Programma di Fisica per le superiori

La Fisica è studiata nel:

Il programma di fisica del Liceo Scientifico è differente rispetto a quello studiato negli altri licei. Per quanto riguarda il programma svolto negli altri licei, questo deve essere sicuramente meno approfondito rispetto a quello svolto nel liceo scientifico, tenendo conto anche che le ore di insegnamento della fisica negli altri licei sono due.

Liceo scientifico

I anno

Il concetto di grandezza fisica e di grandezza fondamentale. Il Sistema Internazionale di Unità. Strumenti di misura analogici e digitali. Le caratteristiche degli strumenti di misura: prontezza, portata e sensibilità. L’incertezza nelle misure: valor medio, errore assoluto, errore relativo ed errore relativo percentuale. Definizione di vettore. Operazioni con i vettori e scomposizione nelle loro coordinate cartesiane. Definizione trigonometrica di seno e coseno di un angolo. Prodotto scalare e vettoriale di vettori. Cosa è una forza. La forza-peso. La forza d’attrito. La forza elastica: la legge di Hooke. Definizione di punto materiale e di corpo rigido. Il piano inclinato: un corpo in equilibrio. Il momento di una forza e il momento di una coppia di forze. Le leve di primo, secondo e terzo genere. Distinzione tra sostanze solide, liquide o gas. La pressione e le sue unità di misura. La pressione atmosferica: l’esperimento di Torricelli. La pressione nei liquidi: la legge di Pascal. I vasi comunicanti. La spinta di Archimede: dimostrazione della legge.

II anno

Il movimento di un punto materiale. Le caratteristiche del moto rettilineo uniforme e la sua legge oraria. Caratteristiche del moto uniformemente accelerato. La legge oraria del moto uniformemente accelerato con partenza da fermo e con velocità iniziale. Caratteristiche del moto circolare uniforme. Definizione di velocità angolare. L’accelerazione centripeta. Forza centripeta e forza centrifuga apparente. Caratteristiche del moto armonico. Cenni alla legge oraria del moto armonico. L’accelerazione nel moto armonico. Il moto di una massa attaccata a una molla e il suo periodo di oscillazione. Il moto di un pendolo e il suo periodo di oscillazione. Il moto di un proiettile lanciato orizzontalmente e il moto di un proiettile con velocità iniziale obliqua. Le equazioni per la velocità e per la posizione. L’equazione della traiettoria. I principi della dinamica. Definizione di sistema di riferimento inerziale. Il principio di relatività galileiana. Applicazioni del secondo principio della dinamica. Definizione di lavoro. Il lavoro di una forza costante e di una forza variabile. La potenza. L’energia cinetica. Il teorema dell’energia cinetica. L’energia potenziale gravitazionale e l’energia potenziale elastica. Forze conservative e non conservative. La conservazione dell’energia meccanica. Il teorema lavoro-energia. Il principio di conservazione dell’energia totale. Le scale termometriche. Definizione di calore e legge fondamentale della calorimetria. La temperatura di equilibrio. I passaggi di stato.

