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Programmaz-Fisica-Secondo_Biennio 2015-16

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La “Formazione” nella disciplina di Fisica è parte integrante dell’educazione scientifica del cittadino che ha avuto inizio nella scuola primaria, è cresciuta nella scuola secondaria di primo grado e trova nel Liceo il suo completamento concettuale e formale.

La programmazione didattica redatta dai docenti del Dipartimento di Matematica e Fisica del Liceo Scientifico “Benedetto Croce” di Palermo, è stata elaborata tenendo conto delle linee generali proposte dalla nuova riforma delle scuole superiori. La presente programmazione, unica per tutte le classi del Terzo Anno, che iniziano il secondo Biennio della riforma, vuole essere un approfondimento del percorso già introdotto nel precedente biennio. Contiene elencati, modulo per modulo e unità per unità, oltre agli obiettivi e ai contenuti, le abilità operative che ciascuno alunno deve acquisire, ossia i saperi minimi indispensabili. Ciò non toglie che è flessibile alle necessità reali della classe e il singolo insegnante può integrarla purché si rispettino i tempi di attuazione.

La definizione degli obiettivi specifici di apprendimento intende, quindi, fornire un quadro di riferimento per lo sviluppo coerente di conoscenze ed abilità che coniughino gli aspetti cognitivi con quelli più specificatamente culturali della Disciplina Scientifica, ovvero come strumento di conoscenza scientifica della realtà e di valorizzazione della Fisica, all’interno del pensiero scientifico, come elemento che interagisce e si integra con altre forme di pensiero (matematico, filosofico, tecnologico,…) contribuendo alla evoluzione storica delle idee.

La scelta di presentare ordinate le “Conoscenze” e le “Abilità” non vuole indicare una via sequenziale nello svolgere l’attività didattica, anzi si ritiene che, sia l’esperienza didattica dei docenti che la sensibilità nel cogliere le varie opportunità, possono indicare percorsi alternativi ugualmente efficaci per il successo formativo.

La presente programmazione si articola in:

1. Comuni per il 2° Biennio

a) Finalità;

b) Obiettivi;

c) Metodologia;

d) Competenze.

  1. Moduli articolati in unità di apprendimento

Classe Terza

Modulo Uno

Fondamenti di Meccanica: richiami di dinamica.

Entro metà ottobre

Modulo Due

Lavoro ed Energia

Entro Novembre

Modulo Tre

Impulso, Quantità di moto e dinamica rotazionale

Entro dicembre – gennaio

Modulo Quattro

La Gravitazione

Entro metà febbraio

Modulo Cinque

Dinamica dei fluidi

Entro febbraio

Modulo Sei

Termologia

Entro marzo

Modulo sette

I principi della Termodinamica

Entro maggio

Classe Quarta

Onde

Modulo Uno

Onde e suono

Entro ottobre

Modulo Due

Riflessione e rifrazione della luce: Specchi e lenti

Entro novembre

Modulo Tre

Interferenza e natura della luce

Entro gennaio

Elettromagnetismo

Modulo Uno

Elettrostatica: Forze elettriche e campi elettrici.

Entro metà febbraio

Modulo Due

Energia Potenziale e potenziale elettrico

Entro marzo

Modulo Tre

Corrente elettrica

Entro aprile

Modulo Quattro

Interazione magnetica e campo magnetico

Entro maggio

1.

Finalità – Obiettivi – Metodologia – Competenze

Finalità

Lo studio della Fisica deve concorrere alla formazione dell’allievo per la maturazione del ragionamento e dell’analisi critica oggettiva, e deve:

  • Evidenziare il carattere unitario della scienza e il ruolo fondamentale della fisica;

  • sviluppare capacità deduttive, di formalizzazione e di astrazione a livelli sempre più elevati;

  • potenziare e sviluppare le capacità intellettive;

  • Sviluppare atteggiamenti di curiosità e di ricerca rispetto alla realtà naturale e di riflessione delle proprie esperienze.

Obiettivi

L’insegnamento della Fisica si propone di fornire all’alunno strumenti per:

  • individuare la natura dei fenomeni osservati;

  • acquisire la precisione del linguaggio scientifico;

  • saper individuare l’evolversi di situazioni reali;

  • osservare ed identificare fenomeni;

  • saper descrivere, risolvere e rappresentare problemi scegliendo il Modello matematico pertinente;

  • conoscere i principali momenti della storia della Fisica.

