ISTITUTO DI ISTRUZIONE SUPERIORE STATALE IRIS VERSARI - Cesano Maderno (MB) PIANO DI LAVORO DEL PROFESSORE Indirizzo: LICEO SCIENTIFICO MATERIA: FISICA ANNO SCOLASTICO 2018/2019 PROF. GIANLUCA TRESOLDI Classe 5AS ELENCO DELLE UNITA DIDATTICHE/MODULI N 1 Elettrostatica 2 Elettrodinamica 3 Magnetismo Moduli 4 Onde elettromagnetiche 15 5 Meccanica quantistica 15 6 Relatività 15 7 Astrofisica 10 Totale delle ore di attività 90 Durata in ore 5 15 15. data di presentazione: 27-10-2018 Firma Gianluca Tresoldi Mod DID 14/3 Pdl del 10/09/2012 1
U1 Elettrostatica - Richiami Calcolo algebrico e vettoriale. Meccanica. 5 ore METODOLOGIA E STRUMENTI C4 Interpretare i fenomeni reali nella loro globalità e connettere ambiti A1 Usare correttamente le unità di misura ed eseguire controlli A2 Distinguere tra campo scalare e vettoriale. A3 Calcolare la forza tra cariche elettriche. A4 Riconoscere analogie e differenze tra campo elettrico e gravitazionale. A5 Determinare il campo elettrico in un punto in semplici situazioni A6 Possedere i concetti energetici legati ai campi elettrico e gravitazionale Richiami sul concetto di carica elettrica e di interazione colombiana. Campo elettrostatico: vettore E, linee di campo. Principio di sovrapposizione. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrostatico. Relazione tra potenziale e campo. Superfici equipotenziali. Analogie e differenze fra campo gravitazionale e campo elettrico. Campo uniforme e campo centrale. Moti di cariche elettriche. Atomo di idrogeno; primi modelli atomici: Thomson, Rutherford. Energia di ionizzazione. Urto coulombiano tra cariche. Lezioni aperte e frontali. Approfondimenti storici. Strumenti: libro di testo, calcolatrice, applet e simulazioni. necessario, sarà ripetuta più volte per favorire una maggiore comprensione delle stesse. qualora se ne ravvisasse la necessità, attività di recupero in itinere. Mod DID 14/3 Pdl del 10/09/2012 2
U2 ELETTRODINAMICA Calcolo algebrico e vettoriale. Meccanica. Termodinamica. METODOLOGIA E STRUMENTI C4 Interpretare i fenomeni reali nella loro globalità e connettere ambiti A1 Usare correttamente le unità di misura ed eseguire controlli A2 Comprendere la conduzione elettrica nei metalli. A3 Descrivere e spiegare il comportamento elettrico dei componenti di un circuito. A4 Calcolare la capacità equivalente nei collegamenti in serie e in parallelo. A5 Calcolare la resistenza equivalente nei collegamenti in serie e in parallelo. A6 Risolvere circuiti elettrici resistivi semplici e complessi. Corrente elettrica. Velocità di deriva. Modello di Drude. Deduzione delle leggi di Ohm. Dipendenza della resistenza dalla temperatura. C onduttori ed isolanti. Circuiti elettrici. Forza elettromotrice. Resistenze. Condensatori. Capacità elettrica di un conduttore. Lavoro di carica di un condensatore. Energia associata al campo elettrico. Collegamenti in serie e parallelo di resistenze e condensatori. Leggi di Kirchhoff. Potenza. Effetto Joule. Potenziale di estrazione di metalli. Effetto termoionico. Valvole termoioniche: diodi e triodi. Superconduttori. Semiconduttori: modello covalente, modello a bande. Polarizzazione dei dielettrici. Costante dielettrica relativa. Esperienza di Millikan e quantizzazione della carica elettrica. Lezioni aperte e frontali. Approfondimenti storici. Strumenti: libro di testo, calcolatrice, applet e simulazioni. necessario, sarà ripetuta più volte per favorire una maggiore comprensione delle stesse. qualora se ne ravvisasse la necessità, attività di recupero in itinere. Mod DID 14/3 Pdl del 10/09/2012 3
