I.T.I.S G. Marconi - Forlì PROGRAMMAZIONE EFFETTIVAMENTE SVOLTA A.S. 2013/2014 CLASSI I^ DOCENTI MATERIA: FISICA E LABORATORIO Prof.ssa BARBARA TEODORANI Prof. LUCA BRUSCHI GRANDEZZE FISICHE E LORO MISURA Sistema Internazionale. Grandezze fisiche quali entità misurabili. Definizione delle grandezze fisiche fondamentali del Sistema Internazionale. Confronto tra grandezze e operazioni possibili fra grandezze omogenee e non omogenee. Grandezze fisiche derivate ed esempi (superficie, volume, densità). Arrotondamenti di un numero decimale. Cifre significative. Conversioni delle principali unità di misura. Misure dirette. Incertezze di misura: errore sistematico, errori casuali. Errori di parallasse. Strumenti di misura: sensibilità, portata, soglia, precisione su fondo scala, prontezza. Incertezza assoluta, relativa e percentuale. Precisione di una misura. Misure dirette effettuando una serie di misure: media e semidipersione. Misure indirette e leggi di propagazione dell errore. Approssimazioni e scrittura corretta del risultato di una misura. DALLA REALTA ALLA RAPPRESENTAZIONE SCIENTIFICA DEL MONDO Realizzazione in laboratorio di diverse esperienze attinenti a vari campi della fisica allo scopo di costruire leggi fisiche a partire dalla realtà sperimentale. Studio di un fenomeno attraverso la rappresentazione delle grandezze fisiche interessate mediante una tabella, una formula e un grafico e confronto tra le diverse rappresentazioni: dalla tabella al grafico, dalla formula al grafico e viceversa. Realizzazione di grafici in scala e rappresentazione degli errori. Metodo induttivo sperimentale: semplici leggi fisiche ricavate con il metodo grafico. Leggi di proporzionalità diretta di primo grado, proporzionalità inversa, proporzionalità quadratica. Formule inverse. GRANDEZZE FISICHE VETTORIALI- FORZE COME VETTORI APPLICATI Definizione del concetto intuitivo di forza. Effetti delle forze. La distinzione tra massa e peso. Misurazione delle forze tramite dinamometro. Unità di misura della forza. Definizione statica di N. Grandezze fisiche scalari e vettoriali; forze come vettori applicati. Vettori e loro rappresentazione nel piano. Somma vettoriale grafica di due vettori: metodo del punta coda e del parallelogramma. Forze concordi e discordi. Somma di due forze tra loro perpendicolari. Seno e coseno di un angolo. Scomposizione di un vettore lungo due direzioni assegnate. Scomposizione della forza peso lungo un piano inclinato. Momento di una forza. La forza d attrito. STATICA Statica del Punto Materiale e del Corpo Rigido Schematizzazione di un corpo come punto materiale e come corpo rigido. Gradi di libertà, vincoli e reazioni vincolari. Condizioni di equilibrio del punto materiale e del corpo rigido: equilibrio del punto materiale lungo un piano inclinato, equilibrio di un asta rigida vincolata, macchine semplici (carrucola fissa e mobile, paranco, verricello). Statica dei Fluidi Definizione di pressione e sua unità di misura nel SI. Principio di Pascal, Principio di Archimede e bilancia idrostatica, vasi comunicanti, manometro ad U, legge di Stevin e pressione atmosferica, galleggiamento in atmosfera e palloni aerostatici, esperimento di Torricelli sulla misura della pressione atmosferica CINEMATICA Sistemi di riferimento e relatività dei moti. Concetto di posizione, spostamento, istante di tempo ed intervallo di tempo. Traiettoria e diagramma orario e sua lettura nel caso generale. Definizione di velocità media. Moto rettilineo uniforme: Leggi del moto rettilineo uniforme e grafici posizione tempo e velocità tempo (sia nel caso di partenza dall origine che non dall origine). Significato fisico della pendenza del grafico posizione- tempo e dell area del grafico velocità- tempo. Moto uniformemente accelerato: Definizione di accelerazione. Differenza tra velocità media e velocità istantanea. Leggi e grafici del moto uniformemente accelerato (sia nel caso di partenza dall origine e velocità iniziale nulla, sia nel caso più generale). Caduta dei gravi. Risoluzione di esercizi relativi ai moti sopra citati. Saper ricavare le formule inverse dalle leggi dei moti.
