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Liceo Scientifico Statale "V.Volterra" - Fabriano a.s. 2014/2015 Dipartimento di Matematica, Fisica, Informatica PROGRAMMAZIONE DIDATTICA DI FISICA primo biennio, secondo biennio e classe quinta

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Liceo Scientifico Statale "V.Volterra" - Fabrianoa.s.

2014/2015

Dipartimento di

Matematica, Fisica, Informatica

PROGRAMMAZIONE DIDATTICA DIFISICA primo bienniosecondo biennio e classe quinta (vecchioordinamento)PROGRAMMAZIONE DIDATTICADI FISICAprimo biennio, secondo biennio eclasse quinta

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PREMESSE GENERALIFINALITÀFornire allo studente gli strumenti culturali e metodologici per una comprensione approfondita della

realtà.

Concorrere insieme alle altre discipline allo sviluppo dello spirito critico e alla promozione umana e

intellettuale e al conseguimento di una visione unitaria del divenire storico.

Contribuire all’acquisizione di una mentalità flessibile.

Contribuire a comprendere il linguaggio universale delle discipline scientifiche.

PIANO DI STUDI (Liceo scientifico e Liceo Scientifico opzione Scienze Applicate)1° biennio 2° biennio 5° anno

1° anno 2° anno 3° anno 4° annoMONTE ORE ANNUALEFISICA 66 66 99 99 99

[2 ore settimanali al biennio, sia per il liceo scientifico sia per la relativa opzione “scienze applicate”, 3 ore

settimanali nel secondo biennio e nel quinto anno]

RISULTATI DI APPRENDIMENTOA conclusione dei percorsi di ogni liceo gli studenti dovranno:

1. Area metodologica

Aver acquisito un metodo di studio autonomo e flessibile, che consenta di condurre ricerche e

approfondimenti personali e di continuare in modo efficace i successivi studi superiori, naturale

prosecuzione dei percorsi liceali, e di potersi aggiornare lungo l’intero arco della propria vita.

2. Area logico-argomentativa

Saper sostenere una propria tesi e saper ascoltare e valutare criticamente le argomentazioni altrui.

Acquisire l’abitudine a ragionare con rigore logico, ad identificare i problemi e a individuare possibili

soluzioni.

3. Area linguistica e comunicativa

Saper utilizzare le tecnologie dell’informazione e della comunicazione per studiare, fare ricerca,

comunicare.

4. Area storico umanistica

Collocare il pensiero scientifico, la storia delle sue scoperte e lo sviluppo delle invenzioni tecnologiche

nell’ambito più vasto della storia delle idee.

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5. Area scientifica, matematica e tecnologica

Possedere i contenuti fondamentali delle scienze fisiche, padroneggiandone le procedure e i metodi di

indagine propri, anche per potersi orientare nel campo delle scienze applicate.

Saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la risoluzione di

problemi.

Aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e, anche

attraverso l’uso del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine propri

delle scienze sperimentali.

Essere consapevoli delle ragioni che hanno prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico nel tempo, in

relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, con attenzione critica alle

dimensioni tecnico-applicative ed etiche delle conquiste scientifiche, in particolare quelle più recenti.

Saper cogliere la potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana.

ACQUISIZIONE DI COMPETENZEAl termine del percorso liceale lo studente avrà appreso i concetti fondamentali della fisica, le leggi e le

teorie che li esplicitano, acquisendo consapevolezza del valore conoscitivo della disciplina e del nesso tra lo

sviluppo della conoscenza fisica ed il contesto storico e filosofico in cui essa si è sviluppata.

In particolare, lo studente avrà acquisito le seguenti competenze:

- osservare e identificare fenomeni;

- formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie e leggi;

- formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la sua

risoluzione;

- fare esperienza…, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, scelta

delle variabili significative, raccolta e analisi critica dei dati …;

- conoscere e usare in modo corretto il linguaggio specifico;

- riconoscere le tecniche di organizzazione e di formalizzazione di un processo deduttivo e di un processo

induttivo.

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PRIMO BIENNIONel 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.

Attraverso lo studio dell’ottica geometrica, lo studente sarà in grado di interpretare i fenomeni della

riflessione e della rifrazione della luce e il funzionamento dei principali strumenti ottici.

Lo studio dei fenomeni termici definirà, da un punto di vista macroscopico, le grandezze temperatura e

quantità di calore scambiato, introducendo il concetto di equilibrio termico e trattando i passaggi di stato.

Lo studio della meccanica riguarderà problemi relativi all’equilibrio dei corpi e dei fluidi.

I temi suggeriti 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. Lo studente potrà così fare esperienza, in forma elementare ma

rigorosa, del metodo di indagine specifico della fisica, nei suoi aspetti sperimentali, teorici e linguistici.

Alla fine del 1° biennio lo studente dovrà essere in grado di:

Analizzare un fenomeno o un problema individuandone gli elementi significativi, le relazioni,

i dati superflui, quelli mancanti e riuscendo a collegare premesse e conseguenze;

Eseguire in modo corretto semplici misure con chiara consapevolezza delle operazioni effettuate e

degli strumenti utilizzati;

Raccogliere, ordinare e rappresentare i dati ricavati, valutando gli ordini di grandezza e le

approssimazioni, mettendo in evidenza l'incertezza associata alla misura;

Esaminare dati e ricavare informazioni significative da tabelle, grafici e altra documentazione;

Porsi problemi, prospettare soluzioni e modelli;

Inquadrare in un medesimo schema logico situazioni diverse riconoscendo analogie e differenze,

proprietà varianti ed invarianti;

Trarre semplici deduzioni teoriche e confrontarle con i risultati sperimentali;

Utilizzare semplici programmi informatici per la soluzione di problemi o la simulazione di

fenomeni; utilizzare il foglio elettronico.

Con l'attivi tà di laboratorio gli allievi dovranno inoltre:

Imparare a descrivere, anche per mezzo di schemi, le apparecchiature e le procedure utilizzate;

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Sviluppare abilità operative connesse con l'uso degli strumenti;

Sviluppare capacità di lavoro in equipe;

Acquisire flessibilità nell'affrontare situazioni impreviste di natura concettuale e/o tecnica;

Sviluppare capacità di proporre semplici esperimenti atti a fornire risposte a problemi di natura

fisica.

Tenendo presente tutto quanto evidenziato nelle premesse generali all’insegnamento della fisica nel

nuovo ordinamento e gli obiettivi specifici di apprendimento relativi al primo biennio, i docenti di

fisica della scuola:

1. per le classi prime, unitamente a tutti i docenti del C.d.C., dedicheranno le prime due settimane

dell’anno scolastico al “Progetto Accoglienza” che prevede tra l’altro un questionario di conoscenza

e attività relative allo sviluppo di un buon metodo di studio;

2. stabiliscono di impartire lo stesso insegnamento in entrambi gli indirizzi, visto che il potenziamento

orario delle materie scientifiche nell’opzione scienze applicate (a scapito: del latino, di un’ora

settimanale di matematica in seconda e di un’ora di filosofia nel triennio) è relativo solo alle scienze,

oltre all’introduzione dell’informatica, mentre la fisica mantiene esattamente lo stesso orario

settimanale tutti gli anni;

3. declinano dettagliatamente gli obiettivi da raggiungere al termine del primo e del secondo anno in

competenze, abilità e conoscenze come esposto di seguito.

Obiettivi del 1° anno declinati in competenze, abilità e conoscenze

COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

Descrivere fin dall’iniziola realtà fisica utilizzandocorrettamente le primegrandezze fisiche e le lorounità di misura.

Spiegare il concetto di definizione operativa digrandezza fisica.

Grandezze fisiche:definizione.

Enunciare le definizioni del S.I. delle unità di misurameccaniche di lunghezza (metro), massa(chilogrammo) e tempo (secondo).

Prime unità del S.I.(m, kg, s).

Distinguere le grandezze fisiche, e relative unità dimisura, di base o fondamentali da quelle derivate.

Grandezze fondamentali ederivate.

Utilizzare le diverse notazioni per le grandezze fisiche(scientifica, multipli e sottomultipli) sapendoletrasformare da una all’altra; indicare le cifresignificative.

Multipli, sottomultipli enotazione scientifica.

