione dei dielettrici. Distinguere tra conduttori ideali e isolanti. Utilizzo sperimentale dell elettroscopio. Formulare e descrivere la legge di Coulomb. Definire la costante dielettrica relativa e assoluta. Lo studente conosce i principali aspetti dei seguenti argomenti: -La temperatura (se non svolta in classe terza) -Il calore (se non svolto in classe terza) -Il modello microscopico della materia -Cambiamenti di stato -Il primo principio della termodinamica -Il secondo principio della termodinamica -Entropia e disordine -Le onde elastiche -Il suono -Le onde luminose -La carica elettrica e la legge di Coulomb -Il campo elettrico -Il potenziale elettrico

11 standard Definire il concetto di campo elettrico. Rappresentare le linee del campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Calcolare il campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Definire il concetto di flusso elettrico e formulare il teorema di Gauss per l elettrostatica. Definire il vettore superficie di una superficie piana immersa nello spazio. Mettere a confronto campo elettrico e campo gravitazionale. Definire l energia potenziale elettrica. Indicare l espressione matematica dell energia potenziale. Definire il potenziale elettrico. Rappresentare graficamente le superfici equipotenziali e la loro relazione geometrica con le linee di campo. Definire la circuitazione del campo elettrico. Lo studente sa: La definizione operativa di temperatura. Effettuare le conversioni da una scala di temperatura all altra. Osservare gli effetti della variazione di temperatura di corpi solidi e liquidi e formalizzare le leggi che li regolano. Il comportamento anomalo dell acqua. Ragionare sulle grandezze che descrivono lo stato di un gas. Formulare le leggi che regolano le trasformazioni dei gas, individuandone gli ambiti di validità. Definire l equazione di stato del gas perfetto. Descrivere l esperimento di Joule. Individuare i modi per aumentare la temperatura di un corpo. Definire la capacità termica e il calore specifico. Mettere in relazione l aumento di temperatura di un corpo con la quantità di energia assorbita. Formalizzare la legge fondamentale della termologia. Utilizzare il calorimetro per la misura dei calori specifici. Discutere le caratteristiche della conduzione e della convezione e dell irraggiamento. Definire la caloria. Individuare la relazione tra temperatura assoluta ed energia cinetica media delle molecole. Indicare la pressione esercitata da un gas perfetto dal punto di vista microscopico. Spiegare perché la temperatura assoluta non può essere negativa. Ricavare l espressione della velocità quadratica media. Analizzare il comportamento dei solidi, dei liquidi e dei gas alla somministrazione, o sottrazione di calore. Analizzare il comportamento dei vapori. Mettere in relazione la pressione di vapore saturo e la temperatura di ebollizione. Analizzare il diagramma di fase. Formalizzare le leggi relative ai diversi passaggi di stato. Esaminare gli scambi di energia tra i sistemi e l ambiente. Esprimere la differenza tra grandezze estensive e intensive. Definire il lavoro termodinamico. Riconoscere che il lavoro termodinamico è una funzione di stato. Mettere a confronto trasformazioni reali e trasformazioni quasistatiche. Interpretare il primo principio della termodinamica alla luce del principio di conservazione dell energia. Esaminare le possibili, diverse, trasformazioni termodinamiche. Descrivere le principali trasformazioni di un gas perfetto, come applicazioni del primo principio. Definire le trasformazioni cicliche. Interpretare il lavoro termodinamico in un grafico pressionevolume. Applicare le relazioni appropriate in ogni singola e diversa trasformazione di stato. Definire i calori specifici del gas perfetto. Analizzare come sfruttare l espansione di un gas per produrre lavoro. Analizzare alcuni fenomeni della vita reale dal punto di vista della loro reversibilità, o irreversibilità. Descrivere il principio di funzionamento di una macchina termica. Descrivere il bilancio energetico di una macchina termica. Definire il concetto di sorgente ideale di calore. Definire il rendimento di una macchina termica. Lo studente conosce i seguenti argomenti: -La temperatura (se non svolta in classe terza) -Il calore (se non svolto in classe terza) -Il modello microscopico della materia -Cambiamenti di stato -Il primo principio della termodinamica -Il secondo principio della termodinamica -Entropia e disordine -Le onde elastiche -Il suono -Le onde luminose -La carica elettrica e la legge di Coulomb -Il campo elettrico -Il potenziale elettrico

12 Definire la macchina termica reversibile e descriverne le caratteristiche. Descrivere il ciclo di Carnot. Mettere a confronto i primi due enunciati del secondo principio e dimostrare la loro equivalenza. Definire la funzione di stato entropia a partire da particolari trasformazioni termodinamiche. Indicare l evoluzione spontanea di un sistema isolato. Descrivere le caratteristiche dell entropia. Indicare il verso delle trasformazioni di energia (la freccia del tempo). Formalizzare l equazione di Boltzmann per l entropia. Definire i tipi di onde osservati. Definire le onde periodiche e le onde armoniche. Rappresentare graficamente un onda e definire cosa si intende per fronte d onda e la relazione tra i fronti e i raggi dell onda stessa. Comprendere e rappresentare il principio di Huygens, Fresnel, Kirchhoff. Definire lunghezza