SSIS Toscana - Sede di Firenze - Indirizzo fisico, informatico, matematico

LABORATORIO DI FISICA II
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Si tratta di un corso orientato sugli aspetti didattico-applicativi del laboratorio di Fisica, in preparazione all'esperienza effettiva che i futuri insegnanti potranno avere in laboratori reali delle scuole. Saranno assegnati strumenti e/o kits coi quali montare e realizzare alcune esperienze di Fisica a livello di licei scientifici.
Saranno discusse 6 esperienze:
1) misura della velocità della luce;
2) presentazione dei battimenti (in acustica) e relative misure qualitative;
3) misure su circuiti RLC;
4) interferometro ottico;
5) semplici esperienze di diffrazione (con 2 diversi laser);
6) misura della costante di Joule.

Ogni gruppo di specializzandi realizzerà 4 esperienze (estratte a sorte) durante i turni in laboratorio e produrrà, alla fine del corso, una breve relazione nella quale dovrà essere esaminato il percorso didattico alla base dell'esperienza in oggetto e spiegato esaurientemente il contenuto fisico sia dell'esperienza sia del funzionamento degli apparati sperimentali scelti.

LABORATORIO DI DIDATTICA DELLA FISICA
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1) Introduzione allo studio della Fisica;
esame dei piani di studio e dei programmi della scuola media superiore relativi al Progetto Brocca.
2) Sistemi di riferimento e principi della dinamica;
analisi di libri di testo, visione di film didattici.
3) Moto armonico e onde;
analisi di libri di testo, visione di film didattici.
4) Termodinamica;
analisi di libri di testo, visione di film didattici.
5) Introduzione al Magnetismo e al vettore campo magnetico;
analisi di libri di testo, descrizione di esperimenti.
6) Corrente elettrica e circuiti;
analisi di libri di testo, visione di film didattici.
7) Riflessioni e indicazioni sull'uso del laboratorio e sulla risoluzione di problemi;
analisi di libri di testo e di raccolte di esercizi e problemi.

Piani di studio e programmi della scuola secondaria superiore relativi al Progetto Brocca (Annali della P.I., 1992).
Libri di testo di scuola secondaria superiore che verranno di volta in volta segnalati con riferimento ai contenuti trattati.

Nel corso sono previsti anche 2 interi pomeriggi (per un totale di 10 ore), da svolgere in giorni concordati fra il docente e gli specializzandi, nei quali si svolgeranno attività di laboratorio didattico di Fisica da parte degli specializzandi su argomenti individuati in precedenza.

INTRODUZIONE ALLA MECCANICA STATISTICA
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Definizione di probabilità.
Teorema del viriale.
Equazione di Kroenig-Clausius.
Distribuzione Maxwelliana delle velocità.
Libero cammino medio.
Viscosità dei gas.
Conducibilità termica.
Moto Browniano.
Equazione di Boltzmann.

Saranno forniti appunti e fotocopie da parte del docente.

INTRODUZIONE ALLA MECCANICA QUANTISTICA
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Effetto fotoelettrico.
Modello di Bohr per l'atomo di idrogeno.
Esperienze di Franck e Hertz e di Stern e Gerlach.
Ipotesi di De Broglie.
Dualismo onda-corpuscolo.
Principio di indeterminazione.
Esperienza di Davisson e Germer.
La funzione d'onda e l'equazione di Schroedinger.
Interpretazione fisica della funzione d'onda.
L'effetto tunnel.
Lo spin e il principio di esclusione di Paul.
Fermioni e bosoni.
L'energia di Fermi.

Saranno forniti appunti e fotocopie da parte del docente.

FISICA AVANZATA
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Introduzione: caratteristiche delle forze fondamentali

Parte 1: l'esperimento di Rutherford - alcune relazioni utili in fisica nucleare - la sezione d'urto - l'esperimento di Rutherford, Geiger e Marsden - il modello atomico di Rutherford - l'interazione nucleare "forte"

Parte 2: le interazioni forti tra particelle - ll modello di Yukawa - l'interazione mediata da particelle - range di una interazione - breve classificazione delle particelle elementari - i quark - la cromodinamica quantistica

Parte 3: Il Modello Standard delle interazioni fondamentali - il decadmento beta - il modello di Fermi - parallelismo tra l'unificazione della forza elettrica e magnetica (forza elettromagnetica) e l'unificazione di forza elettromagnetica e debole (forza elettrodebole) - il Modello Standard delle interazioni fondamentali - ricerche attuali della fisica di alte energie - il CERN e possibili riferimenti didattici