Definire la densità di una sostanza.Calcolare la massa se è nota la densità e il volume oinversamente calcolare il volume se è nota la densità ela massa.

Proporzionalità diretta edipendenza lineare tragrandezze fisiche.

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

Riconoscere la dipendenzalineare tra due grandezzefisiche graficamente,analiticamente o da tabelle didati.

Definire e calcolare la pendenza di una retta nel pianocartesiano.Enunciare le equazioni tra due grandezze direttamenteproporzionali o in relazione lineare e saperlerappresentare graficamente.Riconoscere da tabelle di dati se due grandezze sonotra loro direttamente proporzionali o in relazionelineare.

Proporzionalità diretta edipendenza lineare tragrandezze fisiche.

Valutare gli errori sia nellemisure dirette che in quelleindirette di una grandezzafisica.

Attribuire l’errore assoluto ad una misura direttasapendo la sensibilità dello strumento usato.Calcolare l’errore relativo (e percentuale) da quelloassoluto e viceversa.

Errori di misura assoluto erelativo.

Calcolare, in casi semplici, l’errore assoluto o relativodi una misura indiretta applicando le leggi dipropagazione degli errori.

Leggi di propagazionedegli errori nelle misureindirette.

Calcolare il valore medio di una serie di misure.Calcolare l’errore massimo di una serie di misure.

Valore medio e erroremassimo di una serie dimisure.

Utilizzare in semplicisituazioni la forza-peso, laforza di attrito statico e laforza elastica di una molla.

Definire, non rigorosamente, il peso di un corpo inprossimità della superficie terrestre.Distinguere i concetti di massa e peso di un corpo,sapendo passare da una all’altro e viceversa (nonricorrendo all’accelerazione di gravità).Definire il chilogrammo-peso ed in sua funzione ilnewton.

Massa e peso.

Definire il peso specifico di una sostanza.Calcolare il peso se è noto il peso specifico e il volumeo inversamente calcolare il volume se è noto il pesospecifico e il peso.

Peso specifico.

Determinare la forza di attrito radente statico agente suun corpo a contatto di un piano (orizzontale, inclinatoo verticale) o tra due corpi a contatto tra loro

Forza di attrito radentestatico.

Spiegare approssimativamente il concetto di forzaelastica di una molla allungata o accorciata (cenno alprincipio di azione e reazione).Definire e calcolare la costante elastica di una molla.Risolvere problemi con una o più molle in serie chesostengono un corpo, essendo l’incognita la costanteelastica o la forza elastica (o il peso del corpo) ol’allungamento (o l’accorciamento).

Forza elastica e costante diuna molla.

Trovare la risultante di piùforze con diverse intensità edirezioni, come esempio disomma vettoriale.

Definire trigonometricamente (usando solo cateti eipotenusa) tangente, seno e coseno di un angolo acuto.

Tangente, seno e coseno diun angolo.

Calcolare lati o angoli incogniti di un triangolorettangolo se sono noti due lati o un lato e un angolo.

Risoluzione di triangolirettangoli.

Calcolare la componente di una forza lungo unagenerica direzione.

Scomposizione di unaforza.

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

Determinare la risultante di più forze: graficamentecon la poligonale o analiticamente sommando lecomponenti lungo due assi ortogonali.

Risultante di più forze.

Analizzare situazioni diequilibrio statico di corpipuntiformie di corpi rigidio determinare reazionivincolari agenti su essi.

Enunciare la condizione di equilibrio del puntomateriale.Determinare l’equilibrante di più forze.

Equilibrio del puntomateriale.

Determinare le componenti del peso di un corpo fermosu un piano inclinato, parallela o perpendicolare alpiano stesso, la forza parallela al piano inclinato chetiene il corpo fermo e la reazione del piano sul corpo.Risolvere problemi con un corpo fermo su un pianoinclinato aventi come incognita una delle quattro forzeprecedenti o il peso del corpo o l’angolo d’inclinazionedel piano.

Equilibrio del pianoinclinato.

Calcolare il momento di una forza rispetto ad un puntoCalcolare la sommatoria dei momenti di più forzeverticali (o orizzontali) applicate ad un’asta rigidaorizzontale (o vert.).

Momento di una forza .

Enunciare la condizione di equilibrio di un corporigido.Risolvere problemi con aste rigide in equilibrio,appoggiate o incernierate in un punto, aventi comeincognita una forza o il suo punto di applicazione.

Equilibrio del corporigido.

Calcolare le reazioni vincolari su aste rigide dovute adappoggi semplici, cerniere o cavi a loro connesse.

Reazioni vincolari.

Applicare in semplicisituazioni le leggi dellastatica dei fluidi.

Definire e calcolare la pressione esercitata da una forzasu una superficie.

Pressione.

Enunciare il principio di Pascal. Principio di Pascal.

Enunciare la legge di Stevino e applicarla per risolvereproblemi sulla pressione idrostatica nei liquidi aventiper incognita la pressione o la profondità o il pesospecifico del liquido.

Legge di Stevino.

Enunciare il principio di Archimede.Calcolare la spinta idrostatica o aerostatica agente suun corpo immerso totalmente o parzialmente in unfluido.

Principio di Archimede.

Risolvere problemi su corpi galleggianti su un liquido. Galleggiamento dei corpi.

Calcolare il valore della pressione atmosfericautilizzando l’esperimento di Torricelli.Utilizzare le più note unità di misura della pressione:Pa, atm kgp/cm2, mmHg o torr, , sapendoletrasformare tra loro.

Pressione atmosferica.

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Obiettivi del 2° anno declinati in competenze, abilità e conoscenze

COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

Descrivere e utilizzare ilmoto rettilineo uniforme ouniformemente acceleratodi un corpo.

Riconoscere la relatività dei concetti di quiete e moto di uncorpo rispetto a un dato sistema di riferimento e definirnela traiettoria.

Quiete e moto, sistemi diriferimento, traiettoria.

Definire la posizione di un corpo in moto rettilineo e il suospostamento tra due posizioni in due distinti istanti.

Posizione e spostamento.

Definire la velocità media in un generico moto rettilineo,calcolarne il modulo (in m/s e km/h), riconoscendone ilsignificato nel grafico posizione-tempo.Calcolare lo spostamento o l’intervallo di tempo, nota lavelocità media.

Velocità media.

Enunciare la legge oraria di un corpo in moto rettilineouniforme e saperla rappresentare graficamente.Risolvere, analiticamente o graficamente, problemi conuno o due corpi in moto rettilineo uniforme.

Moto rettilineo uniforme.

Definire la velocità istantanea, riconoscendone ilsignificato nel grafico spazio-tempo.

Velocità istantanea.

Definire l’accelerazione media in un generico motorettilineo, calcolarne il modulo, riconoscendone ilsignificato nel grafico velocità-tempo.

Accelerazione media.

Enunciare le leggi velocità-tempo e posizione-tempo di uncorpo in moto uniformemente accelerato, rispetto ad unsistema di riferimento arbitrariamente scelto, e saperlerappresentare graficamente.Riconoscere il significato dello spazio percorso nel graficovelocità-tempo .Enunciare la legge velocità-posizione di un corpo in unmoto uniformemente accelerato.Risolvere problemi con un corpo in moto uniformementeaccelerato.Risolvere problemi con due corpi, uno in moto rettilineouniforme e l’altro in moto uniformemente accelerato.

Moto rettilineouniformementeaccelerato.

Risolvere problemi con un corpo inizialmente fermo incaduta libera o con un corpo a generica altezza e velocitàiniziale verticale.

Moto di caduta dei corpi.

Definire l’accelerazione istantanea, riconoscendone ilsignificato nel grafico velocità-tempo.

Accelerazione istantanea.

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

Analizzare le forze chegenerano i moti applicandoi principi della dinamica.

Enunciare il primo principio della dinamica o principiod’inerzia.

Primo principio delladinamica.

Enunciare il secondo principio della dinamica.Definire il newton.Applicare il secondo principio della dinamica allarisoluzione di problemi con un corpo soggetto ad una o piùforze.Applicare il secondo principio della dinamica allarisoluzione di problemi con un sistema di corpi collegati.

Secondo principio delladinamica.

Enunciare il terzo principio della dinamica o principio diazione e reazione.Riconoscere forze di azione e razione tra coppie di corpi.

Terzo principio delladinamica.

Spiegare la relazione tra peso, massa e accelerazione digravità.

