SCIENTIFICO /SCIENZE APPLICATE ASSE DEI LINGUAGGI

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1 COMPETENZE MINIME DI ASSE Secondo biennio e quinto anno Materia: Fisica LICEO SCIENTIFICO /SCIENZE APPLICATE ASSE DEI LINGUAGGI a) Padroneggiare gli strumenti espressivi ed argomentativi indispensabili per gestire l interazione comunicativa verbale in vari contesti Utilizzare in modo appropriato gli strumenti espressivi, (anche quelli tipici della disciplina) per la comunicazione orale con un linguaggio appropriato, sintetico, articolato con coerenza, logica e pertinenza b) Leggere, comprendere ed interpretare testi scritti di vario tipo Ricavare le informazioni specifiche di disciplina dalla corretta interpretazione del testo in adozione comprendere i linguaggi simbolici c) Produrre testi di vario tipo in relazione ai vari scopi comunicativi produrre schemi e mappe concettuali per sintetizzare informazioni produrre tabelle di dati e grafici d) Utilizzare e produrre testi multimediali utilizzare le tecnologie informatiche nella ricerca di informazioni, nella rielaborazione di dati Individuare ed utilizzare fonti di informazione accreditate tramite un uso consapevole della rete ASSE MATEMATICO a) Utilizzare le tecniche e le procedure del calcolo matematico, rappresentandole anche sotto forma grafica Utilizzare elementi di trigonometria e analisi nell applicazione delle leggi fisiche alla soluzione dei problemi Utilizzare funzioni logaritmiche e esponenziali b) Confrontare ed analizzare figure geometriche, individuando invarianti e relazioni Utilizzare i fondamenti della geometria analitica per lo studio e l applicazione delle leggi fisiche c) Analizzare dati ed interpretarli sviluppando deduzioni e ragionamenti sugli stessi anche con l ausilio di rappresentazioni grafiche, usando consapevolmente gli strumenti di calcolo e le potenzialità offerte da applicazioni specifiche di tipo informatico Analizzare un campione di dati usando gli elementi base del calcolo statistico Leggere i grafici ed individuare la relazione esistente tra le grandezze analizzate ASSE SCIENTIFICO-TECNOLOGICO a) Osservare, descrivere, analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e riconoscere nelle sue varie forme i concetti di sistema e complessità

2 Osservare, descrivere ed analizzare i fenomeni tramite un approccio conoscitivo basato sul rispetto dei fatti e sulla ricerca di un riscontro obiettivo delle proprie ipotesi interpretative eseguire esperimenti in laboratorio applicando i procedimenti tipici dell indagine scientifica, che si articolano in un continuo rapporto tra modello teorico e realtà sperimentale. Utilizzare le tecnologie informatiche per reperire informazioni, eseguire esperimenti, rappresentare graficamente ed elaborare dati, comporre testi scritti, comunicare i risultati del proprio lavoro essere consapevole delle potenzialità e dei limiti di scienza e tecnologia b) Analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati alle trasformazioni di energia a partire dall esperienza essere consapevoli dei possibili impatti sull ambiente naturale dei modi di produzione e di utilizzazione dell energia nell ambito quotidiano c) Essere consapevoli delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie nel contesto culturale e sociale in cui vengono applicate Riconoscere il ruolo della tecnologia nella vita quotidiana ASSE STORICO-SOCIALE a) Comprendere il cambiamento e la diversità dei tempi storici in una dimensione diacronica attraverso il confronto fra epoche e in una dimensione sincronica attraverso il confronto fra aree geografiche e culturali Essere consapevoli della dimensione storica dello sviluppo del pensiero scientifico avendo recepito il carattere dinamico del suo evolversi Individuare i momenti significativi e gli strumenti che hanno caratterizzato lo sviluppo tecnicoscientifico nel corso della storia b) Collocare l esperienza personale in un sistema di regole fondato sul reciproco riconoscimento dei diritti garantiti dalla Costituzione, a tutela della persona, della collettività e dell ambiente adottare nella vita quotidiana comportamenti responsabili per la tutela e il rispetto delle persone e dell ambiente stabilire rapporti di collaborazione e di apprendimento con i compagni e gli insegnanti

