Guía Didáctica del Docente Física 2

CREDITO FISICA 2 GUIAok
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El material Guía Didáctica del Docente Física 2 para Segundo Año
de Educación Media es una obra colectiva, creada y diseñada por el
Departamento de Investigaciones Educativas de Editorial Santillana,
bajo la dirección de
MANUEL JOSÉ ROJAS LEIVA
COORDINACIÓN DEL PROYECTO:
Eugenia Águila Garay
COORDINACIÓN ÁREA CIENCIAS:
Marisol Flores Prado
AUTORES TEXTO DEL ESTUDIANTE
Macarena Herrera Aguayo
Roberto Fernández Nova
Felipe Moncada Mijic
AUTORES GUÍA DIDÁCTICA DEL DOCENTE
Macarena Herrera Aguayo
Felipe Moncada Mijic
Pablo Valdés Arriagada
EDICIÓN:
Pablo Valdés Arriagada
CORRECCIÓN DE ESTILO:
Isabel Spoerer Varela
Astrid Fernández Bravo
DOCUMENTACIÓN:
Paulina Novoa Venturino
María Paz Contreras Fuentes
La realización gráfica ha sido efectuada bajo la dirección de
VERÓNICA ROJAS LUNA
con el siguiente equipo de especialistas:
COORDINACIÓN GRÁFICA:
Carlota Godoy Bustos
COORDINACIÓN LICITACIÓN:
Xenia Venegas Zevallos
DISEÑO Y DIAGRAMACIÓN:
Isabel Cruz Rencoret
Fernanda Pardo Lagos
CUBIERTA:
Xenia Venegas Zevallos
PRODUCCIÓN:
Germán Urrutia Garín
Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorización escrita de los titulares del
"Copyright", bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción total o
parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la
reprografía y el tratamiento informático, y la distribución en ejemplares de ella
mediante alquiler o préstamo público.
© 2010, by Santillana del Pacífico S.A. de Ediciones
Dr. Aníbal Ariztía 1444, Providencia, Santiago (Chile)
PRINTED IN CHILE
Impreso en Chile por World Color Chile S.A.
ISBN: 978-956-15-1563-5
Inscripción N° 187.075
www.santillana.cl
La materialidad y fabricación de este texto está certificada por el IDIEM – Universidad de Chile.
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Guía Didáctica del Docente Física 2º Medio
Índice
Introducción
Definición y fundamentación del proyecto
Descripción de la estructura del texto
4
6
7
Unidad 1: Temperatura y calor
Planificación unidad 1
Orientaciones metodológicas
10
12
14
Unidad 2: Fuerza y movimiento
Planificación unidad 2
Orientaciones metodológicas
28
30
32
Unidad 3: Trabajo y energía
Planificación unidad 3
Orientaciones metodológicas
42
44
46
Unidad 4: Tierra y Universo
Planificación unidad 4
Orientaciones metodológicas
62
64
66
Planificaciones de hipertexto
Solucionario
84
94
Índice
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Guía Didáctica del Docente Física 2º Medio
Presentación
Introducción
La Guía Didáctica del Docente del texto Física 2º Medio es un material que ha
sido elaborado con el objetivo de apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje
de la Física. La intención de esta Guía es entregar al docente herramientas que
potencien y complementen el uso del texto, en pro del logro de mayores y
mejores aprendizajes en los estudiantes.
Estructura de la Guía del Docente
Esta Guía se organiza, de manera homóloga al libro, en cuatro unidades,
considerando el programa de Física para 2º año de Educación Media y los
Ajustes Curriculares del subsector.
• Inicio de unidad
Cada unidad se inicia con una especificación de los Objetivos Fundamentales
Verticales, Contenidos Mínimos Obligatorios, contenidos específicos, Objetivos
Fundamentales Transversales y un diagrama de flujo que muestra la organización
de los contenidos en la unidad.