Peso, massa eaccelerazione di gravità.

Trovare l’accelerazione di un corpo su un piano inclinatoliscio.Risolvere problemi con un corpo in moto su un pianoinclinato liscio inizialmente in generica posizione evelocità iniziale.Applicare il secondo principio della dinamica allarisoluzione di problemi con un sistema di corpi collegati, ealmeno uno dei quali su piano inclinato liscio.

Moto su un pianoinclinato liscio.

Determinare la forza di attrito radente dinamico agente suun corpo a contatto di un piano (orizzontale, inclinato overticale) o tra due corpi a contatto tra loro.Applicare il secondo principio della dinamica allarisoluzione di problemi con un corpo soggetto a più forzecompreso l’attrito.

Forza di attrito radentedinamico.

Applicare il secondo principio della dinamica allarisoluzione di problemi con un corpo in moto su un pianoinclinato ruvido inizialmente in generica posizione evelocità iniziale.Applicare il secondo principio della dinamica allarisoluzione di problemi con un sistema di corpi collegati, ealmeno uno dei quali su piano inclinato ruvido.

Moto su un pianoinclinato ruvido.

Spiegare la dinamica del moto circolare uniformeindividuando la forza centripeta come risultante delle forzeagenti sul corpo.Risolvere problemi dinamici sul moto circolare uniforme.

Dinamica del motocircolare uniforme eforza centripeta.

Applicare i principidi conservazionedell’energia meccanica.

Definire il prodotto scalare tra due vettori.Definire e calcolare il lavoro di una forza costante per unospostamento rettilineo in una generica direzione rispettoalla forza.Definire il joule.

Lavoro di una forza.

Definire la potenza e il watt. Potenza.

Definire l’energia cinetica di un corpo.Enunciare il teorema dell’energia cinetica. Energia cinetica.

Spiegare il significato di forza conservativa o dissipativa. Forze conservative.

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

Spiegare l’introduzione di un’energia potenziale incorrispondenza di una data forza conservativa.Enunciare esplicitamente le energie potenziali della forzapeso e della forza elastica.

Energia potenziale dellaforza-peso e della forzaelastica.

Enunciare il principio di conservazione dell’energiameccanica.Applicare il principio di conservazione dell’energiameccanica alla risoluzione di problemi con uno o duecorpi.

Principio diconservazionedell'energia meccanica.

Descrivere le varie forme di energia e le loro continuetrasformazioni nel rispetto del bilancio energetico totale.

Trasformazioni dienergia.

Analizzare fenomenitermici e applicare la leggedell’equilibrio termico

Spiegare la differenza tra calore e temperatura. Calore e temperatura.

Applicare le leggi della dilatazione termica Dilatazione termica.

Descrivere il funzionamento di un termometro.Termometri etermoscopi.

Spiegare i meccanismi di trasmissione del calore

Trasmissione del caloreper conduzione,convezione,irraggiamento.

Analizzare fenomeni diottica geometrica

Descrivere la natura e il comportamento della luce

Propagazione rettilineadella luce; formazionedelle ombre; velocitàdella luce.

Enunciare le leggi della riflessione.Costruire graficamente immagini di corpi riflessi daspecchi piani e da specchi sferici.Applicare la legge dei punti coniugati.

Riflessione.

Enunciare le leggi della rifrazione.Determinare l’indice di rifrazione.La riflessione totale.

Rifrazione.

Definire “lente sottile”.Applicare l’equazione dei punti coniugati di una lente.Costruire graficamente le immagini prodotte da una lente.

Le lenti.

Descrivere il funzionamento di alcuni strumenti ottici.Descrivere il funzionamento dell’occhio umano. Strumenti ottici.

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Contenuti e scansione temporale indicativamente prevista per le CLASSI PRIME

Trimestre

1. Prime grandezze e loro misura. [SET-OTT]- Fisica e metodo sperimentale.- Grandezze: definizione e operazioni.- Sistema Internazionale di Unità. Grandezze fondamentali e derivate.- Potenze di 10. Prefissi per multipli e sottomultipli.- Unità di misura meccaniche di tempo, lunghezza e massa.- Area e volume di cubo, parallelepipedo, cilindro e sfera. Equivalenze.- Densità.- Notazione scientifica. Ordini di grandezza.

2. Errori di misura. [OTT-NOV]- Misure dirette e indirette.- Errore assoluto e sensibilità degli strumenti.- Errore relativo e percentuale.- Leggi di propagazione degli errori nelle misure indirette.- Cifre significative. Arrotondamento.- Errori casuali e sistematici.- Serie di misure: istogrammi, moda, valore medio e errore massimo.

3. Relazioni tra grandezze. [NOV]- Rapporti. Proporzioni. Percentuali.- Tabelle, formule e grafici cartesiani.- Proporzionalità diretta, dipendenza lineare e retta.- Proporzionalità inversa.- Proporzionalità quadratica.- Equazioni elementari. Principi di equivalenza.

4. Grandezze scalari e vettoriali. [DIC]- Massa e forza-peso. Peso specifico.- Vettore spostamento.- Scalari e vettori.- Operazioni tra vettori.- Composizione grafica di due spostamenti (o forze): regola del parallelogrammo.- Composizione grafica di più spostamenti (o forze): regola della poligonale.- Definizione trigonometrica di tangente, seno e coseno di un angolo.- Risoluzione di triangoli rettangoli.- Scomposizione di spostamenti e forze.- Composizione analitica di più forze mediante somma delle componenti.

Pentamestre

5. Forze ed equilibrio. [GEN-FEB]- Forza di attrito radente statico.- Forza elastica di una molla.- Principio di azione e reazione.- Equilibrio di un punto materiale.

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6. Equilibrio dei solidi. [MAR]- Equilibrio del punto materiale.- Reazioni vincolari.- Risultante ed equilibrante di due o più forze.- Equilibrio sul piano inclinato.- Momento di una forza.- Equilibrio del corpo rigido.- Leve. Carrucole fisse e mobili. Verricelli.- Baricentro. Corpi appesi o appoggiati.

7. Equilibrio dei fluidi. [APR-MAG]- Solidi, liquidi e gas.- Pressione e sua misura.- Pressione nei liquidi. Legge di Pascal.- Pressione idrostatica. Legge di Stevino.- Principio di Archimede. Galleggiamento dei corpi.- Densità dell'aria. Pressione atmosferica.- Esperimento di Torricelli.

Contenuti e scansione temporale indicativamente prevista per le CLASSI SECONDE

Trimestre

1. Moti rettilinei. [SET-OTT]- Punto materiale, quiete, moto, traiettoria, sistemi di riferimento.- Moto rettilineo: posizione e istante di tempo; spostamento e intervallo di tempo.- Velocità media. Grafici posizione-tempo in generale.- Moto rettilineo uniforme. Legge oraria e grafici pos/vel-tempo.- Velocità istantanea.- Accelerazione media. Grafici velocità-tempo in generale.- Moto rettilineo uniformemente accelerato. Leggi e grafici pos/vel/acc-tempo.- Legge velocità-posizione del moto rettilineo uniformemente accelerato.- Moto di caduta dei corpi.- Accelerazione istantanea.

2. Principi della dinamica. [NOV-DIC]- Primo principio della dinamica.- Secondo principio della dinamica.- Terzo principio della dinamica.- Forza-peso, massa e accelerazione di gravità.- Moto su un piano inclinato liscio.- Forza di attrito radente dinamico.- Moto su un piano inclinato ruvido.

Pentamestre

3. Energia meccanica. [GEN-FEB]- Lavoro di una forza.- Potenza.- Energia e lavoro.- Energia cinetica e relativo teorema.- Forze conservative e dissipative.

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- Energia potenziale della forza-peso.- Energia potenziale della forza elastica.- Principio di conservazione dell'energia meccanica.- Variazione di energia totale e lavoro di forze dissipative.- Trasformazioni di energia e conservazione dell'energia totale.

4. Fenomeni termici. [MAR-APR]- Struttura della materia.- Temperatura ed equilibrio termico.- Dilatazione termica.- Calore e lavoro.- Calore specifico e capacità termica.- Propagazione del calore.- Cambiamenti di stato.