d onda, periodo, frequenza e velocità di propagazione di un onda. Ragionare sul principio di sovrapposizione e derivare le condizioni di l interferenza costruttiva e distruttiva di un onda armonica. Definire le condizioni di interferenza, costruttiva e distruttiva, nel piano e nello spazio. Applicare le leggi delle onde armoniche. Applicare le leggi relative all interferenza nelle diverse condizioni di fase. Definire le grandezze caratteristiche del suono. Definire il livello di intensità sonora e i limiti di udibilità. Riflessione di un onda (eco). Calcolare la frequenza dei battimenti. Definire la velocità di propagazione di un onda sonora. Formalizzare l effetto Doppler. Interrogarsi sulla natura della luce. Esporre il dualismo onda-corpuscolo. Analizzare i comportamenti della luce nelle diverse situazioni. Effettuare esperimenti con due fenditure illuminate da una sorgente luminosa per analizzare il fenomeno dell interferenza. Formulare le relazioni matematiche per l interferenza costruttiva e distruttiva. Analizzare l esperimento di Young. Capire cosa succede quando la luce incontra un ostacolo. Mettere in relazione la diffrazione delle onde con le dimensioni dell ostacolo incontrato. Analizzare la figura di diffrazione e calcolare le posizioni delle frange, chiare e scure. Discutere la figura di diffrazione ottenuta con l utilizzo di un reticolo di diffrazione. Analizzare la relazione tra lunghezza d onda e colore. Mettere a confronto onde sonore e onde luminose. Identificare il fenomeno dell elettrizzazione per strofinio, contatto e induzione. Distinguere tra conduttori ideali e isolanti. Utilizzo sperimentale dell elettroscopio. Formulare e descrivere la legge di Coulomb. Definire la costante dielettrica relativa e assoluta. Definire la polarizzazione dei dielettrici. Interrogarsi sul significato di forza a distanza. Definire il concetto di campo elettrico. Rappresentare le linee del campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Calcolare il campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Definire il concetto di flusso elettrico e formulare il teorema di Gauss per l elettrostatica. Definire il vettore superficie di una superficie piana immersa nello spazio. Applicare il teorema di Gauss per ricavare l espressione del campo elettrico prodotto da una distribuzione piana, omogenea e illimitata di carica. Mettere a confronto campo elettrico e campo gravitazionale. Definire l energia potenziale elettrica. Indicare l espressione matematica dell energia potenziale e discutere la scelta del livello zero. Definire il potenziale elettrico. Indicare quali grandezze dipendono, o non dipendono, dalla carica di prova ed evidenziarne la natura

13 eccellente vettoriale o scalare. Analizzare il moto spontaneo delle cariche elettriche. Capire cosa rappresentano le superfici equipotenziali. Rappresentare graficamente le superfici equipotenziali e la loro relazione geometrica con le linee di campo. Definire la circuitazione del campo elettrico. Oltre a quanto richiesto per il livello standard, lo studente sa: (compatibilmente con le caratteristiche della classe) Formulazione delle leggi dei gas utilizzando per la temperatura le scale Celsius e Kelvin. Deduzione dell equazione di stato di un gas perfetto dalle leggi di Boyle e Gay-Lussac (Prima e Seconda). Descrivere l effetto serra. Spiegare il meccanismo dell irraggiamento e la legge di Stefan-Boltzmann. La distribuzione di Maxwell delle velocità di un gas ideale. L equazione di Van der Waals per un gas reale. Il problema della nebbia: punto di rugiada. Calcolare il lavoro in particolari trasformazioni termodinamiche irreversibili. Espansione libera di Joule. Teorema di Carnot e scambi di calore tra più sorgenti. Macchine frigorifere e coefficiente di prestazione (COP). Interpretazione microscopica del concetto di entropia (formula di Boltzmann). Decomposizione di Fourier di onde periodiche e non periodiche. Interpretare i battimenti come interferenza temporale. Onde stazionarie come sovrapposizione di onde progressive e retrograde. Descrivere l esperimento di Coulomb. Applicare il teorema di Gauss per ricavare l espressione del campo elettrico di altre distribuzioni di carica (lineare, sferica, etc ). Ricavare il campo elettrico in un punto dall andamento del potenziale elettrico. Lo studente conosce i seguenti argomenti: -La temperatura (se non svolta in classe terza) -Il calore (se non svolto in classe terza) -Il modello microscopico della materia -Cambiamenti di stato -Il primo principio della termodinamica -Il secondo principio della termodinamica -Entropia e disordine -Le onde elastiche -Il suono -Le onde luminose -La carica elettrica e la legge di Coulomb -Il campo elettrico -Il potenziale elettrico CLASSE LIVELLO DESCRIZIONE DEL LIVELLO DI APPRENDIMENTO CONTENUTI Classe quinta minimo Lo studente sa: Identificare il fenomeno dell elettrizzazione per strofinio, contatto e induzione. Definire la polarizzazione dei dielettrici. Distinguere tra conduttori ideali e isolanti. Utilizzo sperimentale dell elettroscopio. Formulare e descrivere la legge di Coulomb. Definire la costante dielettrica relativa e assoluta. Definire il concetto di campo elettrico. Rappresentare le linee del campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Calcolare il campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Definire il concetto di flusso elettrico e formulare il teorema di Gauss per l