Metodologia

Ogni modulo viene presentato nell’ordine di svolgimento e viene specificato il tempo previsto per svilupparlo;

Gli allievi devono essere messi nelle condizioni più favorevoli per l’apprendimento: il docente sarà una guida sia nelle fasi di apprendimento che di verificaformativa. Attraverso questa interazione docente-discente, lo studente verrà spronato a dare risposte utilizzando le sue conoscenze pregresse e i suoi modelli spontanei che dovranno, comunque e sempre, essere riorganizzate dal docente e reindirizzate verso forme di conoscenza di tipo scientifico. Nella presentazione di alcune situazioni, in una fase iniziale, il linguaggio formale potrà essere anche sostituito da un linguaggio più semplice che conduca gradualmente alla corretta formalizzazione espositiva dopo che lo studente ha compreso gli elementi essenziali dell’argomento introdotto.

Il punto di forza dell’azione del docente sarà la comunicazione col discente. La comunicazione efficace, infatti, permetterà che l’allievo non si senta inibito, e possa invece esprimere coscientemente le proprie difficoltà e farsi condurre alla riflessione più attenta e all’autocorrezione. Se ogni azione verrà considerata un momento formativo anche l’errore dello studente potrà essere occasione di coinvolgimento costruttivo. E’ importante che lo studente abbia la consapevolezza dei suoi errori e che anche lui abbia la chiarezza dei traguardi da conseguire: questo potrà avvenire solo se il docente assumerà un atteggiamento collaborativo soprattutto nelle fasi di esercitazioni dialogate e di laboratorio.

Il Laboratorio di Fisica deve essere considerato uno strumento valido di ricerca, di verifica dell’apprendimento in itinere, di approfondimento o recupero di un percorso formativo. L’uso dell’elaboratore potrà servire ad esplorare, verificare e rappresentare le leggi fisiche apprese e risolvere problemi di varia.

La continua verifica sperimentale delle nozioni apprese teoricamente rafforzerà negli allievi l’astrazione e la formalizzazione. Si potranno utilizzare schede di lavoro, tabelle e carta millimetrata. Al fine di realizzare una didattica che stimoli l’atteggiamento emotivo-ricettivo, si potranno utilizzare prodotti digitali, intesi come risorse spendibili in tutte le fasi di apprendimento che, attraverso l’audio, il visivo e l’interazione, rendono la didattica più vicina ai sistemi di apprendimento dello studente.

Competenze

L’insegnamento della Fisica si propone di fornire all’alunno strumenti per:

  • Consolidare la padronanza del linguaggio scientifico.

  • Approfondire il significato del modello fisico di una situazione reale

  • Formulare ipotesi, sperimentare ed interpretare leggi fisiche.

  • Proporre ed utilizzare modelli fisici di una situazione reale.

  • Risolvere problemi utilizzando il linguaggio specifico, sia algebrico che tecnico della disciplina scientifica.

  • Utilizzare le conoscenze matematiche propedeutiche all’apprendimento dei contenuti di fisica;

  • Interiorizzare il metodo di indagine specifico della fisica e delle scienze; nei suoi aspetti sperimentali, teorici e linguistici.

  • Collocare le principali scoperte scientifiche ed invenzioni tecniche nel loro contesto storico e sociale.

2. Moduli

Classe Terza

MODULO Uno

Fondamenti di Meccanica: richiami di dinamica

TEMPI: entro metà ottobre

U. A. 1 – Grandezze, Moto e Vettori

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Concetti di Grandezze Fisiche e loro misure.

  • Richiami sulla teoria degli errori.

  • Richiami su Funzioni, grafici cartesiani e Leggi di proporzionalità diretta, inversa e quadratica.

  • Studio del Moto rettilineo uniforme ed uniformemente accelerato.

  • Grafici spazio tempo e velocità tempo.

  • Caratteristiche dei vettori e relative operazioni.

  • Moto in due dimensioni.

Aspetti storici:

evoluzione dei concetti di massa, forza e di interazione.

  • Sapere rappresentare e distinguere velocità medie e istantanee

  • Saper ricavare l’equivalenza tra rappresentazioni grafiche e algebriche in moti uniformi e vari.

  • Saper leggere e descrivere le rappresentazioni grafiche di Funzioni e Leggi fisiche.

  • Saper utilizzare la teoria degli errori in esperimenti di laboratorio.

  • Comporre due moti rettilinei di varia sia entrambi uniformi che vari.

U. A. 2 – Principi della dinamica

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Forza e massa.

  • Primo principio della dinamica.

  • Secondo principio della dinamica.

  • Terzo principio della dinamica.

Aspetti storici:

Isaac Newton.

Il moto da Aristotele a Galileo.