5. Ottica geometrica. [MAG]- Sorgenti di luce e raggi luminosi.- La riflessione della luce e gli specchi piani.- Gli specchi sferici.- La rifrazione della luce.- La riflessione totale.- Le lenti.- Gli strumenti ottici.

METODI

I criteri metodologici che verranno adottati possono essere così formulati.

1. Realizzazione di esperimenti nel laboratorio di fisica, sia da parte dell'insegnante che da gruppi di

studenti (l’elaborazione dei dati sarà però condotta individualmente).

Le esperienze di fisica previste, considerando le sole due ore di lezione settimanale, verranno scelte dai

singoli docenti, anche in coordinamento con i colleghi di scienze, in numero congruo tra le seguenti:

CLASSI PRIME1) misure di dimensioni di solidi geometrici con riga e calibro e calcolo di aree e volumi;2) serie di misure del periodo di oscillazione di un pendolo e calcolo del periodo medio;3) misure di masse di solidi e liquidi e calcolo della densità;4) misure dell’allungamento di molle singole o in serie e calcolo della costante elastica;5) composizione e scomposizione di forze con pesi e dinamometri;6) equilibrio di un carrello su un piano inclinato;7) equilibrio di un’asta metallica vincolata;8) principio di Archimede.

CLASSI SECONDE1) moto rettilineo orizzontale uniforme del carrello sulla la rotaia;2) moto uniformemente accelerato orizzontale del carrello sulla rotaia;3) moto uniformemente accelerato inclinato del carrello sulla rotaia;4) forza di attrito radente dinamico agente su un corpo su piano orizzontale o inclinato;5) calorimetro: determinazione dell’equivalente in acqua; calcolo di calori specifici;6) disco ottico: verifica delle leggi di riflessione e rifrazione.

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2. Elaborazione teorica, utilizzando il libro di testo [Antonio Caforio / Aldo Ferilli – Dentro la Fisica – ed.

Le Monnier Scuola], mediato e integrato dal docente, che pur abituando ad un uso costante del linguaggio

matematico favorisca inizialmente un approccio intuitivo degli argomenti trattati, partendo, quando

possibile, dall’analisi dei dati sperimentali, per tendere poi progressivamente ad una sistemazione più

rigorosa della teoria. Si cercherà inoltre di evidenziare sia le connessioni, concettuali e formali, tra le

varie parti della materia, che lo sviluppo storico delle teorie scientifiche, non sempre lineare, per

sottolineare l'aspetto creativo, oltre che critico, del metodo scientifico.

3. Applicazione dei contenuti acquisiti attraverso esercizi e problemi, presi dal testo o forniti

dall’insegnante, non limitati ad un'automatica applicazione di formule, ma orientati sia all'analisi critica

del fenomeno considerato, sia alla giustificazione logica delle varie fasi del processo di risoluzione. Tutto

ciò sempre compatibilmente con il poco tempo a disposizione, che certamente non permetterà un uguale

approfondimento dei vari argomenti di questa fondamentale fase dell’apprendimento della fisica, ma si

concentrerà su quelli principali.

4. Uso dell'elaboratore (se possibile con il poco tempo disponibile) per la rappresentazione e l’elaborazione

dei dati sperimentali raccolti nel laboratorio di fisica, o per l'utilizzo di programmi di simulazione.

VALUTAZIONE

In sede di Collegio Docenti si è stabilito che, per le discipline con solo due ore settimanali, anche la

valutazione del primo trimestre sia unica.

Infatti la necessità di frequentare il laboratorio di fisica e l'esigenza di curare oltre all’elaborazione della

teoria anche la sua applicazione alla risoluzione di problemi non banali, impedisce chiaramente, con le sole

due ore settimanali di lezione, di procedere ad una valutazione orale e scritta separata.

Per l'assegnazione del voto finale si prevedono pertanto interrogazioni, relazioni di laboratorio e verifiche

scritte in numero totale di almeno tre per il trimestre e di almeno quattro per il pentamestre; in entrambi i casi

si dovranno utilizzare tutte e tre le tipologie suddette.

Le prove scritte potranno essere test a risposta multipla e/o aperta (con quesiti sia di natura concettuale che

sulla risoluzione di problemi) e/o esercizi/problemi articolati; le prove orali potranno essere la tradizionale

interrogazione o semplici colloqui, dal posto o alla lavagna. Ulteriori elementi di valutazione saranno

costituiti dal grado di costruttiva partecipazione alle lezioni e all’attività laboratoriale.

Per i dettagli e le griglie si veda da pag.28.

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RECUPERO

Le situazioni di difficoltà di studio verranno individuate in relazione a:- aspetti comportamentali emovitazionali - aspetti cognitivi - abilità fondamentali.

Gli interventi saranno tempestivi, per evitare il radicamento delle insufficienze e delle incertezze.

Le attività di recupero si attueranno durante le ordinarie attività curricolari, mediante:

- insegnamento di strategie metacognitive per migliorare le abilità di comprensione del testo- ulteriori spiegazioni ed approfondimenti;- colloqui individuali;- esercitazioni di vario tipo;- attività svolte a casa (esercizi, ripasso, ecc.).- valutazione a carattere formativo; momenti di autovalutazione dell’allievo[colloquio/questionario].

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SECONDO BIENNIODalle “Indicazioni nazionali riguardanti gli obiettivi specifici di apprendimento” della Fisica

relativamente al 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.

Saranno riprese le leggi del moto, affiancandole alla discussione dei sistemi di riferimento inerziali e non

inerziali e del principio di relatività di Galilei.

L’approfondimento del principio di conservazione dell’energia meccanica, applicato anche al moto dei

fluidi e l’affronto degli altri principi di conservazione, permetteranno allo studente di rileggere i fenomeni

meccanici mediante grandezze diverse e di estenderne lo studio ai sistemi di corpi. Con lo studio della

gravitazione, dalle leggi di Keplero alla sintesi newtoniana, lo studente approfondirà, anche in rapporto con

la storia e la filosofia, il dibattito del XVI e XVII secolo sui sistemi cosmologici.

Si completerà lo studio dei fenomeni termici con le leggi dei gas, familiarizzando con la semplificazione

concettuale del gas perfetto e con la relativa teoria cinetica; lo studente potrà così vedere come il

paradigma newtoniano sia in grado di connettere l’ambito microscopico a quello macroscopico. Lo studio

dei principi della termodinamica permetterà allo studente di generalizzare la legge di conservazione

dell’energia e di comprendere i limiti intrinseci alle trasformazioni tra forme di energia, anche nelle loro

implicazioni tecnologiche, in termini quantitativi e matematicamente formalizzati.

Si inizierà lo studio dei fenomeni ondulatori con le onde meccaniche, introducendone le grandezze

caratteristiche e la formalizzazione matematica; si esamineranno i fenomeni relativi alla loro propagazione

con particolare attenzione alla sovrapposizione, interferenza e diffrazione. In questo contesto lo studente

familiarizzerà con il suono (come esempio di onda meccanica particolarmente significativa) e completerà lo

studio della luce con quei fenomeni che ne evidenziano la natura ondulatoria.

Lo studio dei fenomeni elettrici e magnetici permetterà allo studente di esaminare criticamente il concetto di

interazione a distanza, già incontrato con la legge di gravitazione universale, e di arrivare al suo

superamento mediante l’introduzione di interazioni mediate dal campo elettrico, del quale si darà anche una

descrizione in termini di energia e potenziale, e dal campo magnetico.

Alla fine del 2° biennio lo studente dovrà essere in grado di:

Formulare ipotesi, sperimentare, interpretare le leggi della fisica classica;

Formalizzare un problema di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per

la sua soluzione;

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Spiegare il significato dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come

strumento di controllo di ipotesi interpretative, scelta delle variabili significative, raccolta e analisi

critica dei dati;

Interpretare e rielaborare le teorie della fisica classica, avendo consapevolezza critica del nesso tra

lo sviluppo del sapere fisico e il contesto storico e filosofico in cui esso si è sviluppato.

Tenendo presente tutto quanto evidenziato nelle premesse generali all’insegnamento della fisica nel

nuovo ordinamento e gli obiettivi specifici di apprendimento relativi al secondo biennio, i docenti di

fisica della scuola:

1. stabiliscono di impartire lo stesso insegnamento in entrambi gli indirizzi, visto che la fisica mantiene

esattamente lo stesso orario settimanale per i due anni del secondo biennio;

2. declinano dettagliatamente gli obiettivi al termine del terzo e del quarto anno in competenze, abilità e

conoscenze come esposto nella pagina seguente.