U3 MAGNETISMO Calcolo algebrico, vettoriale, differenziale. Meccanica. Elettrostatica ed elettrodinamica. METODOLOGIA E STRUMENTI appropriate per la soluzione di problemi ed esercizi. A1 Usare correttamente le unità di misura ed eseguire controlli A2 Descrivere i fenomeni magnetici, e le interazioni tra corrente e campo magnetico. A3 Classificare i materiali secondo le loro proprietà magnetiche. A4 Descrivere e calcolare gli effetti prodotti dal campo magnetico sulle particelle cariche A5 Saper descrivere le principali applicazioni della forza di Lorentz Magneti e loro interazione. Campo magnetico Linee di campo. Interazione corrente-magnete. Forza esercitata da un campo magnetico su filo percorso da corrente. Campo magnetico di un filo rettilineo, indefinito percorso da corrente: legge Biot Savart. Interazione corrente-corrente: legge di Ampére. Definizione dell'unità di misura per la corrente elettrica nel Sistema Internazionale. Permeabilità magnetica del vuoto. Teorema di Ampere. Campo magnetico di una spira circolare e di un solenoide. Flusso di campo magnetico. Teorema di Gauss per il campo magnetico. Momento torcente di un campo magnetico su una spira percorsa da corrente. Motore elettrico. Proprietà magnetiche della materia: materiali diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici e loro effetti su campo magnetico generato da correnti o magneti elementari. Interpretazioni atomiche del magnetismo nella materia: momenti magnetici e magnetone di Bohr. Permeabilità magnetica relativa. Ciclo di isteresi. Magneti permanenti e temporanei. Campo magnetico terrestre. Forza di Lorentz: moti di cariche in un campo B uniforme. Raggi cosmici, fasce di Van Allen, aurore polari. Esperimento di J.J.Thomson: determinazione del valore e/m per l'elettrone. Tubi a raggi catodici. Spettrografo di massa; scoperta degli isotopi. Acceleratori di particelle. Lezioni aperte e frontali. Approfondimenti storici. Strumenti: libro di testo, calcolatrice, applet e simulazioni. necessario, sarà ripetuta più volte per favorire una maggiore comprensione delle stesse. qualora se ne ravvisasse la necessità, attività di recupero in itinere. Mod DID 14/3 Pdl del 10/09/2012 4
U4 ELETTROMAGNETISMO Calcolo algebrico, vettoriale, differenziale. Algebra dei limiti. Meccanica. Onde. Elettrologia, elettrostatica ed elettrodinamica. Interrogazioni orali e/o verifica scritta METODOLOGIA E STRUMENTI appropriate per la soluzione di problemi ed esercizi. A1 Usare correttamente le unità di misura ed eseguire controlli A2 Comprendere il significato della legge di Faraday-Neumann- Lenz. A3 Comprendere la sintesi prodotta dal sistema delle equazioni di Maxwell. A4 Comprendere il meccanismo di generazione delle onde elettromagnetiche mediante dipolo oscillante..a5 Saper descrivere le principali caratteristiche di un onda e.m Fenomeno dell induzione elettromagnetica. Esperienze di Faraday. Legge Faraday-Neumann. Legge Lenz. Corrente indotta, forza elettromotrice indotta, campo elettrico indotto. Correnti di Foucault Autoinduzione, extra correnti di chiusura ed apertura. Induttanza di un circuito Energia del campo magnetico. Produzione di corrente alternata e continua con campi magnetici (alternatori). Trasporto delle correnti; il trasformatore. La corrente di spostamento. Circuitazioni dei campi E e B. Le leggi di Maxwell. Descrizione matematica globale dei fenomeni elettromagnetici. Onde elettromagnetiche e loro generazione. Intensità di un onda e.m e quantità di moto. Interazione della radiazione elettromagnetica con la materia. Spettro elettromagnetico. La luce come onda elettromagnetica. Lezioni aperte e frontali. Approfondimenti storici. Strumenti: libro di testo, calcolatrice, applet e simulazioni. necessario, sarà ripetuta più volte per favorire una maggiore comprensione delle stesse. qualora se ne ravvisasse la necessità, attività di recupero in itinere. Mod DID 14/3 Pdl del 10/09/2012 5