elettrostatica. Definire il vettore superficie di una superficie piana immersa nello spazio. Mettere a confronto campo elettrico e campo gravitazionale. Definire l energia potenziale elettrica. Indicare l espressione matematica dell energia potenziale. Definire il potenziale elettrico. Rappresentare graficamente le superfici equipotenziali e la loro relazione geometrica con le linee di campo. Definire la circuitazione del campo elettrico. Identificare la configurazione assunta da cariche all equilibrio e.s. Definire la densità superficiale di carica e riconoscere il contenuto del teorema di Coulomb come conseguenza del teorema di Gauss. Conoscere il fenomeno tradizionalmente noto come potere delle punte. Esaminare un sistema costituito da due lastre metalliche parallele poste a piccola distanza. Definire il condensatore e la sua capacità elettrica. Saper mostrare, con piccoli esperimenti, dove si dispone la carica in eccesso nei conduttori e argomentare sulla ragione per cui la carica netta, in un conduttore in equilibrio elettrostatico, si distribuisce tutta sulla sua superficie. Conoscere l espressione del campo elettrico e del potenziale all interno e in prossimità della superficie di un conduttore carico in equilibrio. Conoscere le Lo studente conosce i principali aspetti dei seguenti argomenti: -La carica elettrica e la legge di Coulomb (se non svolto in classe quarta) -Il campo elettrico (se non svolto in classe quarta) -Il potenziale elettrico (se non svolto in classe quarta) -Fenomeni di elettrostatica -La corrente elettrica continua -La corrente elettrica nei metalli -Fenomeni magnetici fondamentali. Il campo magnetico -L induzione elettromagnetica -Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche

14 convenzioni per lo zero del potenziale. Conoscere la relazione tra la carica su un conduttore e il potenziale cui esso si porta. Conoscere l espressione per la capacità equivalente di due condensatori in serie ed in parallelo i. Riconoscere i condensatori come serbatoi di energia. Conoscere l espressione del campo elettrico generato da un condensatore piano e da un condensatore sferico. Osservare cosa comporta una differenza di potenziale ai capi di un conduttore. Definire l intensità di corrente elettrica. Individuare cosa occorre per mantenere ai capi di un conduttore una differenza di potenziale costante. Definire il generatore ideale di tensione continua. Conoscere la relazione esistente tra l intensità di corrente che attraversa un conduttore e la differenza di potenziale ai suoi capi. Conoscere la prima legge di Ohm. Analizzare gli effetti del passaggio di corrente su un resistore. Definire la potenza elettrica. Sapere cosa si intende per effetto Joule. Esaminare un semplice circuito elettrico e i collegamenti in serie e in parallelo. Calcolare la resistenza equivalente di coppie di resistori collegati in serie e in parallelo. Saper misurare la forza elettromotrice di un generatore, ideale e di uno reale. Conoscere le leggi di Kirchhoff. Risolvere circuiti elementari. Riconoscere che il moto di agitazione termica degli elettroni nell atomo non produce corrente elettrica. Conoscere le caratteristiche generali del moto degli elettroni in un filo conduttore quando esso viene collegato a un generatore. Saper distinguere tra velocità di deriva e velocità termica degli elettroni. Definire il lavoro di estrazione e il potenziale di estrazione. Mettere in relazione la corrente che circola su un conduttore con le sue caratteristiche geometriche. Formulare la seconda legge di Ohm. Definire la resistività elettrica. Descrivere il resistore variabile e il suo utilizzo nella costruzione di un potenziometro. Esaminare sperimentalmente la variazione della resistività al variare della temperatura. Analizzare il processo di carica e di scarica di un condensatore. Discutere il bilancio energetico di un processo di carica, e di scarica, di un condensatore. Formalizzare la relazione tra intensità di corrente e velocità di deriva degli elettroni in un filo immerso in un campo elettrico. Riconoscere che una calamita esercita una forza su una seconda calamita e che l ago di una bussola ruota in direzione Sud-Nord. Definire i poli magnetici. Esporre il concetto di campo magnetico. Definire il campo magnetico terrestre. Creare piccoli esperimenti di attrazione, o repulsione, magnetica. Visualizzare il campo magnetico con limatura di ferro. Analizzare le forze di interazione tra poli magnetici. Ragionare sui legami tra fenomeni elettrici e magnetici. Mettere a confronto campo elettrico e campo magnetico. Conoscere l espressione per il campo magnetico prodotto da un filo percorso da corrente. Conoscere l espressione per la forza di interazione tra due conduttori percorsi da corrente. Descrivere l esperienza di Faraday. Formulare la legge di Ampère. Saper definire e misurare il valore del campo magnetico. Rappresentare matematicamente la forza magnetica su un filo percorso da corrente. Conoscere le espressioni del campo magnetico generato da un filo, sull asse di una spira e un solenoide. Formalizzare il concetto di momento della forza magnetica su una spira. Descrivere le generalità sul funzionamento del motore elettrico e degli strumenti di misura di correnti e differenze di potenziale. Utilizzare le relazioni appropriate alla risoluzione di semplici problemi. Conoscere la differenza tra i vari tipi di magnetizzazione della materia (diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo). Descrivere la forza di Lorentz. Riconoscere la forza di Lorentz all origine dell azione di un campo magnetico su un filo percorso da corrente. Analizzare il moto di una carica all interno di un campo magnetico nel caso di velocità iniziale ortogonale al campo magnetico. Calcolare il raggio e il periodo del moto circolare di una carica che si muove perpendicolarmente a un campo magnetico uniforme. Formalizzare il concetto di flusso del campo magnetico. Esporre il teorema di Gauss per il magnetismo. Definire la circuitazione del campo magnetico. Esporre il teorema di Ampère e indicarne le implicazioni (il campo magnetico non è conservativo). Formalizzare il concetto di permeabilità -Relatività dello spazio e del tempo -La relatività ristretta. -La crisi della fisica classica -La fisica quantistica -La fisica nucleare

15 magnetica relativa. Definire la magnetizzazione permanente. Conoscere le generalità del ciclo di isteresi. Conoscere le equazioni di Maxwell per i campi statici. Conoscere il meccanismo degli esperimenti che portano alla generazione di una corrente indotta. Definire il fenomeno dell induzione elettromagnetica, distinguendo tra induzione elettromagnetica cinetica e non. Formulare la legge di Faraday-Neumann. Capire qual è il verso della corrente indotta. Formulare la legge di Lenz. Studiare il fenomeno delle correnti di Foucault. Analizzare il fenomeno dell autoinduzione, definendone il coefficiente. Conoscere il principio di funzionamento di un alternatore. Individuare i valori efficaci di corrente alternata e tensione alternata. Rappresentare semplici circuiti in corrente alternata e discuterne il bilancio energetico. Principio di funzionamento di un alternatore. Individuare i valori efficaci di corrente alternata e tensione alternata. Significato di impedenza per un elemento in un circuito in corrente alternata. Riconoscere le sorgenti dei campi elettrici e magnetici. Conoscere il concetto di campo elettrico indotto. Definire la circuitazione del campo elettrico indotto. Formulare l espressione matematica relativa alla circuitazione del campo magnetico secondo Maxwell. Riconoscere l incompletezza delle equazioni di Maxwell. Individuare cosa rappresenta la corrente di spostamento in un semplice esempio di scarica di un condensatore. Esporre e discute le equazioni di Maxwell nel caso statico, nel caso generale, e nel vuoto. L oscillazione di una carica tra due punti genera un onda elettromagnetica. Analizzare la propagazione nel tempo di un onda elettromagnetica. Definire le caratteristiche di un onda elettromagnetica. La luce è una particolare onda elettromagnetica. Conoscere le diverse parti dello spettro elettromagnetico e le caratteristiche delle onde che lo compongono. Affrontare correttamente la soluzione di semplici problemi teorici. Dalla costanza della velocità della luce alla contraddizione tra meccanica ed elettromagnetismo. Descrivere l esperimento di Michelson-Morley. Dalla contraddizione tra meccanica ed elettromagnetismo al principio di relatività ristretta. Formulare gli assiomi della relatività ristretta. Riconoscere la relatività del concetto di simultaneità e di durata di un fenomeno. Saper confrontare tra loro due misure di tempo e due misure di lunghezza fatte in luoghi diversi. Saper distinguere la variazione, o meno, delle lunghezze in direzione parallela e perpendicolare al moto. Conoscere il concetto di intervallo di tempo proprio. Descrivere la contrazione delle lunghezze e definire la lunghezza propria. Conoscere le trasformazioni di Lorentz per le posizioni ed il tempo. Riconoscere alcune conseguenze delle teorie sulla relatività sul mondo scientifico. Conoscere la struttura del cronotopo. Nella teoria della relatività ristretta ha solo significato fisico il quadri-intervallo invariante. Definire l intervallo invariante tra due eventi e discutere il segno di Δσ 2. Conoscere la rappresentazione di Minkowski dello spazio-tempo. Analizzare la composizione delle velocità alla luce della teoria della relatività. Conoscere la regola di composizione delle velocità. La massa totale di un sistema non si conserva: conoscere la relazione massa-energia di Einstein. Formulare le espressioni dell energia totale, della massa e della quantità di moto in meccanica relativistica. Definire il quadri-vettore energia-quantità di moto. Conoscere il concetto di corpo nero, di distribuzione dello spettro di emissione e la rilevanza della legge di Wien. Conoscere l incompatibilità tra i risultati sperimentali di Lenard sullo spettro di emissione del corpo nero e l elettromagnetismo classico: il problema della catastrofe ultravioletta. Conoscere lo schema di principio dell esperimento di Millikan sull effetto fotoelettrico. Conoscere lo schema di principio l esperimento di Compton. Riconoscere le contraddizioni tra la frequenza di soglia dell effetto fotoelettrico e l elettromagnetismo classico. Conoscere l ipotesi di Planck dei pacchetti di energia e come, secondo Einstein si spiegano le proprietà dell effetto fotoelettrico. Sapere le modalità di interazione tra fotoni e gli elettroni nell effetto Compton. Formulare il principio di esclusione di Pauli. Conoscere la formula per l energia totale di un elettrone in un atomo di idrogeno. Riconoscere l importanza dell esperimento di Rutherford. Mettere a confronto il modello

