Fisica classico, linguistico, scienze umane

Anno Scolastico 2016-2017 PROGRAMMAZIONE adottata dal Dipartimento Disciplinare di matematica, fisica e informatica sulla base delle Indicazioni Nazionali per i Licei (D.P.R. n. 211 del 7 ottobre 2010) e con riferimento alle Competenze relative agli Assi Culturali per l’assolvimento dell’obbligo di istruzione (D.M. n. 139 del 22 Agosto 2007)

FISICA SECONDO BIENNIO E QUINTO ANNO DI CORSO degli Indirizzi liceali: - Liceo Classico - Liceo Linguistico - Liceo delle Scienze Umane

I docenti della disciplina

1

SECONDO BIENNIO E QUINTO ANNO LINEE GENERALI Al termine di questi percorsi liceali gli studenti avranno acquisito maggiore consapevolezza dei concetti fondamentali della fisica e delle leggi e teorie che li esplicano, 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. Nonostante l’esiguo numero di ore curricolari si cercherà sempre di sottolineare il ruolo centrale del laboratorio, inteso sia come attività di presentazione da cattedra, sia come esperienza di scoperta e verifica delle leggi fisiche, che consente allo studente di comprendere il carattere induttivo delle leggi e di avere una percezione concreta del nesso tra evidenze sperimentali e modelli teorici.

COMPETENZE 1 Osservare ed identificare fenomeni 2 Formulare ipotesi esplicative utilizzando modelli, analogie, leggi 3 Formalizzare problemi di fisica e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevati per la loro soluzione 4 Fare esperienza e rendere ragione del significato dei vari aspetti del metodo sperimentale 5 Comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società

ARTICOLAZIONE DEI CONTENUTI

Terzo anno MODULO 1.

LE GRANDEZZE E LE MISURE

PRIMO PERIODO: Settembre, metà ottobre Contenuti (Conoscenze) Abilità  L’ambito della fisica  Operare con le grandezze fisiche [della meccanica] e  La misura delle grandezze relative unità di misura  Le definizioni operative  Calcolare l’errore di misura  Il sistema internazionale di  Rappresentare leggi fisiche in unità di misura quanto relazioni matematiche  L’intervallo di tempo  Risolvere semplici equazioni e  La lunghezza ricavare formule inverse  L’area e il volume  La massa inerziale  La densità  Le dimensioni delle grandezze  Gli strumenti di misura  Valor medio e incertezza delle misure  L’incertezza delle misure indirette  Le cifre significative  La notazione scientifica  Le leggi sperimentali

Competenze C1: suscitare la curiosità sui fenomeni della fisica e il rigore sui metodi di indagine C4: misure di massa, volume, densità, lunghezze, aree…

2

MODULO 2. IL

MOTO: LA VELOCITA’ E L’ACCELERAZIONE

PRIMO PERIODO: Ottobre, novembre Contenuti (Conoscenze)  Moto del punto materiale  Sistemi di riferimento  Moto rettilineo  Velocità media  Il grafico spazio-tempo  Moto rettilineo uniforme  Moto vario su una retta  Velocità istantanea  Accelerazione media  Grafico velocità –tempo  Moto uniformemente accelerato

MODULO 3. I

Abilità  Sapere calcolare velocità medie  Sapere interpretare e rappresentare grafici spazio – tempo e velocità- tempo relativi al moto di un corpo  Saper risolvere semplici problemi relativi al moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato

Competenze C1: osservare le caratteristiche del moto C2, C4: dedurre le leggi a partire dalle esperienze di laboratorio C3: formalizzare semplici problemi di moto e sapere riflettere sugli strumenti matematici più adeguati

VETTORI E I MOTI NEL PIANO

PRIMO PERIODO: Dicembre, Gennaio, Febbraio Contenuti (Contenuti)  Il moto non rettilineo  Significato di spostamento: il vettore spostamento  La somma di più spostamenti  I vettori e gli scalari  Le operazioni coi vettori  Il prodotto scalare  Il prodotto vettoriale  I vettori: posizione, spostamento, velocità e accelerazione  Il moto circolare uniforme  La velocità angolare  L’accelerazione centripeta  Il moto armonico*  Composizione di moti*