• Planificación
Doble página donde se entrega una propuesta de planificación que establece
la relación de los contenidos con los siguientes aspectos: aprendizajes
esperados, tiempo estimado para su desarrollo, recursos didácticos, tipos e
indicadores de evaluación.
En cada unidad se incluyen orientaciones metodológicas para el docente, las
que se especifican a continuación:
• Orientaciones generales
Se entregan orientaciones pedagógicas generales para abordar la unidad,
junto a otros aspectos relevantes que el docente debe tener en cuenta.
• Preconceptos más frecuentes
Incluye un listado de los errores conceptuales más frecuentes con respecto a
los contenidos desarrollados en la unidad.
• Orientaciones por actividad
Sugerencias específicas para apoyar el desarrollo de cada actividad incluyendo:
objetivos, recomendaciones, precauciones y resultados esperados.
• Ampliación de contenidos
Sección en la que se profundizan contenidos a través de textos con información complementaria y actualizada para el docente, de modo de posibilitar el
enriquecimiento de sus clases.
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Guía Didáctica del Docente Física 2º Medio
Presentación
• Bibliografía sugerida
Sección que incluye información bibliográfica específica y pertinente para un
cierto conjunto de subtemas de la unidad.
• Páginas webs sugeridas
En estas páginas webs podrá encontrar animaciones referentes a los temas
tratados en la unidad, profundización de los contenidos, tablas y/o gráficos.
• Rúbricas
Pautas en las que se verifica el logro de los indicadores de evaluación declarados en la planificación al inicio de unidad.
• Proyecto científico
Actividad adicional fotocopiable de carácter autónoma, en la que se trabaja de
forma íntegra el método científico.
• Evaluación complementaria
Evaluación fotocopiable a doble página que se propone como material
complementario al proceso evaluativo.
• Planificación del hipertexto
Se entrega una planificación para el aprovechamiento del hipertexto. Este es
un conjunto de recursos multimedia que se estructuran a partir del Texto
impreso para el estudiante y que incorpora elementos que permiten al usuario
utilizar el recurso, con una secuencia de lectura dinámica, combinando
imágenes fijas y en movimiento, animaciones y sonidos. El hipertexto presenta
un tour virtual para orientar su uso y el aprovechamiento de sus recursos, los
que incluyen entre otros: diccionarios y enciclopedias electrónicas, actividades
y mapas conceptúales interactivos cuyo objetivo es profundizar y enriquecer
los contenidos presentes en el Texto.
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Guía Didáctica del Docente Física 2º Medio
Presentación
Definición y fundamentación del proyecto
• Escenario educacional
El texto de Física de 2º Año de Educación Media responde al Ajuste Curricular
(DS 254). Dicha actualización curricular 2009 tiene como propósito facilitar el
desarrollo de las competencias conceptuales, procedimentales y actitudinales
de los alumnos y alumnas, y tanto los textos de Física 1º y 2º medio como las
Guías del Docente están pensados como materiales que apoyan este
propósito.
• Concepción del subsector de aprendizaje
El área Ciencias y en particular el subsector Física, en el escenario educacional
actual, ha participado ampliamente en el desarrollo de la cultura y la tecnología, influyendo significativamente en nuestras vidas, lo que hace necesario
un manejo básico de sus planteamientos, como una forma de participar y
comprender este desarrollo.
• Fundamentación del proyecto
El propósito de los textos es que los estudiantes logren competencias en el
área de las ciencias, así como el de lograr aprendizajes significativos. Para ello,
el currículo se fundamenta en distintas corrientes que surgen desde la
psicología, el constructivismo y la didáctica, con el fin de mejorar la calidad del
proceso de enseñanza-aprendizaje, en particular de las corrientes de la indagación científica. Estas vertientes son las que fundamentan la creación de los
textos y las guías que los acompañan.
Notas
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Guía Didáctica del Docente Física 2º Medio
Presentación
Organización del texto
El texto Física 2º se organiza en cuatro unidades. A continuación se describen las características principales de los tipos
de páginas que se encuentran en este libro.