16 standard planetario dell atomo e il modello di Bohr. Conoscere le caratteristiche dello spettro di emissione dell atomo di idrogeno. Interpretare la natura della luce nei vari fenomeni dell ottica geometrica e fisica. Conoscere le generalità dell esperimento dei fori di Young per i fotoni e gli elettroni. Conoscere la relazione di de Broglie. Conoscere quali particelle obbediscono alla statistica: di Bose-Einstein e quali a quella di Fermi-Dirac. Identificare le particelle che seguono la distribuzione statistica di Bose-Einstein e quelle che seguono la distribuzione statistica di Fermi-Dirac. Illustrare il principio di indeterminazione posizione-impulso. Conoscere il problema della stabilità degli atomi. Introdurre euristica allo spin dell elettrone. Identificare i principali numeri quantici atomici. Conoscere la struttura dei nuclei. Individuare le particelle del nucleo e le loro caratteristiche. Analizzare alcune semplici reazioni nucleari. Conoscere la definizione degli stati energetici dei nuclei. Descrivere le caratteristiche della forza nucleare. Descrivere il fenomeno della radioattività naturale e fornire esempi di decadimento radioattivo. Conoscere la legge del decadimento radioattivo. Conoscere le forze fondamentali della natura. Conoscere la differenza tra fissione e fusione nucleare. Lo studente sa: Identificare il fenomeno dell elettrizzazione per strofinio, contatto e induzione. Distinguere tra conduttori ideali e isolanti. Utilizzo sperimentale dell elettroscopio. Formulare e descrivere la legge di Coulomb. Definire la costante dielettrica relativa e assoluta. Definire la polarizzazione dei dielettrici. Interrogarsi sul significato di forza a distanza. Definire il concetto di campo elettrico. Rappresentare le linee del campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Calcolare il campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi. Definire il concetto di flusso elettrico e formulare il teorema di Gauss per l elettrostatica. Definire il vettore superficie di una superficie piana immersa nello spazio. Applicare il teorema di Gauss per ricavare l espressione del campo elettrico prodotto da una distribuzione piana, omogenea e illimitata di carica. Mettere a confronto campo elettrico e campo gravitazionale. Definire l energia potenziale elettrica. Indicare l espressione matematica dell energia potenziale e discutere la scelta del livello zero. Definire il potenziale elettrico. Indicare quali grandezze dipendono, o non dipendono, dalla carica di prova ed evidenziarne la natura vettoriale o scalare. Analizzare il moto spontaneo delle cariche elettriche. Capire cosa rappresentano le superfici equipotenziali. Rappresentare graficamente le superfici equipotenziali e la loro relazione geometrica con le linee di campo. Definire la circuitazione del campo elettrico. Identificare la configurazione assunta da cariche all equilibrio e.s. Definire la densità superficiale di carica e saper applicare il teorema di Coulomb per determinare, dal potenziale, il valore che essa assume in funzione della curvatura della superficie del conduttore carico. Conoscere il fenomeno tradizionalmente noto come potere delle punte. Esaminare un sistema costituito da due lastre metalliche parallele poste a piccola distanza. Definire il condensatore e la sua capacità elettrica. Saper mostrare, con piccoli esperimenti, dove si dispone la carica in eccesso nei conduttori. Dimostrare il motivo per cui la carica netta in un conduttore in equilibrio elettrostatico si distribuisce tutta sulla sua superficie. Analizzare il campo elettrico e il potenziale all interno e in prossimità della superficie di un conduttore carico in equilibrio. Discutere le convenzioni per lo zero del potenziale. Verificare la relazione tra la carica su un conduttore e il potenziale cui esso si porta. Illustrare i collegamenti in serie e in parallelo di due o più condensatori. Riconoscere i condensatori come serbatoi di energia. Analizzare i circuiti in cui siano presenti due o più condensatori collegati tra di loro. Formalizzare il problema generale dell elettrostatica. Formalizzare l espressione del campo elettrico generato da un condensatore piano e da un condensatore sferico. Dimostrare il teorema di Coulomb. Dimostrare che le cariche contenute sulle superfici di due sfere isolate, poste a grande distanza, in equilibrio Lo studente conosce i seguenti argomenti: -La carica elettrica e la legge di Coulomb (se non svolto in classe quarta) -Il campo elettrico (se non svolto in classe quarta) -Il potenziale elettrico (se non svolto in classe quarta) -Fenomeni di elettrostatica -La corrente elettrica continua -La corrente elettrica nei metalli -Fenomeni magnetici fondamentali. Il campo magnetico -L induzione elettromagnetica -Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche -Relatività dello spazio e del tempo -La relatività ristretta. -La crisi della fisica classica -La fisica quantistica -La fisica nucleare