MODULO 4. LE

Abilità  Sapere rappresentare ed interpretare grafici relativi a moto circolare e moto armonico  Sapere risolvere semplici problemi sul moto circolare uniforme e sul moto armonico  Saper riconoscere le componenti di un moto composto

Competenze C1: osservare le caratteristiche del moto non rettilineo C3: sapere risolvere un problema con grandezze vettoriali

FORZE E L’EQUILIBRIO

SECONDO PERIODO: Febbraio, Marzo Contenuti (Conoscenze)  Il vettore forza, la misura delle forze  La forza peso  La forza di attrito  La forza elastica  L’equilibrio di un punto materiale  L’equilibrio sul piano inclinato  Il corpo rigido e il suo equilibrio, il momento della forza*

Abilità  Sapere impostare e risolvere analiticamente e graficamente semplici problemi di equilibrio di un punto materiale  Saper calcolare il momento di una forza

Competenze C1: osservare e comprendere l’equilibrio e le condizioni affinché si verifichi C3: scegliere gli strumenti più opportuni per risolvere un problema di equilibrio C4: l’attrito.

3

MODULO 5. I

PRINCIPI DELLA DINAMICA, LE FORZE E IL MOVIMENTO

SECONDO PERIODO: Marzo, Aprile Contenuti (Conoscenze) Abilità  La dinamica, il primo  Applicare i principi della principio dinamica all’analisi e alla risoluzione o spiegazione di  Sistemi di riferimento situazioni reali inerziali  Utilizzare la legge  L’effetto delle forze, il fondamentale della dinamica secondo principio per calcolare il valore di  Il terzo principio forze, masse, accelerazioni.  La caduta libera, la forza peso  Determinare le caratteristiche e la massa del moto di un corpo  La discesa lungo il piano conoscendo le condizioni inclinato iniziali e le forze a esso  Il moto dei proiettili* applicate  Moto armonico e pendolare* MODULO 6. ENERGIA

Competenze C1: osservare la relazione tra le forze ed il moto. C2, C4: dedurre la prima e la seconda legge della dinamica a partire dalle esperienze di laboratorio C3: osservare, confrontare e risolvere problemi di equilibrio e/o di movimento

MECCANICA E QUANTITA’DI MOTO

SECONDO PERIODO: Aprile, Maggio Contenuti (Conoscenze) Abilità  Lavoro, Potenza ed Energia  Utilizzare i concetti e le cinetica definizioni di Lavoro, Energia cinetica, Energia Potenziale e  Forze conservative e non Potenza nella risoluzione di conservative quesiti e problemi.  Energia potenziale  Applicare i principi di gravitazionale ed elastica conservazione alla risoluzione  La conservazione dell’energia di problemi di meccanica meccanica  La quantità di moto e la sua conservazione*  I principi della dinamica e la legge di conservazione della quantità di moto*

MODULO 7. LA

Competenze C1: identificare i diversi modi in cui l’energia si manifesta, ad esempio nella caduta di un corpo C2: comprendere come l’energia cinetica diventa lavoro C3: saper applicare i metodi di risoluzione a seconda che l’energia si conservi o si trasformi. C4: urti e principi di conservazione.

GRAVITAZIONE

SECONDO PERIODO: Maggio, giugno Contenuti (Conoscenze)  Le leggi di Keplero  Il campo gravitazionale, il concetto di campo  La gravitazione universale, la costante G  Massa inerziale e massa gravitazionale  La forza di gravità e la conservazione dell’energia meccanica

Abilità  Calcolare il valore dell’accelerazione di gravità a diverse quote e su differenti pianeti

Competenze C1: osservare fenomeni e comportamenti dei corpi in relazione alla massa C2: verificare la legge di gravitazione universale; acquisire il significato di campo

4

Quarto anno MODULO 1. LA

GRAVITAZIONE (se non completata al terzo anno)

PRIMO PERIODO: Settembre, metà Ottobre Contenuti (Conoscenze)  Le leggi di Keplero  Il campo gravitazionale, il concetto di campo  La gravitazione universale, la costante G  Massa inerziale e massa gravitazionale  La forza di gravità e la conservazione dell’energia meccanica MODULO 2.