Inicio de unidad
Doble página inicial, en la que se presentan
imágenes representativas de los temas que
se tratarán en la unidad.
Introducción
Texto que hace una breve introducción de
los contenidos que se tratarán en la unidad.
Aprenderás a
Listado de los aprendizajes esperados de la
unidad.
Actividad inicial
Sección destinada a activar los conocimientos previos de los estudiantes a partir de
una serie de preguntas y asociaciones relacionadas con las imágenes representativas
de la unidad.
Evaluación diagnóstica
Evaluación inicial destinada a medir los
conocimientos previos necesarios para
abordar la unidad, incluye un recuadro
denominado Lo que me gustaría saber
destinado a plantear preguntas factibles de
ser respondidas en la unidad.
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Presentación
Desarrollo de contenidos
Indagación
Actividad exploratoria cuya finalidad es dar
inicio a los contenidos mediante la formulación de preguntas y planteamiento de
hipótesis.
Conceptos clave
Significado de conceptos o palabras citadas
en el texto y cuya definición facilite la
lectura comprensiva.
Ten presente que
Actividad destinada a trabajar conceptos
que puedan tener una interpretación
errónea.
Ejemplo resuelto
Ejercicio tipo resuelto paso a paso. Su
función es orientar el desarrollo de ejercicios similares.
Actividad
Destinada a trabajar habilidades y dar
continuidad al contenido, partiendo de la
observación y exploración.
Conexión con…
Vincula los contenidos tratados en la unidad
con otras áreas del conocimiento.
Síntesis y evaluación de proceso
Página donde se integran y evalúan los
contenidos tratados en un conjunto de
temas.
Así aprendo mejor
Breve actividad destinada a trabajar la
metacognición.
Investigación científica
Actividad en la que se trabaja de forma
directa el procedimiento científico, ya sea
planteando hipótesis, interpretando datos o
analizando un experimento famoso.
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Guía Didáctica del Docente Física 2º Medio
Presentación
¿Qué sucedería si...?
Actividad destinada al desarrollo de la imaginación y el pensamiento divergente.
Inter@ctividad
Vínculo con distintas páginas webs en las
que se encuentran aplicaciones de los contenidos tratados en la unidad.
Síntesis de la unidad
Infografía
Resumen gráfico de los contenidos tratados
en la unidad, el que incluye una definición
breve de los principales conceptos.
Línea de tiempo
Gráfica lineal en la que se ubican de forma
cronológica descubrimientos y datos científicos relacionados con la unidad, y se
destacan algunos hechos históricos relevantes, a modo
de contextualizar la evolución de la ciencia.
Páginas finales de la unidad
Evaluación sumativa
Evaluación final de la unidad destinada a la verificación de los aprendizajes
esperados, incluye tres momentos: comprendo, analizo y aplico.
Evaluación final
Pequeña actividad al inicio de la evaluación sumativa cuya finalidad es revisar
nuevamente la evaluación diagnóstica.
Proyecto científico
Actividad de carácter autónoma, en la que se trabaja de forma íntegra el
método científico.
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Unidad 1
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UNIDAD
1
Temperatura y calor
Objetivos Fundamentales Verticales
1. Explicar diversos fenómenos en que participa el calor, su relación con la temperatura, su medición y su
interpretación cualitativa en términos del modelo cinético de la materia.
2. Procesar datos con herramientas conceptuales apropiadas y elaborar interpretaciones de datos en términos
de las teorías y conceptos científicos del nivel.
Contenidos Mínimos Obligatorios
1. Análisis comparativo del funcionamiento de los distintos termómetros que operan a base de dilatación
térmica; y de las escalas Kelvin y Celsius de temperatura.
2. Interpretación cualitativa de la relación entre temperatura y calor en términos del modelo cinético de la
materia.
