Istituto Superiore Cigna Baruffi Garelli, MONDOVI. PROGRAMMA SVOLTO DI FISICA - CLASSE 2^ A EE - Anno scolastico 2014/15

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1 Istituto Superiore Cigna Baruffi Garelli, MONDOVI PROGRAMMA SVOLTO DI FISICA - CLASSE 2^ A EE - Anno scolastico 2014/15 INSEGNANTI: Massimo Morandini () - Renato Griseri () Testo adottato: "Dentro la fisica, vol. 2" di Antonio Caforio Aldo Ferilli, Le Monnier Scuola. UNITÀ 1: TEMPERATURA E CALORE Temperatura ed equilibrio termico. Scale termometriche: la scala Celsius e la scala Kelvin. Il calore come forma di energia. Il calore specifico e la capacità termica. I metodi di propagazione del calore: conduzione (formula di Fourier), convezione, irraggiamento (senza formula). La temperatura di equilibrio tra due corpi a contatto. Il calorimetro. Passaggi di stato e calori latenti. Esperienza dimostrativa sul calorimetro. Calcolo del calore specifico del ferro e dell'alluminio. Esperienza dimostrativa sui moti convettivi nei fluidi (acqua e aria). UNITÀ 2: I GAS PERFETTI L'unità di massa atomica, la mole e il numero di Avogadro. Sistemi termodinamici: le variabili di stato (aspetti microscopici e macroscopici) e l'equilibrio termodinamico. Trasformazioni isobare, isocore e isoterme di un gas perfetto. La legge di Boyle. La prima e seconda legge di Gay-Lussac. Rappresentazione sul piano volume-pressione delle leggi dei gas perfetti. La legge dei gas perfetti. La teoria cinetica dei gas (solo aspetti qualitativi sull'interpretazioni microscopica della pressione e della temperatura). Esperienza dimostrativa: verifica sperimentale della legge di Boyle.

2 UNITÀ 3: LA TERMODINAMICA Le trasformazioni termodinamiche. Trasformazioni reversibili e irreversibili. Rappresentazione grafica delle trasformazioni reversibili di un gas perfetto nel grafico volume-pressione. L'energia interna di un gas perfetto. Il lavoro termodinamico. Trasformazioni adiabatiche e cicliche. Il primo principio della termodinamica. Enunciato generale e sua applicazione alle trasformazioni termodinamiche. Le macchine termiche (cenni). Il ciclo di Otto. Il secondo principio della termodinamica: enunciati di Kelvin e Clausius. Esperienza dimostrativa: il motore a quattro tempi. Funzionamento del motore delle automobili: il ciclo di Otto e le fasi del motore a benzina. UNITÀ 4: LA CARICA E IL CAMPO ELETTRICO La carica elettrica e le interazioni tra corpi elettrizzati. Il modello atomico (ripasso). Le cariche elementari. Il principio di conservazione della carica elettrica. Conduttori e isolanti. Gli elettroni di conduzione. L'elettrizzazione per contatto e per strofinio. L'induzione elettrostatica e l'elettrizzazione per induzione. La polarizzazione degli isolanti. La legge di Coulomb nel vuoto. Forze su una carica: il principio di sovrapposizione. La costante dielettrica di un mezzo. La legge di Coulomb in un mezzo. Il campo elettrico. Definizione e concetto di campo vettoriale. Rappresentazione grafica del campo elettrico: le linee di forza del campo. Il campo elettrico generato da una carica puntiforme nel vuoto e in un mezzo: intensità e linee di campo. Il campo elettrico generato da più cariche puntiformi: il principio di sovrapposizione. Il campo elettrico generato da due cariche puntiformi vicine tra loro: linee di campo. Il campo elettrico uniforme. Il lavoro per spostare una carica immersa in un campo elettrico (casi di spostamento parallelo o perpendicolare alle linee di forza del campo). Energia potenziale elettrica. Il potenziale elettrico e la differenza di potenziale. Relazione tra differenza di potenziale e campo elettrico. Concetto di campo conservativo applicato al campo elettrico. Il condensatore a facce piane e parallele. La capacità elettrica.