3 CLASSE III Comprendere e interpretare un diagramma orario Distinguere i concetti di posizione e spostamento nello spazio. Comprendere il concetto di sistema di riferimento. Distinguere tra grandezze scalari e vettoriali. Saper scomporre un vettore nelle sue componenti. Ragionare in termini di grandezze cinematiche lineari e angolari (s,v,α,ω). Riconoscere 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 altri più semplici. Identificare i sistemi di riferimento inerziali. Individuare l'ambito di validità delle trasformazioni di Galileo. Formalizzare il secondo principio della dinamica. Analizzare l'interazione fra due corpi per pervenire alla formulazione del terzo principio della dinamica Individuare il ruolo della forza centripeta nel moto circolare uniforme. Analizzare il concetto di forza apparente. Identificare il concetto di vincolo. Analizzare il moto dei sistemi complessi con il ricorso al diagramma delle forze. Osservare il moto di una massa attaccata a una molla e di un pendolo che compie piccole oscillazioni. Mettere in relazione l applicazione di una forza su un corpo e lo spostamento conseguente. Moti in più dimensioni: posizione e distanza La velocità in relazione alla traiettoria Accelerazione centripeta e tangenziale principio di indipendenza dei moti simultanei moto parabolico moto circolare uniforme Moto armonico Il principio d'inerzia Sistemi di riferimento inerziali. Il principio di relatività galileiana Il secondo principio della dinamica. Il terzo principio della dinamica Forza peso Forza centripeta Forze apparenti Forze vincolari Il diagramma delle forze Il lavoro di una forza La potenza L'energia cinetica Forze conservative e non MOTI NEL PIANO I PRINCIPI DELLA DINAMICA E LA RELATIVITA GALILEIANA APPLICAZIONI DEI PRINCIPI DELLA DINAMICA IL LAVORO E L ENERGIA

4 Analizzare la relazione tra lavoro prodotto e intervallo di tempo impiegato. Identificare le forze conservative e le forze non conservative. Formulare il principio di conservazione dell energia meccanica e dell energia totale Identificare i vettori quantità di moto di un corpo e impulso di una forza. Creare piccoli esperimenti che indichino quali grandezze all interno di un sistema fisico si conservano. Ragionare in termini di forza d urto. Definire la legge di conservazione della quantità di moto in relazione ai principi della dinamica. Affrontare il problema degli urti, su una retta. Descrivere i moti dei corpi celesti e individuare la causa dei comportamenti osservati. Analizzare il moto dei satelliti e descrivere i vari tipi di orbite. Mettere in relazione fenomeni osservati e leggi fisiche. Formulare la legge di gravitazione universale. Mettere in relazione la forza di gravità e la conservazione dell energia meccanica. Studiare il moto dei corpi in relazione alle forze agenti. Ragionare sull attrito nei fluidi. Analizzare il moto di un liquido in una conduttura. Esprimere il teorema di Bernoulli, sottolineandone l aspetto di legge di conservazione. Ragionare sul movimento ordinato di un fluido. Riconoscere a cosa può essere assimilato il sistema idrico di un acquedotto. L'energia potenziale gravitazionale, elastica Conservazione dell'energia meccanica La quantità di moto e la sua conservazione L'impulso di una forza. I principi della dinamica e la legge di conservazione della quantità di moto Urti Le leggi di Kepler La gravitazione universale Massa gravitazionale e inerziale Il moto dei satelliti Il campo gravitazionale l'energia potenziale gravitazionale La forza di gravità e la conservazione dell'energia meccanica La corrente in un fluido l'equazione di continuità L'equazione di Bernoulli L'effetto Venturi L'attrito in un fluido La caduta in un fluido LA QUANTITA DI MOTO LA GRAVITAZIONE LA DINAMICA DEI FLUIDI

