Modulo Uno

Strumenti matematici per la Fisica

Modulo Due

Grandezze Fisiche ed Errori

Modulo Tre

Ottica geometrica

Modulo Quattro

I vettori

Modulo Cinque

Moto rettilineo

Modulo Sei

Moto in due dimensioni

Modulo Sette

Principi della Dinamica

Modulo Otto

Forze e Moto

Modulo Nove

Statica dei fluidi

U. A. Strumenti matematici

CONTENUTI

ABILITA’

• Il concetto di rapporto, proporzione e percentuale;

• Formule, equazioni;

• Funzioni e grafici cartesiani;

• Leggi di proporzionalità diretta, inversa e quadratica.;

• Misura degli angoli in radianti.

• Usare i modelli matematici per descrivere le relazioni tra le variabili coinvolte in un fenomeno;

• Sapere eseguire le operazioni e risolvere equazioni elementari;

• Leggere e costruire, manualmente o con l’ausilio di strumenti informatici, grafici cartesiani, istogrammi e tabelle a più entrate;

• Tracciare manualmente o con l’ausilio di strumenti informatici, linee di tendenza di dati sperimentali linearizzati, determinando i valori di coefficienti e intercette e interpretandone i significati fisici;

• Conoscere la definizione della misura in radianti di un angolo e confrontarla con la misura in gradi.

U. A. 1. Grandezze Fisiche e strumenti

CONTENUTI

ABILITA’

• Il metodo sperimentale

• Concetto di Grandezza fisica: grandezze scalari e vettoriali;

• Sistema di misura internazionale;

• Strumenti di misura analogici e digitali;

Aspetti storici:

Galilei e la nascita del metodo sperimentale.

• Conoscere le fasi del metodo sperimentale;

• Saper riconoscere la definizione operativa di una grandezza fisica;

• Saper utilizzare le equivalenze tra multipli e sottomultipli delle unità di misura esprimendo le misure in unità di misura differenti;

• Riconoscere gli strumenti analogici e digitali;

• Conoscere le proprietà della portata, sensibilità e prontezza degli strumenti.

• Riconoscere unità di misura e valutare dimensioni delle grandezze fisiche;

U. A. 2. Incertezze, Errori e Ordini di grandezza

CONTENUTI

ABILITA’

• Errore sulle misure;

• Errore assoluto ed errore relativo;

• Cifre significative di una misura;

• Errori sistematici ed errori casuali;

• Errore su una misura indiretta;

• Notazione scientifica;

• Ordine di grandezza delle misure.

• Comprendere l’errore sulla misura come elemento fondamentale nel processo di misura;

• Sapere riconoscere le cifre significative di una determinata misura;

• Riconoscere gli errori sistematici e casuali;

• Valutare la stima dell’errore mediante lo scarto quadratico medio o l’errore percentuale;

• Comprendere la differenza tra valore probabile e “Misura di una grandezza”

• Saper operare con le potenze di 10;

• Riconoscere l’ordine di grandezza di una data Grandezza fisica.

U. A. 1. Ottica Geometrica

CONTENUTI

ABILITA’

• Sorgenti luminose e propagazione della luce, modello a raggi

• Ottica geometrica e formazione delle immagini.

• Riflessione (specchi piani)

• Rifrazione

• Specchi curvi

• Lenti

• Strumenti ottici di osservazione

• Dispersione della luce

• Conoscere la fenomenologia dell’ottica geometrica

• Riconoscere la propagazione rettilinea della luce;

• Costruire un modello di interpretazione della fenomenologia osservata;

• Individuare le caratteristiche del comportamento della luce in semplici situazioni;

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

• Descrivere il funzionamento di alcuni strumenti ottici: cannocchiale, proiettore, microscopio

• Riconoscere i limiti di validità di un modello.

• Evidenziare sperimentalmente alcune proprietà dell’occhio umano.

U. A. I Vettori e l’algebra vettoriale

CONTENUTI

ABILITA’

• grandezze scalari e vettoriali;

• operazione di addizione e sottrazione di vettori;

• moltiplicazione di un vettore per un numero;

• scomposizione di vettori lungo due direzioni assegnate;

• coordinate cartesiane dei vettori e relative operazioni;

• vettore spostamento, velocità e accelerazione.