Galilei e la nascita del metodo sperimentale

  • Distinguere moti in sistemi inerziali e non inerziali.

  • Proporre esempi di applicazione dei tre principi della dinamica.

  • Discutere sulla natura della forza centripeta

  • Calcolare il periodo di un pendolo o di un oscillatore armonico.

U. A. LABORATORIO

  • Raccolta dati e costruzione di tabelle;

  • Costruzione di grafici tramite il foglio di lavoro;

  • Tabulazione di dati e relativa rappresentazione grafica.

  • Esperienze su binario a cuscino d’aria per la verifica del Moto uniforme ed uniformemente accelerato.

  • Esperienze varie per la verifica delle leggi del moto.

MODULO Due

Lavoro ed Energia

TEMPI: entro novembre

U. A. – Lavoro ed Energia

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Lavoro compiuto da una forza costante.

  • Lavoro compiuto da una forza variabile.

  • Energia Cinetica.

  • Energia Potenziale gravitazionale.

  • Energia meccanica e sua conservazione.

  • Potenza.

  • Calcolare il lavoro di una o più forze costanti.

  • Applicare il teorema dell’energia cinetica.

  • Valutare l’energia potenziale di un corpo.

  • Descrivere trasformazioni di energia da una forma all’altra.

  • Applicare la conservazione dell’Energia meccanica per risolvere problemi sul moto.

  • Risolvere problemi utilizzando la Potenza.

MODULO Tre

Impulso, Quantità di moto e dinamica rotazionale

 

TEMPI: entro dicembre – gennaio.

U. A. 1 – Impulso e Quantità di moto

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Impulso di una forza.

  • Quantità di moto.

  • Teorema dell’Impulso

  • Conservazione della Quantità di moto.

  • Urti in una dimensione e in due dimensioni.

  • Centro di massa.

  • Calcolare l’Impulso di una forza.

  • Calcolare la Quantità di moto di un corpo.

  • Descrivere la relazione tra impulso e variazione della quantità di moto.

  • Valutare la natura delle forze interne ed esterne di un sistema.

  • Discutere sul moto del Centro di massa di un sistema isolato e Non isolato.

U. A. 2 – Cinematica e Dinamica rotazionale

CONOSCENZE

ABILITA’

  • I corpi rigide ed il moto di rotazione.

  • Relazioni tra grandezze angolari e grandezze tangenziali.

  • Momento di una forza

  • Corpi rigidi in equilibrio.

  • Momento angolare: Conservazione e Variazione.

  • Calcolare le grandezze angolari di spostamento, velocità e accelerazione.

  • Analizzare gli effetti di una forza su una rotazione.

  • Calcolare il Momento di una o più forze.

  • Descrivere l’equilibrio dei corpi rigidi.

  • Calcolare il Momento di inerzia.

  • Applicare i principi della dinamica per il moto di rotazione.

MODULO Quattro

La Gravitazione

 

TEMPI: entro metà febbraio

U. A. 1 – Gravitazione

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Modelli Cosmologici.

  • Leggi di Keplero.

  • Legge di Newton sulla gravitazione universale.

  • Moto dei satelliti.

  • Energia Potenziale gravitazionale.

  • Saper applicare le leggi di Keplero.

  • Applicarla legge di gravitazione universale.

  • Calcolare Velocità e Periodo orbitale dei satelliti.

  • Valutare l’energia potenziale gravitazionale di due masse puntiformi e di un oggetto posto a distanza h dal suolo terrestre.

U. A.: LABORATORIO

  • Esempi di planetario.

  • Esempi di moto circolare uniforme.

MODULO Cinque

Fluidi

TEMPI: entro febbraio

U.A. 1 – Richiami sulla statica dei fluidi

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Densità e Pressione.

  • Legge di Pascal

  • Legge di Stevino.

  • Principio di Archimede.

  • Utilizzare la legge di Pascal per calcolare Pressione, Forza e Superficie.

  • Applicare la legge di Stevino.

  • Applicare il Principio di Archimede e valutare le condizioni di galleggiamento.

  • Prevedere il comportamento di un solido in un liquido.

U.A. 2 – Dinamica dei Fluidi

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Corrente in un fluido.

  • Equazione di continuità.

  • Equazione di Bernoulli.

  • Effetto Venturi come applicazione dell’equazione di Bernoulli.

  • Moto in fluido viscoso.

  • Saper applicare l’equazione di continuità.

  • Saper applicare l’equazione di Bernoulli.

  • Valutare il moto di un fluido viscoso.

U. A.: LABORATORIO

  • Torchio idraulico.

