PROGRAMMA SVOLTO A.S. 2022-2023
| Programma svolto di | Fisica 4H LS |
|---|---|
| DOCENTE | PERETTI Anna |
| LIBRI DI TESTO | Testo adottato : |
| ORE SETTIMANALI | 3 |
| ORE TOTALI SVOLTE | 93 |
| CONOSCENZE DISCIPLINARI | Argomenti svolti Prima di procedere all’elenco ragionato degli argomenti svolti è necessario premettere alcune considerazioni. Tenendo conto degli strascichi dovuti alla pandemia il dipartimento di matematica e fisica ha dato alcune indicazioni di massima per la classe quarta: di completare per quanto possibile la termodinamica a inizio anno e la trattazione della parte elettrica e iniziare la magnetostatica. Per la 4 H si è completata la magnetostatica e le oscillazioni armoniche semplici, mentre si rimanda alla classe successiva la trattazione delle onde meccaniche e acustiche e l’ottica fisica, perché ben s’aggancia con le onde elettromagnetiche già in programma per la quinta. di riferire la riduzione del programma anche alla riduzione della profondità con la quale trattare gli argomenti, tutti concatenati tra di loro, evitando la maggior parte della sezione dimostrativa snellendo gli esercizi per tutti e riferendosi molto ai fondamentali sviluppando gli esercizi più complessi a titolo esemplificativo e come stimolo per gli studenti più portati in indirizzo CONTENUTI DISCIPLINARI unità didattica 1 : ripasso concetti fondamentali degli anni precedenti: principali leggi della dinamica, conservazione dell’energia, conservazione della quantità di moto, moti rettilinei, periodici circolari. Richiami di energia potenziale gravitazionale e sue diverse trattazioni secondo il problema considerato confrontando le distanze con le distanze proprie del sistema. Grafici energia potenziale - totale - cinetica Cenni di meccanica del corpo rigido e di meccanica rotatoria, momento angolare (a fine anno) unità didattica 2 : Ripasso di fluidostatica (adesione e coesione, menisco, tensione superficiale, Stevino, Archimede, equilibrio nei fluidi) fluidodinamica (fluido ideale perfetto, portata, eq. Bernoulli, Torricelli, Venturi). Cenni alla portanza e a sue conseguenze unità didattica 3 : ripasso scale termiche, scala assoluta delle temperature, teoria cinetica dei gas, leggi di Boyle e Gay – Lussac, equazione di stato dei gas perfetti, interpretazione molecolare della temperatura. Transizioni di fase, Punto λ dell’elio. primo principio della termodinamica : conservazione dell’energia, lavoro e diagrammi p – V, trasformazioni termodinamiche, parametri macroscopici e microscopici di un sistema, capacità termica, teorema equipartizione dell’energia e suoi limiti nei calori specifici molari. processi energetici : macchine termiche, trasformazioni reversibili e irreversibili secondo principio della termodinamica : enunciati di Kelvin, e Clausius , loro equivalenza, rendimento, macchina di Carnot, rendimento del secondo principio. Cenni di entropia. unità didattica 4: ELETTROSTATICA Interazione elettrostatica : richiami di struttura microscopica della materia, forza elettrica (espressione di Coulomb per due cariche puntiformi nel vuoto e nella materia), confronto con la forza gravitazionale, carica elettrica, principio di sovrapposizione. Induzione elettrostatica. Esercizi geometrici per cariche puntiformi disposte nei vertici di semplici poligoni regolari. Esperimenti qualitativi di laboratorio da cattedra : elettroscopio, macchine elettrostatiche (Van der Graaf), elettrizzazione per strofinio, induzione elettrostatica e sue proprietà. Campo elettrico : veicolo dell’azione a distanza. Teorema di Gauss e flusso di E : loro valore teorico come utili strumenti di valutazione analitica per casi semplici. Caso particolare di campo uniforme e definizione di condensatore piano, campo E generato da un filo carico infinito, campo E prodotto da una superficie piana infinita, campo E nei pressi di un conduttore in equilibrio elettrostatico (teorema di Coulomb). Studio grafico (linee di forza) del campo prodotto da un dipolo tipo “ + - “ e “ + + “ lungo l’asse di simmetria. Potenziale : concetto di potenziale. (circuitazione di E in elettrostatica)Potenziale dei campi radiali come esercizio (per campi proporzionali a 1/(r^2) potenziali proporzionali a 1/r). Proprietà dei conduttori. Differenza di potenziale, definizione di eV. Superfici equipotenziali, spartizione della carica e carica disruptiva. Rigidità dielettrica. Capacità elettrica. unità didattica 5 : CONDUZIONE Conduzione nei metalli : conducibilità, intensità di corrente, conduttori ohmici e concetto di resistenza elettrica, resistività, effetto Joule , sua particolarizzazione ai conduttori ohmici. Velocità