Obiettivi del 3° anno declinati in competenze, abilità e conoscenzee scansione temporale indicativamente prevista

COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

Moti e leggidella dinamica

[settembre -ottobre]

Affrontare problemi inuna o due dimensioniutilizzando allo stessotempo le leggi dellacinematica e i principidella dinamica

Descrivere il moto in un datosistema di riferimentoApplicare le equazioni del motoApplicare i principi delladinamica a problemi di motorettilineoRisolvere problemi di motoparabolicoRisolvere problemi sul motolungo un piano inclinatoDeterminare forze e momenti suun sistema in equilibrio

Velocità media e istantaneaAccelerazione media e istantaneaMoto rettilineo uniformeMoto uniformemente acceleratoPrincipi della dinamicaMoto curvilineoAccelerazione centripeta etangenzialeSovrapposizione dei motiMoto parabolicoVettori e loro rappresentazioneProdotto scalare e vettorialeMomento di una forzaEquilibrio del puntoEquilibrio del corpo rigido

Moti circolarie oscillatori

[novembre]

Affrontare lo studio difenomeni periodici inuna e due dimensioni

Riconoscere le forze alla base diun fenomeno periodicoApplicare le leggi del motocircolare sia uniforme che nonuniformeApplicare le leggi del motoarmonicoSaper determinare il periodo di unmoto periodico

Velocità angolareAccelerazione centripetaAccelerazione tangenzialeAccelerazione angolareForza centripetaDefinizione di moto armonicoVelocità e accelerazione nel motoarmonicoSistema massa –mollaPendolo semplice

Sistemi diriferimentoinerziali enon inerziali

Studiare fenomeni fisiciin sistemi diriferimento in motorelativo riconoscendo

Saper descrivere lo stessofenomeno in diversi sistemi diriferimentoApplicare le leggi di

Sistemi di riferimento inerzialiComposizione degli spostamentiComposizione delle velocitàInvarianza dell'accelerazione

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

[dicembre]grandezze invarianti enon

composizioneSaper calcolare forze apparentiApplicare la seconda legge neisistemi non inerziali

Principio classico di relativitàTrasformazioni galileianeSistemi di riferimento noninerzialiForze apparentiForza centrifuga

Energiameccanica

[gennaio]

Utilizzare il principiodi conservazionedell'energia per lasoluzione di problemidi varia natura

Determinare il lavoro di vari tipidi forzeDistinguere le varie forme dienergiaRiconoscere forze conservative enon conservativeDistinguere i diversi statienergetici di un sistema fisicoApplicare il principio diconservazione in sistemi nondissipativi e dissipativi

LLavoro di una forzaLavoro di una forza variabilePotenzaEnergia cineticaTeorema dell'energia cineticaForze conservativeEnergia potenziale gravitazionaleEnergia potenziale elasticaPrincipio conservazionedell'energiaForze non conservative

Quantità dimoto e urti

[febbraio]

Utilizzare il principiodi conservazione dellaquantità di moto nellostudio di urti, motiimpulsivi, decadimenti.

Determinare la quantità di motototale di un sistemaApplicare la relazione fra lavariazione della quantità di motoe l'impulso della forza agenteApplicare il principio diconservazione della quantità dimotoAnalizzare il moto del centro dimassa di un sistema

Quantità di motoImpulso di una forzaTeorema dell'impulsoConservazione quantità di motoUrti elastici e anelasticiUrti uni-e bi-dimensionaliCentro di massa di un sistemaMoto del centro di massa

Momentoangolare

[marzo]

Studiare semplici motidi corpi rigidi

Applicare il principio diconservazione del momentoangolareRisolvere semplici problemi didinamica rotazionale

Momento angolare di un puntoMomento angolare di un corpoestesoMomento d'inerziaEquazione del moto rotatorioConservazione del momentoangolareEnergia cinetica di rotazione

GravitazioneUniversale

[aprile]

Studiare sistemi sia suscala terrestre cheplanetaria ininterazionegravitazionale

Analizzare semplici situazioni diequilibrio tra masseRiconoscere l'universale validitàdella legge gravitazionaleAnalizzare il moto di pianeti esatelliti su orbite circolariApplicare la conservazionedell'energia a problemi diinterazione gravitazionale

Tolomeo e CopernicoLeggi di KepleroLegge di gravitazione universaleCampo gravitazionaleCampo terrestreEnergia potenziale gravitazionaleMoto di pianeti e satelliti

I gas e lateoria cinetica

[maggio]

Studiare ilcomportamento dei gassia macroscopicamenteche mediante la teoriacinetica

Legare la temperaturaall'equilibrio termicoUtilizzare la mole come quantitàdi sostanzaApplicare le leggi dei gasLegare la temperatura alla

TemperaturaPrincipio zeroScale termometricheMole e numero di AvogadroLeggi dei gasEquazione di stato

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZEvelocità quadratica mediaLegare la pressione alla velocitàquadratica media

Modello molecolare gasEnergia cinetica e temperatura

CONTENUTISono asteriscati gli argomenti che dovrebbero essere già stati trattati al biennio e che quindi necessitano solodi richiami ed eventuali approfondimenti

1. Moti e leggi della dinamicamoto rettilineo uniforme*moto uniformemente accelerato*le leggi della dinamica*il moto in due e tre dimensionimoto parabolicoprodotto vettoriale tra due vettorimomento di una forza*equilibrio di un corpo*

2. Moti circolari e oscillatorimoto circolare uniformemoto circolare non uniformemoto armonicosistema massa mollapendolo semplice

3. Sistemi di riferimento inerziali e non inerzialisistemi di riferimento inerziali e nonprincipio classico di relativitàtrasformazioni galileianegrandezze invariantiforze apparenti nei sistemi non inerziali

4. Energia meccanicalavoro e potenza*energia cinetica*teorema dell'energia cineticaenergia potenziale gravitazionale*energia potenziale elastica*principio di conservazione dell'energia*lavoro delle forze non conservative

5. Quantità di moto e momento angolarequantità di motoimpulso di una forzaconservazione della quantità di motourti anelastici ed elastici in una e due dimensionidecadimenti ed esplosionicentro di massamoto di un sistema di particellemomento angolaremomento d'inerzialegge della dinamica delle rotazioni

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conservazione del momento angolare

6. Gravitazione universaleTolomeo e Copernicoleggi di Keplerolegge di gravitazione universalecampo gravitazionaleenergia gravitazionalemoti orbitali

7. I gas e la teoria cineticatemperatura ed equilibrio termicoscale termometricheleggi dei gas perfettimodello molecolare dei gas perfettienergia cinetica media e temperatura assoluta

POSSIBILI ESPERIENZE DI LABORATORIO:

- moto armonico del pendolo semplice- conservazione dell'energia in un sistema massa-molla- legge di Boyle e lavoro nelle isoterme- calore specifico di una sostanza- equivalente meccanico della caloria

Obiettivi del 4° anno declinati in competenze, abilità e conoscenzee scansione temporale indicativamente prevista

COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

TermologiaI gas e lateoria cinetica

[settembre-ottobre]

Studiare ilcomportamento dei gassia macroscopicamenteche mediante la teoriacinetica

Legare la temperaturaall'equilibrio termicoUtilizzare la mole come quantitàdi sostanzaApplicare le leggi dei gasLegare la temperatura allavelocità quadratica mediaLegare la pressione alla velocitàquadratica media

TemperaturaPrincipio zeroScale termometricheMole e numero di AvogadroLeggi dei gasEquazione di statoModello molecolare gasEnergia cinetica e temperatura

Calore eprimoprincipio dellatermodinamica

[novembre]

Utilizzare il primoprincipio comestrumento di analisi deisistemi termodinamici

Utilizzare le leggi degli scambitermici per determinare latemperatura di equilibrio o ilcalore specificoDistinguere tra trasformazionireversibili ed irreversibiliCalcolare il lavoro nelle varietrasformazioni termodinamicheCalcolare l'energia interna dei gasperfettiApplicare il primo principioall'analisi delle trasformazioni

Calore e temperaturaCalore specificoScambio termicoPassaggi di statoCalore latenteTrasformazioni reversibili eirreversibiliLavoro termodinamico per levarie trasformazioniEnergia internaPrimo principioTrasformazioni adiabatiche