  • Esperienze di galleggiamento.

  • Esperienze per la verifica del Principio di Archimede.

I seguenti moduli si possono invertire in relazione alle esigenze del percorso formativo proposto dal libro di testo, tra la Classe Terza e la Classe Quarta del Secondo Biennio, interpretando i due percorsi formativi con A e B:

Percorso A

MODULO Sei

Onde e Suono

TEMPI: entro metà marzo.

U. A. Onde e Suono

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Propagazione di perturbazioni nella materia: vari tipi di onde.

  • Frequenza, intensità e sovrapposizione di onde armoniche.

  • Principio di Sovrapposizione e Interferenza.

  • Riflessione e Rifrazione.

  • Intensità del suono e sua misura. Timbro e altezza del suono.

Aspetti storici:

L’evoluzione storica della comprensione dei fenomeni sonori.

  • Operare con le onde in una e due dimensioni, descriverne qualitativamente i caratteri, misurarne le velocità di propagazione.

  • Produrre, osservare e descrivere fenomeni di riflessione e di rifrazione di onde.

  • Descrivere le proprietà delle onde armoniche in relazione alla sorgente e al mezzo: frequenza, ampiezza, velocità di propagazione, lunghezza d’onda, fase.

  • Misurare l’intensità del suono in funzione della distanza dalla sorgente ed esprimerla usando la scala dei decibel.

  • Riconoscere forme d’onda risultanti dalla sovrapposizione di onde armoniche di uguale o diversa frequenza.

  • Caratterizzare un segnale attraverso il suo aspetto di frequenze.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze con Molle e membrane vibranti.

  • Esperienze con strumenti musicali.

  • Proiezione video.

MODULO Sette

Riflessione e rifrazione della luce: Specchi e lenti

TEMPI: entro aprile.

U. A. Luce e sue proprietà

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Sorgenti luminose e propagazione della luce

  • Ottica geometrica e formazione delle immagini.

  • Principio di Fermat del tempo minimo di propagazione.

  • Dispersione della luce e spettro della luce visibile, infrarossa e ultravioletta.

  • Illuminazione di un corpo: intensità luminosa riflessa, diffusa, trasmessa e assorbita. I colori dei corpi.

  • Meccanismo della visione.

  • Analizzare fenomeni di riflessione, rifrazione e diffusione e descriverle utilizzando il modello dell’ottica geometrica.

  • Misurare distanze focali e rapporti di ingrandimento lineari e angolari.

  • Utilizzare microscopi, cannocchiali e telescopi e descriverne il funzionamento.

  • Misurare intensità luminose incidenti, riflesse e trasmesse da corpi trasparenti in funzione del loro spessore e della distanza dalla sorgente, utilizzando le relative unità di misura.

  • Evidenziare sperimentalmente alcune proprietà dell’occhio umano.

  • Discutere sulla radiazione visibile emessa da una lampada.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze varie con banco ottico.

  • Esperienze con rivelatori di sorgenti luminose.

  • Videoproiezioni.

MODULO Otto

Interferenza e natura della luce

 

TEMPI: entro maggio

U. A. 1: Densità e Pressione

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Fenomeni di interferenza.

  • Fenomeni di polarizzazione lineare.

  • Emissione e assorbimento della luce dal punto di vista microscopico.

  • Spettri continui a righe.

  • Effetto fotoelettrico e ipotesi del Quanto di luce.

  • Osservare e spiegare la diffrazione della luce attraverso fenditure semplici e multiple.

  • Osservare e spiegare fenomeni d’interferenza della luce prodotte da intercapedini e pellicole sottili.

  • Spiegare perché la diffrazione e l’interferenza dimostrano la natura ondulatoria della luce.

  • Misurare la frequenza di una luce monocromatica da fenomeni di diffrazione o di interferenza.

  • Operare con lamine polarizzatrici ed analizzatrici per evidenziare il comportamento della luce polarizzata.

  • Riconoscere nella polarizzazione un indizio a favore della luce come onda trasversale.

  • Interpretare i colori della luce visibile in termini di frequenze e di lunghezze d’onda.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze con reticoli di diffrazione.

  • Esperienze varie con banco ottico.

Percorso B

MODULO Sei

Temperatura e calorimetria

TEMPI: entro marzo

U. A. 1 – Temperatura e Dilatazioni

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Definizione di Temperatura e Calore.

  • Concetto di equilibrio termico.

  • Legge di dilatazione termica.

  • Comportamento anomalo dell’acqua.

  • Stati e trasformazioni termodinamiche.

