PIANO DI LAVORO MATERIA: FISICA - · PDF filePRIMO BIENNIO Nel primo biennio si inizia a...
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Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca IIS "Giulio Casiraghi" – Liceo classico, linguistico e scientifico Via Gorkj, 106 – Parco Nord - 20092 Cinisello Balsamo (Milano) Tel: 02/6173001 - 02/6173828 Fax: 02/61290579 E-mail: [email protected] - [email protected] web: www.liceocasiraghi.gov.it C.F. 85015670152 - C/C postale 25189200 Codice Ministeriale MIIS00100B PIANO DI LAVORO MATERIA: FISICA ANNO SCOLASTICO: 2016/2017 LICEO: CLASSICO SCIENTIFICO LINGUISTICO 1. FINALITÀ E OBIETTIVI SPECIFICI PRIMO BIENNIO Nel primo biennio si inizia a costruire il linguaggio della fisica classica (grandezze fisiche scalari e vettoriali e unità di misura), abituando lo studente a semplificare e modellizzare situazioni reali, a risolvere problemi e ad avere consapevolezza critica del proprio operato. Al tempo stesso gli esperimenti di laboratorio consentiranno di definire con chiarezza il campo di indagine della disciplina e di permettere allo studente di esplorare fenomeni (sviluppare abilità relative alla misura) e di descriverli con un linguaggio adeguato (incertezze, cifre significative, grafici). L’attività sperimentale lo accompagnerà lungo tutto l’arco del primo biennio, portandolo a una conoscenza sempre più consapevole della disciplina anche mediante la scrittura di relazioni che rielaborino in maniera critica ogni esperimento eseguito. I temi suggeriti (ottica geometrica, fenomeni termici, meccanica) saranno sviluppati dall’insegnante secondo modalità e con un ordine coerenti con gli strumenti concettuali e con le conoscenze matematiche già in possesso degli studenti o contestualmente acquisite nel corso parallelo di Matematica SECONDO BIENNIO Nel secondo biennio il percorso didattico darà maggior rilievo all’impianto teorico (le leggi della fisica) e alla sintesi formale (strumenti e modelli matematici), con l’obiettivo di formulare e risolvere problemi più impegnativi, tratti anche dall’esperienza quotidiana, sottolineando la natura quantitativa e predittiva delle leggi fisiche. Inoltre, l’attività sperimentale consentirà allo studente di discutere e costruire concetti, progettare e condurre osservazioni e misure, confrontare esperimenti e teorie.
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IIS "Giulio Casiraghi" – Liceo classico, linguistico e scientifico Via Gorkj, 106 – Parco Nord - 20092 Cinisello Balsamo (Milano)
Tel: 02/6173001 - 02/6173828 Fax: 02/61290579 E-mail: [email protected] - [email protected]
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PIANO DI LAVORO MATERIA: FISICA
ANNO SCOLASTICO: 2016/2017
LICEO: CLASSICO SCIENTIFICO LINGUISTICO
1. FINALITÀ E OBIETTIVI SPECIFICI PRIMO BIENNIO
Nel primo biennio si inizia a costruire il linguaggio della fisica classica (grandezze fisiche scalari e vettoriali
e unità di misura), abituando lo studente a semplificare e modellizzare situazioni reali, a risolvere problemi
e ad avere consapevolezza critica del proprio operato.
Al tempo stesso gli esperimenti di laboratorio consentiranno di definire con chiarezza il campo di indagine
della disciplina e di permettere allo studente di esplorare fenomeni (sviluppare abilità relative alla misura)
e di descriverli con un linguaggio adeguato (incertezze, cifre significative, grafici). L’attività sperimentale
lo accompagnerà lungo tutto l’arco del primo biennio, portandolo a una conoscenza sempre più
consapevole della disciplina anche mediante la scrittura di relazioni che rielaborino in maniera critica ogni
esperimento eseguito.
I temi suggeriti (ottica geometrica, fenomeni termici, meccanica) saranno sviluppati dall’insegnante
secondo modalità e con un ordine coerenti con gli strumenti concettuali e con le conoscenze matematiche
già in possesso degli studenti o contestualmente acquisite nel corso parallelo di Matematica
SECONDO BIENNIO Nel secondo biennio il percorso didattico darà maggior rilievo all’impianto teorico (le leggi della fisica) e
alla sintesi formale (strumenti e modelli matematici), con l’obiettivo di formulare e risolvere problemi più
impegnativi, tratti anche dall’esperienza quotidiana, sottolineando la natura quantitativa e predittiva delle
leggi fisiche. Inoltre, l’attività sperimentale consentirà allo studente di discutere e costruire concetti,
progettare e condurre osservazioni e misure, confrontare esperimenti e teorie.