LE FORZE ED IL MOVIMENTO Le forze come causa dei moti accelerati. I e II legge della dinamica. Definizione dell unità di misura della forza in base alla II legge. Applicazioni della I e II legge della dinamica al moto di un corpo lungo un piano inclinato in presenza ed in assenza di attrito. Risoluzione di esercizi relativi al I e II principio della dinamica. Laboratorio: Misure dirette: Misura dei lati di un rettangolo con righello millimetrato Misure dirette: Misura dei lati di un parallelepipedo con calibro centesimale Propagazione dell errore: Misura dei lati del parallelepipedo con calibro centesimale e calcolo di perimetro, area, volume Proporzionalità diretta: legge di Hooke Proporzionalità inversa: relazione tra lato e aree di rettangoli Proporzionalità quadratica: relazione tra area e peso di quadrati Tavolo di Varignon: somma di forze con la regola del parallelogramma; equilibrante di un sistema di forze Scomposizione della forza peso lungo un piano inclinato Momento di una o più forze: equilibrio di un asta rigida Macchine semplici Semplici esperienze di laboratorio su statica dei fluidi (mostrative alla cattedra): principio di Pascal, principio di Archimede e bilancia idrostatica, vasi comunicanti, manometro ad U, legge di Stevin e pressione atmosferica, tubo di Newton, esperienze con la pompa a vuoto. Moto rettilineo uniforme: esperienza con rotaia a cuscino d aria e carrello Moto rettilineo uniformemente accelerato (Parte I): legge della posizione in funzione del tempo Moto rettilineo uniformemente accelerato (Parte II): velocità media e velocità istantanea; legge della velocità in funzione del tempo Moto di caduta di un grave. II legge della dinamica (I Parte): Esperienza con massa costante e forza variabile II legge della dinamica (II Parte): Esperienza con forza costante e massa variabile Forlì, 31/05/2014 I Docenti I Rappresentanti di Classe Prof.ssa Barbara Teodorani Prof. Luca Bruschi
PERCORSO DI RECUPERO E CONSOLIDAMENTO DI FISICA PER LE CLASSI I^F-I^D-I^L Indicazioni comuni per il recupero di FISICA In seguito sono elencati gli aspetti essenziali della disciplina e gli obiettivi minimi che gli alunni con sospensione del giudizio dovranno conoscere al fine di conseguire il passaggio all anno successivo. Tali indicazioni costituiscono un percorso di recupero da svolgere durante lo studio autonomo nel periodo estivo. Obiettivi minimi da raggiungere: Argomenti da trattare con particolare attenzione: - Le grandezze fisiche: saper confrontare ed operare con grandezze omogenee, conoscere le unità di misura delle grandezze fisiche fondamentali del SI, saper lavorare con multipli e sottomultipli delle unità di misura, conoscere e sapere operare con le unità di misura delle principali grandezze fisiche, saper ricavare le formule inverse. - Misure dirette e indirette: conoscere l'incertezza di una misura e saper calcolare il valore medio, l errore assoluto, l errore relativo e l errore percentuale, saper scrivere correttamente il risultato di una misura con gli opportuni arrotondamenti, sapere applicare le regole delle cifre significative nei calcoli con le misure - Relazioni fra grandezze: saper riconoscere relazioni di proporzionalità diretta, quadratica, inversa e saperle rappresentare mediante una tabella, grafico, legge. - Saper riconoscere le grandezze vettoriali e quelle scalari: operazioni tra grandezze vettoriali (somma e scomposizione), saper operare con le forze come esempio di grandezze vettoriali, sapere scomporre la forza peso lungo il piano inclinato, saper calcolare il