  • Teoria cinetica dei Gas.

  • Leggi dei Gas.

  • Descrizione microscopica de gas.

  • Equipartizione dell’energia.

Aspetti storici:

sviluppo storico delle idee che hanno condotto alla formulazione delle leggi che relazionano il Calore alla Temperatura.

  • Conoscere ed utilizzare le scale termiche

  • Calcolare la dilatazione di un solido o di un liquido.

  • Descrivere processi e trasformazioni delle variabili macroscopiche dei Gas.

  • Illustrare il significato microscopico della Pressione e della Temperatura.

  • Correlare grandezze microscopiche e macroscopiche.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze con tubo ad U per la legge di Boyle

  • Esperienza di dilatazione termica di oggetti metallici e dell’acqua.

  • Esperienze di passaggi di stato.

U. A. 2 – Calore come energia in transito

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Definizione di Calore

  • Capacità termica e Calore specifico.

  • Il Calorimetro.

  • Trasferimenti di calore.

Aspetti storici:

sviluppo storico dell’effetto serra e sua conseguenza planetaria.

  • Descrive il calore come energia in transito

  • Uso del Calorimetro per la misura della Capacità Termica e del Calore Specifico.

  • Descrivere processi di Conduzione, Convezione e irraggiamento.

  • Illustrare il fenomeno dell’effetto serra

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze macchina di Joule

  • Esperienze con il Calorimetro.

  • Esperienze di passaggi di stato.

MODULO Sei

I principi della Termodinamica

 

TEMPI: entro maggio

U. A. 1 – Primo Principio della Termodinamica.

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Scambi di Energia ed Energia Interna di un Sistema Fisico.

  • Principio zero della termodinamica.

  • Trasformazioni reali e quasi statiche

  • Primo principio della termodinamica.

  • Lavoro termodinamico.

  • Trasformazioni termodinamiche di un gas perfetto.

  • Calori specifici del Gas Perfetto.

  • Discutere sullo stato di un sistema termodinamico.

  • Valutare una situazione di equilibrio termico.

  • Applicare il Primo principio per ilo calcolo di Lavoro, Calore ed Energia interna.

  • Descrivere la natura delle trasformazioni.

  • Calcolare il calore specifico di un gas perfetto.

U. A. 2 – Secondo Principio della Termodinamica.

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Macchine termiche.

  • Secondo principio della termodinamica secondo l’enunciato di Kelvin e di Clausius.

  • Il Rendimento di una macchina termica come terzo enunciato del secondo principio della termodinamica.

  • Teorema di Carnot e Ciclo in una macchina di Carnot.

  • Applicazioni: motori a scoppio, frigoriferi e condizionatori.

  • Entropia e disordine.

  • Terzo principio della termodinamica

  • Calcolare il rendimento di una macchina termica.

  • Saper Esporre l’enunciato di Clausius e di Kelvin sottolineandone analogie e differenze.

  • Calcolare il rendimento di una macchina di Carnot.

  • Esporre il funzionamento del Ciclo di Carnot.

  • Discutere sul principio di funzionamento di frigoriferi, condizionatori e pompe di calore.

  • Valutare la variazione di entropia.

  • Utilizzare il secondo principio della termodinamica in termini di entropia.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienza del motore a benzina e del motore diesel.

  • Esperienze con scambi di energia termica.

3. Moduli

Classe Quarta

I seguenti moduli si possono invertire in relazione alle esigenze del percorso formativo proposto dal libro di testo, tra la Classe Terza e la Classe Quarta, interpretando i due percorsi formativi con A e B:

Percorso A

MODULO Uno

Temperatura e calorimetria

TEMPI: entro ottobre

U. A. 1 – Temperatura e Dilatazioni

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Definizione di Temperatura e Calore.

  • Concetto di equilibrio termico.

  • Legge di dilatazione termica.

  • Comportamento anomalo dell’acqua.

  • Stati e trasformazioni termodinamiche.

  • Teoria cinetica dei Gas.

  • Leggi dei Gas.

  • Descrizione microscopica de gas.

  • Equipartizione dell’energia.

Aspetti storici:

sviluppo storico delle idee che hanno condotto alla formulazione delle leggi che relazionano il Calore alla Temperatura.

  • Conoscere ed utilizzare le scale termiche

  • Calcolare la dilatazione di un solido o di un liquido.

  • Descrivere processi e trasformazioni delle variabili macroscopiche dei Gas.

  • Illustrare il significato microscopico della Pressione e della Temperatura.

