Guía docente: Explorando con objetos cargados Grado Escolar: Sexto Guía número 4 de 20. Guía docente Objetivos de Aprendizaje de esta guía Derechos Básicos de Aprendizaje (DBA) abordados en esta guía Explorando la Actividad de los Estudiantes (notas y recomendaciones). Introducción e Ideas Iniciales Experimento #1: ¿Cómo interactúan los cuerpos cargados? Experimento #2: Explorando con la simulación PhET ¿Qué pasa cuando se frotan objetos? Experimento #3: Cargando Conductores y Aislantes Experimento #4: Profundizando en las diferencias entre conductores y aislantes Experimento #5: comparando conductores y aislantes con PhET 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 Ошибка! Закладка не определена. Referencias Guía docente Este documento tiene el objetivo de ayudar al docente a prepararse para llevar la actividad al aula, familiarizando con los materiales, las actividades y lo que se espera que los estudiantes contesten. Objetivos de Aprendizaje de esta guía Al finalizar las actividades didácticas de esta guía los estudiantes serán capaces de: ● Describir cómo los cuerpos pueden ser cargados mediante los procesos de fricción, contacto e inducción, y qué es lo que pasa con las cargas durante cada uno de esos proceso. ● Describir la interacción entre objetos cargados, y objetos neutros ● Describir la diferencia entre objetos conductores y aislantes cargados. Derechos Básicos de Aprendizaje (DBA)1 abordados en esta guía Grado 1 DBA Evidencia de aprendizaje Obtenido del documento: Ministerio de Educación Nacional & Universidad de Antioquia. (2016). Ciencias Naturales. En Derechos Básicos de Aprendizaje (Vol. 1). Panamericana Formas E Impresos S.A. ISBN: 978-958-691-923-4 https://aprende.colombiaaprende.edu.co/sites/default/files/naspublic/DBA_C.Naturales.pdf Sexto Comprende cómo los cuerpos pueden ser cargados eléctricamente asociando esta carga a efectos de atracción y repulsión. ● Utilizar procedimientos (frotar barra de vidrio con seda, barra de plástico con un paño, contacto entre barra de vidrio cargada eléctricamente con una bola de icopor) con diferentes materiales para cargar eléctricamente un cuerpo. ● Identificar si los cuerpos tienen cargas iguales o contrarias a partir de los efectos de atracción o repulsión que se producen. Explorando la Actividad de los Estudiantes (notas y recomendaciones). Es muy importante que antes de que se desarrollen las actividades propuestas en esta guía con estudiantes, el docente las realice tomado el rol de un estudiante, para familiarizarse con las instrucciones, e identifique posibles dificultades que sus estudiantes puedan tener. Introducción e Ideas Iniciales Los estudiantes saben que hay objetos con carga positiva y negativa. También es bien conocido que los objetos con cargas igual se repelen y con la misma carga se atraen. Hay algunas idea previas en la forma en la que se cargan los objetos y la interacción con objetos neutros. A continuación se enlistan algunas de las ideas previas más importantes: ● Los objetos neutros no tienen carga ● La carga se crea en el momento en que se frotan los objetos o se hace trabajo sobre un cuerpo. ● La carga es un tipo de energía ● Si un pedazo de papel es atraído por un globo cargado es porque el papel tiene carga opuesta (no se tiene la idea de inducción electrostática) ● No hay transferencia de carga entre un objeto de metal cargado y un objeto de metal neutro. EL objetivo de las preguntas en la sección de ideas iniciales es que los alumnos sean consientes de las ideas que tienen sobre electrostática y las pongan a prueba durante la experimentación. En esta parte de la actividad está bien tener estas ideas. Experimento #1: ¿Cómo interactúan los cuerpos cargados? Los experimentos de electrostática funcionan mejor en lugares secos. Si se tiene mucha humedad en el ambiente es posible que los fenómenos no se aprecien bien. En el caso de los materiales, es preferible que la tela sea de seda o lana. Se deben frotar varias veces los globos con la tela para que el efecto se aprecie mejor. Lo que los alumnos deben observar en el experimento es que: ● Paso 2: no hay interacción entre los globos cuando no se han frotado ● ● Paso 3: los globos frotados con la tela se repelen, pues tienen la misma carga. Paso 4: el globo frotado con la tela y la tela usada para frotarlo deben atraerse pues tienen la misma carga. Si no se observa un efecto entre la tela y los globos, pide que vuelvan a frotar un globo con la tela para volverlos a cargar. En general la mayoría de los estudiantes identificará