MODULO: CONTINUITÀ (9 ore)

Transcript

1 MODULO: CONTINUITÀ (9 ore) 1. Osservare e identificare fenomeni. 2. Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l esperimento è inteso come dell affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. 3. Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. 4. Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive. Comprendere i concetti e le procedure fondamentali della fisica, in particolare i concetti di grandezza fisica, di misura, di traiettoria di un punto, di spostamento, di velocità e di accelerazione Conoscere i principali tipi di moto (rettilineo e circolare), le loro caratteristiche e le equazioni che li descrivono. Utilizzare correttamente la rappresentazione grafica. Risolvere problemi di cinematica Comprendere il significato dei principi della dinamica e, in particolare, stabilire la relazione tra la forza applicata a un corpo, la massa di questo e l accelerazione acquisita. Mettere in relazione le osservazioni sperimentali e la formulazione dei principi della dinamica. Le grandezze e il moto: richiami di cinematica. I principi della dinamica di feedback. Libro di testoesercizi diretti all intensificazione degli elementi indispensabili per il raggiungimento degli obiettivi. Per l attribuzione del voto degli elaborati scritti e delle verifiche orali, si utilizzeranno griglie elaborate dal dipartimento disciplinare

2 MODULO: APPROFONDIMENTI DI MECCANICA (30 ore) 1. Osservare e identificare fenomeni. 2. Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati e dell affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli. 3. Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. 4. Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive. Comprendere il significato del principio di relatività galileiano e il significato di grandezza invariante. Utilizzare le trasformazioni di Galileo per confrontare le osservazioni di diversi osservatori inerziali. Spiegare il moto di un corpo dal punto di vista di due osservatori uno inerziale e uno non inerziale Analizzare le caratteristiche del moto di un proiettile e saper ricavare le equazioni che descrivono tale moto Comprendere il significato di forza centripeta e forza centrifuga e la loro differenza Analizzare le caratteristiche del moto armonico Saper risolvere problemi relativi ai moti nel piano Il principio di relatività galileiana: le trasformazioni di Galileo, l ambito di validità delle trasformazioni di Galileo Forze e moti Il moto parabolico, il moto circolare uniforme, la velocità angolare, accelerazione centripeta. La forza centripeta e la forza centrifuga apparente. Il moto armonico di laboratorio: moto armonico di feedback. Libro di testo. Laboratorio di Fisica Uso di software specifici. Mezzi audiovisivi, informatici e di laboratorio. Esercizi diretti all intensificazione degli elementi indispensabili per il raggiungimento degli obiettivi. Relazioni di laboratorio Per l attribuzione del voto degli elaborati scritti e delle verifiche orali, si utilizzeranno griglie elaborate dal dipartimento disciplinare

3 MODULO: PRINCIPI DI CONSERVAZIONE ore 16 Osservare ed identificare i fenomeni. Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l esperimento è inteso come dell affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione dei modelli. Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione Comprendere i concetti di lavoro, potenza ed energia. Calcolare energia cinetica e potenziale. Applicare il teorema dell energia cinetica. Distinguere forze conservative e non conservative. Applicare il principio di conservazione dell energia meccanica. Calcolare la quantità di moto Applicare il principio di conservazione della quantità di moto. Applicare il teorema dell impulso. Analizzare gli urti su una retta e obliqui. Comprendere il concetto di centro di massa. Calcolare il momento angolare. Analizzare la conservazione e la variazione del momento angolare. Calcolare il momento d inerzia e l energia cinetica di un corpo rigido in rotazione Analizzare il moto di un liquido in una conduttura applicando l equazione di continuità. Ricavare l equazione di Bernoulli dal principio di conservazione dell energia. Analizzare l effetto Venturi. Analizzare gli effetti dell attrito nei fluidi Il lavoro e l energia Il lavoro e la potenza. Forze conservative e non conservative. Energia cinetica. Teorema dell energia cinetica. Energia potenziale gravitazionale e elastica. Conservazione dell energia meccanica. La quantità di moto e il momento angolare Conservazione della quantità di moto.impulso di una forza. Teorema dell impulso.gli urti su una retta e gli urti obliqui.il centro di massa. Il momento angolare.conservazione e variazione del momento angolare.il momento d inerzia. Energia cinetica di un corpo rigido in rotazione La dinamica dei fluidi La corrente di un fluido. La portata. Equazione di continuità. Equazione di Bernoulli. L effetto Venturi. L attrito nei fluidi, legge di Stokes.La caduta in un fluido di laboratorio: verifica dei principi di conservazione. di feedback. Libro di testo, e-book, laboratorio di fisica Test a risposta multipla. Quesiti a risposta aperta. Presentazioni multimediali. Per l attribuzione del voto degli elaborati scritti e delle verifiche orali, si utilizzeranno griglie elaborate dal dipartimento disciplinare