17 elettrostatico sono direttamente proporzionali ai loro raggi. Osservare cosa comporta una differenza di potenziale ai capi di un conduttore. Definire l intensità di corrente elettrica. Individuare cosa occorre per mantenere ai capi di un conduttore una differenza di potenziale costante. Definire il generatore ideale di tensione continua. Analizzare la relazione esistente tra l intensità di corrente che attraversa un conduttore e la differenza di potenziale ai suoi capi. Formalizzare la prima legge di Ohm. Analizzare gli effetti del passaggio di corrente su un resistore. Definire la potenza elettrica. Discutere l effetto Joule. Esaminare un circuito elettrico e i collegamenti in serie e in parallelo. Calcolare la resistenza equivalente di resistori collegati in serie e in parallelo. Analizzare la forza elettromotrice di un generatore, ideale e/o reale. Formalizzare le leggi di Kirchhoff. Risolvere i circuiti determinando valore e verso di tutte le correnti nonché le differenze di potenziale ai capi dei resistori. Conoscere le generalità dei legami metallici e la struttura atomica di un metallo. Illustrare come si muovono gli elettroni di un filo conduttore quando esso viene collegato a un generatore. Definire la velocità di deriva degli elettroni. Identificare l effetto fotoelettrico e l effetto termoionico. Definire il lavoro di estrazione e il potenziale di estrazione. Mettere in relazione la corrente che circola su un conduttore con le sue caratteristiche geometriche. Formulare la seconda legge di Ohm. Definire la resistività elettrica. Interrogarsi su come rendere variabile la resistenza di un conduttore. Descrivere il resistore variabile e il suo utilizzo nella costruzione di un potenziometro e di un reostato. Esaminare sperimentalmente la variazione della resistività al variare della temperatura. Analizzare e descrivere in forma euristica i superconduttori e le loro caratteristiche. Analizzare il processo di carica e di scarica di un condensatore. Analizzare il comportamento di due metalli messi a contatto. Discutere il bilancio energetico di un processo di carica, e di scarica, di un condensatore. Formalizzare la relazione tra intensità di corrente e velocità di deriva degli elettroni in un filo immerso in un campo elettrico. Riconoscere che una calamita esercita una forza su una seconda calamita e che l ago di una bussola ruota in direzione Sud-Nord. Definire i poli magnetici. Esporre il concetto di campo magnetico. Definire il campo magnetico terrestre. Creare piccoli esperimenti di attrazione, o repulsione, magnetica. Visualizzare il campo magnetico con limatura di ferro. Analizzare le forze di interazione tra poli magnetici. Ragionare sui legami tra fenomeni elettrici e magnetici Mettere a confronto campo elettrico e campo magnetico. Analizzare il campo magnetico prodotto da un filo percorso da corrente. Analizzare l interazione tra due conduttori percorsi da corrente. Descrivere l esperienza di Faraday. Formulare la legge di Ampère. Discutere una possibile definizione e misura il campo magnetico: definizione statica e dinamica. Rappresentare matematicamente la forza magnetica su un filo percorso da corrente. Studiare il campo magnetico generato da un filo, una spira e un solenoide. Formalizzare il concetto di momento della forza magnetica su una spira. Descrivere il funzionamento del motore elettrico e degli strumenti di misura di correnti e differenze di potenziale. Utilizzare le relazioni appropriate alla risoluzione dei singoli problemi. Analizzare le proprietà magnetiche dei materiali, sapendo distinguere le sostanze ferro, para e diamagnetiche. Interrogarsi sul perché un filo percorso da corrente generi un campo magnetico e risenta dell effetto di un campo magnetico esterno. Descrivere la forza di Lorentz. Analizzare il moto di una carica all interno di un campo magnetico e descrivere le applicazioni sperimentali che ne conseguono. Calcolare il raggio e il periodo del moto circolare di una carica che si muove perpendicolarmente a un campo magnetico uniforme. Calcolare il passo nel moto elicoidale se la velocità iniziale ha componente non nulla lungo la direzione del campo magnetico. Interpretare l effetto Hall. Descrivere il funzionamento dello spettrometro di massa. Riconoscere che i materiali ferromagnetici possono essere smagnetizzati. Definire la temperatura di Curie. Formalizzare il concetto di flusso del campo magnetico. Esporre e giustificare il teorema di Gauss per il magnetismo. Definire la circuitazione del campo magnetico. Esporre il teorema

18 di Ampère e indicarne le implicazioni (il campo magnetico non è conservativo). Formalizzare il concetto di permeabilità magnetica relativa. Definire la magnetizzazione permanente e analizzare il ciclo di isteresi. Formalizzare le equazioni di Maxwell per i campi statici. Mostrare sperimentalmente che il movimento di una calamita all interno di un circuito (in assenza di pile o batterie) determina un passaggio di corrente. Analizzare il meccanismo degli esperimenti che portano alla generazione di una corrente indotta. Definire il fenomeno dell induzione elettromagnetica, distinguendo tra induzione elettromagnetica cinetica e non. Formulare la legge di Faraday- Neumann. Formulare la legge di Lenz, fornendo una giustificazione fisica sul verso della corrente indotta. Studiare il fenomeno delle correnti di Foucault. Analizzare i fenomeni dell autoinduzione e della mutua induzione. Definire il coefficiente di autoinduzione. Calcolare L per il solenoide. Analizzare il funzionamento di un alternatore e presentare semplici circuiti in corrente alternata. Individuare i valori efficaci di corrente alternata e tensione alternata. Rappresentare i circuiti in corrente alternata e discuterne il bilancio energetico. Risolvere semplici circuiti in corrente alternata. Riconoscere le sorgenti dei campi elettrici e magnetici. Derivare dalla legge di Faraday il concetto di campo elettrico indotto. Analizzare e calcolare la circuitazione del campo elettrico