di deriva, vettore J, densità di portatori di carica, mobilità elettronica, resistività, conducibilità, coefficiente di temperatura: conduttori, semiconduttori, superconduttori. unità didattica 6 : DIELETTRICI : Dipoli elettrici: concetto di dipolo, definizione di dipolo, momento di dipolo, interazione del dipolo con un campo elettrico esterno uniforme, campo di dipolo. Effetti della polarizzazione, risposta del materiale al campo polarizzante, costante dielettrica, suscettività elettrica Condensatori : definizione di un condensatore, capacità del condensatore, condensatori in serie e in parallelo, energia accumulata sulle armature di un condensatore. unità didattica 7: CIRCUITI ELETTRICI PASSIVI Circuiti resistivi : resistori, partitori di tensione (collegamento in serie) , partitori di corrente (collegamento in parallelo), circuiti più complessi. Cenni alle leggi di Kirchoff alla luce dei principi di conservazione della carica e dell’energia. Resistenza interna : generatori reali e ideali, collegamento dell’amperometro, collegamento del voltmetro. Galvanometro D’Aprez D’Arsonval Circuiti RC: fenomeno variabile nel tempo, leggi di Kirchhoff agli infinitesimi, grafici di ΔV,I,Q in funzione del tempo unità didattica 8 :ELETTROMAGNETISMO Interazione magnetica : azione meccanica fra correnti, azione su cariche in moto, legge di Biot – Savart campo magnetico B, linee di forza e flusso di B, proprietà solenoidali di B, forza di Lorentz, campo generato da una spira (trattazione grafica qualitativa), azione del campo B su una spira (trattazione grafica qualitativa), equivalenza spira – “dipolo magnetico” e loro comportamento in presenza di B in analogia col comportamento di un dipolo elettrico in presenza di E. Momento torcente su una spira percorsa da corrente e condizione di minima energia. Moto di una carica puntiforme in un campo magnetico, frequenza di ciclotrone, selettore di velocità, misura di q/m per l’elettrone da Thomson, spettrografo di massa, ciclotrone. Effetto Hall Bottiglia magnetica e campi B non uniformi, fasce di Van Allen, aurore boreali Legge di Ampère e circuitazione di B, esempi semiqualitativi di campi magnetici uniformi nel solenoide. Modello di Ampère per i magneti permanenti. Forza tra due fili percorsi da corrente Laboratorio: Multimetri, Forza di Lorentz e q/m, forza di Laplace. Momento magnetico, solenoidi, linee di forza, Esperimento di Oersted, traferri ed effetti sui circuiti. Generazione di B unità didattica 6 : OSCILLAZIONI – ONDE fenomeni periodici : impulsi che viaggiano, funzioni periodiche, funzioni armoniche moto armonico semplice : equazioni, moto circolare, energia. Oscillazioni e impulsi smorzati - forzati - risonanti Laboratorio da cattedra : filmato “Moti periodici”. Educazione civica: per la connessione con la realtà energetica e la consapevolezza del cittadino si sono affrontati Conduzione termica, corrente termica, resistenza termica, serramenti, isolamento termico Rendimenti dei processi energetici Principi base sugli scambi di calore Durante tutto l’anno scolastico, per ogni unità didattica si è ricorso all’uso del piano cartesiano per tutta la grafica inerente agli argomenti affrontati e si è dato particolare spazio allo svolgimento di problemi ed esercizi in classe, a casa e di verifica. Poiché questo modulo ha una sintassi che non recepisce la simbologia del linguaggio proprio di della disciplina "matematica - fisica", i contenuti disciplinari qui trascritti risultano parzialmente errati o incomprensibili. Pertanto rimando a quanto pubblicato su Classroom in data 9 giugno 2023. Per la parte sottostante che quantifica il numero delle valutazioni: sia nel 1° periodo che nel 2° periodo mediamente sono state eseguite 3 valutazioni per alunno (2 scritti e 1 orale), ma per alcuni le interrogazioni orali sono in numero variabile, a seconda delle necessità sul singolo studente. Inoltre nel primo periodo è stata effettuata prove scritte per tutti gli studenti, con quesiti specificatamente dedicati alla disciplina di educazione civica. |
| COMPETENZE E ABILITA’ RELATIVE ALLA DISCIPLINA | PER LE COMPETENZE E ABILITA’ RELATIVE ALLA DISCIPLINA SI FA RIFERIMENTO ALLA PROGRAMMAZIONE DI DIPARTIMENTO |
| METODOLOGIE E STRUMENTI DI INSEGNAMENTO UTILIZZATI |
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| NUMERO DI VERIFICHE SVOLTE | 3 (primo quadrimestre) 3 (secondo quadrimestre) |
| INTERVENTI DI RECUPERO REALIZZATI | Settimana interruzione attività didattica, In itinere (indicare le modalità) Esecuzione guidata di esercizi mirati per ciascun argomento |
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