FISICA - PROGRAMMAZIONE 4 ANNO SCIENTIFICO

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1 FISICA - PROGRAMMAZION 4 ANNO SCINTIFICO UNITA DIDATTICH PRIODO OR DI LZION MODULO 1 Descrivere e interpretare la materia e la sua fenomenologia Temperatura e legge empirica dei gas 1 trimestre 8 Modello microscopico cinetico della materia Scambi di energia ed equilibro termico 1 trimestre 8 1 trimestre 8 MODULO 2 Il principio di conservazione e le leggi della termodinamica Primo principio della termodinamica 1/2 pentamestre 8 Secondo principio della termodinamica Modello macroscopico e microscopico del secondo principio della termodinamica 2 pentamestre 8 2 pentamestre 8 MODULO 3 Interpretare la luce e la sua fenomenologia Descrizione matematica di alcuni fenomeni ondulatori (onde in una corda, onde d acqua, fenomenologia del suono) 2 pentamestre 8 Modelli fisici della luce 2 pentamestre 8 MODULO 4 Descrivere e interpretare l'interazione elettrica e magnetica Fenomenologia della carica elettrica e dei magneti Il modello di campo per descrivere i fenomeni elettrici nergia potenziale e potenziale elettrico Il modello di campo per descrivere i fenomeni magnetici 2 pentamestre 8 2 pentamestre 9 2 pentamestre 9 2 pentamestre 9 TOT. 99

2 MODULO 1 Descrivere e interpretare la materia e la sua fenomenologia (in collegamento con SCINZ) U.D.1 Temperatura e legge empirica dei gas (8 h) STRUMNTI misure di temperatura (termometri, scala Celsius centigrada), equilibrio termico dilatazione termica nei solidi, nei liquidi, nei gas legge empirica dei gas e scala assoluta di temperatura (Kelvin centigrada) descrizione e interpretazione di comuni fenomeni termici /algebrici e con lettura e analisi di grafici. U.D.2 Modello microscopico cinetico della materia (8 h) STRUMNTI modello microscopico cinetico di un gas lontano dai passaggi di stato (il gas perfetto ) distribuzione statistica delle velocità nel modello del gas perfetto, velocità quadratica media interpretazione microscopica della temperatura moto browniano cenni sulla struttura della materia modello microscopico per il raggiungimento dell equilibrio termico e per i passaggi di stato discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici /algebrici e con lettura ed analisi di grafici descrizione, argomentazione e discussione del modello microscopico descrizione, argomentazione e discussione delle letture e filmati presentati a

3 U.D.3 Scambi di energia ed equilibrio termico (8 h) STRUMNTI calore e lavoro come scambi di energia di un sisistema energia interna di un sistema capacità termica e temperatura di equilibrio, calori specifici a pressione costante e a volume costante con interpretazione microscopica passaggi di stato conduttori ed isolanti termici osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e interpretazione: calorimetro delle mescolanze descrizione e interpretazione di comuni fenomeni che coinvolgono scambi di calore/lavoro anche dal punto di vista microscopico /algebrici e con lettura ed analisi di grafici

4 MODULO 2 Il principio di conservazione e le leggi della termodinamica (in collegamento con SCINZ e con MATMATICA) U.D.4 Primo principio della termodinamica (8 h) STRUMNTI trasformazioni termodinamiche nei gas e loro rappresentazione grafica nel piano p-v bilanci energetici con interpretazione microscopica nelle principali trasformazioni quasi-statiche: isocora, isobara, isoterma, adiabatica principio di conservazione dell'energia come ottenere lavoro da un serbatoio di calore: macchina termica descrizione degli scambi energetici nelle trasformazioni dei gas relativi alle principali trasformazioni termodinamiche dei gas, con lettura e anlisi di grafici nel piano p-v U.D.5 Secondo principio della termodinamica (8 h) STRUMNTI trasformazioni reversibili e irreversibili 2 principio della termodinamica, teorema di Carnot macchine reversibili a gas perfetto (rendimento del ciclo di Carnot e del ciclo di Stirling ) descrizione di semplici macchine termiche (pompa di calore, frigorifero, ecc...) attraverso gli scambi energetici e considerazioni su come utilizzare al meglio gli scambi di energia in base al 2 principio della termodinamica verifica orale con: discussione e interpretazione dei bilanci energetici di cicli reversibili e di comuni macchine termiche (pompa di calore, frigorifero) /algebrici e con lettura ed analisi di grafici

5 e dei filmati didattici U.D.6 Modello microscopico e macroscopico del secondo principio della termodinamica (8 h) STRUMNTI Teorema di Clausius e funzione di stato entropia, la variazione di entropia come misura del grado di irreverisibilità delle trasfermazioni che avvengono in un sistema isolato entropia e calcolo delle probabilità: macrostati di volume di un gas e relativi microstati, macrostato di equilibrio, entropia come misura di probabilità esperimento mentale del demone di Maxwell verifica scritta/orale con: descrizione, argomentazione e discussione dei due modelli discussione, interpretazione e risoluzione di problemi numerici/algebrici e con lettura ed analisi di grafici ddescrizione, argomentazione e discussione delle letture fatte a

