Liceo Scientifico G. Galilei Macerata Anno Scolastico 2011-2012 Contratto Formativo Individuale Classe 4 Sez. G Materia: FISICA Docente: ANGELO ANGELETTI 1. ANALISI DELLA CLASSE Conoscenze Competenze Comportamento sociale e di lavoro Sono più che sufficienti. Generalmente più che sufficienti Comportamento sociale adeguato. Comportamento di lavoro accettabile I prerequisiti richiesti sono: tutti i moduli e le unità didattiche svolte negli anni passati: in particolare i moduli sulla termologia e sull ottica svolti nel secondo anno. Risulta che mediamente i prerequisiti richiesti sono in possesso di tutti degli alunni. 2. MODULI PROPOSTI PER L ANNO SCOLASTICO 2010-2011 Quadro riassuntivo TITOLO MODU- LO Termodinamica Onde e oscillazioni OBIETTIVI FONDAMENTALI Descrive le leggi dei gas perfetti Enunciare il primo principio della termodinamica Calcolare lavoro, calore e energia interna nelle trasformazioni isoterme, isocore, isobare, adiabatiche Enunciare il secondo Principio della Termodinamica: enunciati di Clausius e i Kelvin Enunciare il concetto di entropia Calcolare l entropia nelle trasformazioni isoterme, isocore, isobare, adiabatiche. Descrivere anche matematicamente le caratteristiche dei moti periodici in particolare del moto armonico semplice Definire l energia potenziale elastica e scrivere la legge di conservazione dell energia Definire ampiezza, periodo, frequenza e intensità per un onda Enunciare e descrivere, anche matematicamente, i fenomeni di: riflessione, rifrazione, sovrapposizione Descrivere l effetto Doppler non relativistico Enunciare i principi fondamentali dell ottica fisica 1
Elettromagnetismo Descrivere la fenomenologia elementare dell elettrostatica Enunciare la legge di Coulomb Definire il campo elettrico Enunciare il teorema di Gauss e dimostrarlo nel caso di una carica puntiforme e di una superficie sferica Enunciare il teorema di Coulomb Descrivere anche matematicamente il moto di una carica in un campo elettrico uniforme Definire l energia potenziale e il potenziale elettrici e superfici equipotenziali Calcolare il lavoro, l energia potenziale e il potenziale per un campo elettrico uniforme e per il campo elettrico generato da una carica puntiforme Descrivere un condensatore piano e calcolarne la capacità anche in sistemi in serie e in parallelo Dimostrare la relazione che esprime l energia accumulata in un condensatore N.B. ovvero Applicare le definizioni e i principi enunciati è un obiettivo trasversale a tutti i moduli. 3. STRATEGIE E STRUMENTI DIDATTICI ( barrare - -la voce interessata) Strategie didattiche Strumenti Lezione frontale Lezione dialogata Relazioni Lavori di gruppo Discussioni guidate Mappe concettuali Libro di testo Materiale fornito dal docente Materiali multimediali Laboratorio di Fisica Laboratorio di informatica Libro di testo: J. CUTNELL, K. JOHNSON: FISICA ONDE; TERMOLOGIA; ELETTROMA- GNETISMO + CDROM Altri materiali didattici prodotti dal docente sono reperibili alla pagina internet: http://www.angeloangeletti.it/materiali_liceo.htm 2
4. ARTICOLAZIONE DEI CONTENUTI E DEGLI OBIETTIVI SECONDO MODULI O UNITÀ DIDATTICHE MODULO 1 UNITA DIDATTICA 1 Settembre ottobre 2011 Termodinamica: Leggi dei gas Modello di gas perfetto Trasformazioni termodinamiche: isoterme, isocore, isobare, adiabatiche Leggi dei gas: prima legge di Gay-Lussac; seconda legge di Gay-Lussac; legge di Boyle Equazione di stato dei gas perfetti Teoria cinetica dei gas perfetti Dedurre le leggi dei gas dai dati sperimentali Descrivere le trasformazioni termodinamiche: isoterme, isocore, isobare, adiabatiche Enunciare le leggi dei gas Descrivere le caratteristiche di un gas perfetto e dimostrarne l equazione di stato Determinare l energia cinetica media delle particelle di un gas perfetto Definire e calcolare la velocità quadratica media delle particelle di un gas perfetto Esprimere pressione e temperatura di un gas perfetto in funzione dell energia cinetica media delle particelle che lo compongono e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo o u.d. ) Concetto di gas perfetto come approssimazione di un gas reale Equazione di stato dei gas perfetti Natura statistica delle leggi dei gas Significato fisico della temperatura 3