U5 MECCANICA QUANTISTICA Calcolo algebrico e vettoriale. Calcolo differenziale ed integrale. Onde. Meccanica. Elettromagnetismo. METODOLOGIA E STRUMENTI A1 Usare correttamente le unità di misura ed eseguire controlli A2 Sapere distinguere gli aspetti corpuscolari e ondulatori della materia e della luce. Inquadramento storico-culturale sulla natura della luce. Modello corpuscolare ed ondulatorio. Confronto delle interpretazioni corpuscolare ed ondulatoria dei principali fenomeni ottici. Teoria quantistica di Planck. Atomo di Bohr. Regole quantizzazione atomo di Bohr. Numeri quantici. Corpo nero. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Dualismo onda-corpuscolo nell atomo di Bohr. Dualismo onda-corpuscolo nella materia. Esperimenti di interferenza e diffrazione. Ipotesi di de Broglie. Principio di complementarietà. Principio di indeterminazione di Heisenberg. Effetto Tunnel. Interpretazioni della Meccanica Quantistica. Lezioni aperte e frontali. Approfondimenti storici. Strumenti: libro di testo, calcolatrice, applet e simulazioni. necessario, sarà ripetuta più volte per favorire una maggiore comprensione delle stesse. qualora se ne ravvisasse la necessità, attività di recupero in itinere. Mod DID 14/3 Pdl del 10/09/2012 6
U6 RELATIVITA RISTRETTA E GENERALE Calcolo algebrico e vettoriale. Calcolo differenziale ed integrale. Onde. Meccanica. Elettromagnetismo. METODOLOGIA E STRUMENTI A1 Usare correttamente le unità di misura ed eseguire controlli A2 Comprendere il significato delle trasformazioni di Lorentz e le loro conseguenze. A3 Comprendere la revisione del concetto di massa ed energia A4 Cogliere i principi base della relatività generale. Trasformazioni di Galileo. Invarianza delle leggi della meccanica. Il problema delle equazioni di Maxwell. Postulati della relatività ristretta. Deduzione delle trasformazioni di Lorentz. Interpretazione grafica delle trasformazioni di Lorentz. Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze. Tetravettore velocità. Energia relativistica. Energia di massa a riposo. Paradossi relativistici. Prove sperimentali della relatività ristretta. Effetto Doppler relativistico Principio di equivalenza. Concetti qualitativi legati all equazione di Einstein. Buchi neri di Schwartzschild e di Kerr. Estensioni cosmologiche. Lezioni aperte e frontali. Approfondimenti storici. Strumenti: libro di testo, calcolatrice, applet e simulazioni. necessario, sarà ripetuta più volte per favorire una maggiore comprensione delle stesse. qualora se ne ravvisasse la necessità, attività di recupero in itinere. Mod DID 14/3 Pdl del 10/09/2012 7
U7 Astrofisica (modulo opzionale) Calcolo algebrico e vettoriale. Calcolo differenziale ed integrale. Onde. Meccanica. Elettromagnetismo. 10 ore METODOLOGIA E STRUMENTI A1 Usare correttamente le unità di misura ed eseguire controlli A2 Comprendere le principali proprietà fisiche delle stelle. A3 Comprendere il processo di nucleosintesi Struttura di una stella Evoluzione stellare Diagramma H.R. Nucleosintesi Struttura delle galassie. Aspetti osservativi. Lezioni aperte e frontali. Approfondimenti storici. Strumenti: libro di testo, calcolatrice, applet e simulazioni. necessario, sarà ripetuta più volte per favorire una maggiore comprensione delle stesse. qualora se ne ravvisasse la necessità, attività di recupero in itinere. Mod DID 14/3 Pdl del 10/09/2012 8
SCHEMA DISTRIBUZIONE TEMPORALE DEI MODULI/UNITA DIDATTICHE MODULO/UNITA Elettrostatica S ETTEMBRE OTTOBRE NOVEMBRE DICEMBRE GENNAIO FEBBRAIO MARZO APRILE MAGGIO GIUGNO x Elettrodinamica x x Magnetismo x x Onde elettromagnetiche x x Meccanica quantistica x x Relatività ristretta e generale x x Astrofisica x x Mod DID 14/3 Pdl del 10/09/2012 9