indotto. Capire se si può definire un potenziale elettrico per il campo elettrico indotto. Formulare l espressione matematica relativa alla circuitazione del campo magnetico secondo Maxwell. Riconoscere l incompletezza delle equazioni di Maxwell. Individuare cosa rappresenta la corrente di spostamento in un semplice esempio di scarica di un condensatore. Esporre e discute le equazioni di Maxwell nel caso statico, nel caso generale, e nel vuoto. L oscillazione di una carica tra due punti genera un onda elettromagnetica. Analizzare la propagazione nel tempo di un onda elettromagnetica. Definire le caratteristiche di un onda elettromagnetica e analizzarne la propagazione. Definire il profilo spaziale di un onda elettromagnetica piana. La luce è una particolare onda elettromagnetica. Analizzare le diverse parti dello spettro elettromagnetico e le caratteristiche delle onde che lo compongono. Affrontare correttamente la soluzione dei problemi, anche solo teorici, proposti. Dalla costanza della velocità della luce alla contraddizione tra meccanica ed elettromagnetismo. Descrivere e discutere l esperimento di Michelson- Morley. Dalla contraddizione tra meccanica ed elettromagnetismo al principio di relatività ristretta. Formulare gli assiomi della relatività ristretta. Analizzare la relatività del concetto di simultaneità. Spiegare perché la durata di un fenomeno non è la stessa in tutti i sistemi di riferimento. Indagare su cosa significa confrontare tra loro due misure di tempo e due misure di lunghezza fatte in luoghi diversi. Analizzare la variazione, o meno, delle lunghezze in direzione parallela e perpendicolare al moto. Introdurre il concetto di intervallo di tempo proprio. Descrivere la contrazione delle lunghezze e definire la lunghezza propria. Riformulare le trasformazioni di Galilei alla luce della teoria della relatività, derivando le trasformazioni di Lorentz. Capire in che modo le teorie sulla relatività hanno influenzato il mondo scientifico. Un evento viene descritto dalla quaterna ordinata (t, x, y, z): costruzione del cronotopo. Nella teoria della relatività ristretta ha solo significato fisico il quadri-intervallo invariante. Definire l intervallo invariante tra due eventi e discutere il segno di Δσ 2. Analizzare lo spazio-tempo tramite la rappresentazione di Minkowski. Discutere la forma dell intervallo invariante per i diversi spazi geometrici. Analizzare la composizione delle velocità alla luce della teoria della relatività. Dimostrare la regola di composizione delle velocità. La massa totale di un sistema non si conserva. Analizzare la relazione massa-energia di Einstein. Formulare e discutere le espressioni dell energia totale, della massa e della quantità di moto in meccanica relativistica. Definire il quadri-vettore energia-quantità di moto. L assorbimento e l emissione di radiazioni da parte di un corpo nero dipende dalla sua temperatura: conoscere la

19 eccellente struttura dello spettro ed illustrare la legge di Wien. Riconoscere e discutere l incompatibilità tra i risultati sperimentali di Lenard sullo spettro di emissione del corpo nero e l elettromagnetismo classico: il problema della catastrofe ultravioletta. Analizzare l esperimento di Millikan sull effetto fotoelettrico. Analizzare l esperimento di Compton. Illustrare le contraddizioni tra l esperimento di Millikan sull effetto fotoelettrico e l elettromagnetismo classico. Illustrare l ipotesi di Planck dei pacchetti di energia e come, secondo Einstein si spiegano le proprietà dell effetto fotoelettrico. Riconoscere come l esperimento di Compton dimostri che la radiazione elettromagnetica è composta di fotoni che interagiscono con gli elettroni come singole particelle. Formulare il principio di esclusione di Pauli. Calcolare l energia totale di un elettrone in un atomo di idrogeno. Analizzare l esperimento di Rutherford. Mettere a confronto il modello planetario dell atomo e il modello di Bohr. Giustificare lo spettro di emissione e di assorbimento dell atomo di idrogeno con il modello di Bohr. A seconda delle condizioni sperimentali è conveniente interpretare la luce come onda o come particella. Analizzare dal punto di vista moderno l esperimento dei fori di Young per i fotoni e gli elettroni. Illustrare il dualismo onda-corpuscolo e formulare la relazione di de Broglie. La teoria quantistica ammette due tipi di distribuzioni quantistiche: quella di Bose-Einstein e quella di Fermi-Dirac. Identificare le particelle che seguono la distribuzione statistica di Bose-Einstein e quelle che seguono la distribuzione statistica di Fermi-Dirac. Indagare se la misura di entità e fenomeni ha le stesse conseguenze sia a livello macroscopico che a livello microscopico. Illustrare le due forme del principio di indeterminazione di Heisenberg. Analizzare il concetto di ampiezza di probabilità (o funzione d onda) e spiegare il principio di indeterminazione. Enunciare e discutere il principio di sovrapposizione delle funzioni d onda. Discutere sulla stabilità degli atomi. Introdurre euristica allo spin dell elettrone. Identificare i numeri quantici che determinano l orbita ellittica e la sua orientazione. Discutere il legame covalente degli elettroni dell atomo di idrogeno e estenderne le considerazioni al caso dei solidi. Studiare la struttura dei nuclei. Individuare le particelle del nucleo e le loro caratteristiche. Analizzare le principali reazioni nucleari. La natura ondulatoria dei