Abilità  Calcolare il valore dell’accelerazione di gravità a diverse quote e su differenti pianeti

Competenze C1: osservare fenomeni e comportamenti dei corpi in relazione alla massa C2: verificare la legge di gravitazione universale; acquisire il significato di campo

I FLUIDI E LA TERMOLOGIA

PRIMO PERIODO: Ottobre, novembre Contenuti (Conoscenze) Abilità  Solidi, liquidi, gas  Applicare le leggi dei gas ideali e l’equazione di stato  La pressione e la sua misura, la per risolvere semplici pressione nei liquidi e la problemi sui gas pressione atmosferica  Saper rappresentare  La temperatura e la sua misura graficamente e risolvere  La dilatazione lineare, la trasformazioni, in dilatazione nei solidi, nei liquidi particolare sul piano p-V e nei gas  Saper applicare l’equazione  Le trasformazioni nei gas di equilibrio termico in  Le leggi dei gas , il gas perfetto semplici esempi  Calore e lavoro  Capacità termica e calore specifico  La trasmissione del calore* MODULO 3.

Competenze C1: osservare i fenomeni relativi ai fluidi e al calore e comprendere come misurarli C2: dedurre le leggi sui gas dalle esperienze di laboratorio C3: saper calcolare il lavoro di un ciclo e la quantità di calore che interviene

LA TERMODINAMICA

PRIMO PERIODO: Dicembre, Gennaio, Febbraio Contenuti (Conoscenze)  La pressione del gas perfetto, significato microscopico della temperatura  L’energia interna  Gli stati di aggregazione della materia e i passaggi di stato (ripasso)*  Il sistema fisico: stati di equilibrio e trasformazioni  Il principio zero della termodinamica  Trasformazioni reali e trasformazioni quasi statiche  Il lavoro termodinamico  Primo principio della termodinamica  Le macchine termiche ed il secondo principio  Il rendimento  Il ciclo di Carnot*  Il motore dell’automobile*  Il frigorifero*  L’entropia  Il terzo principio della termodinamica*

Abilità  Sapere rappresentare ed interpretare grafici relativi alle trasformazioni termodinamiche e cicli termodinamici  Applicare i principi della termodinamica per calcolare, in semplici casi, lavoro, energia interna, calore ceduto o assorbito  Calcolare il rendimento di una macchina termica  Acquisire il significato di Entropia

Competenze C1: esaminare gli scambi di energia tra i sistemi termodinamici e l’ambiente. C2, C4: analizzare come sfruttare l’espansione di un gas per produrre lavoro. C5: comprendere il principio di funzionamento di motore a scoppio e frigorifero.

5

MODULO 4. ONDE:

IL SUONO

SECONDO PERIODO: Febbraio, marzo Competenze  Moto circolare e moto armonico  Le onde: trasversali e longitudinali  Le onde sonore  Le caratteristiche del suono  I limiti di udibilità  L’eco, le onde stazionarie  L’effetto Doppler

MODULO 5. ONDE:

Abilità  Saper risolvere semplici problemi sulle onde sonore, eco, effetto Doppler sonoro

Conoscenze C1, C3: analizzare le relazioni tra moto circolare uniforme e moto armonico. C3, C4: comprendere il fenomeno dell’interferenza attraverso gli strumenti di calcolo adeguati C5: analizzare il principio di funzionamento degli strumenti musicali

LA LUCE

SECONDO PERIODO: Marzo, aprile, maggio Contenuti (Conoscenze)  La luce  Grandezze radiometriche e fotometriche  La riflessione e lo specchio piano  Gli specchi curvi  Costruzione dell’immagine per gli specchi sferici  La legge dei punti coniugati e l’ingrandimento  La rifrazione  La riflessione totale  Strumenti ottici  Onde e corpuscoli  L’interferenza della luce  L’esperimento di Young  La diffrazione  I colori e la lunghezza d’onda  L’emissione e l’assorbimento della luce

Abilità  Risolvere semplici problemi su riflessione e rifrazione (ottica geometrica)  Comprendere e risolvere semplici problemi di interferenza  Saper applicare in semplici casi l’equazione delle onde e dell’energia associata.

Competenze C1,C2,C3,C4: osservare, interpretare, comprendere e risolvere semplici problemi di ottica geometrica e sull’interferometro di Young

6

Quinto anno MODULO 1.