3 Esperienza dimostrativa: fenomeni elettrici in conduttori e isolanti (elettrizzazione per strofinio e per contatto, induzione e polarizzazione). L'elettroscopio a foglie e a indice. Il "cucchiaio elettrico". Esperienza dimostrativa: visualizzazione delle linee di forza del campo elettrico generato da singole cariche puntiformi e da alcune semplici distribuzioni di carica (dipolo, distribuzione lineare, distribuzione circolare, distribuzione "a goccia"). Esperienza dimostrativa: il condensatore piano. Studio della capacità di un condensatore piano in funzione della tensione, della distanza tra le armature, della superficie delle armature e del mezzo tra le armature. UNITÀ 5: LA CORRENTE ELETTRICA La corrente elettrica e la forza elettromotrice. Il generatore elettrico. Intensità e verso della corrente (reale e convenzionale). La resistenza elettrica. La prima legge di Ohm Misure di intensità di corrente e di tensione: l'amperometro e il voltmetro. I circuiti elettrici: schemi e rappresentazione dei principali elementi circuitali. Collegamenti in serie e in parallelo. La potenza elettrica. Fenomeni dissipativi nei conduttori percorsi da corrente. L'effetto Joule (cause microscopiche ed effetti macroscopici). Esperienza a gruppi: funzionamento di amperometro e voltmetro analogici. Portata e fondo scala, sensibilità. Misure di corrente e di tensione. Esperienza a gruppi: verifica sperimentale della prima legge di Ohm. Stesura di relazioni individuali da caricare sulla piattaforma Moodle (il lavoro fa parte del Progetto Iride, nel quale la classe è coinvolta) UNITÀ 6: IL MAGNETISMO Magneti permanenti, analogie e differenze tra poli magnetici e cariche elettriche. Rappresentazione grafiche del campo magnetico: le linee di campo. Campo magnetico generato da magneti lineari e ripiegati a forma di U (linee di campo). Il campo magnetico uniforme. Il campo magnetico terrestre (linee di campo). La bussola. Campi magnetici generati da correnti elettriche. Campo magnetico generato da un filo rettilineo infinito percorso da corrente elettrica (linee di campo e intensità). La regola della mano destra. Campo magnetico generato da una spira circolare percorsa da corrente elettrica (linee di campo). Campo magnetico generato da un solenoide (linee di campo). La forza tra due fili rettilinei paralleli percorsi da corrente elettrica. Cenni al flusso del campo magnetico e alle correnti indotte.

4 Esperienza dimostrativa: visualizzazione delle linee di campo magnetico generato da magneti permanenti, da fili rettilinei percorsi da corrente, e da un solenoide. Esperienza dimostrativa: forza tra due fili rettilinei paralleli percorsi da corrente. Esperienza dimostrativa: interazione tra magneti e correnti elettriche continue. Comportamento di un ago magnetico nei pressi di un filo rettilineo percorso da corrente. La forza su un filo percorso da corrente immerso in un campo magnetico uniforme: l'altalena magnetica. Esperienza dimostrativa: correnti indotte da un flusso di campo magnetico variabile nel tempo. Esperienza dimostrativa: il motore elettrico. Mondovì, 8 giugno 2015 Gli insegnanti Gli allievi

5 INDICAZIONI PER GLI STUDENTI CON DEBITO FORMATIVO Obiettivi minimi Lo studente deve essere in grado di: esporre la definizione delle grandezze fisiche studiate; utilizzare le unità di misura del Sistema Internazionale corrette e conoscere i principali multipli e sottomultipli comunemente usati per ogni grandezza fisica studiata; saper interpretare il testo di un problema scrivendo correttamente i dati (simbolo della grandezza fisica, valore ed unità di misura) e le richieste; risolvere esercizi in cui deve essere applicata una formula diretta oppure una formula inversa; saper esporre in maniera chiara e con un lessico appropriato i fenomeni fisici studiati. Indicazioni metodologiche e lavori da svolgere durante l estate Lo studente dovrà ripassare tutte le unità didattiche svolte, concentrandosi sui concetti chiave dei fenomeni fisici studiati. Di ogni grandezza fisica deve essere chiara la sua definizione, con quale strumento viene misurata e in quale unità di misura è espressa nel Sistema Internazionale. Si consiglia di utilizzare il libro per: ripassare l'unità 13 (tranne il paragrafo 3) svolgere gli esercizi a pag. 323 e seguenti dal n 7 al n 13, n 24 e 30, dal n 31 al n 55 svolgere gli esercizi a pag. 330, n 15 e 18 ripassare l'unità 14 da pag. 332 a pag. 336, da pag. 340 a pag. 342 (quest'ultima senza formule), pag svolgere gli esercizi a pag. 348 e seguenti n 3, 4, 5, 9, da 11 a 25, 28, 30 svolgere gli esercizi a pag. 351 e seguenti n 5, 6, 19 svolgere l'autoverifica (tutta) a pag. 354 ripassare l'unità 15 da pag. 355 a pag. 362 e da pag. 366 a pag. 369 svolgere gli esercizi a pag. 375 e seguenti da n 1 a n 23, da n 31 a 40 svolgere l'autoverifica (tutta) a pag. 382 ripassare l'unità 19 da pag. 474 a pag. 498 (fino alla formula in alto della capacità) svolgere gli esercizi a pag. 503 e seguenti n da 1 a 54 ripassare l'unità 20 da pag. 512 a pag. 517 e paragrafo 4 da pag. 523 a pag. 526 (escluso il kwh) svolgere gli esercizi a pag. 535 e seguenti da n 1 a n 13, da n 28 a n 33, da n 35 a n 37. ripassare l'unità 21 da pag. 548 a pag. 554, pag. 556 e pag svolgere gli esercizi a pag. 567 e seguenti da n 1 a n 18. Si consiglia anche di ripassare tutte le esercitazioni svolte in classe, gli appunti sul quaderno e le relazioni sulle esperienze di laboratorio. Tipologia di prova di recupero del debito L'allievo dovrà superare una prova orale durante la quale gli verrà chiesto sia di rispondere a domande di teoria sia di risolvere problemi. Mondovì, 8 giugno 2015 Gli insegnanti