PROGRAMMA DI FISICA Premessa Gli argomenti di fisica sono
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PROGRAMMA DI FISICA Premessa Gli argomenti di fisica sono
PROGRAMMA DI FISICA Premessa Gli argomenti di fisica sono suddivisi in otto temi e sono preceduti da un tema contenente argomenti di tipo trasversale. Non è stata effettuata una suddivisione degli argomenti nei diversi anni nei quali la fisica è insegnata. Sarà il docente nell'ambito della programmazione didattica sull’intero ciclo ad effettuare tale ripartizione secondo un criterio che riterrà scientificamente corretto e didatticamente proficuo. Il tema di tipo trasversale contiene una serie di argomenti che costituiscono un patrimonio della fisica, di tipo sperimentale per quanto concerne la misura e matematico per quanto riguarda l'elaborazione e la rappresentazione dei dati. Tali argomenti non vanno intesi come propedeutici ai contenuti del programma di fisica vero e proprio, ma in senso integrato, da svolgersi prima e durante esso, in modo che ne costituisca il filo conduttore e la modalità di lettura. Per lo svolgimento degli argomenti di matematica, i docenti di matematica e di fisica concorderanno tempi e modi di svolgimento onde evitare inutili ripetizioni. E' raccomandato l'uso del laboratorio scientifico, pur nei limiti delle attrezzature in possesso della scuola. Finalità Le finalità dell'insegnamento della fisica sono: • • • • • • • Comprensione dei procedimenti caratteristici dell' indagine scientifica, che si articola in un continuo rapporto tra costruzione teorica e attività sperimentale; Acquisizione di un insieme organico di metodi e contenuti finalizzati ad un'adeguata interpretazione della natura; Capacità di reperire informazioni, di utilizzarle in modo autonomo e finalizzato, e di comunicarle con un linguaggio scientifico; Capacità di analizzare e schematizzare situazioni reali e di affrontare problemi concreti, anche al di fuori dello stretto ambito disciplinare; Capacità di riconoscere i fondamenti scientifici presenti nelle attività tecniche Consapevolezza delle potenzialità dello sviluppo e dei limiti delle conoscenze scientifiche . Capacità di cogliere le relazioni tra lo sviluppo delle conoscenze fisiche e quello dei contesti umano, storico e tecnologico. Capacità di cogliere l'importanza del linguaggio matematico come potente strumento nella descrizione del mondo e di utilizzarlo adeguatamente. Tema trasversale 1. Unità di misura del Sistema Internazionale • Multipli e sottomultipli • Relazioni tra le unità di misura fondamentali e quelle derivate • Equazioni dimensionali. 2. Misura delle grandezze fisiche • Scrittura scientifica con uso delle potenze di dieci • Scrittura con uso dei multipli e sottomultipli delle unità di misura • Ordine di grandezza • Cifre significative • Strumenti di misura • Sensibilità degli strumenti • Definizione operativa di grandezza fisica • Incertezza assoluta nella misura • Incertezza relativa nella misura 3. Elaborazione dei dati di laboratorio • Media aritmetica • Scarto quadratico medio • Propagazione dell'incertezza nelle misure indirette • Retta di regressione 4. Rappresentazioni grafiche • Coordinate dei punti in un riferimento cartesiano nel piano e nello spazio • Rappresentazioni di vettori • Prodotto di un vettore con un numero • Somma di vettori • Prodotto scalare di due vettori • Prodotto vettoriale di due vettori • Tabella di raccolta dei dati • Istogrammi • Diagrammi a torta • Grafici di curve nel piano cartesiano 5. Relazioni e funzioni • Proporzionalità diretta e sua rappresentazione grafica retta passante per l'origine • Proporzionalità