L’ELETTROSTATICA

PRIMO PERIODO: Settembre, ottobre, novembre Contenuti (Conoscenze) Abilità  La carica elettrica  Interpretare le interazioni elettriche sulla base delle  L'elettrizzazione per strofinio, conoscenze acquisite, senza contatto e induzione ricorrere ad un modello di  Induzione elettrostatica e struttura della materia polarizzazione  Interpretare il  La legge di Coulomb comportamento di  Il campo elettrico; significato e conduttori e isolanti proprietà delle linee di campo utilizzando un semplice  Il flusso del campo elettrico e il modello della materia teorema di Gauss  Saper usare, in casi  Conservazione dell’energia di un semplici, la legge di sistema di cariche in un campo Coulomb elettrico*.  Saper applicare il calcolo  Il potenziale elettrico e la sua di campo elettrico e relazione col campo elettrico potenziale al caso delle  Il potenziale di una carica lastre piane puntiforme e suo andamento in  Saper applicare la relazione al segno della carica. conservazione dell'energia  Superfici equipotenziali e loro in semplici casi (strutture proprietà. piane)  Proprietà dei condensatori, capacità  Saper calcolare la capacità di un condensatore a facce piane di un condensatore parallele con o senza dielettrico tra le armature.  Energia immagazzinata in un condensatore. MODULO 2.

Competenze C1, C2, C4: osservare i fenomeni di elettrizzazione e ricavare leggi e conclusioni C4: verificare l’andamento delle linee del campo elettrico e i diversi andamenti C2: comprendere il significato del potenziale elettrico mediante l’analogia col caso gravitazionale C3: calcolare, anche vettorialmente, semplici situazioni di cariche elettrostatiche. C2,C3: comprendere le caratteristiche del condensatore.

LA CORRENTE ELETTRICA

PRIMO PERIODO: Novembre, Dicembre Contenuti (Conoscenze) Abilità  La corrente elettrica, dal punto di  Saper applicare la prima vista macroscopico e microscopico legge di Ohm per calcolare resistenze, tensioni e  Le leggi di Ohm correnti in semplici  Comportamento di resistenze circuiti. collegate in serie o in parallelo.  Determinare resistenze equivalenti di resistenze in serie o in parallelo. MODULO 3. IL

Competenze C1: osservare e identificare le caratteristiche di un circuito in corrente continua C2, C4: dedurre e verificare le leggi [di Ohm] a partire dalla verifica dei dati sperimentali C1, C3: osservare gli effetti delle composizioni in serie e parallelo

MAGNETISMO

PRIMO PERIODO: Gennaio, Febbraio Contenuti (Contenuti) Abilità  Il campo magnetico; significato e  Determinare la forza proprietà delle linee di campo magnetica su una carica in moto  Il flusso del campo magnetico e il teorema di Gauss per il campo  Determinare intensità, magnetico direzione e verso dei campi magnetici generati da fili e  Forza magnetica su una carica in solenoidi percorsi da moto corrente  Forza magnetica su un filo percorso  Determinare la forza da corrente magnetica tra due fili  Campo magnetico generato da un percorsi da corrente filo percorso da corrente e da un  Sapere come distinguere solenoide operativamente i materiali  Legge di Ampère in: diamagnetici,  Comportamento dei materiali in paramagnetici, presenza di un campo magnetico ferromagnetici. esterno.

Competenze C1,C4: osservare e comprendere le proprietà del campo magnetico anche attraverso l’esperienza in laboratorio C3, C2: la forza di Lorentz e il prodotto vettoriale C3: risolvere problemi sulla forza di Lorentz C5: comprendere il principio di funzionamento del motore elettrico

7

MODULO 4. L’INDUZIONE

ELETTROMAGNETICA E LE ONDE ELETTROMAGNETICHE SECONDO PERIODO: Febbraio, marzo Conoscenze (Contenuti) Abilità Competenze  Saper calcolare il flusso del C2: comprendere la legge di Faraday  L'induzione elettromagnetica vettore induzione magnetica e attraverso modelli e la legge di Faradayla forza elettromotrice indotta C4: verificare l’induzione con l’esperienza Neumann-Lenz in semplici casi. di laboratorio  Propagazione di campi elettrici e magnetici variabili: le onde elettromagnetiche.  Ottica fisica*  La rifrazione*  La riflessione totale*  Onde e corpuscoli*  L’interferenza della luce*  L’esperimento di Young*  La diffrazione*  I colori e la lunghezza d’onda*  L’emissione e l’assorbimento della luce* * i seguenti argomenti verranno svolti solo se non completati durante il quarto anno MODULO 5.LA

RELATIVITA’ RISTRETTA

SECONDO PERIODO: aprile, (maggio) Contenuti (Conoscenze)  I principi della relatività ristretta  Nuovi concetti di spazio e tempo  Gli intervalli di tempo si dilatano e le lunghezze si accorciano  Lo spaziotempo  Massa ed energia

Abilità  Comprendere semplicissimi problemi su dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze e il significato di tempo proprio, lunghezza propria.