• conoscere le caratteristiche dei vettori;

• conoscere l’addizione dei vettori con il metodo punta – coda e con il metodo della regola del parallelogrammo;

• comprendere il significato del prodotto tra uno scalare ed un vettore;

• riconoscere la proiezione di un vettore lungo una direzione assegnata.

• saper rappresentare un vettore nel piano cartesiano;

• saper operare con le coordinate cartesiane dei vettori;

• operare con i vettori

• riconoscere e rappresentare i vettori spostamento, velocità e accelerazione.

• Utilizzare consapevolmente grandezze vettoriali e applicarle nella realtà.

U. A. 1: Moto rettilineo uniforme

CONTENUTI

ABILITA’

• sistema di riferimento;

• traiettoria, posizione e distanza;

• velocità media e istantanea;

• legge oraria del moto rettilineo uniforme;

• grafico spazio – tempo.

• comprendere il significato di un sistema di riferimento;

• riconoscere la differenza tra traiettoria e posizione di un corpo;

• interpretare la condizione di un moto uniforme;

• comprendere e gestire il concetto della legge oraria;

• comprendere il significato della pendenza in relazione alla velocità in un grafico spazio – tempo.

U. A. 2: Moto uniformemente accelerato

CONTENUTI

ABILITA’

• accelerazione;

• legge velocità – tempo;

• legge oraria;

• Legge spazio – velocità.

• I grafici nel moto uniformemente accelerato;

• Caduta libera

• Comprendere il significato della variazione di velocità come rapporto tra velocità e tempo;

• Saper costruire grafici in relazione alle leggi proposte;

• Saper descrivere e interpretare le condizioni di un moto in caduta libera;

• Comprendere i moti accelerati e decelerati.

U.A. 1: Composizione di moti rettilinei

CONTENUTI

ABILITA’

• Principio di composizione dei moti;

• Legge della composizione classica di moti indipendenti nelle direzioni degli assi cartesiani;

• Moto nel piano inclinato.

• Comprendere la composizione vettoriale lungo gli assi cartesiani;

• Conoscere e discutere il moto di un oggetto sottoposto a moti indipendenti.

• Saper discutere in merito al moto di un oggetto su un piano inclinato.

U.A. 2: Moto del proiettile

CONTENUTI

ABILITA’

• Principio di composizione dei moti;

• Legge della composizione classica delle velocità;

• Moto parabolico del proiettile

• Comprendere la composizione vettoriale lungo gli assi cartesiani;

• Conoscere e discutere il moto di un proiettile lanciato in direzione orizzontale;

• Conoscere e discutere il moto di un proiettile lanciato in direzione obliqua.

U.A. 3: Moto circolare uniforme

CONTENUTI

ABILITA’

• Misura in radianti di angoli;

• Moto circolare uniforme;

• Accelerazione centripeta;

• Moto armonico.

• Conoscere la misura i radianti di un angolo percorso da un raggio vettore rispetto ad una direzione di riferimento fissa;

• Comprendere la distinzione tra velocità angolare e velocità tangenziale;

• Comprendere la presenza di una accelerazione nonostante il modulo della velocità tangenziale resti costante.

U.A. 4: Moto armonico

CONTENUTI

ABILITA’

• Moto armonico;

• Grandezze significative del moto armonico.

• Comprendere il moto armonico come proiezione su una dimensione del moto circolare uniforme;

• Conoscere ed usare le grandezze significative del moto armonico.

U. A. 1: Primo Principio della dinamica

CONTENUTI

ABILITA’

• Concetto fondamentale di Forza e di Massa.

• Enunciato del Primo Principio della Dinamica;

• Sistemi di riferimento inerziali.

• Conoscere le unità di misura delle forze.

• Discutere il moto dei corpi quando la forza risultante è nulla;

• Riconoscere i sistemi di riferimento di tipo inerziale;

• Discutere sui concetti di Inerzia e Massa.

U. A. 2: Secondo Principio della dinamica

CONTENUTI

ABILITA’

• Enunciato del Secondo Principio della Dinamica;

• Diagramma di corpo libero;

• Massa e Peso.