III anno

Ripasso dei vettori e dei moti bidimensionali (moto parabolico, moto circolare uniforme e non uniforme, moto armonico). Moti relativi e trasformazioni di Galileo della velocità e della posizione. Ripasso dei principi della dinamica e loro applicazioni. Il principio di relatività galileiano. La quantità di moto. L'impulso di una forza e il teorema dell'impulso. La conservazione della quantità di moto. Urti elastici e anelastici. Urti obliqui. Il centro di massa. Il momento angolare e la sua conservazione. Il momento di inerzia. Le leggi di Keplero e la legge di gravitazione universale. La forza-peso e l'accelerazione di gravità; l'esperimento di Cavendish. Il moto dei satelliti. Il campo gravitazionale. Definizione di corrente di un fluido, di portata e di corrente stazionaria. Cenni sull’equazione di Bernoulli. L’effetto Venturi: la relazione tra pressione e velocità di un fluido. L’attrito nei fluidi. Definizione di temperatura. Temperatura relativa e temperatura assoluta. L'equilibrio termico e il principio zero della termodinamica. La dilatazione termica e la dilatazione volumica. Le leggi di Gay-Lussac. La legge di Boyle. Il gas perfetto e la sua equazione di stato. Atomi e molecole. Il numero di Avogadro e la quantità di sostanza. La legge di Avogadro. Il moto Browniano e il modello microscopico del gas perfetto. La pressione del gas perfetto. La temperatura dal punto di vista microscopico. La velocità quadratica media. Energia interna di un gas reale ed equazione di stato di van der Waals per i gas reali. Il calore specifico e la capacità termica. Il potere calorifero. I cambiamenti di stato. Il sistema termodinamico ideale e le proprietà dell'energia interna del sistema. Trasformazioni reali e trasformazioni quasistatiche. Il lavoro termodinamico. Il primo principio della termodinamica e le relative applicazioni alle trasformazioni isocore, isobare, isoterme, cicliche e adiabatiche. La macchina termica. Il secondo principio della termodinamica: enunciato di lord Kelvin, enunciato di Clausius, il rendimento. Il teorema e il ciclo di Carnot. La disuguaglianza di Clausius. L'entropia. Il quarto enunciato del secondo principio della termodinamica. L'equazione di Boltzmann per l'entropia. Il terzo principio della termodinamica.

IV anno I moti ondulatori. Fronti d'onda e raggi. Le onde periodiche. Il fenomeno dell'interferenza. La diffrazione. Il suono e le sue caratteristiche. L'eco, il fenomeno della riflessione delle onde. La risonanza e le onde stazionarie. I battimenti. L'effetto Doppler. La natura duale della luce: particelle vs onda. I colori e le onde luminose. Le grandezze fotometriche. Il principio di Huygens. La riflessione della luce e le sue leggi. La rifrazione della luce e le sue leggi. Angolo limite e riflessione totale. L'esperimento di Young: l'interferenza della luce. La diffrazione della luce. L'elettrizzazione per strofinio. Il modello atomico di Thomson. La carica elettrica e la sua unità di misura (il coulomb). La legge di Coulomb. La forza elettrica. L'esperimento di Coulomb. L'elettrizzazione per induzione. La polarizzazione degli isolanti. Il vettore campo elettrico. Il campo elettrico di una carica puntiforme. Le linee del campo elettrico. Il flusso del campo elettrico e il teorema di Gauss. Studio di campi elettrici con particolari simmetrie. L'energia potenziale elettrica. Il potenziale elettrico e la forza di potenziale. Superfici equipotenziali. Il calcolo del campo elettrico dal potenziale. La circuitazione del campo elettrico. La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico. Il campo elettrico e il potenziale nei conduttori in equilibrio. Il teorema di Coulomb. La capacità di un conduttore. Il condensatore piano. Condensatori in serie e in parallelo. L'intensità di corrente elettrica. I generatori di tensione e i circuiti elettrici. La prima legge di Ohm. Resistenza elettrica e resistori. Risolvere un circuito. Le leggi di Kirchhoff: la legge delle maglie. era legge dei nodi. L'effetto Joule. La forza elettromotrice e la resistenza interna di un generatore di tensione. I conduttori metallici. La seconda legge di Ohm e relative applicazioni. Carica e scarica di un condensatore. Estrazione degli elettroni da un metallo. L'effetto Volta. L'effetto termoelettrico. L'elettrolisi e le soluzioni elettrolitiche. Le leggi di Faraday per l'elettrolisi. Pile e accumulatori. La conduzione elettrica nei gas. La forza magnetica. Il campo magnetico e le linee di campo.L'esperienza di Oersted. L'esperienza di Faraday. La legge di Ampere. L'intensità del campo magnetico. La forza magnetica su un filo percorso da corrente. La legge di Biot-Savart. Il campo magnetico di una spira e di un solenoide. Amperometro e voltmetro. La forza di Lorentz. L'effetto Hall. Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme. La carica specifica dell'elettrone. Il flusso del vettore campo magnetico. Il teorema di Gauss per il magnetismo. La circuitazione del campo magnetico. Il teorema di Ampere. Proprietà magnetiche dei materiali.