  • Correlare grandezze microscopiche e macroscopiche.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze con tubo ad U per la legge di Boyle

  • Esperienza di dilatazione termica di oggetti metallici e dell’acqua.

  • Esperienze di passaggi di stato.

U. A. 2 – Calore come energia in transito

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Definizione di Calore

  • Capacità termica e Calore specifico.

  • Il Calorimetro.

  • Trasferimenti di calore.

Aspetti storici:

sviluppo storico dell’effetto serra e sua conseguenza planetaria.

  • Descrive il calore come energia in transito

  • Uso del Calorimetro per la misura della Capacità Termica e del Calore Specifico.

  • Descrivere processi di Conduzione, Convezione e irraggiamento.

  • Illustrare il fenomeno dell’effetto serra

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze macchina di Joule

  • Esperienze con il Calorimetro.

  • Esperienze di passaggi di stato.

MODULO Due

I principi della Termodinamica

 

TEMPI: entro

U. A. 1 – Primo Principio della Termodinamica.

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Scambi di Energia ed Energia Interna di un Sistema Fisico.

  • Principio zero della termodinamica.

  • Trasformazioni reali e quasi statiche

  • Primo principio della termodinamica.

  • Lavoro termodinamico.

  • Trasformazioni termodinamiche di un gas perfetto.

  • Calori specifici del Gas Perfetto.

  • Discutere sullo stato di un sistema termodinamico.

  • Valutare una situazione di equilibrio termico.

  • Applicare il Primo principio per ilo calcolo di Lavoro, Calore ed Energia interna.

  • Descrivere la natura delle trasformazioni.

  • Calcolare il calore specifico di un gas perfetto.

U. A. 2 – Secondo Principio della Termodinamica.

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Macchine termiche.

  • Secondo principio della termodinamica secondo l’enunciato di Kelvin e di Clausius.

  • Il Rendimento di una macchina termica come terzo enunciato del secondo principio della termodinamica.

  • Teorema di Carnot e Ciclo in una macchina di Carnot.

  • Applicazioni: motori a scoppio, frigoriferi e condizionatori.

  • Entropia e disordine.

  • Terzo principio della termodinamica

  • Calcolare il rendimento di una macchina termica.

  • Saper Esporre l’enunciato di Clausius e di Kelvin sottolineandone analogie e differenze.

  • Calcolare il rendimento di una macchina di Carnot.

  • Esporre il funzionamento del Ciclo di Carnot.

  • Discutere sul principio di funzionamento di frigoriferi, condizionatori e pompe di calore.

  • Valutare la variazione di entropia.

  • Utilizzare il secondo principio della termodinamica in termini di entropia.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienza del motore a benzina e del motore diesel.

  • Esperienze con scambi di energia termica.

Percorso B

MODULO Uno

Onde e Suono

TEMPI: entro ottobre

U. A. Onde e Suono

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Propagazione di perturbazioni nella materia: vari tipi di onde.

  • Frequenza, intensità e sovrapposizione di onde armoniche.

  • Principio di Sovrapposizione e Interferenza.

  • Riflessione e Rifrazione.

  • Intensità del suono e sua misura. Timbro e altezza del suono.

Aspetti storici:

L’evoluzione storica della comprensione dei fenomeni sonori.

  • Operare con le onde in una e due dimensioni, descriverne qualitativamente i caratteri, misurarne le velocità di propagazione.

  • Produrre, osservare e descrivere fenomeni di riflessione e di rifrazione di onde.

  • Descrivere le proprietà delle onde armoniche in relazione alla sorgente e al mezzo: frequenza, ampiezza, velocità di propagazione, lunghezza d’onda, fase.

  • Misurare l’intensità del suono in funzione della distanza dalla sorgente ed esprimerla usando la scala dei decibel.

  • Riconoscere forme d’onda risultanti dalla sovrapposizione di onde armoniche di uguale o diversa frequenza.

  • Caratterizzare un segnale attraverso il suo aspetto di frequenze.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze con Molle e membrane vibranti.

  • Esperienze con strumenti musicali.

  • Proiezione video.

MODULO Due

Riflessione e rifrazione della luce: Specchi e lenti

TEMPI: entro dicembre

U. A. Luce e sue proprietà

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Sorgenti luminose e propagazione della luce

  • Ottica geometrica e formazione delle immagini.

  • Principio di Fermat del tempo minimo di propagazione.

  • Dispersione della luce e spettro della luce visibile, infrarossa e ultravioletta.

  • Illuminazione di un corpo: intensità luminosa riflessa, diffusa, trasmessa e assorbita. I colori dei corpi.

  • Meccanismo della visione.