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QUINTE Lo studente completerà lo studio dell’elettromagnetismo fino alle equazioni di Maxwell,. Il percorso comprenderà poi le conoscenze
sviluppate nel XX secolo, quali la teoria della relatività ristretta, l’affermarsi del modello di quanto di luce, effeto fotoelettrico fino a
concludere co il principio di indeterminazione. Per queste tematiche L’insegnante dovrà prestare attenzione a utilizzare
un formalismo matematico accessibile agli studenti, ponendo sempre in evidenza i concetti fondanti.
La dimensione sperimentale potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi non solo nel
laboratorio didattico della scuola, ma anche presso laboratori di Università ed enti di ricerca, aderendo
anche a progetti di orientamento
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2. NUCLEI FONDANTI
2.1. CONOSCENZE 2.2. ABILITÀ 2.3. COMPETENZE
PR
IMO
BIE
NN
IO
LA MISURA
Le misure e il risultato della misurazione
L’incertezza e l’errore relativo
Il Sistema Internazionale di Unità
I tipi di errore
Le serie di misure
Le misure indirette
Gli strumenti
Scrittura di una misura
Calcolo dell’errore relativo
Valutazione della precisione di una misura
Determinazione della sensibilità di uno strumento [ LABORATORIO]
Effettuazione di misure dirette [ LABORATORIO]
Arrotondamento dei risultati delle misure
Elaborazione di una serie di misure [ LABORATORIO]
Utilizzo degli strumenti per le misurazioni [ LABORATORIO]
Misure relative a grandezze derivate
Osservare e identificare fenomeni: scegliere le variabili significative Raccolta e analisi critica dei dati e dell’affidabilità di un processo di misura Formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi Costruzione e/o validazione di un modello Formalizzare un problema e applicare gli strumenti matematici per la sua risoluzione Fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale
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EQUILIBRIO TERMICO
La temperatura e il termometro
L’equilibrio termico
L’interpretazione microscopica della temperatura
La dilatazione termica lineare
La dilatazione cubica
Il concetto di calore
Il calore specifico
La capacità termica e la caloria
La propagazione del calore
I cambiamenti di stato
Trasformazione del valore di una temperatura da una scala all’altra
Applicazione del principio di equilibrio termico
Effettuazione della taratura di un termometro
Applicazione della legge di dilatazione lineare [ LABORATORIO]
Applicazione della legge di dilatazione cubica dei solidi e dei liquidi
Misurazione del coefficiente di dilatazione termica lineare
Applicazione dell’equazione fondamentale della calorimetria
Determinazione del calore specifico dei solidi [ LABORATORIO]
Applicazione della legge della conduzione termica
Applicazione della formula relativa al calore latente di fusione e di vaporizzazione [ LABORATORIO]
Analisi dei cambiamenti di stato dell’acqua [ LABORATORIO]
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FORZE ED EQUILIBRIO MECCANICO
Le forze: definizione operativa
La legge di Hooke
I vettori
L’equilibrio del punto materiale
L’equilibrio sul piano inclinato
L’attrito
Il corpo rigido esteso
Momento di una forza e di una coppia di forze
L’equilibrio del corpo rigido esteso
Il baricentro
Le leve
Applicazione della legge di Hooke (formule dirette, formule inverse, grafico)
Utilizzazione del dinamometro per la misura delle forze
Verifica della legge di Hooke [ LABORATORIO]
Effettuazione grafica di operazioni tra vettori: somma e scomposizione [ LABORATORIO]
Verifica del carattere vettoriale delle forze [ LABORATORIO]
Analisi degli effetti del piano inclinato [ LABORATORIO]
Quantificazione del ruolo dell’attrito in situazioni statiche [ LABORATORIO]
Studio del momento di una forza per l’individuazione delle condizioni di equilibrio di un corpo rigido
.