3. Distinción de situaciones en que el calor se propaga por conducción, convección y radiación, y descripción
cualitativa de la ley de enfriamiento de Newton.
Aprendizajes Esperados
1. Describir qué es la temperatura y qué es el calor y qué relación existe entre ellos.
2. Describir el funcionamiento de los termómetros que se basan en dilatación térmica.
3. Relacionar las distintas escalas termométricas a partir del conocimiento de los parámetros sobre los cuales
se construyeron.
4. Analizar las distintas formas de propagación del calor.
5. Explicar en forma cualitativa la ley de enfriamiento de Newton.
6. Identificar problemas cotidianos relacionados con la temperatura y el calor, inferir sus explicaciones y sacar
conclusiones sobre ellos.
7. Preservar la naturaleza y cuidar el medioambiente.
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Unidad 1
Unidad 1
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Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
Contenidos específicos
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Modelo cinético de la materia.
Temperatura.
Dilatación y contracción lineal.
Anomalía del agua.
Termómetros.
Escalas termométricas Celsius y Fahrenheit.
Escala Kelvin.
Calor sensible.
Equilibrio térmico.
Conducción.
Conductores y aislantes.
Convección.
Radiación.
Calor latente.
Ley de enfriamiento de Newton.
Objetivos Fundamentales Transversales
1. Respeto a la vida, conciencia de la dignidad humana y de los derechos y deberes de todas las personas.
2. Preservación de la naturaleza y cuidado del medioambiente.
3. Desarrollo de habilidades de pensamiento.
Esquema conceptual de la unidad
Calor latente
Calor
Variación
de temperatura
Calor sensible
Efectos de la
temperatura
Anomalía del agua
Equilibrio térmico
Escalas
termométricas
Ley de enfriamiento
de Newton
Termómetros
Ap
O
O
Temperatura y calor
11
Co
Ci
12
Unidad 1
Calor
6. Explicar en forma
cualitativa la ley de
enfriamiento de
Newton.
5. Analizar las formas
de propagación del
calor.
4. Relacionar los
conceptos de calor
y energía.
3. Relacionar las
distintas escalas
termométricas.
5.1 Relacionan el flujo
4.2 Describen los
cambios de la
materia a partir
del movimiento de
partículas.
4.1 Identifican el calor
como una
manifestación de
la energía.
3.2 Describen la escala
Kelvin.
3.1 Describen la escala
Celsius.
2.2 Asocian dilatación
de ciertas
sustancias con
temperatura.
2.1 Explican la
dilatación térmica.
1.2 Identifican la
relación entre
temperatura y
energía molecular.
1.1 Reconocen el
modelo cinético
de la materia.
Indicadores
de evaluación
10
10
Tiempo
(horas)
• Cuatro frascos de
vidrio.
• Prenda de lana.
• Prenda de algodón.
• Vaso con agua
caliente.
• Una lámina de cobre.
• Una vela.
• Dos pinzas.
• Chinches.
• Termómetro.
• Dos vasos de
plumavit.
• Alcohol.
• Agua.
• Algodón o papel
absorbente.
• Dos vasos
transparentes.
• Tinta de plumón.
• Pinzas.
• Madera.
• Vela.
• Botella de vidrio.
• Bombilla.
• Una jeringa.
• Marcador permanente.
• Un vaso con agua
caliente.
• Cubos de hielo.
Recursos didácticos
Evaluación sumativa:
Evaluación final:
páginas 48-50.
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
página 45.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 10 y 11.
Evaluación sumativa:
Evaluación final:
páginas 46-48.
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
página 26.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 10 y 11.
Evaluaciones
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2. Describir el funcionamiento de los
termómetros que se
basan en la
dilatación térmica.
1. Describir el
concepto de temperatura en base al
estado cinético de
la materia.
Aprendizajes
Esperados
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Temperatura
Contenidos
Unidad 1
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Planificación de la unidad 1
Temperatura y calor
Indagación
científica
(integrado en los
contenidos de la
unidad).