  • Analizzare fenomeni di riflessione, rifrazione e diffusione e descriverle utilizzando il modello dell’ottica geometrica.

  • Misurare distanze focali e rapporti di ingrandimento lineari e angolari.

  • Utilizzare microscopi, cannocchiali e telescopi e descriverne il funzionamento.

  • Misurare intensità luminose incidenti, riflesse e trasmesse da corpi trasparenti in funzione del loro spessore e della distanza dalla sorgente, utilizzando le relative unità di misura.

  • Evidenziare sperimentalmente alcune proprietà dell’occhio umano.

  • Discutere sulla radiazione visibile emessa da una lampada.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze varie con banco ottico.

  • Esperienze con rivelatori di sorgenti luminose.

  • Videoproiezioni.

MODULO Tre

Interferenza e natura della luce

 

TEMPI: entro gennaio

U. A. 1: Densità e Pressione

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Fenomeni di interferenza.

  • Fenomeni di polarizzazione lineare.

  • Emissione e assorbimento della luce dal punto di vista microscopico.

  • Spettri continui a righe.

  • Effetto fotoelettrico e ipotesi del Quanto di luce.

  • Osservare e spiegare la diffrazione della luce attraverso fenditure semplici e multiple.

  • Osservare e spiegare fenomeni d’interferenza della luce prodotte da intercapedini e pellicole sottili.

  • Spiegare perché la diffrazione e l’interferenza dimostrano la natura ondulatoria della luce.

  • Misurare la frequenza di una luce monocromatica da fenomeni di diffrazione o di interferenza.

  • Operare con lamine polarizzatrici ed analizzatrici per evidenziare il comportamento della luce polarizzata.

  • Riconoscere nella polarizzazione un indizio a favore della luce come onda trasversale.

  • Interpretare i colori della luce visibile in termini di frequenze e di lunghezze d’onda.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze con reticoli di diffrazione.

  • Esperienze varie con banco ottico.

I seguenti moduli non necessitano di una differenziazione di percorso perché tutti i libri di testo prevedono lo sviluppo del medesimo argomento.

ELETTROMAGNETISMO

MODULO Uno

Elettrostatica: forze elettriche e campi elettrici

TEMPO: entro febbraio

U. A. 1 – La Carica elettrica

CONOSCENZE

ABILITA’

  • La carica elettrica. Corpi elettrizzati e loro interazione. Conduttori e isolanti. Elettrizzazione. Polarizzazione degli isolanti. Principio di conservazione della carica.

  • Legge di Coulomb; analogia con la legge di gravitazione universale. Distribuzione delle cariche sulla superficie dei conduttori.

  • Identificare il fenomeno dell’elettrizzazione.

  • Definire la carica elettrica elementare.

  • Formulare e descrivere la Legge di Coulomb.

  • Definire la costante dielettrica ε0 del vuoto e la εr relativa all’ambiente di lavoro.

  • Descrivere il funzionamento dell’elettroscopio.

  • Utilizzare le relazioni matematiche appropriate alla risoluzione dei problemi proposti.

U. A. 2 – Campo Elettrico

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Vettore campo elettrico; campo elettrico di una carica puntiforme; ; Principio di sovrapposizione e sue applicazioni. Campo elettrico nei condensatori piani. Campo elettrico all’interno di un conduttore.

  • Flusso del campo elettrico e teorema di Gauss; applicazione del teorema di Gauss.

  • Definire il concetto di Campo Elettrico.

  • Rappresentare le linee del campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi.

  • Calcolare il campo elettrico prodotto da una o più cariche puntiformi.

  • Formulare il teorema di Gauss.

  • Definire il vettore di superficie di una superficie piana.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze sui fenomeni di elettrizzazione

  • Esperienze con l’elettroscopio

  • Esperienza con macchina di Wimshurst.

  • Esperienza con macchina di Van de Graaf.

MODULO Due

Energia potenziale e Potenziale elettrico

TEMPO: entro marzo

U. A. 1 – Energia Potenziale

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Energia Potenziale in un campo elettrico uniforme.

  • Il Potenziale elettrico e superfici equipotenziali. Differenza di potenziale.

  • Relazione tra Potenziale e Campo elettrico.

  • Circuitazione del campo elettrico.

  • Condensatori: capacità ed energia immagazzinata.

  • Riconoscere la forza elettrica come forza conservativa.

  • Definire l’energia potenziale elettrica.

  • Mettere in relazione la forza di Coulomb con l’energia potenziale elettrica.