inversa e sua rappresentazione grafica: iperbole equilatera • Relazione di linearità e sua rappresentazione grafica: retta non passante per l'origine • Proporzionalità quadratica e sua rappresentazione grafica: parabola con vertice nell'origine e asse quello delle ordinate • Rappresentazione inversa quadratica e sua rappresentazione grafica • Funzioni trigonometriche e loro rappresentazione grafica • Funzioni esponenziali e loro rappresentazione grafica. Contenuti Tema 1. Proprietà della materia. • • Misure (I contenuti presenti in questa unità vanno introdotti via via che risultano necessari); Lunghezza; superficie; volume. Angoli. Tempo. Massa; densità. Elasticità. Tema 2. Moto e forze. • • • • • • • • • • • • • Velocità come descrittore del moto. Esempi di moti a velocità costante. Moti relativi; Interazioni e forze; Prima legge della dinamica. Sistemi di riferimento inerziali; Seconda legge della dinamica. Accelerazione, Peso. Esempi di moti ad accelerazione costante. Moto circolare uniforme; Moti relativi (ad accelerazione costante); Sistemi di riferimento non inerziali; Interazione gravitazionale. Campo gravitazionale. *Moti orbitali*; Vincoli. Reazioni. Attriti; Terza legge della dinamica; Quantità di moto. Esempi di urti; Forza elastica. Legge di Hooke; Moto armonico; Moti rotatori. Momento angolare. Tema 3. Energia. • • • Potenziale nel campo gravitazionale. Energia potenziale gravitazionale. Energia cinetica; Conservazione dell'energia meccanica. Lavoro; Forze dissipative. Attrito statico e dinamico. Attrito viscoso e turbolento. Tema 4. Termodinamica. • • • • • • • • Pressione. Collisioni molecolari. Teoria cinetica; Temperatura. Scala termometrica. Leggi dei gas. Energia cinetica molecolare e temperatura assoluta; Energia interna; Passaggi di stato. Conduzione termica. Calori specifici e calori latenti Trasformazioni reversibili e non; Primo principio della termodinamica; Macchine termiche. Potenza. Rendimento; Trasformazioni reversibili: isocore, isobare, isoterme, adiabatiche. Ciclo di Carnet; Seconda principio della termodinamica. Implicazioni. Tema 5. Elettromagnetismo. • • • • • • • • • • • • • • • Interazione elettrostatica. Campo elettro statico. Analogie e differenze con l'interazione gravitazionale; Potenziale nel campo elettrostatico; Energia potenziale elettrostatica; Dielettrici e polarizzazione; Condensatori. Capacità. Energia del campo elettrico; Conduzione elettronica nei metalli. Corrente elettrica. Effetto Joule. Leggi di Ohm. Leggi di Volta; *Conduzione ionica*; *Conduzione nei gas*; Circuiti elettrici. Resistenze interne. Esempi di circuiti in corrente continua. Interazioni tra correnti. Campo magnetico. Forza di Lorentz; Dia-para- ferromagnetismo; Legge di Ampère; Induzione elettromagnetica. Circuito RLC; Correnti alternate. Reattanza ed impedenza. Esempi di circuiti in corrente alternata; Conduzione nel vuoto. Acceleratori di particelle. Effetto termoelettrica*; *Equazioni di Maxwell*. Tema 6. Onde. Ottica. Acustica. • • • • • • Onde. Propagazione. Frequenza e lunghezza d'onda. Onde superficiali, di compressione, trasversali. Pacchetti d’onda; Fronti d'onda. Principio di Huygens. Riflessione e rifrazione; Fenomeni: diffusione; interferenza; diffrazione; Acustica. Onde stazionarie; Onde elettromagnetiche: il fotone; Ottica. Riflessione e rifrazione. *Visione. * Strumenti ottici. Tema 7. Struttura della materia. • • • • • Dualismo onda – particella; Stati atomici; Struttura atomica; Effetto fotoelettrico; Effetto Compton. Tema 8. Fisica nucleare. • • • • Il nucleo atomico. Particelle elementari; Radioattività. Decadimento nucleare; Fissione; Fusione.