V anno L'induzione elettromagnetica. La legge di Faraday-Neumann La legge di Lenz. Le correnti di Foucault. L'autoinduzione e la mutua induzione. L'induttanza del solenoide. Il circuito RL. Energia e densità di energia del campo magnetico. La forza elettromotrice alternata e la corrente alternata. Il circuito ohmico, il circuito induttivo, il circuito capacitivo. I circuiti in corrente alternata. Il circuito LC. Il trasformatore La trasformazione delle tensioni e delle correnti. La forza elettromotrice di un generatore e la forza elettromotrice indotta. Il campo elettrico indotto. Le equazioni di Maxwell. Il campo elettromagnetico. Le onde elettromagnetiche e le onde elettromagnetiche piane. La relatività dello spazio e del tempo. I sistemi di riferimento. L'esperimento di Michelson-Morley. Gli assiomi della teoria della relatività ristretta. La simultaneità. La dilatazione dei tempi. Il paradosso dei gemelli. Il coefficiente beta e il coefficiente gamma. La contrazione delle lunghezze. Le trasformazioni di Lorentz L'effetto Doppler della luce. Redshift e blueshift. La relatività ristretta. Lo spazio-tempo e l'intervallo invariate tra due eventi. La composizione delle velocità. Equivalenza massa-energia. L'energia totale di una particella relativistica. Energia cinetica, massa e quantità di moto relativistiche. La caduta libera e l'assenza di peso. L'accelerazione e la forza-peso. I principi della relatività generale. Le geometrie non euclidee. Curve geodetiche. Gravità e la curvatura dello spazio-tempo. La deflessione gravitazionale della luce. L'onda gravitazionale. Dalla meccanica classica alla fisica dei quanti. l'atomo di Bohr. Orbitali e quanti. Newton vs Huygens. La luce sia come particelle sia come onda: le evidenze sperimentali. La radiazione del corpo nero. L'effetto fotoelettrico. Il principio di indeterminazione di Heisenberg. Il principio di sovrapposizione, l'effetto tunnel e l'entanglement. Elementi di fisica nucleare e di fisica delle particelle. Introduzione al Modello Standard delle particelle. Cenni di astrofisica e cosmologia.

Altri licei

III anno

Il concetto di grandezza fisica e di grandezza fondamentale. Il Sistema Internazionale di Unità. Strumenti di misura analogici e digitali. Le caratteristiche degli strumenti di misura: prontezza, portata e sensibilità. L’incertezza nelle misure: valor medio, errore assoluto, errore relativo ed errore relativo percentuale. Definizione di vettore. Operazioni con i vettori e scomposizione nelle loro coordinate cartesiane. Definizione trigonometrica di seno e coseno di un angolo. Prodotto scalare e vettoriale di vettori. Cosa è una forza. La forza-peso. La forza d’attrito. La forza elastica: la legge di Hooke. Definizione di punto materiale e di corpo rigido. Il piano inclinato: un corpo in equilibrio. Il momento di una forza e il momento di una coppia di forze. Le leve di primo, secondo e terzo genere. Distinzione tra sostanze solide, liquide o gas. La pressione e le sue unità di misura. La pressione atmosferica: l’esperimento di Torricelli. La pressione nei liquidi: la legge di Pascal. I vasi comunicanti. La spinta di Archimede: dimostrazione della legge. Il movimento di un punto materiale. Le caratteristiche del moto rettilineo uniforme e la sua legge oraria. Caratteristiche del moto uniformemente accelerato. La legge oraria del moto uniformemente accelerato con partenza da fermo e con velocità iniziale. Caratteristiche del moto circolare uniforme. Definizione di velocità angolare. L’accelerazione centripeta. Forza centripeta e forza centrifuga apparente. Caratteristiche del moto armonico. L’accelerazione nel moto armonico. Il moto di una massa attaccata a una molla e il suo periodo di oscillazione. Il moto di un pendolo e il suo periodo di oscillazione. I principi della dinamica. Il principio di inerzia. Definizione di sistema di riferimento inerziale. Il principio di relatività galileiana. Il secondo principio della dinamica. Il principio di azione e reazione.