7. Identificar
problemas,
hipótesis y procedimientos experimentales, en las
actividades del
nivel.
7.3 Aplican algunas
etapas del
procedimiento
científico.
7.2 Identifican
hipótesis.
7.1 Identifican
problemas.
Evaluación final:
páginas 48-50.
Evaluación sumativa:
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
páginas 26 y 45.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 10 y 11.
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6.1 Relacionan rapidez
de cambio con la
diferencia de
temperatura.
• Una cuchara
metálica.
• Un palito de helado.
• Aceite.
• Gráfico (pág. 39).
• Tabla 2 (pág. 40).
• Vaso de precipitado.
• Mechero.
• Cronómetro.
• Termómetro de
laboratorio.
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5.2 Analizan el flujo de
calor según los
distintos medios
en los que se
propaga.
de calor con las
diferencias de
temperatura.
Unidad 1
Página 13
Planificación de la unidad 1
Temperatura y calor
Temperatura y calor
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Unidad 1
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Orientaciones metodológicas
Orientaciones generales de la unidad
Para introducir los contenidos, explique el movimiento de las partículas a nivel molecular, poniendo énfasis en el
modelo cinético de la materia.
Hágales ver la importancia de la observación, ya que todos los fenómenos estudiados pueden ser percibidos de
manera simple por los alumnos y alumnas. Es importante también aclarar, que lo que se percibe es la sensación
térmica, que puede diferir de lo medido con instrumentos.
En cuanto a las escalas termométricas, indicar que siempre son lineales y, por lo tanto, se puede convertir un valor
de una escala a otra mediante la ecuación de la recta.
En cualquier actividad que se realice con objetos calientes, ya sean mecheros, líquido caliente, etc., tomar todas las
medidas de precaución para evitar accidentes, explicando a los alumnos los cuidados que hay que tener.
Procure relacionar siempre los conceptos de temperatura y calor mediante el modelo cinético, poniendo cuidado
en aclarar las diferencias entre un concepto y otro.
Preconceptos más frecuentes
• ¿Temperatura es sinónimo de calor?
Aclarar que el calor es una manifestación de la energía y que, al igual que toda energía, se mide en joules. En
cambio, la temperatura indica el grado de agitación promedio de las partículas; si bien tiene relación con la energía
cinética, no es medida de energía, sino una medida de comparación entre estados de movimiento.
• ¿Si aumenta la temperatura de un cuerpo aumenta su cantidad de calor?
Un cuerpo no contiene calor, ya que el calor es energía que se transfiere de un cuerpo de mayor temperatura a
otro de menor. Es energía en tránsito, no energía que se contiene.
• ¿Puede un cuerpo entregar frío?
El frío es solo un concepto de sensación térmica. Como el calor se transfiere desde la mayor a la menor temperatura, al tomar un objeto a menor temperatura emitimos calor, lo que produce la sensación de frío.
• ¿La temperatura que registra un termómetro depende del tiempo de contacto entre el termómetro y el
cuerpo?
La dilatación del mercurio ocurrirá hasta que se produzca el equilibrio térmico, por lo que hay un tiempo mínimo
de contacto para que dicho equilibrio ocurra, pero una vez alcanzado este punto, la temperatura no seguirá
variando.
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Unidad 1
Unidad 1
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Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
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Actividad inicial
• Objetivo: Trabajar concepciones previas respecto de los términos “temperatura” y “calor”.
Proponer al alumno que se ponga en la situación descrita y que trate
de contestar las preguntas según su percepción. Comentar las respuestas por cada pregunta e ir orientando las conclusiones. Que cada
alumno y alumna anote en su cuaderno las respuestas que le
parecieron mejores.
Al terminar la unidad se recomienda que revisen esta actividad para
comparar sus respuestas antes y después de ver los contenidos.