5 CLASSE IV Esaminare gli scambi di energia tra i sistemi e l ambiente. Indicare le variabili che identificano lo stato termodinamico di un sistema. Interpretare il primo principio della termodinamica alla luce del principio di conservazione dell energia. Esaminare le possibili, diverse, trasformazioni termodinamiche. Formalizzare il principio zero della termodinamica, le equazioni relative alle diverse trasformazioni termodinamiche e l espressione dei calori specifici del gas perfetto. Applicare le relazioni appropriate in ogni singola e diversa trasformazione di stato. Sistema termodinamico. Principio zero della temodinamica Trasformazioni irreversibili e reversibili Lavoro termodinamico Funzioni di stato I principio della Termodinamica Proprietà delle trasformazioni termodinamiche Calori specifici IL PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA Analizzare come sfruttare l espansione di un gas per produrre lavoro. 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. Formulare il terzo enunciato del secondo principio. Formalizzare il teorema di Carnot Descrivere il funzionamento delle macchine termiche di uso quotidiano nella vita reale. Discutere l entropia di un sistema isolato e non. Macchine termiche e loro rendimento Enunciati del secondo principio Ciclo e teorema di Carnot Principio di funzionamento di frigoriferi e motori Diseguaglianza di Clausius e principio dell aumento dell Entropia IL SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

6 Analizzare le grandezze caratteristiche di un onda. Capire cosa accade quando due, o più, onde si propagano contemporaneamente nello stesso mezzo materiale. Ragionare sul principio di sovrapposizione e definire l interferenza costruttiva e distruttiva Formalizzare il concetto di onda armonica.e quello di onde coerenti. Capire l origine del suono. Analizzare le onde stazionarie. Analizzare il fenomeno dei battimenti. Formalizzare il concetto di modo normale di oscillazione. Riconoscere l importanza delle applicazioni dell effetto Doppler in molte situazioni della vita reale. Definire lunghezza d onda, periodo, frequenza e velocità di propagazione di un onda. Definire le condizioni di interferenza, costruttiva e distruttiva, nel piano e nello spazio Caratteristiche del suono Limiti di udibilità Battimenti Effetto Doppler ONDE MECCANICHE Analizzare i comportamenti della luce nelle diverse situazioni. Analizzare la relazione tra lunghezza d onda e colore. Teoria corpuscolare e teoria ondulatoria. Interferenza costruttiva e distruttiva. Diffrazione. OTTICA FISICA Riconoscere che alcuni oggetti sfregati con la lana possono attirare altri oggetti leggeri. Studiare il modello microscopico della materia. Riconoscere che la forza elettrica dipende dal mezzo nel quale avvengono i fenomeni elettrici. Formalizzare le caratteristiche della forza di Coulomb. Formalizzare il principio di sovrapposizione. Analizzare il campo elettrico generato da distribuzioni di cariche con particolari simmetrie. Interazione fra i due tipi di carica. Principio di conservazione della carica elettrica. Proprietà dei conduttori e isolanti. Proprietà della forza elettrica. Concetto di campo. Teorema di Gauss e sue applicazioni. Caratteristiche del campo elettrico di una carica puntiforme e dei campi generati da conduttori carichi in equilibrio. ELETTROSTATICA LEGGE DI COULOMB E CAMPO ELETTRICO