Competenze C2: comprendere l’importanza della teoria.

MODALITA’ DI VERIFICA E VALUTAZIONE Per quanto riguarda la verifica della preparazione si ritiene che questa debba avvenire sia tramite le brevi e frequenti interrogazioni mediante le quali sarà saggiato anche il grado di apprendimento dell'intera classe, sia con esercitazioni scritte (di diverse tipologie) che permettano agli allievi una più approfondita rielaborazione e un ulteriore ripensamento degli argomenti trattati. La valutazione avverrà con riferimento alle griglie sotto riportate.

8

GRIGLIA DI VALUTAZIONE DELLA PROVA SCRITTA Indicatori CONOSCENZE

COMPETENZE

ABILITA’

Descrittori Dimostrare di conoscere le leggi e le regole necessarie per la soluzione degli esercizi proposti e il linguaggio formale. Saper interpretare correttamente il testo degli esercizi proposti. Saper fornire una stesura del procedimento risolutivo in forma chiara, rigorosa e completa Saper utilizzare le procedure con correttezza Saper organizzare e utilizzare le conoscenze per analizzare, scomporre e elaborare

Livelli di valutazione

Punti

Ottime/Buone Sufficienti/Discrete Insufficienti Grav. Insufficienti Ottime/Buone Sufficienti/Discrete Insufficienti

4 3 2 1 3 2 1

Ottime/Buone Discrete/Sufficienti Insufficienti

3 2 1

Voto assegnato

9

GRIGLIA PER LA VALUTAZIONE DELLA PROVA ORALE OBIETTIVI

DESCRITTORI Conoscenza lacunosa e frammentaria

CONOSCENZE DISCIPLINARI

Conoscenza essenziale, un po’ frammentaria Conoscenza completa degli argomenti trattati Conoscenza completa, approfondita e coordinata

COMPETENZE

ABILITA’

Livelli di valutazione

PUNTI

Insufficienti

1

Sufficiente

2

Discrete–Buone

3

Ottime

4

Linguaggio non appropriato, scarsa capacità argomentativa

Insufficienti

1

Linguaggio semplice ma abbastanza corretto

Sufficienti – Discrete

2

Linguaggio appropriato con capacità argomentative Analisi parziali, sintesi e collegamenti parziali, limitati e imprecisi

Buone - Ottime

3

Insufficienti

1

Sufficienti – Discrete

2

Buone - Ottime

3

Analisi guidata sostanzialmente corretta, sintesi e collegamenti corretti se guidati Analisi, sintesi e collegamenti completi, corretti e autonomi

Voto assegnato

/10

10

GRIGLIA DI VALUTAZIONE PER LA PROVA PRATICA Indicatori

Descrittori

CONOSCENZE Dimostrare di conoscere le regole necessarie per effettuare un’esperienza assegnata Dimostrare di conoscere le leggi e i principi fondamentali implicati nell’esperienza

COMPETENZE Saper interpretare correttamente lo scopo di

ABILITA’

un’esperienza di laboratorio Saper fornire una stesura del procedimento di un esperimento in forma chiara e appropriatamente rappresentata Saper utilizzare il lessico specifico, la simbologia appropriata con correttezza di calcolo Saper applicare consapevolmente le conoscenze sull’uso della strumentazione di laboratorio Mostrare di possedere capacità di osservazione, logiche ed espressive, di elaborazione personale e originale nell’ambito di procedimenti sperimentali Mostrare di saper collaborare in un gruppo di lavoro

Livelli di valutazione

Punti



Insufficienti

1



Sufficienti/Discrete

2



Buone/Ottime

3



Grav. Insufficienti

1



Insufficienti

2



Sufficienti/Discrete

3



Buone/Ottime

4



Insufficienti

1



Sufficienti/Discrete

2



Buone/Ottime

3

Voto assegnato

/10

11