ITIS e Liceo
S. T. “E. Molinari “ – Milano- a.s. 2010-11
Triennio
liceo scientifico tecnologico
PERCORSO FORMATIVO DI FISICA E LABORATORIO
CLASSE QUINTA
§
Comprensione
delle leggi fisiche fondamentali trattate e, in alcuni casi emblematici,
sensibilizzazione alle problematiche storiche ed epistemologiche connesse.
§
Capacità di
risolvere problemi di media difficoltà emergenti sia dagli argomenti teorici
affrontati che dall’attività di laboratorio. Tale obiettivo riveste notevole
importanza in quanto la seconda prova scritta dell’Esame di Stato potrebbe
consistere nella risoluzione di problemi di fisica sugli argomenti trattati nel
quinto anno.
§
Capacità di
svolgere con discreta autonomia l’attività di laboratorio, sapendo valutare gli
errori di misura e comprendendo la connessione fra gli esiti sperimentali e le
previsioni teoriche.
§
Capacità di
stendere relazioni scritte sull’attività di laboratorio, comprensibili,
complete e adatte a divenire oggetto di studio per l’allievo.
§
Acquisire
un’esposizione orale e scritta chiara, coerente, priva di divagazioni e di
termini non appropriati.
§
Capacità di
esporre per iscritto, mediante risposte brevi a quesiti, le proprie conoscenze
teoriche, in vista della terza prova dell’Esame di Stato.
Tutti
gli argomenti trattati vengono inizialmente affrontati dal punto di vista
teorico e successivamente approfonditi sia attraverso la risoluzione di
problemi, sia mediante l’attività di laboratorio. Particolare rilievo sarà dato alle esercitazioni, in
vista di una possibile seconda prova scritta.
· Libro di
testo: M.E.
Bergamaschini, P. Marazzini e L. Mazzoni; "L’indagine del mondo fisico”
Vol. E, F (Carlo Signorelli Editore, Milano)
· Software: foglio elettronico; CD-Rom interattivi per simulazioni;
sistema di acquisizione dati on-line.
· Laboratorio
Ore previste: 4 ore settimanali (2 ore di laboratorio) 132 ore annuali (33 settimane)
Ripartizione: 90h Attività ordinarie
d'insegnamento/apprendimento
20h Valutazione
10h Attività
di recupero/approfondimento (in itinere)
Al termine di ogni modulo sarà effettuata una verifica scritta
sui contenuti dello stesso, valutando:
a)
la conoscenza dei fenomeni;
b)
la comprensione dei concetti;
c)
la chiarezza espositiva e la correttezza del linguaggio scientifico;
d)
la capacità di applicare le conoscenze alla risoluzione di problemi.
Oltre
alle prove scritte verranno effettuate interrogazioni orali e relazioni scritte
sull'attività di laboratorio.
Nella
valutazione complessiva dell'allievo verranno inoltre considerati: la
partecipazione all'attività didattica, l'impegno nello studio, la puntualità
nelle scadenze, i progressi effettuati nell'apprendimento della materia nel
corso dell'anno.
Il
livello di sufficienza verrà raggiunto dallo studente che mostrerà di conoscere
i fenomeni fondamentali trattati, di saperli esprimere in modo comprensibile e
di saper applicare le proprie conoscenze alle situazioni più semplici (soluzioni
di problemi e attività di laboratorio).
CONTENUTI E OBIETTIVI DISCIPLINARI DEI MODULI
I
contenuti sono organizzati in otto moduli che potranno subire modificazioni in
relazione all'apprendimento degli allievi e al numero di ore di lezione, pur
mantenendo inalterati gli obiettivi generali del corso.
5° anno
|
TEMPI |
CONTENUTI |
PROPOSTE DI LABORATORIO |
OBIETTIVI SPECIFICI |
Modulo 1 Campo elettrico e potenziale |
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15 ore |
§
Definizione
di campo elettrico per sorgenti puntiformi §
Linee di
campo e loro proprietà §
Principio
di sovrapposizione §
Flusso del
campo elettrico e teorema di Gauss §
Energia
potenziale, potenziale e circuitazione §
Relazione
campo – differenza di potenziale §
Conduttori
e campo elettrico §
Condensatore
e sua capacità §
Energia del
campo |
·
Visualizzazione
delle linee di campo elettrico |
Acquisire i concetti di campo e
potenziale elettrico Conoscere e saper rappresentare
mediante il metodo delle linee di forza, campi elettrici di configurazioni
fondamentali Conoscere e saper applicare in
semplici situazioni il teorema di Gauss Acquisire il significato di campo
conservativo Conoscere le proprietà fondamentali
del condensatore Introdurre attraverso il caso del
condensatore il concetto di densità di energia del campo |
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Modulo 2 Cariche in moto |
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|
25 ore |
§
Esperimenti
di Rutherford e Millikan §
Moti di
particelle cariche in campo elettrico uniforme §
Portatori
di carica nei solidi conduttori e semiconduttori §
Concetto di
corrente elettrica e sua misura §
Leggi di
Ohm §
Dipendenza
della resistenza elettrica dalla temperatura §
Resistori
in serie e parallelo §
Principi di
Kirchhoff e analisi di semplici reti resistive §
Effetto
Joule §
Campo
elettromotore e generatori di corrente §
Generatori
ideali e reali §
Punto di
lavoro e retta di carico §
Regime
transitorio di carica e scarica del condensatore §
Semiconduttori
intriseci e drogati §
La
giunzione p-n §
Caratteristica
diretta e inversa del diodo §
Diodo raddrizzatore |