MODULO 1 UNITA DIDATTICA 2 ottobre novembre 2011 Termodinamica: Principi della termodinamica Definizione di sistema termodinamico Trasformazioni quasi-statiche e trasformazioni reversibili Concetto di lavoro applicato ad un sistema termodinamico Calore fornito o sottratto ad un sistema termodinamico, trasformazioni adiabatiche Calore specifico e calore molare Energia interna di un sistema Calcolo di lavoro, calore e energia interna nelle trasformazioni isoterme, isocore, isobare, adiabatiche Primo Principio della Termodinamica Il concetto di macchina termica e rendimento di una macchina termica Macchina termica ideale e ciclo di Carnot Secondo Principio della Termodinamica: enunciati di Clausius e di Kelvin Entropia Calcolo dell entropia nelle trasformazioni isoterme, isocore, isobare, adiabatiche Interpretazione statistica dell entropia L entropia e la freccia del tempo Definire un sistema termodinamico Descrivere le trasformazioni quasi-statiche e le trasformazioni reversibili Definire per un sistema termodinamico: lavoro, calore, variazione di energia interna Calcolare lavoro, calore, variazione di energia interna per le trasformazioni isocore, isobare, isoterme, adiabatiche Descrivere le caratteristiche di una macchina termica Definire e calcolare il rendimento di una macchina termica Descrivere il ciclo di Carnot e calcolare il rendimento di una macchina di Carnot Enunciare il 2 Principio della Termodinamica nelle formulazioni di Clausius e di Kelvin Definire l entropia e calcolarne il valore nelle trasformazioni reversibili isoterme, isobare, isocore e adiabatiche L interpretazione statistica dell entropia Riconoscere il ruolo dell entropia nell irreversibilità dei fenomeni macroscopici e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo o u.d. ) Estensione del principio di conservazione dell energia ai sistemi termodinamici Irreversibilità dei processi reali 4
MODULO 2 UNITA DIDATTICA 1 novembre dicembre 2011 Onde e oscillazioni Moto armonico semplice Moti periodici Moto armonico semplice Il pendolo Energia potenziale elastica Conservazione dell energia e oscillazioni Il pendolo semplice Descrivere le caratteristiche dei moti periodici Descrivere il moto armonico semplice Dedurre le equazioni del moto armonico semplice dal moto circolare uniforme Descrivere le leggi del pendolo Definire l energia potenziale di una molla e calcolarne l espressione Scrivere la legge di conservazione dell energia per una molla Descrivere il pendolo semplice Scrivere le equazioni del moto per le piccole oscillazioni del pendolo semplice ( Concetti, conoscenze e competenze irrinunciabili per l apprendimento nei moduli o u.d. successivi e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo o u.d. ) Il moto armonico 5
MODULO 2 UNITA DIDATTICA 2 gennaio 2012 Onde e oscillazioni Propagazione delle onde: suono Generalità: ampiezza, periodo, frequenza Rappresentazione matematica di un onda Velocità di propagazione di un onda trasversale su una corda Riflessione di un onda Rifrazione Principio di Huygens-Fresnel Principio di sovrapposizione Onde stazionarie Trasmissione di energia in un onda. Intensità di un onda Definire ampiezza, periodo e frequenza per un onda Scrivere l equazione di un onda Definire la riflessione e descrivere matematicamente il fenomeno Definire la rifrazione e descrivere matematicamente il fenomeno Enunciare il principio di Huygens-Fresnel e applicarlo per dimostrare le leggi della riflessione e della rifrazione Enunciare il principio di sovrapposizione Descrivere anche matematicamente le onde stazionarie e i battimenti Descrivere l effetto Doppler non relativistico e dedurne l espressione matematica Definire l intensità di un onda Descrivere anche matematicamente l interferenza e la diffrazione e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo o u.d.) Il concetto di onda 6