• Discutere il moto dei corpi sottoposti all’applicazione di una forza costante;

• Riconoscere il secondo Principio come Legge fondamentale della Dinamica;

• Riconoscere che una forza produce un moto accelerato;

• Riconoscere che l’accelerazione di un oggetto mobile è proporzionale alla forza su di esso applicata.

• Riconoscere la natura della Massa e della Forza Peso.

• riconoscere il ruolo delle forze nel cambiamento di velocità o deformazione dei corpi.

• Comprendere l’effetto di più forze applicate su un corpo.

U. A. 3: Terzo Principio della dinamica

CONTENUTI

ABILITA’

• Enunciato del Terzo Principio della Dinamica.

• Formulare e discutere il terzo principio della dinamica

• Discutere il moto dei corpi secondo il principio di azione e reazione;

• Saper distinguere l’azione di forze su corpi diversi.

U. A. 1. Forze ed equilibrio

CONTENUTI

ABILITA’

• La Forza Normale;

• Le forze di attrito;

• La Tensione su una corda

• Momento di una forza e di una coppia di forze.

• L’equilibrio del punto materiale e del Corpo rigido.

Aspetti storici:

Newton e la fisica classica.

• Conoscere la forza Normale di un corpo, in relazione alla forza peso;

• Conoscere la forza di attrito statico;

• Conoscere la forza di attrito dinamico.

• Riconoscere la direzione ed il verso della Tensione su una corda.

• Determinare le condizioni di equilibrio di un Punto materiale e di un Corpo rigido.

• Saper applicare il momento di una forza o di una coppia di forze.

U. A. 2. Le Forze ed il movimento

CONTENUTI

ABILITA’

• Moto di un corpo soggetto ad un sistema di forze;

• La Forza centripeta;

• La Forza Elastica.

• Saper operare con la regola di composizione delle forze come vettori.

• Comprendere il significato di forza centrifuga e forza centripeta.

• Saper operare con la forza elastica.

U.A. 1 – 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.

Modulo Uno

Fondamenti di Meccanica: richiami di dinamica.

Modulo Due

Lavoro ed Energia

Modulo Tre

Impulso, Quantità di moto e dinamica rotazionale

Modulo Quattro

La Gravitazione

Modulo Cinque

Dinamica dei fluidi

Modulo Sei

Termologia

Modulo Sette

I principi della Termodinamica

Modulo Otto

Onde e suono

Modulo Nove

Interferenza e natura della luce

Modulo Dieci

Elettrostatica: Forze elettriche e campi elettrici.

Modulo Undici

Energia Potenziale e potenziale elettrico

Modulo Dodici

Corrente elettrica

Modulo Tredici

Interazione magnetica e campo magnetico

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. – 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.

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.

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.1– 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. 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. 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. 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. 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. 1: Interferenza e natura della luce

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. 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 ε_r 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. 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. 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. 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. 1 – Induzione elettromagnetica

CONOSCENZE

ABILITA’

• Forza elettromagnetica indotta e correnti indotte

• La legge di Faraday-Neumann e la legge di Lenz

• Autoinduzione e mutua induzione

• Energia e densità di energia del campo magnetico

• Circuiti in corrente alternata

• Definire il fenomeno dell’induzione elettromagnetica e identificare le variabili rilevanti

• Formulare e dimostrare la legge di Faraday Neumann

• Formulare la legge di Lenz

• Analizzare i fenomeni di autoinduzione e di mutua induzione

• Rappresentare circuiti in corrente alternata e discuterne il bilancio energetico

• Determinare valori efficaci della corrente e della d.d.p di circuiti in corrente alternata

U. A. 2 – Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche

CONOSCENZE

ABILITA’

• Corrente di spostamento e campo elettrico indotto

• Equazioni di Maxwell per campi non statici.

• Onde elettromagnetiche

• Lo spettro elettromagnetico.

• Comprendere la possibilità di creare un campo magnetico da un campo elettrico variabile

• Esporre e discutere le equazioni di Maxwell nel caso statico e nel caso generale

• Comprendere la natura unitaria del campo elettromagnetico.