que los globos frotados y la tela que se usó para frotarlos están cargados. En la sección de razonamiento de la tabla 2, los estudiantes deberían describir su evidencia para indicar si los objetos están cargados o no es que los objetos ejercen una fuerza de atracción y repulsión. En el dibujo en la sección 6 es posible que no se dibuje nada en la primera imagen, pues no se tiene aún ninguna evidencia que indique que los objetos neutros tienen cargas. En la imagen de en medio deberían dibujar algo que muestre una transferencia o creación de cargas (la creación de cargas es una idea previa) diferentes entre el globo y la tela, para en la última imagen tener cargas diferentes entre el globo y la tela. Los estudiantes saben que hay cargas positivas y negativas, pero no van a saber que carga tiene el globo y que carga tiene la tela. El profesor puede indicarles que en este punto de la actividad está bien que no lo sepan y motivarlos a que más adelante lo descubrirán, y pueden hacerlo al azar al momento de dibujarlas. Experimento #2: Explorando con la simulación PhET ¿Qué pasa cuando se frotan objetos? En este experimento se usa la simulación PhET Globos y Electricidad Estática https://phet.colorado.edu/sims/html/balloons-and-static-electricity/latest/balloons-and-staticelectricity_es.html.2 Revisa la sección de PARA PROFESORES en el sitio web de la simulación: https://phet.colorado.edu/es/simulation/balloons#for-teachers-header donde encontrarás videos y guías para docentes que te ayudaran a conocer como funciona la simulación. Este experimento ayudará al estudiante a identificar que los objetos neutros tienen cargas, pero como tienen la misma cantidad de cargas negativas y positivas, su carga neta es cero. El docente puede ayudar a introducir el término “Carga Neta”, “cargar”, “fricción” e “inducción” en esta sección. En las conclusiones ya se espera que los estudiantes dibujen cargas en el globo y la tela antes de que se froten, mostrando la misma cantidad de cargas, ya que los objetos son neutros. También ya dibujaron el globo negativo y la tela positiva. Experimento #3: Cargando Conductores y Aislantes 2 La simulaciones del proyecto PhET tienen licencia CC BY 4.0. En el paso 4 los estudiantes debe notar que el globo atrae a los tres materiales, mientras que en el paso 5 la esfera de aluminio no atrae nada, ya que no se cargó pues se sostuvo con la mano. En el paso 6, donde la esfera se colocó en un palito de madera, y después se frotó, esta si atraerá los materiales, pero el efecto es menos evidente que con el globo. Si no pasa esto, pedir a los estudiantes que froten la esfera más veces. En las preguntas de reflexión, algunos alumnos si comentaran que la razón por la cual la esfera de aluminio no se cargaba cuando no se tenía el palito de madera es debido a que se estaba descargando con la mano, pero llegar a esta conclusión y que todos los alumnos la entiendan es muy ambicioso, por ello se debe motivar a los estudiantes a continuar con el resto de los experimentos, ya que la mayoría no tendrá muchas ideas de porque la esfera de metal no se carga si no tiene el palito. Experimento #4: Profundizando en las diferencias entre conductores y aislantes Esta actividad tiene el objetivo de que los estudiantes lleguen a la conclusión de que las cargas pueden moverse en los materiales conductores, pero no en los aislantes. En los experimentos deben observar que el lado del globo marcado con una X (que es la parte que se frotó con la tela) si atrae al clip, pero el otro lado no. En cambio, con la esfera de metal ambos lados atraen el clip. Experimento #5: comparando conductores y aislantes con PhET En este experimento aparte de usar la simulación PhET que se revisó en el experimento 2: Globos y Electricidad Estática, también se usa la simulación de Travoltaje: https://phet.colorado.edu/sims/html/johntravoltage/latest/john-travoltage_es.html Revisa la sección de PARA PROFESORES en el sitio web de la simulación: https://phet.colorado.edu/es/simulation/balloons#for-teachers-header y https://phet.colorado.edu/es/simulation/john-travoltage#for-teachers-header donde encontrarás videos y guías para docentes que te ayudarán a conocer cómo funciona la simulación. La principal diferencia entre los conductores y los aislantes es que los conductores permiten que las cargas se muevan, el objetivo de esta actividad es que los estudiantes visualicen eso. También es una oportunidad para que cómo se transfiere la carga entre la persona y la perilla de la puerta y porque se negaran los “toques”.