  • Individuare correttamente i sistemi coinvolti nell’energia potenziale, meccanica ed elettrostatica.

  • Utilizzare le relazioni matematiche appropriate alla risoluzione dei problemi proposti.

U. A.: LABORATORIO

  • Audiovisivi e documentari su Energia Potenziale e Differenza di potenziale.

MODULO Tre

Corrente elettrica

TEMPO: entro aprile

U. A. 1 – intensità di corrente e prima legge di Ohm

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Corrente elettrica nei conduttori metallici: elettroni di conduzione, intensità di corrente, circuito elettrico elementare; forza elettromotrice.

  • Resistenza elettrica e Prima legge di Ohm; resistenze in serie e in parallelo.

  • Definire l’intensità di corrente elettrica.

  • Definire il generatore ideale di tensione continua.

  • Formalizzare la prima legge di Ohm.

  • Riconoscere i conduttori ohmici da quelli non-ohmici.

  • Argomentare sulla resistenza equivalente di resistori in serie ed in parallelo.

  • Risolvere i circuiti determinando valore e verso di tutte le correnti e delle differenze di potenziale ai capi dei resistori.

U. A. 2 – seconda legge di Ohm e leggi di Kirchhoff

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Leggi di Kirchhoff; strumenti di misura.

  • Seconda legge di Ohm. Resistività.

  • Condensatori in serie e in parallelo;

  • Circuiti RC: carica e scarica di un condensatore.

  • Potenza elettrica. Effetto Joule.

  • Passaggio dell'elettricità nei liquidi e nei gas:Leggi di Faraday.

  • Formalizzare le leggi di Kirchhoff.

  • Definire la Potenza elettrica

  • Discutere l’effetto Joule.

  • Formalizzare la seconda legge di Ohm.

  • Argomentare sulla Carica e Scarica di un Condensatore.

  • Analizzare e descrivere i superconduttori e le loro caratteristiche.

  • Distinguere le modalità di collegamento di un amperometro e di un voltmetro in un circuito.

U. A. 2 – conduzione elettrica nei liquidi e nei gas.

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Sostanze elettrolitiche e loro dissociazione.

  • Leggi di Faraday per la descrizione del passaggio dell'elettricità nei liquidi.

  • Passaggio di corrente nei gas.

  • Definire le sostanze elettrolitiche.

  • Formulare le due leggi di Faraday per l’elettrolisi.

  • Discutere il fenomeno dell’emissione luminosa.

  • Argomentare sulla ionizzazione di un gas.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze con resistenze in serie ed in parallelo.

  • Esperienze con Condensatori.

  • Esperienze con celle elettrolitiche.

MODULO Quattro

Interazione magnetica e Campo magnetico

TEMPO: entro maggio

U. A. 1 – Fenomeni magnetici

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Magneti naturali e loro interazioni; Caratteristiche del campo magnetico; campo magnetico terrestre.

  • Forza di Lorentz. Moto di una carica elettrica in un campo magnetico.

  • Forza magnetica su un filo percorso da corrente. Momento torcente su una spira percorsa da corrente.

  • Confrontare le caratteristiche del Campo magnetico e di quello elettrico.

  • Rappresentare l’andamento di un campo magnetico disegnandone le linee di forza.

  • Analizzare il moto di una particella carica all’interno di un campo magnetico uniforme.

  • Determinare intensità, direzione e verso del campo magnetico prodotto da fili rettilinei, da spire e solenoidi percorsi da corrente.

U. A. 2 – Campi magnetici prodotti da correnti

CONOSCENZE

ABILITA’

  • Campo magnetico prodotto da correnti. Legge Biot-Savart. Definizione dell'ampére e del coulomb.

  • Teorema di Gauss per il campo magnetico.

  • Teorema di Ampére e la circuitazione del Campo magnetico.

  • Proprietà magnetiche dei materiali. Dominio di Weiss e ciclo di isteresi magnetica.

  • Determinare intensità, direzione e verso del campo magnetico prodotto da fili rettilinei, da spire e solenoidi percorsi da corrente.

  • Analizzare il collegamento tra il teorema di Gauss per il campo magnetico e la non esistenza del monopolo magnetico.

  • Analizzare il collegamento tra il teorema di Ampére e la non conservatività del Campo magnetico.

  • Interpretare a livello microscopico le differenze tra materiali ferromagnetici, diamagnetici e paramagnetici.

  • Descrivere la natura della curva di isteresi magnetica dei materiali ferromagnetici.

U. A.: LABORATORIO

  • Esperienze con magneti.

  • Esperienze con spire.

  • Esperienze con solenoide.