momento di una forza e saper risolvere semplici problemi di equilibrio dei corpi rigidi. Saper risolvere semplici problemi relativi alla forza elastica e alla forza di attrito. - Moto rettilineo uniforme e moto uniformemente accelerato: saper calcolare velocità e accelerazione di un punto materiale, conoscere le leggi dei due moti e saper risolvere semplici problemi relativi a questi moti. Saper operare con le formule inverse delle leggi del moto. Sapere operare con i grafici dei due moti. - Principi della dinamica Conoscere le leggi della dinamica e saper applicare la I e II legge della dinamica al moto di un corpo lungo un piano inclinato in presenza ed in assenza di attrito. Sapere risolvere semplici esercizi relativi al I e II principio della dinamica. Conoscere la relazione tra il peso e la massa di un corpo. Saper definire l unità di misura della forza attraverso la II legge della dinamica Libro di Testo: Ugo Amaldi, L Amaldi 2.0 Meccanica Vol.1, ed. ZANICHELLI I contenuti del libro di testo sono stati integrati con appunti ed esercitazioni forniti dalla Docente: si consiglia quindi di recuperare gli appunti e le esercitazioni forniti in quanto il libro di testo risulta carente rispetto ad alcuni degli argomenti trattati. Si consiglia di risvolgere (o svolgere per lo studente che non lo ha fatto nel corso dell anno scolastico) soprattutto gli esercizi proposti nelle schede fornite a lezione (già in possesso dello studente) insieme a quelli proposti come compito delle vacanze assegnato in classe (depositato anche in segreteria studenti). E possibile inoltre reperire il testo (con relative soluzioni) delle verifiche proposte durante l anno scolastico, il programma ed il materiale necessario per il recupero sul sito della scuola: www.itisforli.it alla voce dispense didattiche/biennio/fisicai a.s. 2013/2014/ prof.ssa Teodorani
Capitoli del libro di testo studiati nel corso dell anno scolastico ed esercizi consigliati sul libro di testo da svolgere per il recupero estivo. Unità 1: Le grandezze Pag 21 Es 23,24; Pag 22 Es 28,34; Pag 24 Es 44,52,56,57 Pag 28 Es 86,85 Pag 26 Es 63,65,66,74,75 Unità 2: Strumenti matematici (paragr 4,5,6,7,8,9,10,11) Pag 50-51 Es 29,30,37,38 Pag 52-53 Es 42,44,45 Pag54 Es 2 Unità 3: La misura Pag 75 Es 8,13,14,15 Pag 76-77 Es 18,19,21,22,24,29,30 Pag 79 Es 34 Pag 80 Es1,5 Unità 4: Le Forze Pag 102 Es 12,14,15 Pag 104 Es 29,31,32,33,39 Pag 107 Es 41,42,40,48,49,50 Pag 108 Es2,5 Unità 5: L Equilibrio ed i solidi Pag 134-135 Es 45,46,3,4,5 Pag 136 Es 6,7 Pag 137-138 Es 13,15 Pag 129 Es 10,12 Pag 130 Es 18,19,20,21 Unità 6: L Equilibrio dei fluidi Pag 154-155 Es 9,12,13,19,20 Pag 157 Es 26,27 Pag 158-159 Es 35,1,2,3,6 Unità 7: La velocità Pag 179 Es 26,27,28,29 Pag 180-181 Es 32,36,39,41 Pag 183 Es 51,53 Pag 184 Es2,3,4,5 Unità 8: L accelerazione Pag 204-205 Es 18,22,25,27,28,33,34,30,35 Pag 208 Es 45,49,56,51,50 Pag 210 Es 1,2,3,5,7 Unità 10: I Principi della Dinamica (paragr 1,2,4,5,6) Pag 257 Es 24 Pag 258 Es 27,29,30 Pag 260 Es 1,3,5 Unità 11: Le forze ed il movimento (paragr 1,2,3) Pag 286 Es 3 Pag 284 Es 13,14,15 Pag 283 Es 5,6,9 Forlì, 04/06/2013 I Docenti Prof.ssa Barbara Teodorani Prof. Luca Bruschi