Páginas 10 y 11
Evaluación diagnóstica
Antes de realizar la evaluación diagnóstica, revisar con los alumnos y alumnas los distintos contenidos por tratar,
haciéndoles preguntas sobre los estados de la materia y la energía, donde todos participen. A continuación, trabajan
en la evaluación diagnóstica.
Se recomienda fotocopiar estas páginas para que el alumno pueda rayarlas y luego entregarlas. De no ser posible,
pueden anotar en una hoja los tres estados de la materia en forma de cuadro y escribir en cada uno sus
características correspondientes.
Ítem
Criterio de logro
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
1
Identificar los estados
de la materia.
Une las siete característi- Une entre cinco y
cas con la imagen que
cuatro características
corresponde.
con la imagen que
corresponde.
Une tres o menos
características con
la imagen que
corresponde.
2
Reconocer los distintos
cambios de fase.
Completa cuatro
oraciones.
Completa tres oraciones.
Completa dos o menos
oraciones.
3
Reconocer las distintas
manifestaciones de la
energía.
Nombra cinco
manifestaciones del
punto (a) y responde los
puntos b, c y d.
Nombra de tres a cuatro
manifestaciones del
punto (a) y responde
dos de los puntos
restantes.
Nombra dos o menos
manifestaciones del
punto (a) y responde
uno de los puntos
restantes.
Temperatura y calor
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Unidad 1
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Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
Páginas 12 y 13
Indagación inicial: ¿A qué se debe la sensación de frío y calor?
En la clase anterior, conformar los grupos y pedir que traigan los materiales. El número de grupos que se formen
dependerá de la cantidad de termómetros que dispongan.
Tener cuidado en el manejo de los materiales, sobre todo alcohol y termómetros; advierta a los alumnos y alumnas
sobre los daños que puede producir el alcohol y el mercurio.
Las preguntas indagatorias deben ser contestadas en el cuaderno antes de realizar la experiencia, para luego poder
comparar los resultados. Responden una primero, luego pasan a la siguiente.
La observación esperada en esta actividad es que la temperatura del termómetro baja debido a la absorción de calor
por parte del alcohol (para evaporarse), aunque la temperatura del alcohol sea menor que la temperatura ambiente.
La conclusión final la elaboran en grupo, y en ella deben dar una explicación del fenómeno.
Página 15
Investigación científica: ¿Es posible la observación de la
agitación de partículas debido a la temperatura?
• Objetivo: Observar comparativamente el estado cinético de la materia.
Se recomienda realizar esta actividad en la sala de clases. De no ser
posible, deberán realizarla en la casa y traer contestadas las preguntas.
La actividad se debe enfocar principalmente a comprobar la hipótesis,
orientando mediante las primeras preguntas.
• Resultado esperado:
Explicar que el agua a mayor temperatura es capaz de difundirse, por
el movimiento de sus partículas, más rápidamente que la tinta en el
agua fría.
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Actividad 1: Observando cambios en la materia
• Objetivo: Observar los cambios que produce la temperatura sobre los
materiales.
Se recomienda que la actividad sea realizada por grupos de dos o tres
estudiantes. En caso de que los materiales con que se dispongan sean
insuficientes, se recomienda que el docente realice dicha actividad de
forma demostrativa.
• Resultado esperado.
La latita al calentarse debe cambiar de color.
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Actividad 2: Observando el efecto de la dilatación
• Objetivo: Explicar el fenómeno observado como producto de
la dilatación.
Resultado esperado:
Por efecto de la temperatura de las manos, el aire, al interior de la
botella se dilata, haciendo que la moneda puesta sobre el gollete
se levante.
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Unidad 1
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Página 17
Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
Página 20
¿Qué sucedería si…?
Al preguntar qué ocurriría sin la anomalía del agua, hay distintos ejemplos
que se pueden utilizar. Los icebergs se hundirían, subiendo el nivel del mar.