• Riconoscere nelle equazioni di Maxwell un modello matematico atto a descrivere il campo elettromagnetico

• Descrivere le caratteristiche fondamentali delle onde elettromagnetiche e analizzarne la propagazione.

U. A. 1 – La relatività ristretta

CONOSCENZE

ABILITA’

• Il problema della velocità della luce e la contraddizione tra meccanica ed elettromagnetismo

• L’esperimento di Michelson- Morley

• Gli assiomi della teoria della relatività ristretta

• Le trasformazioni di Lorentz

• La contrazione delle lunghezze e la dilatazione dei tempi

• L’invariante relativistico spazio-temporale

• La composizione delle velocità

• Equivalenza tra massa ed energia

• L’invariante relativistico energia-quantità di moto

• Descrivere e discutere l’esperimento di Michelson-Morley.

• Formulare gli assiomi della relatività ristretta

• Comprendere il significato delle trasformazioni di Lorentz e saperle applicare.

• Comprendere quali implicazioni possono avere i principi relativistici sui concetti di passato, presente, futuro e sul principio di causa ed effetto.

• Comprendere il significato degli invarianti relativistici

• Formulare le espressioni dell’energia totale, della massa e della quantità di moto in meccanica relativistica.

• Comprendere le implicazioni dei principi relativistici sui concetti di massa, quantità di moto, forza ed energia

• Analizzare la composizione delle velocità alla luce della teoria della relatività

• Comprendere il significato della relazione tra massa ed energia stabilito dai principi relativistici e le sue possibili implicazioni tecnologiche

U. A. 2 – La crisi della fisica classica

CONOSCENZE

ABILITA’

• La radiazione di corpo nero e l’ipotesi di Planck

• Effetto fotoelettrico e l’ipotesi di Einstein.

• Effetto Compton

• Il modello di Bohr dell’atomo d’idrogeno

• L’esperimento di Franck ed Hertz

• Comprendere i limiti della fisica classica dinanzi all’evidenza di nuovi risultati sperimentali

• Conoscere la legge di Wien

• Formulare e spiegare l’ipotesi di Planck

• Comprendere l’ipotesi di Einstein per la spiegazione delle proprietà dell’effetto fotoelettrico

• Conoscere e illustrare il modello di Bohr per l’atomo d’idrogeno

• Confrontare il modello planetario e il modello di Bohr

U. A. 3 – La meccanica quantistica

CONOSCENZE

ABILITA’

• La lunghezza d’onda di De Broglie e la natura ondulatoria della materia

• I principio di indeterminazione di Heisenberg

• L’equazione di Schrodinger (cenni)

• Il principio di sovrapposizione e le sue implicazioni (cenni)

• L’atomo d’idrogeno secondo la meccanica quantistica: i numeri quantici degli elettroni atomici e il principio di esclusione di Pauli

• Il laser

• Illustrare il dualismo onda-corpuscolo e formulare la relazione di de Broglie.

• Comprendere il significato del principio di indeterminazione di Heisenberg nelle sue due formulazioni

• Comprendere il significato dell’ipotesi di De Broglie

• Cogliere il duplice aspetto ondulatorio e corpuscolare delle particelle

• Comprendere il significato di ampiezza di probabilità

• Comprendere la natura intrinsecamente probabilistica della descrizione quantistica della materia

• Identificare i numeri quantici che determinano l’orbita ellittica e la sua orientazione

• Descrivere il funzionamento del laser

• Discutere i limiti di applicabilità della fisica classica e moderna

U. A. 4 – Fisica nucleare

CONOSCENZE

ABILITA’

• La struttura del nucleo

• Interazione forte e stabilità del nucleo

• La radioattività naturale

• Decadimento radioattivo

• Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti

• Fissione e fusione nucleare

• Descrivere le caratteristiche della forza nucleare

• Mettere in relazione il difetto di massa e l’energia di legame del nucleo.

• Descrivere il fenomeno della radioattività

• Descrivere i diversi tipi di decadimento radioattivo.

• Formulare la legge del decadimento radioattivo

• Conoscere e valutare gli effetti biologici delle radiazioni