Esempi di esercizi da saper svolgere per la Verifica di Settembre CLASSI I^D-I^F-I^L 1) Esegui le seguenti conversioni delle unità di misura 0,31 m 3 = dm 3 0,054 m 2 = cm 2 1,2 kg = mg 3400 mm = m 300 mm = nm 500 khz = MHz 250 km/h = m/s 0,1 min = s 5 h = s 600 s = min 2) a-il lato di una lastra quadrata è misurato sei volte e si sono ottenute le seguenti misure: l 1 = 34,5 cm l 2 = 34,7 cm l 3 = 34,3 cm l 4 = 34,6 cm l 5 = 34,5 cm l 6 = 34,8 cm Qual è la sensibilità dello strumento con cui si sono effettuate le misure. Calcola il valor medio e la semidispersione e scrivi il risultato della misura in maniera corretta comprensivo di errore assoluto. b-la massa ed il volume di un oggetto sono rispettivamente m = (100,0±0,2) g e V=(10,0±0,1) cm 3 Determina il rapporto d=m/v con il suo errore assoluto e opportunamente arrotondato. 3) a -Scomporre la forza di 40N in figura lungo le due direzioni perpendicolari assegnate e calcolare le componenti 55 F1=40N b-determinare e disegnare il risultante di due forze tra loro perpendicolari una verso nord e l altra verso est aventi intensità rispettivamente di 150 N e 300N 4) Qual è la massa di un corpo che sulla terra pesa 750 N? Quanto peserebbe questo corpo se venisse portato su un pianeta dove l intensità del campo gravitazionale vale 4,20 N/kg. Scrivi i risultati con il corretto numero di cifre significative 5)-Un oggetto di 5,0kg è posto sopra un piano inclinato di 30 rispetto all orizzontale. Il piano inclinato ha una superficie scabra. Schematizza la situazione con un disegno e rappresenta tutte le forze agenti sull oggetto. Supponendo che il coefficiente d attrito dinamico sia 0,22, calcola: a) il valore della forza d attrito quando il sistema si muove; b) l accelerazione con la quale l oggetto scivola lungo il piano inclinato; c) l accelerazione che avrebbe l oggetto se il piano inclinato fosse perfettamente liscio d) il valore della reazione vincolare 6- In un viaggio alle Haway, il pilota osserva che il suo aeroplano sta volando a velocità costante su un tragitto rettilineo. Spiega come è possibile questa situazione utilizzando i principi della dinamica. Supponendo che l aereo voli ad una velocità di 800 km/h calcola il tempo impiegato per percorre la distanza Roma- New York (pari 6900 km circa) 7-Uno sciatore di massa 75,0 kg utilizza un paio di doposci ciascuno dei quali pesa 5,0 N ed ha un area di 450 cm 2. Qual è la forza totale premente sulla neve? Qual è la pressione esercitata dallo sciatore quando porta i doposci? (esprimi il risultato nelle unità di misura del S.I) 8-Per far fare un giro ad un persona di 70,0 kg, una slitta di 4,0 kg viene tirata con delle corde che esercitano due forze tra loro perpendicolari ciascuna di 100N. Rappresenta la situazione con un disegno e schematizza tutte le forze agenti. Calcola l accelerazione della slitta, la velocità raggiunta dalla slitta dopo 10s, la reazione vincolare del terreno ghiacciato (considerare la superficie ghiacciata con attrito trascurabile)
9- Un ciclista pedala con accelerazione costante di 0,40 m/s 2. Scrivi la legge oraria e la legge delle velocità supponendo che parta dall origine e da fermo. Disegna i grafici s-t, v-t. Calcola quanto tempo impiega a percorrere uno spazio di 0,50 km e la velocità raggiunta dopo 5,0 min 10- Due grandezze sono legate da una relazione di proporzionalità quadratica se.il loro grafico è... Due grandezze sono legate da una relazione di proporzionalità inversa se Il loro grafico è... Osserva i seguenti grafici ed individua il tipo di proporzionalità che esiste tra le grandezze. Per ciascuno dei grafici scrivi la legge calcolando la costante di proporzionalità. Quale grandezza fisica rappresenta la costante di proporzionalità? s [m] 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 t [s] a [cm] 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 b [cm] 11- Dati i seguenti grafici stabilisci quale moto viene rappresentato