Obiettivi Formativi

Conoscenza di strumenti e metodi per la comprensione, la preparazione e l’esecuzione di alcune rappresentative esperienze di fisica classica e moderna con particolare attenzione alle metodologie didattiche da applicare nell’insegnamento secondario superiore.

Learning Goals

Knowledge of tools and methods for the understanding, preparation and execution of some representative experiences of classical and modern physics with particular emphasis to didactic methodologies that would be applied in secondary school.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali ed in laboratorio. Sono inoltre previste esercitazioni in laboratorio ed in aula informatica, con lo scopo di stimolare l’approccio didattico per lo svolgimento e analisi di esperimenti di Fisica, in prevalenza moderna. Tutte le attività sono svolte mediante utilizzo di applicativi multimediali incluse le slide delle lezioni ed applet di simulazione degli esperimenti.

Teaching Methods

The course, in order to achieve the expected objectives, mainly takes place through lectures in the classroom and in the laboratory. There are also practical based lessons in the laboratory and in the computer room, with the aim of stimulating the didactic approach for carrying out and analyzing physics experiments, mainly pertaining to modern physics. All activities are carried out with the support of multimedia applications including lecture slides and experiment simulation applets.

Prerequisiti

Argomenti di fisica generale riguardanti la meccanica, l’elettromagnetismo e l’ottica.

Prerequisites

Knowledge of topics of general physics concerning mechanics, electro-magnetism and optics.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova orale incentrata sugli argomenti trattati durante il Corso. Essa ha il duplice scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l'autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento, l'abilità comunicativa e proprietà di linguaggio scientifico e quindi valutare le facoltà logico-deduttive e di tipo didattico acquisite dallo studente. Durante lo svolgimento del corso è prevista la stesura di report sperimentali sulle attività svolte da consegnare al docente entro una settimana dall’esame orale. Inoltre è prevista una prova in itinere sulla simulazione di una UDA (Unità Didattica di Apprendimento) su uno degli esperimenti analizzati. La prova in itinere verrà svolta preferibilmente entro la fine de Corso e verrà valutata in trentesimi. Il voto finale è espresso in trentesimi e tiene conto della qualità delle relazioni consegnate e delle valutazioni ottenute durante la prova in itinere e la prova orale.

Assessment

The exam consists of an oral test on the course topics. It has the dual purpose of verifying the level of knowledge and understanding of the course contents and to evaluate the autonomy of judgment, the learning ability, the communicative ability and properties of scientific language and then evaluate the logical-deductive and didactical faculties acquired by the student. During the course, the student writes experimental reports on the performed activities that must be delivered to the teacher at least one week before the oral test. Furthermore, during the course there is an ongoing test about the simulation of an LU (Learning Unit) on one of the studied experiment. The ongoing test is usually held before the end of the course and its grade is expressed out of thirty. The final grade is expressed out of thirty and takes into account the quality of the presented reports and the evaluation obtained during both the ongoing and oral tests.

Programma del Corso

Richiami sulle grandezze fisiche fondamentali e derivate. FONDAMENTI DI ANALISI DEGLI ERRORI DI MISURA: Propagazione degli errori indipendenti in somme, differenze, prodotti e quozienti. Formula generale per la propagazione degli errori. Analisi dei dati sperimentali. Regressione lineare. Metodo dei minimi quadrati. Metodo grafico. USO DI SOFTWARE (MATLAB ecc.) per l'elaborazione, la rappresentazione grafica e l'analisi di dati sperimentali. MISURA DI GRANDEZZE ELETTRICHE: Resistori. Misure di resistenza. Dipendenza della resistenza dalla temperatura. Sensori di temperatura. OSCILLOSCOPIO E FENOMENI TRANSITORY IN circuiti RC, RL, RLC. Condensatori. Costante di tempo del circuito RC.. Studio dei fenomeni transitori nel circuito RC con generatore di f.e.m. alternata. Circuito RLC. Circuito RLC serie in corrente alternata. Impedenza. Attenuazione e sfasamento. STUDIO SPERIMENTALE DEL CIRCUITO RLC: Misure di fase. Figure di Lissajous. Metodo dell'ellisse. MISURA DEL RAPPORTO E/M PER L'ELETTRONE: Metodo di misura e strategie per l'analisi dei dati. RADIAZIONE TERMICA DEI CORPI. Spettro del corpo nero. Dispersione della luce attraverso un prisma. Spettrofotometro a prisma. VERIFICA SPERIMENTALE DELL’EFFETTO FOTOELETTRICO: Ipotesi dei quanti di di luce di Einstein. Descrizione e utilizzo di un apparato sperimentale per lo studio dell'effetto fotoelettrico e la determinazione della costante di Planck. SPETTRI A RIGHE: Atomo di Bohr. ESPERIMENTO DI FRANCK-HERTZ. ESPERIMENTO DI MILLIKAN per la determinazione della carica elementare.

Course Syllabus

Call back of fundamental physical quantities and their derivatives. UNCERTAINTY IN MEASUREMENTS: Fundamentals of error analysis of experimental results. Propagation of independent errors in sums, differences, products and quotients. General formula for error propagation. Analysis of experimental data. Linear regression. Least squares method. Graphic method. USE OF SOFTWARES (MATLAB etc.) for graphic representation and data analysis. MEASUREMENT OF ELECTRICAL QUANTITIES: Resistors. Resistance measurements. Dependence of resistance on temperature. Temperature sensors. OSCILLOSCOPE AND TRANSIENT PHENOMENA IN RC, RL, RLC circuits. Capacitors. Time constant of the RC circuit. Study of the transient phenomena in the RC circuit with alternating potential. RLC series circuit in alternating current. Impedance. Attenuation and phase measurements. EXPERIMENTAL STUDY OF THE RLC CIRCUIT: phase measurements. Lissajous figures. Ellipse method. MEASUREMENT OF THE RATIO E/M FOR THE ELECTRON: measurement method and strategies for data analysis. THERMAL RADIATION OF BODIES. Black body radiation. Dispersion of light through a prism. Prism spectrophotometer. EXPERIMENTAL CONFIRMATION OF PHOTOELECTRIC EFFECT: Einstein explanation of the photoelectric effect. Study of an experimental setup for the study of the photoelectric effect and the determination of the Planck constant. ATOMIC SPECTRA: Bohr's model. FRANCK-HERTZ EXPERIMENT. MILLIKAN EXPERIMENT for determining the value of the elementary charge.