IV anno

Definizione di lavoro. Il lavoro di una forza variabile. La potenza. L’energia cinetica. Il teorema dell’energia cinetica. L’energia potenziale gravitazionale e l’energia potenziale elastica. Forze conservative e non conservative. La conservazione dell’energia meccanica. Il teorema lavoro-energia. Il principio di conservazione dell’energia totale. La quantità di moto. L'impulso di una forza e il teorema dell'impulso. La conservazione della quantità di moto. Urti elastici e anelastici. Urti obliqui. Il centro di massa. Il momento angolare e la sua conservazione. Il momento di inerzia. Le leggi di Keplero e la legge di gravitazione universale. La forza-peso e l'accelerazione di gravità; l'esperimento di Cavendish. Il moto dei satelliti. Il campo gravitazionale. Definizione di temperatura. Temperatura relativa e temperatura assoluta. L'equilibrio termico e il principio zero della termodinamica. La dilatazione termica e la dilatazione volumica. Le leggi di Guy-Lussac. La legge di Boyle. Il gas perfetto e la sua equazione di stato. Atomi e molecole. Il numero di Avogadro e la quantità di sostanza. La legge di Avogadro. Il calore specifico e la capacità termica. Il potere calorifero. I cambiamenti di stato. Il sistema termodinamico ideale e le proprietà dell'energia interna del sistema. Trasformazioni reali e trasformazioni quasistatiche. Il lavoro termodinamico. Il primo e il secondo principio della dinamica.

V anno I moti ondulatori. Fronti d'onda e raggi. Onde periodiche e onde armoniche. L'interferenza. Il suono e le sue caratteristiche. L'eco, il fenomeno della riflessione delle onde sonore. I battimenti. La risonanza. L'effetto Doppler. La doppia natura della luce: Newton vs Huygens; la luce come particelle e la luce come un'onda. Le leggi della riflessione. La rifrazione e le sue leggi. L'elettrizzazione per strofinio. Il modello atomico di Thomson. La carica elettrica e la sua unità di misura (il coulomb). La legge di Coulomb. La forza elettrica. L'esperimento di Coulomb. L'elettrizzazione per induzione. La polarizzazione degli isolanti. Il vettore campo elettrico. Il campo elettrico di una carica puntiforme. Le linee del campo elettrico. Il flusso del campo elettrico e il teorema di Gauss. Studio di campi elettrici con particolari simmetrie. L'energia potenziale elettrica. Il potenziale elettrico e la forza di potenziale. Superfici equipotenziali. Il calcolo del campo elettrico dal potenziale. La distribuzione della carica nei conduttori in equilibrio elettrostatico. Il campo elettrico e il potenziale nei conduttori in equilibrio. Il teorema di Coulomb. La capacità di un conduttore. Il condensatore piano. Condensatori in serie e in parallelo. L'intensità di corrente elettrica. I generatori di tensione e i circuiti elettrici. La prima legge di Ohm. Resistenza elettrica e resistori. Risolvere un circuito. Le leggi di Kirchhoff: la legge delle maglie. era legge dei nodi. L'effetto Joule. La seconda legge di Ohm e relative applicazioni. La forza magnetica. Il campo magnetico e le linee di campo.L'esperienza di Oersted. L'esperienza di Faraday. La legge di Ampere. L'intensità del campo magnetico. La forza magnetica su un filo percorso da corrente. La legge di Biot-Savart. Il campo magnetico di una spira e di un solenoide. Amperometro e voltmetro. La forza di Lorentz. L'effetto Hall. Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme. La carica specifica dell'elettrone. Il flusso del vettore campo magnetico. Il teorema di Gauss per il magnetismo. La circuitazione del campo magnetico. Il teorema di Ampere. Proprietà magnetiche dei materiali.