4 MODULO: GRAVITAZIONE ore 10 Osservare ed identificare i fenomeni. Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l esperimento è inteso come dell affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione dei modelli. Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione Analizzare le caratteristiche e l evoluzione dei modelli geocentrici e dei modelli eliocentrici Utilizzare le leggi di Keplero per calcolare i periodi di rivoluzione e i raggi delle orbite dei pianeti. Comprendere il significato della legge di Gravitazione Universale Ricavare il valore della costante G Comprendere la differenza tra massa gravitazionale e massa inerziale. Analizzare le orbite dei satelliti Ricavare le leggi di Keplero dai principi della dinamica e dalla legge di gravitazione universale. Comprendere i concetti di campo gravitazionale e energia potenziale gravitazionale. Calcolare la velocità di fuga da un pianeta. Le leggi di Keplero. La legge di gravitazione universale. Il valore di G. Massa inerziale e massa gravitazionale. Il moto dei satelliti.deduzione delle leggi di Keplero. Il campo gravitazionale. Energia potenziale gravitazionale. Velocità di fuga da un pianeta di laboratorio virtuale. di feedback. Libro di testo, e-book, laboratorio di fisica Test a risposta multipla. Quesiti a risposta aperta. Presentazioni multimediali. Per l attribuzione del voto degli elaborati scritti e delle verifiche orali, si utilizzeranno griglie elaborate dal dipartimento disciplinare

5 MODULO: TERMODINAMICA (33 ore) 1.Osservare e identificare fenomeni. 2. Fare esperienza e rendere ragione dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l esperimento è inteso come dell affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli 3. Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua risoluzione. 4. Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive. Analizzare le modalità di propagazione del calore e determinare i cambiamenti che manifestano i corpi quando sono sottoposti a variazione termica Individuare i meccanismi di trasmissione del calore. Distinguere tra capacità termica e calore specifico di un corpo. Formalizzare la legge fondamentale della calorimetria. Identificare il calore come energia in transito. Individuare le grandezze che descrivono lo stato di un gas. Analizzare le trasformazioni di un gas e le leggi che le descrivono Riconoscere le caratteristiche che identificano un gas perfetto. Ricavare l equazione di stato del gas perfetto Indicare la natura delle forze intermolecolari. Acquisire il concetto di mole e il numero di Avogadro. Inquadrare il concetto di temperatura dal punto di vista microscopico. Identificare l energia interna dei gas perfetti e reali. Indicare il segno dell energia interna nei diversi stati di aggregazione molecolare. Temperatura e calore Dilatazione lineare, propagazione del calore, capacità termica e calore specifico. Trasformazioni di un gas Le leggi di Gay-Lussac, la legge di Boyle. Il gas perfetto, atomi e molecole, la mole e il numero di Avogadro, l equazione di stato del gas perfetto. Modello microscopico della materia Il moto browniano, la temperatura dal punta di vista microscopico, l equipartizione dell energia,la velocità quadratica media, la distribuzione di Maxwell, l energia interna, l equazione di stato per i gas reali. Il primo principio della termodinamica Gli scambi di energia, energia interna di un sistema fisica,trasformazioni reali e quasistatiche,il lavoro termodinamico,enunciato del primo principio, applicazioni del primo principio alle trasformazioni dei gas, calori specifici dei gas perfetti, le trasformazioni adiabatiche Il secondo principio della termodinamica Le macchine termiche,enunciato di Kelvin,enunciato di di laboratorio: verifica della dilatazione termica, esperienze virtuali di feedback. Libro di testo. Laboratorio di Fisica: Uso di software specifici. Mezzi audiovisivi, informatici e di laboratorio. Esercizi diretti all intensificazione degli elementi indispensabili per il raggiungimento degli obiettivi. Per l attribuzione del voto degli elaborati scritti e delle verifiche orali, si utilizzeranno griglie elaborate dal dipartimento disciplinare

6 Rappresentare il modello microscopico del gas perfetto. Formulare il teorema di equipartizione dell energia. Ragionare in termini di distribuzione maxwelliana delle velocità. Analizzare le differenze tra gas perfetti e reali dal punto di vista microscopico. Esaminare gli scambi di energia tra i sistemi e l ambiente. Formulare il concetto di 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 l aumento di temperatura di un gas in funzione delle modalità con cui avviene il riscaldamento. Formalizzare il principio zero della termodinamica, le equazioni relative alle diverse trasformazioni termodinamiche e l espressione dei 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. Indicare le condizioni necessarie per il funzionamento di una macchina termica. Analizzare il rapporto tra il lavoro totale prodotto dalla macchina e la quantità di calore assorbita. Formulare il secondo principio della termodinamica, distinguendo i vari enunciati Formalizzare il teorema di Clausius,equivalenza dei due enunciati, terzo enunciato, trasformazioni reversibili e irreversibili, teorema di Carnot,il ciclo di Carnot, il frigorifero Entropia e disordine La disuguaglianza di Clausius, l entropia funzione di stato,entropia in un sistema isolato e non isolato,energia ordinata e energia disordinata, equazione di Boltzmann per l entropia, il terzo principio della termodinamica

7 Carnot e dimostrarne la validità. Osservare la qualità delle sorgenti di calore. Confrontare l energia ordinata a livello macroscopico e l energia disordinata a livello microscopico. Identificare gli stati, macroscopico e microscopico, di un sistema. Enunciare e dimostrare la disuguaglianza di Clausius. Esaminare l entropia di un sistema isolato in presenza di trasformazioni reversibili e irreversibili. Discutere l entropia di un sistema non isolato. Discutere la relazione tra il grado di disordine di un microstato e la sua probabilità di realizzarsi spontaneamente.