·
Esperimento
di Millikan ·
Carica e
scarica del condensatore ·
Caratteristica
di un resistore e di una lampadina ·
Misura di
f.em. e resistenza interna di una batteria |
Conoscere attraverso la
sperimentazione diretta come è stata determinata la carica dell’elettrone Saper determinare il moto di una
particella carica in un campo elettrico uniforme Conoscere i fondamenti della
conduzione elettrica nei conduttori metallici e nei semiconduttori Saper risolvere semplici reti
resistive Conoscere e saper descrivere il
transitorio di carica e scarica del condensatore |
|
Modulo 3 Campo magnetico e
interazione campo – corrente |
|||
|
20 ore |
§
Fenomeni
magnetici elementari §
Esperimento
di Oersted §
Forza di
Lorentz e definizione del vettore induzione magnetica B §
Effetto
Hall e misura di B §
Campi
generati da particolari sorgenti: filo rettilineo, spira circolare, solenoide §
Moto di
particelle cariche in campo magnetico §
Flusso e
circuitazione di B §
Interazione
campo-corrente §
Principio
di funzionamento del motore elettrico §
Definizione
di ampere |
·
Visualizzazione
qualitativa dei fondamentali fenomeni magnetici ·
Verifica
dell’interazione campo-corrente mediante bilancia elettrodinamica ·
Misura di
campi magnetici statici mediante sonda di Hall ·
Misura del
rapporto e/m (tubo di Braun) ·
Misura del
campo magnetico terrestre (bussola + solenoide) |
Conoscere le proprietà fondamentali
del campo magnetico: sorgenti, linee di forza, vettore B per le configurazioni fondamentali Saper descrivere in modo quantitativo
le interazioni fra campo magnetico e particelle cariche in movimento Comprendere la sintesi delle
proprietà del campo magnetico nelle equazioni di flusso e circuitazione di B |
Modulo 4 L’induzione elettromagnetica |
|||
|
18 ore |
§
Legge di
Faraday-Neumann-Lenz §
Flusso
tagliato e concatenato §
Concetto di
mutua e auto induzione §
Principio
di funzionamento del trasformatore §
Transitorio
del circuito R-L §
Il campo
elettrico indotto e sue proprietà §
Energia del
campo elettrico e magnetico §
Cenni alla
corrente alternata |
·
Visualizzazione
qualitativa di fenomeni induttivi ·
Correnti
parassite e anello di Thomson ·
Trasformatore:
verifica della legge Vp/Vs = Np/Ns |
Saper descrivere gli effetti di un
flusso magnetico variabile nel tempo Conoscere le ricadute tecnologiche
dell’induzione elettromagnetica |
Modulo 5 La radiazione
elettromagnetica |
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|
10 ore |
§
Sintesi
delle equazioni dell’elettromagnetismo §
Corrente di
spostamento e teorema della circuitazione di Ampère §
Giustificazione
dell’ipotesi di una propagazione ondulatoria §
Interpretazione
elettromagnetica della luce §
Gli
esperimenti di Hertz §
Le
caratteristiche della radiazione elettromagnetica §
Energia e
impulso della radiazione e.m. |
|
Conoscere il significato delle
equazioni di Maxwell Saper descrivere il meccanismo di
generazione delle onde elettromagnetiche Conoscere le proprietà fondamentali
delle onde elettromagnetiche Conoscere gli esperimenti che hanno
confermato la teoria di Maxwell |
|
Modulo 6 L’ipotesi quantistica |
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|
14 ore |
§
Il corpo
nero e l’ipotesi di Planck §
L’effetto
fotoelettrico e la sua interpretazione mediante l’ipotesi einsteiniana del
quanto di energia §
Cenni
all’effetto Compton §
L’atomo di
Bohr e gli spettri di emissione dei gas §
Esperimento
di Franck ed Hertz §
Cenni
qualitativi ai raggi X |
·
Determinazione
della costante di Planck (effetto fotoelettrico) ·
Esperimento
di Franck ed Hertz |
Saper descrivere gli esperimenti
fondamentali che posero in crisi la fisica classica Conoscere le ipotesi della meccanica
dei quanti e sulla loro base l’interpretazione dei fenomeni considerati Conoscere il meccanismo di produzione
dei raggi X e le caratteristiche fondamentali del loro spettro |
Modulo 7 Proprietà ondulatorie della
materia |
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|
8 ore |
§
L’ipotesi
di De Broglie §
Livelli
energetici di una particella in una buca di potenziale §
Esperimento
di Davisson e Germer §
Principio
d’indeterminazione di Heisenberg §
Cenni di
meccanica ondulatoria §
Principi di
corrispondenza e complementarietà |
|
Conoscere le basi sperimentali e
teoriche relative al dualismo onda - corpuscolo Acquisire il significato e conoscere
le conseguenze del principio d’indeterminazione Conoscere le basi concettuali
dell’interpretazione probabilistica della meccanica ondulatoria |
Modulo 8 Concetti di fisica nucleare |
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10 ore |
§
Proprietà
generali dei nuclei: modello di Rutherford, forza nucleare forte, sistematica
dei nuclei e loro dimensioni §
Principi
della relatività ristretta e loro fondamentali conseguenze: struttura delle
trasformazioni di Lorentz, dilatazione dei tempi e contrazione delle
distanze, equivalenza massa - energia §
Masse dei
nuclei ed energia di legame |
|
Conoscere la struttura del nucleo e
le interazioni fra le particelle che lo formano Saper applicare la conservazione
massa – energia |