6 MODULO 3 Interpretare la luce e la sua fenomenologia (in collegamento con MATMATICA) U.D.7 Descrizione matematica di alcuni fenomeni ondulatori Spiegare il movimento con le onde (8 h) STRUMNTI descrizione di un moto ondulatorio e concetto di propagazione di un onda, velocità, periodo, frequenza, lunghezza d onda, lettura di un grafico sinusoidale relativo alle equazioni dell onda, onde trasversali e longitudinali principio di sovrapposizione onde lungo una corda, una molla, onde nell'acqua (descrizione ondulatoria della fenomenologia) pressione dell aria e onde sonore (descrizione ondultoria della fenomenologia), misura dell'intensità sonora onde stazionarie osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e interpretazione: fenomeni ondulatori (corde, molle, suoni, ondoscopio, ecc..) laboratorio informatica: simulazione di una onda progressiva descrizione e interpretazione di comuni fenomeni ondulatori /algebrici e con lettura ed analisi di grafici (sinusoidali e logaritmici) descrizione, argomentazione e discussione dei filmati U.D.8 Modelli fisici della luce (8 h) STRUMNTI modello corpuscolare (di Newton) e modello ondulatorio (di Huygens) modello ondulatorio della luce e spiegazione della fenomenologia della luce (riflessione, rifrazione, interferenza e diffrazione) modello ondulatorio e propagazione della luce nel vuoto: onde em (cenni) lo spettro delle frequenze Lezione multimediale osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e interpretazione: figure di diffrazione e di interferenza con il

7 banco ottico descrizione e interpretazione di semplici fenomeni ondulatori descrizione, argomentazione e discussione dei due modelli /algebrici e con lettura ed analisi di grafici descrizione, argomentazione e discussione dei filmati

8 MODULO 4 Descrivere e interpretare l'interazione elettrica e magnetica U.D.9 Fenomenologia della carica elettrica e dei magneti (8 h) STRUMNTI elettrizzazione per strofinio, stati di carica conduttori e isolanti induzione e polarizzazione misura dello stato di carica con elettroscopio conservazione della carica generatori elettrostatici magneti permanenti e magneti artificiali, poli magnetici confronto fenomeni elettrostatici e magnetici il magnetismo terrestre osservazioni ed eseprimenti in laboratorio, loro descrizione e interpretazione: carica per strofinio e per contatto, induzione, elettroscopio, magnetostatica discussione, interpretazione di fenomeni di elettrostatica e magnetostatica risoluzione di problemi numerici U.D.10 Il modello di campo per descrivere i fenomeni elettrici (9 h) il modello newtoniano per interpretare i fenomeni elettrostatici: esperimento di Coulomb, legge di Coulomb e principio di sovrapposizione l'interazione di Coulomb dipende dal mezzo, costanti dielettriche campo elettrico il modello di Faraday per interpretare i fenomeni elettrostatici: le linee di campo flusso del campo elettrico, teorema di Gauss calcolo del campo elettrico di un filo, di una superficie piana, di un condensatore a facce piane e parallele, di una sfera con distribuzione uniforme di carica come esempi di applicazione del teorema di Gauss esperimento di Franklin e distribuzione della carica in un conduttore, densità superficiale di carica in un conduttore in equilibrio elettrostatico (teorema di Coulomb per un sistema di corpi conduttori) esperimento di Millikan e misura della carica elementare

9 STRUMNTI osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e interpretazione: esperimento di Franklin-Faraday /algebrici e con l'utilizzo dei vettori con lettura e analisi di grafici. discussione e spiegazione di configurazioni di linee di campo U.D.11 nergia potenziale e potenziale elettrico (9 h) STRUMNTI Lavoro della forza elettrica ed energia potenziale elettrica il potenziale elettrico e la differenza di potenziale linee di campo, superfici equipotenziali, potenziale calcolo del potenziale elettrico in un campo elettrico uniforme, studio del moto di una carica in un campo uniforme attraverso il pronicipio di conservazione dell'elenrgia, l'elettronvolt circuitazione del campo elettrico capacità di un conduttore, l'elettroscopio come elettrometro calcolo del potenziale e della capacità di una sfera conduttrice isolata calcolo della capacità di un condensatore piano calcolo della capacità di un condensatore cilindrico calcolo del lavoro di carica in un condensatore, energia potenziale di un condensatore correnti elettriche stazionarie e non, generatori di forza elettromotrice osservazioni ed eseprimenti in laboratorio, loro descrizione e interpretazione: semplici circuiti in CC /algebrici con lettura e analisi di grafici.

10 U.D.12 Il modello di campo per descrivere i fenomeni magnetici (9 h) STRUMNTI Campo magnetico e linee di campo per interpretare i fenomeni magnetici in anaolgia con il modello di campo elettrico confronto tra campo magnetico e campo elettrico Interazione tra magneti e correnti la corrente elettrica come sorgente di campo magnetico forza di Lorentz e campo magnetico campo magnetico prodotto da correnti stazionarie forza agente su di un filo in presenza di campo magnetico, l'ampere flusso del campo magnetico, teormea di Gauss per il magnetismo circuitazione del campo magnetico calcolo del campo magnetico di un solenoide e di una carica in moto come applicazione della circuitazione del campo magnetico un modello per spiegare le proprietà magnetiche della materia osservazioni ed esperimenti in laboratorio, loro descrizione e interpretazione: esperienza di Oersted /algebrici e con l'utilizzo dei vettori con lettura e analisi di grafici. discussione e spiegazione di configurazioni di linee di campo