MODULO 2 UNITA DIDATTICA 3 febbraio 2012 Onde e oscillazioni Il suono Generalità: ampiezza, periodo, frequenza Onde stazionarie: la corda vibrante Onde sonore Effetto Doppler Trasmissione di energia in un onda. Intensità di un onda Definire ampiezza, periodo e frequenza per un onda Descrivere il funzionamento delle canne d organo Descrivere il funzionamento delle corde vibranti Descrivere l effetto Doppler non relativistico e dedurne l espressione matematica Definire l intensità di un onda sonora e il livello di intensità sonora e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo o u.d.) Il concetto di suono 7
MODULO 2 UNITA DIDATTICA 3 febbraio marzo 2012 Onde e oscillazioni La luce La misura della velocità della luce La riflessione e la rifrazione della luce: specchi piani e sferici, lenti sottili (ripetizione) La dispersione e l arcobaleno Sovrapposizione e interferenza; esperimento di Young della doppia fenditura Diffrazione Potere risolutivo di uno strumento ottico 3) Descrivere alcuni metodi per la misura della velocità della luce Descrivere i fenomeni di riflessione e di rifrazione della luce Enunciare la legge dei punti coniugati per gli specchi concavi e convessi e per le lenti sottili Applicare la legge dei punti coniugati. Enunciare il concetto di riflessione totale ed utilizzarlo nella risoluzione di problemi Descrivere il fenomeno della dispersione della luce Spegare l arcobaleno in termini di dispersione della luce Enunciare il principio di sovrapposizione della luce Descrivere il fenomeno dell interferenza della luce anche matematicamente Descrivere l esperimento della doppia fenditura di Young anche matematicamente Descrivere il fenomeno della diffrazione anchce matematicamnete Enunciare il concetto di potere risolutivo di uno strumento ottico e saperne calcolare il valore 4) e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo o u.d.) Il modello geometrico e il modello ondulatorio della luce 8
MODULO 3 UNITA DIDATTICA 1 aprile 2012 Il campo elettrico La carica elettrica Isolanti e conduttori La legge di Coulomb Il Campo elettrico Flusso del campo elettrico Teorema di Gauss per il campo elettrico Moto di una carica in un campo elettrico uniforme Descrivere la fenomenologia elementare dell elettrostatica Descrivere i vari modi di elettrizzare un corpo Enunciare la legge di Coulomb Definire il campo elettrico Scrivere l espressione per il campo elettrico di una carica puntiforme Descrivere il campo elettrico uniforme e quello costante Definire il flusso del campo elettrico attraverso una superficie Enunciare il teorema di Gauss per il campo elettrico Dimostrare il teorema di Gauss per il campo elettrico nel caso di una carica puntiforme e di una superficie sferica Enunciare il teorema di Coulomb Descrivere anche matematicamente il moto di una carica in un campo elettrico uniforme e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo o u.d.) Il concetto di campo elettrico Teorema di Gauss Circuitazione del campo elettrico 9