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

Entropia esecondoprincipio

[dicembre]

Riconoscere i limitiposti dall'entropia nelletrasformazionienergetiche

Determinare il rendimento di unamacchina termicaRiconoscere la variazione dientropia come misuradell'irreversibilitàDeterminare la variazione dientropia in particolaritrasformazioni

Macchina termicaRendimentoTrasformazione calore –lavoroPostulati di Kelvin e ClausiusCiclo di Carnot e suo rendimentoTeorema di CarnotEntropia di ClausiusEntropia di un sistema isolatoAccrescimento dell'entropiaEntropia e disordine

Fenomeniondulatori,onde sonore

[gennaio]

Analizzare i fenomeniondulatorispecificandone lecaratteristicheComprendere l’originedel suono distinguendole caratteristiche dellasorgente dagli effettisull’osservatore

Riconoscere le modalità dipropagazione delle onde e lecaratteristiche della propagazione.Applicare il principio di Huygens.Riconoscere il comportamento diun'onda ai bordi di un ostacolo:diffrazione.Indicare l'effetto totale dellacomposizione di più onde cheinteragiscono nella stessa regionedi spazio: sovrapposizione einterferenza.Calcolare i parametri caratteristicidi un sistema oscillante:ampiezza, periodo, frequenza,fase.Scrivere l'equazione d'onda espiegare il significato deiparametri.Calcolare i parametri caratteristici di un'onda: ampiezza,lunghezza d'onda, frequenza.Determinare la velocità dell'onda.Determinare la frequenza delsuono prodotto da una sorgente inmoto uniforme.

Richiami sul moto armonico.I fenomeni ondulatori e legrandezze caratteristiche perdescriverliOnde armoniche.Equazione d’ondaPropagazione delle ondePrincipio di sovrapposizione,interferenza.Onde stazionarie.Velocità del suono.Caratteri distintivi del suono.Effetto Doppler.Velocità supersoniche e boomsonoro.

Ottica fisica

[febbraio-marzo]

Interpretare anchestoricamente il modellocorpuscolare e ilmodello ondulatorio

Inquadrare storicamente ildibattito sulla natura della luce.Distinguere i fenomeni chepossono essere spiegati con lateoria corpuscolare da quelli chepossono essere spiegati con lateoria ondulatoria.Riconoscere e interpretare ilfenomeno dell’interferenza.Indicare le caratteristiche delladiffrazione.

Modello corpuscolare.Modello ondulatorio.Interferenza.Diffrazione.

La carica e ilcampoelettrico

[aprile]

Interpretare i fenomenimacroscopici legatiall'elettrizzazione deicorpi."Lettura"dell’interazionecoulombiana in termini

Definire il comportamento deicorpi relativamenteall’elettrizzazione.Applicare la legge di Coulomb.Disegnare le linee di forza di uncampo elettrico.Descrivere il comportamento di

Fenomeni di elettrizzazione.Isolanti e conduttori.La carica elettrica.La legge di Coulomb.La carica è quantizzata e siconserva.Cariche e forze: il campo

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZEdi parametri che lainfluenzanoquantitativamente.Interpretare i fenomenidel campo alla luce delconcetto di campo.

una carica puntiforme in uncampo elettrico.

elettrico.Linee di forza di un campo

elettrico.Campo creato da una caricapuntiforme, da un dipolo e da undisco carico.

La correnteelettrica neimetalli

[maggio]

Saper interpretare ifenomeni relativi agliaspetti energetici delcampo elettricoSaper interpretare ifenomeni macroscopicilegati alla correnteelettrica. campo.

Determinare l’energia potenzialee il potenziale elettrico.Riconoscere le superficiequipotenziali.Individuare la relazione tra campoelettrico e potenziale.Studiare e realizzare semplicicircuiti elettrici contenentiresistenze.Applicare le leggi di Ohm e iprincipi di Kirchhoff.

Energia potenziale elettrica;Potenziale elettrico; Superficiequipotenziali; Potenziale di undipolo;Corrente elettrica, leggi di Ohm,resistenza elettrica, l principi diKirchhoff, legge di Joule, potenzaelettrica

CONTENUTI

1. Termologia - I gas e la teoria cineticatemperatura ed equilibrio termicoscale termometricheleggi dei gas perfettimodello molecolare dei gas perfettienergia cinetica media e temperatura assoluta

2. Calore e primo principio della termodinamicacalore e temperaturascambio termico e passaggi di statotrasformazioni e lavoro termodinamicoenergia interna e calore specifico dei gas perfettiprimo principiotrasformazioni adiabatiche

3. Il secondo principio e l'entropiamacchine termiche e loro rendimentopostulati di Kelvin e Clausiusciclo di Carnot e teorema di Carnotentropia di Clausiusprincipio di accrescimento dell'entropiacenni su entropia e disordine

4. Proprietà dei moti ondulatori, onde sonoreoscillazioni armonichefunzione d'onda nello spazio e nel tempoprincipio di sovrapposizioneinterferenza di ondediffrazione di ondeprincipio di Huyghenscaratteristiche del suono

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intensità sonora e livello sonorolimiti di udibilitàbattimentieffetto Doppleronde stazionarie

5. Ottica ondulatoriafunzione d'onda e cammino otticointerferenza su pellicola sottileinterferenza su doppia fenditura 70diffrazione su singola fenditurareticolo di diffrazionepolarizzazione della luce

6. La carica e il campo elettricofenomenologia delle forze elettricheproprietà della carica elettricaconduttori e isolantilegge di Coulombprincipio di sovrapposizionecampo elettricoflusso del campo elettricoTeorema di Gaussmoto di una carica nel campo elettrico

7. La corrente elettrica nei metallienergia potenziale elettricaconservazione dell'energiapotenziale e differenza di potenzialelegge della circuitazione del campocorrente elettricaforza elettromotriceresistenzaleggi di Ohmresistivitàsistemi di resistenzeleggi di Kirchhoffcircuiti in corrente continuapotenza elettrica

POSSIBILI ESPERIENZE DI LABORATORIO:

- CALORIMETRIA: calore e temperatura- CALORIMETRIA: legge di raffreddamento di Newton- CALORIMETRIA: dilatazione dei liquidi- CALORIMETRIA: verifica della legge di Boyle- CALORIMETRIA: determinazione dell’equivalente in acqua del calorimetro- CALORIMETRIA:determinazione del calore specifico di un oggetto metallico- ONDE: ondoscopio- OTTICA FISICA: le figure Moirè come modello per l’interferenza.

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Obiettivi del 5° anno declinati in competenze, abilità e conoscenzee scansione temporale indicativamente prevista

COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZE

Campo elettrico(completamento)

[settembre-ottobre]

Saper interpretare ifenomeni relativi agliaspetti energetici delcampo elettrico.Saper interpretare ifenomeni macroscopicilegati alla correnteelettrica.

Determinare l’energia potenzialee il potenziale elettrico.Riconoscere le superficiequipotenziali.Calcolare il campo elettrico datoil potenziale.Applicare al campo elettrico ilsignificato della circuitazione diun campo vettoriale.Studiare e realizzare semplicicircuiti elettrici contenentiresistenze.Applicare le leggi di Ohm e iprincipi di Kirchhoff.Calcolare la potenza dissipata suun resistore.Calcolare la capacità di uncondensatore e l’energiaimmagazzinata in uncondensatore.