STATICA DEI FLUIDI
La pressione
Le proprietà dei fluidi: la densità
Il principio di Pascal
La legge di Stevino e i vasi comunicanti
Il principio di Archimede
La pressione atmosferica
Applicazione della formula della pressione e della densità
Rappresentazione grafica delle grandezze inversamente proporzionali
Applicazione del principio di Pascal e della legge di Stevino
Applicazione della relazione che esprime la spinta di Archimede
Analisi degli effetti della spinta di Archimede [ LABORATORIO]
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FORZE E MOTO
La velocità
Il grafico del moto rettilineo uniforme
La legge oraria del moto rettilineo uniforme
La legge oraria nel caso generale
Spostamento e velocità come vettori
L’accelerazione
La legge oraria del moto rettilineo uniformemente accelerato
Il grafico spazio-tempo del moto rettilineo uniformemente accelerato
Il moto vario
Il moto circolare uniforme
Il moto armonico
Il pendolo semplice
Il primo principio della dinamica
La relazione tra forza e accelerazione e il secondo principio
La massa inerziale
Il terzo principio della dinamica
La caduta dei gravi: relazione tra massa e peso
Il piano inclinato
Il moto parabolico
Applicazione della legge oraria del moto uniforme [ LABORATORIO]
Trasformazione in km/h della velocità espressa in m/s e viceversa
Utilizzazione della rotaia a cuscino d’aria per la misura della velocità[ LABORATORIO]
Applicazione delle leggi del moto uniformemente accelerato
Tracciamento del grafico spazio-tempo a partire dalle leggi orarie del moto
Applicazione delle leggi del moto circolare uniforme
Calcolo e rappresentazione vettoriale della velocità tangenziale
Applicazione delle leggi del pendolo
Misurazione del periodo del pendolo semplice [ LABORATORIO]
Utilizzo della relazione tra forza, massa e accelerazione del secondo principio della dinamica
Verifica del secondo principio della dinamica con massa costante
Applicazione delle leggi del moto rettilineo uniformemente accelerato al caso della caduta libera e del piano inclinato
Determinazione del peso di un corpo conoscendone la massa e viceversa
Verifica del valore dell’accelerazione di gravità [ LABORATORIO]
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OTTICA GEOMETRICA
La propagazione della luce
La riflessione e la rifrazione
La dispersione della luce: i colori
Le lenti
Gli strumenti ottici e la macchina fotografica
Applicazione delle leggi della riflessione e della rifrazione
Studio della riflessione, rifrazione e dispersione della luce [ LABORATORIO]
Applicazione della formula delle lenti sottili convergenti e divergenti[ LABORATORIO]
Determinazione della distanza focale di una lente sottile
2.1. CONOSCENZE 2.2. ABILITÀ 2.3. COMPETENZE
SEC
ON
DO
BIEN
NIO
MECCANICA DEL PUNTO MATERIALE
moti rettilinei moti non rettilinei
principi della dinamica
sistemi di riferimento principi di
conservazione dell’energia meccanica
principio di
conservazione della quantità di moto
saper rappresentare le leggi
orarie nel piano cartesiano conoscere le leggi orarie dei
moti riconoscere i diversi tipi di
forza (attiva, di attrito,
elastica, reazione vincolare)
saper risolvere problemi attraverso l’analisi delle forze e l’utilizzo della legge F=ma
conoscere e saper applicare le leggi di trasformazione di
Galileo saper definire e calcolare il
lavoro di una forza saper definire e calcolare
l’energia cinetica saper definire la forza
conservativa
saper definire e calcolare l’energia potenziale (gravitazionale ed elastica)
saper risolvere problemi attraverso l’analisi delle energie in gioco
conoscere la quantità di moto
di un sistema di corpi saper risolvere problemi
relativi agli urti
Essere in grado di esaminare una situazione fisica formulando ipotesi
esplicative attraverso
modelli o analogie o leggi
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MECCANICA DEL CORPO ESTESO
momento della forza momento della
quantità di moto momento di inerzia equilibrio del corpo
esteso dinamica del corpo
esteso
saper definire e calcolare il momento di una forza rispetto ad un polo
saper definire e calcolare il momento della quantità di moto
saper definire e calcolare