nuclei porta a definire gli stati energetici dei nuclei. Descrivere le caratteristiche della forza nucleare. Descrivere il fenomeno della radioattività naturale. Descrivere i diversi tipi di decadimento radioattivo. Formulare la legge del decadimento radioattivo. Conoscere le forze fondamentali della natura e, in particolare, l interazione debole. Analizzare i fenomeni della fissione e della fusione nucleare. Oltre a quanto richiesto per il livello standard, lo studente sa: (compatibilmente con le caratteristiche della classe) Descrivere l esperimento di Coulomb. Applicare il teorema di Gauss per ricavare l espressione del campo elettrico di altre distribuzioni di carica (lineare, sferica, etc ). Ricavare il campo elettrico in un punto dall andamento del potenziale elettrico. Estendere la definizione di intensità di corrente a correnti variabili nel tempo, riconoscendo la possibilità di applicare il concetto di derivata di una funzione. Discutere la forza di attrazione tra le armature di un condensatore piano. Esaminare il bilancio energetico di un condensatore durante l inserimento o estrazione di un dielettrico. Riconoscere l importanza dell esperimento di Oersted per la storia della fisica. Inquadrare storicamente le varie scoperte che hanno portato alla definizione del quadro concettuale del magnetismo stazionario. Saper calcolare il campo magnetico per un solenoide toroidale. Riconoscere che il momento magnetico di una spira piana è indipendente dalla sua forma. Riconoscere l importanza delle correnti amperiane ai fini dello sviluppo dell ipotesi atomica. Interpretare dal punto di vista microscopico il magnetismo della materia (momenti magnetici orbitali e di spin, domini di Weiss). Descrivere come la magnetizzazione residua possa essere utilizzata nella realizzazione di memorie magnetiche digitali. Discutere l importanza e l utilizzo degli elettromagneti. Analizzare il fenomeno del Lo studente conosce con sicurezza i seguenti argomenti: -La carica elettrica e la legge di Coulomb (se non svolto in classe quarta) -Il campo elettrico (se non svolto in classe quarta) -Il potenziale elettrico (se non svolto in classe quarta) -Fenomeni di elettrostatica -La corrente elettrica continua -La corrente elettrica nei metalli -Fenomeni magnetici fondamentali.

20 Profilo in uscita DIPARTIMENTO DI FISICA LICEO SCIENTIFICO P. PALEOCAPA freno elettromagnetico. Calcolare il coefficiente di autoinduzione per un solenoide toroidale. Risolvere i circuiti in corrente alternata per ogni singola situazione descritta, distinguendo tra fase transitoria e situazione a regime. Interpretare matematicamente la soluzione di un circuito in corrente alternata (soluzione dell equazione differenziale omogenea e integrale particolare). Descrivere il fenomeno della polarizzazione e enunciare la legge di Malus. Enunciare il principio di Huygens e dimostrare la validità delle leggi della riflessione e della rifrazione secondo il modello ondulatorio della luce. Regola di trasformazione per i campi elettrici e magnetici. Lo spazio di Minkowski e la geometria dello spazio-tempo. Riconoscere la relatività generale come teoria della gravitazione. Contestualizzare lo spettro di emissione del corpo nero nell ambito della teoria delle distribuzioni continue. Conoscere le varie forme di interazione radiazione materia. Calcolare i livelli energetici previsti dal modello di Thompson e da quello di Rutheford, interpretandone le conseguenze in disaccordo con i dati sperimentali. Riconoscere il modello di Sommerfeld come estensione del modello di Rutheford. Calcolare la vita media di un atomo prevista dal modello di Rutheford tenendo conto del fenomeno dell irraggiamento prodotto da una particella carica accelerata. Struttura delle distribuzioni della statistica classica (particelle distinguibili), di Bose Einstein e di Fermi-Dirac. Introdurre il principio di indeterminazione posizione-impulso utilizzando lo spazio delle fasi nel caso dell oscillatore armonico. Discutere il problema dell indeterminismo nella fisica moderna. Riconoscere i casi di indeterminismo in fisica classica (effetto farfalla). Spiegare la stabilità del nucleo atomico (forze di colore). Analizzare la struttura generale del modello standard e le forze fondamentali della natura. Interpretare col concetto di probabilità la legge del decadimento radioattivo e sviluppare analogie con altri fenomeni ad andamento esponenziale. Al termine del percorso liceale lo studente: Possiede i contenuti fondamentali delle scienze fisiche, padroneggiandone le procedure e i metodi di indagine propri, anche per potersi orientare nel campo delle scienze applicate. Sa cogliere i rapporti tra il pensiero scientifico e la riflessione filosofica. Ha raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche anche attraverso l uso del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri delle scienze sperimentali. È consapevole delle ragioni che hanno prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico nel tempo, in relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, con attenzione critica alle dimensioni tecnico-applicative ed etiche delle conquiste scientifiche, in particolare quelle più recenti. Il campo magnetico -L induzione elettromagnetica -Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche -Relatività dello spazio e del tempo -La relatività ristretta. -La crisi della fisica classica -La fisica quantistica -La fisica nucleare