Los lagos se congelarían de abajo hacia arriba, congelándose las algas, los
peces, etc., impidiendo la vida en estos lugares. Es importante dejar
que los alumnos y alumnas reflexionen acerca de ello, antes de darles
las respuestas.
Páginas 9 a 20
Bibliografía sugerida
Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony J.
Física, 5° edición,
Pearson Educación, México, 2003.
Capítulo 10: Temperatura y teoría cinética. Págs. 345-372.
Páginas webs sugeridas para el docente
http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/93_iniciacion_interactiva_materia/curso/materiales/indice.htm
En esta dirección, yendo a propiedades y luego a temperatura, se encuentran animaciones que muestran las
vibraciones de partículas según sus cambios de temperatura, además de sus fundamentos físicos.
Ampliación de contenidos
Punto triple del agua
Los primeros termómetros se basan en los puntos de fusión del hielo y de vaporización del agua. En 1954 , el Comité
Internacional sobre Pesas y Medidas adoptó una nueva escala de temperaturas basada en un solo punto fijo: el punto
triple del agua, que corresponde a la temperatura y presión únicas en las que el agua, el vapor del agua y el hielo puedan
coexistir en equilibrio. El punto triple del agua ocurre a una temperatura aproximadamente de 0,01 °C y a una presión de
0, 61Kpa. Esta selección se hizo para que la vieja escala de temperatura basada en los puntos de hielo y del vapor coincidieran cercanamente con la nueva escala sustentada en el punto triple. Esta nueva escala se denomina escala de temperatura termodinámica.
Página 21
Actividad 5: ¿Puede medirse la temperatura con el tacto?
• Objetivo: Reconocer que la percepción de la temperatura a través del
tacto es subjetiva.
• Precauciones
En la actividad hay que tener cuidado con la temperatura del agua para
que no se produzca un accidente. Para esta actividad, puede dar el
siguiente ejemplo: al estar en una piscina, al comienzo el agua se siente
muy fría, pero al pasar el tiempo se va sintiendo cada vez más tibia.
Esto ocurre porque al cambiar nuestra temperatura varía nuestra
percepción de ella.
Temperatura y calor
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Unidad 1
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Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
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Actividad 6: Construcción de un termómetro
Objetivo: Aplicar la dilatación volumétrica en la construcción de un
termómetro.
En la construcción del termómetro, se debe tener en cuenta que la gotita
debe quedar en medio de la columna de aire, si queda por el borde de la
bombilla la experiencia no funcionará.
En la actividad, los estudiantes deben analizar cómo el aire se expande y
contrae con los cambios de temperatura y cómo esto produce el movimiento de la gotita. Se sugiere que se entregue un informe escrito con la descripción del procedimiento, análisis y conclusión de lo observado.
Desempeño
Criterios
Puntaje máximo Puntaje obtenido
Rigurosidad en el trabajo de observación y medición.
7
Aplicación de contenidos en la interpretación de datos.
7
Claridad en el análisis y conclusiones.
7
Participación y compromiso en el trabajo grupal.
7
Capacidad de análisis y comprensión de contenidos.
7
Total
35
Como todos los puntos a evaluar tienen la misma ponderación, para traducir el puntaje a calificación, se promedia el
puntaje asignado a cada criterio, o bien se asigna un porcentaje y la calificación asociada será según criterio del
docente.
Página 25
Ciencia-Tecnología-Sociedad: La rana que se hace un cubo
de hielo en invierno
La actividad puede trabajarse en grupo o que los alumnos se vayan
turnando ante el curso para leer. Al terminar la lectura, comentar, intercambiar opiniones acerca del tema y, luego, cada uno responde en su
cuaderno las preguntas.
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Síntesis y evaluación de proceso
Se propone como evaluación formativa, para ello se sugiere fotocopiar la
página o bien copiar el esquema. Se espera que, obteniendo sobre el 70%
de las respuestas correctas, el alumno habrá logrado los contenidos de
la subunidad; de lo contrario, deberá repasar los contenidos vistos en
el texto.