Energia potenziale elettricaPotenziale elettricoSuperfici equipotenzialiPotenziale di un dipoloForza elettromotrice e correnteelettricaLe leggi di Ohm e la resistenzaelettrica, connessioni in serie e inparalleloI principi di KirchhoffLa legge di Joule e la potenzaelettricaI condensatori, collegamenti inserie e in paralleloI circuiti RC: carica e scarica

Campomagnetico

[ottobre-novembre]

Esaminare criticamenteil concetto diinterazione a distanzaComprendere leanalogie e le differenzetra campo elettrico emagnetico

Saper mettere a confronto campomagnetico e campo elettricoRappresentare le linee di forza delcampo magneticoDeterminare intensità, direzione everso della forza di LorentzDescrivere il moto di unaparticella carica all’interno di uncampo magneticoDeterminare le caratteristiche delcampo vettoriale generato da fili,spire e solenoidi percorsi dacorrenteCalcolare la circuitazione di uncampo magnetico con il teoremadi AmpereDescrivere il funzionamento di unmotore elettricoInterpretare a livellomicroscopico le differenze tra idiversi materiali magnetici

Caratteristiche del campomagneticoInterazione tra magneti e correntielettricheForze tra correntiLa forza di LorentzCampo magnetico generato da unfilo, da una spira e da unsolenoide percorsi da correnteTeorema di Gauss per ilmagnetismoTeorema di AmpereMoto di una carica elettrica in uncampo magneticoAzione meccanica di un campomagnetico su una spira percorsada corrente e motore elettricoProprietà magnetiche dellamateria e ciclo di isteresi

Induzioneelettromagnetica

[novembre-dicembre]

Riconoscere ilfenomenodell’induzione insituazioni reali esperimentali

Descrivere esperimenti chemostrino il fenomenodell’induzione elettromagneticaRicavare la legge di Faraday-Neumann-LenzInterpretare la legge di Lenz infunzione del principio diconservazione dell’energia

Esperimenti sulle correnti indotteFlusso del campo magneticoLegge di Faraday-Neumann-LenzMutua induzione e autoinduzioneEnergia e densità di energia delcampo magneticoAlternatoreTrasformatore

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZECalcolare l’induttanza di unsolenoide e l’energia in essoimmagazzinataDeterminare il flusso di uncampo magneticoCalcolare le variazioni di flussodi campo magneticoCalcolare correnti indotte e forzeelettromotrici indotte

Equazioni diMaxwell e Ondeelettromagnetiche

[gennaio]

Collegare le equazionidi Maxwell aifenomeni fondamentalidell’elettricità e delmagnetismo eviceversa

Illustrare le equazioni diMaxwell nel vuoto espressein termini di flusso e circuitazioneArgomentare sul problemadella corrente di spostamentoDescrivere le caratteristichedel campo elettrico e magneticodi un’onda elettromagnetica e larelazione reciprocaConoscere e applicare ilconcetto di intensità diun’onda elettromagneticaCollegare la velocità dell’ondacon l'indice di rifrazioneDescrivere lo spettro continuoordinato in frequenza ed inlunghezza d’ondaIllustrare gli effetti e leapplicazioni delle onde EMin funzione di lunghezzad'onda e frequenza.

Relazione tra campi elettrici emagnetici variabiliIl campo elettromagneticoIl termine mancante: la correntedi spostamentoSintesi dell’elettromagnetismo: leequazioni di MaxwellL’esperimento di HertzOnde elettromagneticheIntensità di un’ondaelettromagneticaCircuiti oscillantiLo spettro elettromagnetico

Relatività

[febbraio-marzo]

Saper argomentare,usando almeno unodegli esperimenticlassici, sulla validitàdella teoria dellarelativitàSaper riconoscere ilruolo della relativitànelle applicazionitecnologiche.

Saper applicare le relazionisulla dilatazione dei tempi econtrazione delle lunghezzeSaper risolvere sempliciproblemi di cinematica edinamica relativisticaSaper risolvere sempliciproblemi su urti edecadimenti di particelle.

Dalla relatività galileiana allarelatività ristrettaEsperimento di Michelson eMorleyI postulati della relatività ristrettaTrasformazioni di LorentzNuovo concetto di simultaneitàNuova formulazione dellaquantità di motoMassa ed energiaRelatività generale e principio diequivalenzaOnde gravitazionali

Fisica quantistica

[aprile-maggio]

Saper riconoscere ilruolo della fisicaquantistica in situazionireali e in applicazionitecnologiche

Illustrare il modello del corponero in base alle leggi di Stefan-Boltzmann e di Wienn einterpretarne la curva diemissione in base al modello diPlanckIllustrare e saper applicarel’equazione di Einstein perl’effetto fotoelettrico e la leggedell’effetto ComptonCalcolare le frequenze emesse pertransizione dai livelli dell’atomo

L’emissione del corpo nero eipotesi di PlanckL’esperimento di Lenard e laspiegazione di Einsteindell’effetto fotoelettricoEffetto ComptonLo spettro dell’atomo di idrogenoModello di Bohr e livellienergeticiOnde di radiazione e onde dimateria: ipotesi di De BroglieLa meccanica ondulatoria di

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COMPETENZE ABILITÀ CONOSCENZEdi BohrDescrivere la condizione diquantizzazione dell'atomodi Bohr usando la relazionedi De BroglieCalcolare l’indeterminazionequantistica sullaposizione/quantità di motodi una particellaCalcolare la lunghezza d’onda diuna particellaRiconoscere i limiti dellatrattazione classica

SchrodingerPrincipio di indeterminazione diHeisenbergOnde di probabilità

Fisica nucleare

[maggio]

Comprendere imolteplici campiapplicativi della fisicanucleare (l’evoluzionestellare, la materiaoscura, …) ed alcuneapplicazioni ad impattopiù immediato nellavita quotidiana (beniculturali, medicina,energia)

Distinguere tra numero di massa enumero atomicoSpiegare le caratteristiche degliisotopiInterpretare la forza nucleare intermini di stabilità dei nucleiApplicare la legge deldecadimento radioattivo anchenella datazione di repertiDistinguere le reazioni nuclearispontanee e le reazioni nucleariindotte

Caratteristiche del nucleo atomicoLe forze nucleariRadioattività e legge deldecadimento radioattivoLa datazione radioattivaFissione e fusione nucleare

Nel percorso didattico si procederà con queste modalità:

Utilizzare concetti unificanti e modelli, mettendo continuamente in relazione fenomeni diversi,ma concettualmente analoghi.

Integrare il più possibile la fisica con la matematica. Eseguire, se possibile, in laboratorio alcuni esperimenti-chiave.

Nella programmazione dell’ultimo anno di corso è previsto l’inserimento di alcuni temi pluridisciplinari da

affrontare secondo varie prospettive, con il contributo di più materie.

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Mappa concettuale relativa ai contenuti della classe quinta

Campo elettromagnetico

Condizioni stazionarie Condizioni non stazionarie

elettrostatica Induzione elettromagnetica

corrente continua Cenni alle correnti alternate

magnetostatica Onde elettromagnetiche

Equazioni diMaxwell

Effettofotoelettrico

Problemastabilitàatomo

Fisica quantistica

Quantizzazione energia

Dualismoonda/particella

Principio di complementarietà

Principio d'indeterminazione

Fisica del '900 Relatività

generale

ristretta

Velocità dellaluce c =

velocità limite

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METODI (relativi al secondo biennio e all’ultimo anno)

Accanto alle lezioni teoriche in classe saranno svolte alcune attività in laboratorio di fisica ed eventualmenteanche in quello di informatica. Tenendo conto che nel biennio gli allievi hanno già avuto modo di studiaresperimentalmente i fenomeni fisici più semplici, nel triennio saranno eseguite esperienze dal contenuto piùcomplesso ed articolato.Fenomeni e leggi fisiche non affrontabili direttamente in laboratorio potranno essere invece studiati conl'ausilio di simulazioni al calcolatore.Durante l'esecuzione delle esperienze le classi saranno suddivise in gruppi di tre-quattro studenti, ma larilevazione dei dati e la loro elaborazione dovrà essere condotta individualmente. Si farà inoltre uso distrumenti audiovisivi. Il libro di testo, eventualmente integrato da qualche dispensa, fornirà il supportoteorico dell'attività pratica.VALUTAZIONE

Essendo presente anche nel 2° biennio la necessità di frequentare il laboratorio di fisica e l'esigenza di curareoltre che l'elaborazione della teoria anche la sua applicazione alla risoluzione di problemi non banali, siprocederà alla valutazione orale degli studenti non con il ricorso sistematico ed esclusivo alla tradizionaleinterrogazione, peraltro non di rado poco attendibile e approssimativa come strumento di verifica del livellodi apprendimento effettivamente raggiunto dall'allievo. Per l'assegnazione del voto orale si faranno quindianche verifiche scritte, non solo per avere maggiori elementi oggettivi di valutazione e per indurre glistudenti ad uno studio più costante della materia, ma anche per apportare gli eventuali correttiviall'impostazione didattica.Tali prove si potranno basare su test a risposta multipla e/o aperta (con quesiti sia di natura concettuale chesulla risoluzione di problemi) e verteranno prevalentemente, ma non esclusivamente, sugli ultimi argomentiaffrontati. Naturalmente, si farà anche ricorso a colloqui orali (sia brevi dal posto che più lunghi allalavagna). In sede di Dipartimento si è indicato come numero minimo di valutazioni orali 2 per il trimestre e 3per il successivo pentamestre.Anche per la valutazione scritta si è deciso di effettuare un minimo di due prove scritte per il trimestre e unminimo di tre prove scritte nel pentamestre, relative agli argomenti fondamentali svolti fino al momentodella prova, nelle quali si proporranno soprattutto problemi articolati, che richiedano capacità di analisi esviluppo di strategie risolutive.Ulteriori elementi di valutazione saranno costituiti dalle relazioni sulle esperienze di laboratorio e dal gradodi costruttiva partecipazione alle lezioni.Per i dettagli si veda da pag.28.