velocità ed accelerazione angolari
saper risolvere problemi sulla rotazione del corpo esteso utilizzando la M=I α
Essere in grado di formalizzare matematicamente un problema fisico e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la loro risoluzione
GRAVITAZIONE UNIVERSALE le leggi di Keplero la legge di gravitazione
universale il campo gravitazionale
saper descrivere il moto dei
pianeti attorno al sole saper descrivere ed applicare
la legge di gravitazione universale
comprendere il concetto di
campo di forze saper definire e calcolare
l’energia potenziale gravitazionale per un sistema a due corpi
saper risolvere problemi
attraverso l’analisi delle energie in gioco
Essere in grado di interpretare ed elaborare dati, anche di natura sperimentale,
verificandone la pertinenza al modello scelto
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TERMODINAMICA
Gas perfetti e
trasformazioni termodinamiche
teoria cinetica dei gas ideali
principi della termodinamica
saper descrivere ed applicare
le leggi di trasformazione per un gas ideale (Boyle, Gay Lussac)
saper riconoscere le
caratteristiche di un moto armonico
saper riconoscere le
grandezze che caratterizzano un’onda
saper scrivere e commentare l’equazione di un’onda
con la rappresentazione nel piano p-V
conoscere ed applicare
l’equazione di stato saper passare dall’analisi
macroscopica all’analisi
microscopica della pressione conoscere la relazione tra
temperatura ed energia cinetica media
saper analizzare un ciclo termodinamico dal punto di
vista energetico saper descrivere il
funzionamento di una macchina termica ideale
conoscere le problematiche
collegate al concetto di entropia
Essere in grado di descrivere il processo adottato per la risoluzione di un problema e di comunicare i risultati
ottenuti valutandone la coerenza con la situazione problematica scelta
LE ONDE
il moto armonico le onde
meccaniche Un esempio: il
suono
La luce come onda
saper riconoscere le caratteristiche di un moto
armonico saper riconoscere le
grandezze che caratterizzano un’onda
saper scrivere e commentare l’equazione di un’onda
conoscere i vari fenomeni connessi alla propagazione di un’onda
saper descrivere i fenomeni che caratterizzano un’onda luminosa
Prendere coscienza del rapporto tra fisica, storia e filosofia
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ELETTROSTATICA
Fenomeni
elettrostatici e campi elettrici
Energia potenziale elettrica e potenziale elettrico
saper riconoscere i vari
metodi di elettrizzazione e distinguere materiali conduttori e isolanti
conoscere la relazione fra
forze e campi elettrici saper calcolare e
rappresentare esempi di
campi E saper comprendere e definire
il potenziale elettrico comprendere e riconoscere le
operazioni di flusso e circuitazione per un campo vettoriale
saper calcolare la densità di
energia per il campo E
Prendere coscienza del rapporto tra fisica, storia e
filosofia
Saper comprendere i
procedimenti caratteristici dell’indagine scientifica, l’uso di modelli teorici e le potenzialità e i limiti delle conoscenze scientifiche
CORRENTI ELETTRICHE
Leggi di Ohm
Circuiti elettrici
conoscere e applicare le leggi di Ohm nella risoluzione di semplici circuiti elettrici
Condurre l’attività sperimentale essendo in grado di discutere e costruire concetti, progettare e condurre osservazioni e misure, confrontare esperimenti e
teorie.
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MAGNETISMO
Campi magnetici
conoscere i fenomeni magnetici elementari
conoscere le interazioni fra magneti e correnti
saper definire e applicare la forza di Lorentz
comprendere e riconoscere le operazioni di flusso e circuitazione per il campo B
- il magnetismo nei materiali
Essere in grado di descrivere il processo adottato per la risoluzione
di un problema e di comunicare i risultati ottenuti valutandone la coerenza con la situazione problematica scelta
saper organizzare il lavoro di
gruppo in laboratorio e saper relazionare le esperienze di laboratorio
Saper formulare e risolvere problemi più impegnativi, tratti
anche dall’esperienza quotidiana, sottolineando la natura quantitativa e predittiva delle leggi fisiche.