MODULO 3 UNITA DIDATTICA 2 maggio 2012 Potenziale elettrico ed energia potenziale elettrica Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico Conservazione dell energia Il potenziale elettrico di una carica puntiforme Superfici equipotenziali e campo elettrico Condensatori e dielettrici Accumulo di energia elettrica Definire i concetti di energia potenziale e di potenziale elettrici Enunciare la conservazione di energia nel campo elettrico Definire il concetto di superficie equipotenziale Calcolare il lavoro, l energia potenziale e il potenziale per un campo elettrico uniforme e per il campo elettrico generato da una carica puntiforme Definire la circuitazione del campo elettrico e illustrarne il significato fisico Descrivere un condensatore piano Calcolare la capacità di un condensatore piano Dimostrare la relazione che esprime l energia accumulata in un condensatore Calcolare l energia accumulata in un condensatore Dimostrare l espressione per la capacità equivalente di condensatori in serie e in parallelo Descrivere le funzioni di un dielettrico e che costituiscono il nucleo comune essenziale dei contenuti sviluppati nel modulo o u.d. ) Concetto di energia potenziale e di potenziale elettrico Il condensatore 10
Modalità di verifica Liceo Scientifico G. Galilei Macerata Anno Scolastico 2011-2012 5. VERIFICHE E VALUTAZIONE Per verificare il livello di conseguimento degli obiettivi verranno svolte verifiche formative e/o sommative secondo le seguenti tipologie: ORALI 1. Interrogazioni formalizzate 2. Interventi spontanei 3. Esercizi individuali 4. Relazioni su materiali strutturati 5. Presentazioni multimediali SCRITTE 1. Relazioni 2. Quesiti a risposta aperta 3. Saggi brevi 4. Risoluzioni di problemi 5. Test vero /falso e/o risposta multipla Criteri di Valutazione Per quanto concerne la valutazione, si utilizzeranno i criteri esplicitati nella programmazione di classe. Criteri per la revisione delle prove scritte ed orali Per la valutazione delle prove scritte ed orali si farà riferimento ai seguenti criteri: Prove orali: Verrà utilizzata la griglia predisposta nel registro personale in cui si tiene conto delle conoscenze, competenze e capacità. Nella definizione del voto verranno anche considerate proprietà lessicali, di coerenza e di pertinenza dell argomentazione, della aderenza alla tematica, della fluidità espressiva, dell efficacia comunicativa etc. Prove scritte: Generalmente le prove scritte saranno strutturate in esercizi e problemi. Ad ognuno viene attribuito un punteggio sulla base degli obiettivi che devono essere verificati per un totale complessivo di 100 punti. Il raggiungimento degli obiettivi minimi corrisponde generalmente a 50 (cinquanta) punti: ciò comporta il voto di sufficienza (= voto 6). Il voto massimo e minimo verrà indicato di volta in volta a seconda della difficoltà della prova, ma salvo indicazione contraria sarà da intendere voto minimo = 1 e voto massimo = 10. Nella tabella sottostante viene riportato il voto assegnato per ogni punteggio ottenuto; i segni + e - influiscono sul voto intero per ± 0,25. 11
Prova non sufficiente Prova sufficiente punti Voto punti voto 0-1 1 50 51 6 2-3 1 + 52 53 6+ 4-5 1 ½ 54 57 6½ 6-7 2-58 59 7-8 - 10 2 60 63 7 11-12 2 + 64 65 7+ 13-15 2 ½ 66 69 7½ 16-17 3-70 71 8-18 20 3 72 75 8 21 22 3 + 76 77 8+ 23 25 3 ½ 78 81 8½ 26 27 4-82 84 9-28 30 4 85 88 9 31-32 4 + 89 90 9+ 33 35 4 ½ 91 95 9½ 36 37 5-96 97 10-38 40 5 98 100 10 41 42 5 + 43 49 5 ½ Criteri di riuscita Raggiungimento degli obiettivi minimi relativi a ciascun modulo svolto N.B. Per ogni modulo sviluppato verrà proposta almeno una prova di verifica (scritta e/o orale) e tutti gli alunni dovranno sostenerla e dimostrare di aver raggiunto gli obiettivi minimi previsti (per gli assenti sono previste prove suppletive). Qualora ciò non accadesse verranno proposte attività di recupero e predisposte prove di verifica del recupero sugli obiettivi minimi immediatamente dopo la fine del modulo e se necessario anche successivamente nel corso dell anno. Se alla fine dell anno scolastico non vengono raggiunti gli obiettivi minimi in TUTTI i moduli, verrà proposta dell attribuzione del debito scolastico. Data 29 ottobre 2011 Firma del docente 12