RECUPERO Le situazioni di difficoltà di studio verranno individuate in relazione a:- aspetti comportamentali e

movitazionali - aspetti cognitivi - abilità fondamentali. Gli interventi saranno tempestivi, per evitare il radicamento delle insufficienze e delle incertezze.

Le attività di recupero si attueranno durante le ordinarie attività curricolari, mediante:- insegnamento di strategie metacognitive per migliorare le abilità di comprensione del testo- ulteriori spiegazioni ed approfondimenti;- colloqui individuali;- esercitazioni di vario tipo;- attività svolte a casa (esercizi, ripasso, ecc.).- valutazione a carattere formativo; momenti di autovalutazione dell’allievo[colloquio/questionario].

APPROFONDIMENTI Attività su alcuni progetti pluridisciplinari individuati dal Dipartimento e/o dal Consiglio di Classe. Olimpiadi della Fisica

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GRIGLIE DI VALUTAZIONE VALIDE PER I DUE BIENNI E PER L’ULTIMO ANNO:

allegato A

CRITERI PER LA CORREZIONE DI UNA RELAZIONE DI LABORATORIO e GRIGLIA DI VALUTAZIONE

1. Lo scopo e le eventuali ipotesi di lavoro punteggio assegnatoSono presenti e sono: - Pertinenti e corrette 3

- Pertinenti ma scorrette 2- Non pertinenti 1

Non sono presenti 0

2. Materiale occorrente:E’ presente l’ elenco dei materiali ed è: completo 2

Incompleto 1Non è presente 0

3. Procedimento con eventuali osservazioniLa descrizione del procedimento è presente ed è :

corretta e completa 5corretta ma incompleta 4

corretta dal punto di vista della terminologia mamancante di alcuni passaggi fondamentali 3

scorretta di termini e superficiale 2scorretta e non pertinente 1

La descrizione non è presente 0

4. Elaborazione dei risultati sperimentali e compilazione di eventuali tabelle e graficiE’ presente :

in modo corretto, preciso 5in modo corretto, completo ma impreciso 4in modo corretto, preciso ma incompleto 3corretto ma impreciso e incompleto 2scorretto, incompleto e impreciso 1

Non è presente 0

5. Conclusioni finali con osservazioni pertinenti ai risultati e alla verifica delle ipotesi inizialmenteformulate

Le conclusioni sono pertinenti e sono :complete e corrette con osservazioni e fatti teorici 4

corrette ma non complete non compaiono i fatti teorici 3non del tutto corrette le osservazioni sono superficiali 2

sono scorrette incomplete e senza osservazioni 1Le conclusioni non sono presenti 0

6. La relazione si presenta:ordinata e riproducibile 2

orinata ma non riproducibile 1disordinata 0

Il punteggio massimo è di 21 punti e in base a questo si possono elaborare le seguenti valutazioni :convertitori punteggio-- voto

Punteggio totale Valutazione numerica21 9

20-18 817-15 714-11 610-7 5

6-3 42-0 3

Comportamento e partecipazione allaprova pratica:

passivo

adeguato

attivo

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GRIGLIA DI CORREZIONE DELLE PROVE SCRITTE

CRITERI PER LAVALUTAZIONE

DESCRITTORI Problema

Valore massimoattribuibile:

75/100

Prob

lem

a 1

Prob

lem

a 2

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10

CON

OSC

ENZE Conoscenza di principi, concetti, termini,

regole, procedure, metodi e tecniche

Punteggiomassimo

Punteggioassegnato

CAPA

CITA

’LO

GIC

HE

ED

ARG

OM

ENTA

TIVE

Organizzazione e utilizzazione di conoscenzee abilità per analizzare, scomporre,elaborare. Proprietà di linguaggio,comunicazione e commento della soluzionepuntuali e logicamente rigorosi. Scelta diprocedure ottimali e non standard.

Punteggiomassimo

Punteggioassegnato

CORR

ETTE

ZZA

ECH

IARE

ZZA

DEG

LISV

OLG

IMEN

TI

Correttezza nei calcoli, nell’applicazione ditecniche e procedure. Correttezzanell’esecuzione delle rappresentazionigeometriche e dei grafici.

Punteggiomassimo

Punteggioassegnato

COM

PLET

EZZA Calcoli, dimostrazioni, spiegazioni sviluppate

completamente e in dettaglio.

Punteggiomassimo

Punteggioassegnato

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Sufficienza al 55% (1° biennio-2° biennio)

Sufficienza al 60% (1° biennio-2° biennio)

Sufficienza al 50% (Classi V)

PUNTEGGIO O-8 9-24 25-33 34-41 42-49 50-57 58-66 67-74 75-82 83-90 91-98 99-106 107-116 117-125 126-133 134-141 142-150

Voto 1 2 3 3 ½ 4 4 ½ 5 5 ½ 6 6 ½ 7 7 ½ 8 8 ½ 9 9 ½ 10

Per la sufficienza al 50%: voto = -2*P2+11*P+1

min suff max

% 0 0,5 1

Punti 1 6 10

COEFFICIENTI PARABOLA

a b c

-2,0 11,0 1,0

Per la sufficienza al 55%: voto = -0,2*P2+9,2*P+1

min suff max

% 0 0,55 1

Punti 1 6 10

COEFFICIENTI PARABOLA

a b c

-0,2 9,2 1,0

Per la sufficienza al 60%: voto = 1,7*P2+7,3*P+1

min suff max

% 0 0,6 1

Punti 1 6 10

COEFFICIENTI PARABOLA

a b c

1,7 7,3 1,0

PUNTEGGIO

O-9 10-29 30-38 39-47 48-56 57-65 66-73 74-81 82-90 91-98 99-106 107-113 114-121 122-128 129-136 137-143 144-150

Voto 1 2 3 3 ½ 4 4 ½ 5 5 ½ 6 6 ½ 7 7 ½ 8 8 ½ 9 9 ½ 10

PUNTEGGIO

O-12 13-36 37-46 47-56 57-65 66-74 75-82 83-89 90-97 98-104 105-112 113-119 120-125 126-131 132-138 139-144 145-150

Voto 1 2 3 3 ½ 4 4 ½ 5 5 ½ 6 6 ½ 7 7 ½ 8 8 ½ 9 9 ½ 10

P indica lapercentualetra punteggioottenuto epunteggiomassimo

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allegato C

GRIGLIA VALUTAZIONE PROVE ORALI

(per tutte le classi)

Indicatori Punteggio max perindicatore

Livelli di valutazione Punteggio

CONOSCENZA DEGLIARGOMENTI

Quantità e qualità delleinformazioni, loropuntualità

5

Completa 5

Ampia 4-4,5

Abbastanza ampia 3,5

Sufficiente 3

Mediocre 2-2,5

Insufficiente 1,5

Quasi inesistente 1

ABILITA’ OPERATIVE

Applicazione di regole,metodi e procedimenti

2

Ottime 2

Buone 1,75

Discrete 1,5

Sufficienti 1,25

Mediocri 1

Insufficienti 0,75

Scarse 0,5

COMPETENZE LOGICHE,ARGOMENTATIVE ELINGUISTICHE

Analisi, selezione,rielaborazione

Padronanza nell’uso dellessico specifico

3

Ottime 3

Buone 2,5-2,75

Discrete 2-2,25

Sufficienti 1,75

Mediocri 1,5

Insufficienti 1,25

Scarse 1