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2.1. CONOSCENZE 2.2. ABILITÀ 2.3. COMPETENZE
QU
IN
TO
AN
NO
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA Il fenomeno
dell’induzione
elettromagnetica: la forza
elettromotrice indotta e sua origine
Legge di Faraday – Neumann –
Lenz Le correnti indotte
tra circuiti Il fenomeno della
autoinduzione e il concetto di
induttanza Energia associata
a un campo magnetico
conoscere il significato di
forza elettromotrice indotta
conoscere la legge di Faraday-Neumann-Lenz
conoscere le relazioni tra
campo elettrico e magnetico indotti
conoscere il significato di corrente alternata
Cogliere analogie e differenze tra fenomeni fisici e individuare relazioni
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EQUAZIONI DI MAXWELL E LE ONDE
ELETTROMAGNETICHE
Relazione tra campi elettrici e magnetici variabili
Corrente di spostamento
Equazioni di Maxwell
Onde elettromagnetiche piane eloro roprietà
Polarizzazione
delle onde e.m. Energia e impulso
trasportato da un’onda e.m.
Spettro delle onde e.m.
Produzione di
onde e.m. e loro applicazione nelle
varie bande di frequenza
Conoscere le equazioni di
Maxwell e il loro significato
conoscere le proprietà e caratteristiche di un’onda elettromagnetica
Formalizzare un problema di fisica applicando strumenti matematici
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LA TEORIA DELLA RELATIVITA’
RISTRETTA
Dalla relatività galileiana a quella ristretta
I postulati della relatività ristretta
Relatività della simultaneità degli eventi
Dilatazione dei tempi e contrazione delle distanze
Trasformazioni di Lorentz
Legge di addizione relativistica delle velocità
Invariante relativistco
Conservazione della quantità di
moto relativistica Massa ed energia
conoscere gli assiomi della relatività ristretta
conoscere le trasformazioni di Lorentz
risolvere semplici problemi di
cinematica e dinamica relativistica
Descrivere fenomeni appartenenti alla realtà
naturale e artificiale; formulare ipotesi
LA STRUTTURA DELLA MATERIA
Esperimento di Rutherford e modelli atomici
Spettri atomici
Scoperta dell’elettrone
conoscere lo sviluppo storico che ha portato alla crisi della rappresentazione del mondo microscopico da parte della
fisica classica
conoscere i modelli dell’atomo da Thomson a Bohr
Analizzare criticare i modelli di fisica classica
Utilizzare nuovi modelli per giustificare dati sperimentali
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LA TEORIA QUANTISTICA
Emissione di corpo nero, ipotesi di Planck
Effetto fotoelettrico
Effetto Compton Modello atomico di
Bohr e interpretazione degli spettri atomici
Esperimento di Franck e Hertz
Ipotesi di De
Broglie Dualismo onda
corpuscolo Il principio di
indeterminazione
Utilizzare nuovi modelli per giustificare dati sperimentali saper descrivere l’effetto fotoelettrico e l’effetto Compton
conoscere i limiti del modello
ondulatorio per la radiazione
conoscere i limiti del modello corpuscolare per le particelle atomiche e
subatomiche
saper interpretare il dualismo onda- corpuscolo
Analizzare criticare i modelli di fisica classica
LA FISICA DEL NUCLEO
Struttura del
nucleo e suoi componenti
Stabilità dei nuclei
ed energia di legame
Decadimenti radioattivi
Reazioni nucleari
conoscere la struttura del nucleo e
le reazioni nucleari
Descrivere e comprendere fenomeni
LE PARTICELLE FONDAMENTALI
Modello standard e classificazione delle particelle
conoscere il modello standard delle particelle elementari
Descrivere e comprendere la natura delle particelle
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3. METODOLOGIA DIDATTICA All’interno della programmazione individuale ogni docente potrà indicare le metodologie adottate tra le seguenti: Lezione frontale Lezione interattiva Metodo induttivo Uso di aule attrezzate lavoro di gruppo Discussione guidata Metodologia CLIL
4. TIPOLOGIA VERIFICHE All’interno della programmazione individuale ogni docente potrà indicare tipologie di verifiche adottate tra le seguenti: Lezione frontale Interrogazione Registrazione di interventi Prove a risposta chiusa e aperta Esercizi e relazioni
5. NUMERO DI VERIFICHE MINIME BIENNIO TRIENNIO
TRIMESTRE 2 3
PENTAMESTRE 3 3
6. CRITERI DI VALUTAZIONE
Si rimanda alla griglia di valutazione presente nel Piano Triennale dell’Offerta Formativa (PTOF)
7. ATTIVITÀ DI RECUPERO
In itinere Partecipazione alle attività di recupero e consolidamento previste dall’istituto in ottemperanza con la legge vigente