I trasparenti delle lezioni possono essere scaricati dal sito:

http://hep.fi.infn.it/CMS/paoletti/ssis/FA-SSIS2005.pdf

STORIA DELLA FISICA
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Gli specializzandi del I anno, che hanno ricevuto nella seconda prova di ammissione un debito disciplinare in FISICA in occasione dell'esame di accesso alla SSIS- Ind. FIM, dovranno saldare il relativo debito disciplinare tramite un colloquio disciplinare sugli argomenti di base dei programmi Brocca in FISICA per il liceo scientifico. In particolare segnaliamo, quali argomenti di particolare importanza:
equazioni dimensionali, unita' di misura;
dinamica del punto materiale;
prima e seconda equazione cardinale della dinamica dei sistemi rigidi;
leggi di conservazione: energia, quantita' di moto, momento angolare;
forza gravitazionale;
oscillatore armonico;
idrostatica ed idrodinamica dei fluidi ideali;
termometria e calorimetria;
primo e secondo principio della termodinamica;
esempi di campi elettrici generati da semplici distribuzioni di carica;
esempi di campi magnetici generati da semplici distribuzioni di corrente;
leggi di Faraday, di Ampere e di Lenz;
circuiti elettrici in corrente continua e alternata;
onde elettromagnetiche;
ottica geometrica: riflessione, rifrazione, lenti sottili, prisma;
ottica ondulatoria: l'interferenza e la diffrazione.
Bibliografia essenziale di riferimento:
U. Amaldi - La Fisica per i licei scientifici - Zanichelli (BO), 1999 - (compresi i volumi allegati per il Laboratorio di Fisica e le guide allo studio)
D.Halliday, R. Resnick, J. Walker - Fondamenti di Fisica (per licei scientifici, 5 vol.), Zanichelli (BO), 2001.

L'appello di questo colloquio, a cui tutti gli specializzandi che hanno il debito di Fisica dovranno presentarsi, si svolgerá:

Gi 06/03/08, ore 14:30, Dipartimento di Matematica "U. Dini"

Gli specializzandi (con debito disciplinare) che non superano tale colloquio non potranno sostenere esami di Fisica I e II nel corrente anno accademico.

ESAMI DI PASSAGGIO DAL I AL II ANNO

Consisteranno in esami orali riguardanti i corsi di FISICA DI BASE, COMPLEMENTI DI TERMODINAMICA e RELATIVITÀ per coloro che abbiano superato positivamente la prova finale del corso di LABORATORIO DI FISICA I (v. il paragrafo relativo per i relativi dettagli). Altrimenti l'esame orale sarà preceduto dal colloquio per accertare che il debito disciplinare accumulato al termine del corso di LABORATORIO DI FISICA I sia stato colmato.
Tali esami si svolgeranno, presso il Dipartimento di Fisica, Polo Scientifico Univ. FI, Sesto F.no, nelle seguenti date:

Gi. 17/07/08, ore 09:00
Lu. 08/09/08, ore 14:30 (I appello settembre)
Ma. 30/09/08, ore 10:00 (II appello settembre)

Ma. 25/11/08, ore 13:30 (appello straordinario)

SI RICORDA CHE I LAUREATI IN INGEGNERIA CHE HANNO IL DEBITO FORMATIVO DI LABORATORIO DI FISICA DEVONO COLMARLO PRIMA DELL'ESAME ORALE. Sono pregati di contattare i docenti del Laboratorio di Fisica I per concordare la data e le modalità della prova.

ESAMI CONCLUSIVI DEL II ANNO

Gli specializzandi (oltre a presentare le 4 relazioni svolte a livello di gruppo durante il corso di LABORATORIO DI FISICA II) dovranno produrre e discutere 2 tesine:

1) su argomenti di FISICA GENERALE I E II, contenuti nei programmi Brocca e PNI, estratti dagli specializzandi fra una serie di titoli (preparati dai docenti di Fisica SSIS), prima della vacanze natalizie;
le tesine DOVRANNO ESSERE CONSEGNATE AI DOCENTI ALLA FINE DI FEBBRAIO 2009;

2) su argomenti trattati nei corsi di INTRODUZ. ALLA MECC. STATISTICA ed INTRODUZ. ALLA MECC. QUANTISTICA, estratti dagli specializzandi fra una serie di titoli (preparati dai docenti dei due corsi suddetti) verso la fine di gennaio 2009; le tesine DOVRANNO ESSERE CONSEGNATE AI DOCENTI ALLA FINE DI MARZO 2009.

In entrambe le tesine dovrà esserci una chiara e sintetica indicazione dei prerequisiti e degli obbiettivi didattici perseguiti, pensando di svolgere l'argomento proposto in un liceo scientifico.
Ovviamente saranno possibili domande sugli argomenti delle due tesine presentate e su argomenti ad esse collegati.
Questi esami saranno effettuati

21 Aprile 2009 ore 9.00-13.00 e ore 14.00-18.00, Dipartim. di Fisica, Polo Scientif. Univ., Sesto F.no.

23 Aprile 2009 ore 14, stesso luogo.

Gli specializzandi dovranno prenotarsi alle varie sessioni di esami con almeno 10 giorni di anticipo rispetto all'inizio dell'appello contattando (o per e-mail o telefonicamente) il Prof. R. Falciani  oppure il Prof. Andrea Barducci:
* A. Barducci --> barducci@fi.infn.it, 055-4572314
* R. Falciani -> falciani@arcetri.astro.it, 055-2307662, 055-4572104

Riportiamo alcuni links su argomenti di interesse degli specializzandi SSIS - Indirizzo FIM:

Verbali del Consiglio di Indirizzo-FIM
Tests di ammissione per Matematica e Fisica
Materiale didattico riguardante la Matematica per l'indirizzo FIM
Curriculum vitae del responsabile dei corsi di Fisica SSIS