7 Formalizzare il principio di sovrapposizione dei campi elettrici. CLASSE V ABILITÀ CONOSCENZE COMPETENZE Comprensione e applicazione del concetto di campo conservativo. Risoluzione di semplici problemi. Comprendere e applicare la nozione di capacità. Comprendere e applicare la nozione di conservazione dell energia. Risoluzione di semplici problemi. Comprendere il fenomeno della corrente elettrica. Descrivere le trasformazioni di energia in un circuito elettrico. Studiare il circuito RC per analizzare un processo transitorio cioè il passaggio da una situazione a regime stazionario ad un altra. Descrivere le proprietà del campo magnetico Spiegare l andamento del campo geomagnetico Rappresentare graficamente le linee di campo magnetico generato da correnti elettriche Descrivere alcune applicazioni della forza di Lorentz Energia potenziale e potenziale nel campo uniforme e in quello di una carica puntiforme. Circuitazione del campo elettrostatico. Capacità di un conduttore sferico Capacità di un condensatore. Lavoro di carica di un condensatore. Densità di energia del campo elettrico Condensatori in serie e in parallelo Intensità di corrente. Prima e seconda legge di Ohm. Forze elettromotrice e resistenza interna di un generatore. Circuiti elettrici. Primo e secondo principio di Kirchhoff. Resistenze in serie e in parallelo. Trasformazioni di energia nei circuiti elettrici: effetto Joule. Potenza elettrica Corrente di corto circuito. Amperometro. Voltmetro. Campo magnetico. Geomagnetismo. Definizione del vettore induzione magnetica. Forza di Lorentz. Moto di una carica puntiforme in un campo magnetico uniforme. ENERGIA POTENZIALE, POTENZIALE E CIRCUITAZIONE DEL CAMPO ELETTROSTATICO CAPACITA E CONDENSATORI CIRCUITI ELETTRICI IN CORRENTE CONTINUA CAMPO MAGNETICO

8 Definire la forza agente su un conduttore percorso da corrente immerso in un campo magnetico Definire B prodotto da correnti elettriche Descrivere le azioni reciproche di due conduttori rettilinei percorsi da corrente Descrivere qualitativamente i campi magnetici nella materia Risolvere problemi anche con l utilizzo dell analisi matematica. Analizzare sperimentalmente alcuni effetti dell induzione elettromagnetica Spiegare il significato della legge di Farady-Neumann e della legge di Lenz Risolvere problemi anche con l utilizzo dell analisi matematica. Spiegare il significato delle equazioni di Maxwell Classificare le radiazioni elettromagnetiche in base alle modalità di produzione. Descrivere qualitativamente le interazioni delle onde e.m. con la materia in base alle diverse frequenze. Descrivere e discutere l esperimento di Michelson-Morley. Formulare gli assiomi della relatività ristretta. Comprendere il concetto di intervallo di tempo proprio. Descrivere la contrazione delle lunghezze e definire la lunghezza propria. Formulare e discutere le espressioni dell energia totale, della massa e della quantità di moto in meccanica relativistica. Legge di Biot-Savart. Teorema di Ampére e sue applicazioni. Teorema di Gauss per il campo magnetico. Forza magnetica agente su un conduttore percorso da corrente. Forza agente tra due fili rettilinei percorsi da corrente. Definizione di ampere. Momento di forza agente su una spira percorsa da corrente. Esperimenti di Faraday sulle correnti indotte. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday-Neuman e legge di Lenz. Induttanza. Autoinduzione. Densità di energia del campo magnetico. Corrente di spostamento e campi elettrici indotti. Equazioni di Maxwell. Natura delle onde elettromagnetiche. Lo spettro elettromagnetico. Calcolo della velocità della luce. L energia trasportata dalle onde elettromagnetiche. Esperimento di Michelson e Morley Postulati della relatività ristretta Trasformazioni di Lorentz Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze Relatività della simultaneità Spazio di Minkowsky Composizione delle velocità Massa, energia e quantità di moto Equivalenza massa-energia INDUZIONE ELETROMAGNETICA EQUAZIONI DI MAXWELL E ONDE ELETTROMAGNETI CHE RELATIVITA RISTRETTA

9 Analizzare l esperimento di Millikan e discutere la quantizzazione della carica elettrica. Illustrare la legge di Wien. Illustrare l ipotesi di Planck Mettere a confronto il modello planetario dell atomo e il modello di Bohr. Esprimere i livelli energetici di un elettrone nell atomo di idrogeno. Illustrare il dualismo onda-corpuscolo e formulare la relazione di de Broglie. Illustrare le due forme del principio di indeterminazione di Heisenberg. Enunciare e discutere il principio di sovrapposizione delle funzioni d onda. Esperienza di Millikan. Corpo nero Effetto fotoelettrico. Effetto Compton Modello di Bohr. Funzione d onda e principio d indeterminazione MECCANICA QUANTISTICA