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Unidad 1
Unidad 1
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Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
Páginas 21 a 26
Bibliografía sugerida
Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony J.
Física, 5° edición,
Pearson Educación, México, 2003.
Capítulo 10: Temperatura y teoría cinética. Págs. 345-372.
Ampliación de contenidos
Efecto Seebeck
El efecto Seebeck, descubierto por el físico alemán Thomas Johann Seebeck (1770-1831), se refiere a la emisión de electricidad en un circuito eléctrico compuesto por conductores diferentes, mientras estos tienen diferentes temperaturas.
Los conductores se conectan en serie. La diferencia de temperatura causa un flujo de electrones en los conductores, se
dice que el flujo se inicia directamente desde el área de mayor temperatura hacia la de menor temperatura. En el punto
de contacto de los conductores se presenta una diferencia de potencial. El producto que más utiliza este fenómeno son
los denominados “termopares”, que sirven como sensores de temperatura.
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Indagación: ¿Qué relación existe entre el tipo de material
y su capacidad para mantener la temperatura?
Las prendas o géneros utilizados para la experiencia deben ser aproximadamente del mismo tamaño, para que no influya la cantidad de
material que lo envuelve.
Se debe considerar la cantidad de termómetros disponibles para determinar la cantidad de grupos que se pueden formar.
Al final, los grupos deben compartir los resultados que obtuvieron y sus
conclusiones.
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Actividad 7: Transferencia de calor
• Objetivo: Analizar el comportamiento de las sustancias desde el punto
de vista de la temperatura y el calor.
• Resultados esperados:
En la primera parte deben aplicar el concepto de calor y condición de
calor; es decir, que si dos cuerpos se encuentran a igual temperatura no
hay transferencia de energía, por lo que la agitación de partículas es la
misma y, por lo tanto, no se puede producir un cambio de estado.
En la segunda parte, deben aplicar el modelo cinético de la materia
para los distintos estados, asociándolos con el movimiento y la separación molecular.
Temperatura y calor
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Unidad 1
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Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
Página 33
Actividad 8: ¿De qué forma se transmite el calor de un
cuerpo a otro?
• Objetivo: Observar la condución del calor.
En esta actividad se debe tener cuidado de que las pinzas sean de
madera, pueden ser perros de ropa. Los chinches deben quedar
equidistantes para apreciar de mejor manera el efecto. Cabe mencionar
que en la propagación del calor por la lámina, se puede observar
el mismo efecto del color que en la actividad 1, por lo que esta conducción es visible de ambas maneras.
• Resultado esperado.
En la actividad se espera que los clips se desprendan de forma consecutiva a medida que el calor se propaga por la lámina.
Página 34
Actividad 9: Materiales conductores y aislantes
En la actividad pueden ir probando con distintos materiales e ir clasificándolos como buenos o malos conductores de calor, cuidando que
todos permanezcan aproximadamente el mismo tiempo en contacto
con el agua caliente, para que estén sometidos a las mismas condiciones. Luego, pueden comprobar sus observaciones utilizando una
tabla de conductividad térmica para distintos materiales.
Página 38
Actividad 11: Propagación del calor
Objetivos: Reconocer y aplicar las formas de propagación del calor.
Se sugiere al docente evaluar esta actividad, ya que en ella se aplican
los contenidos sobre transferencia de calor.
cas
Para calificarla, evalúe cada una de las preguntas, promediando finalmente las notas asociadas a cada una, o transformar a porcentaje y
asignar la calificación según escala usada por el docente.
tas
20
Unidad 1
Unidad 1
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Página 21
Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
Páginas 21 a 26
Bibliografía sugerida
Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony J.
Física, 5° edición,
Pearson Educación, México, 2003.
Capítulo 11: páginas 387-398.
Páginas webs sugeridas para el docente
http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1062
En esta página se encuentran animaciones sobre las distintas formas de propagación del calor y sus explicaciones
físicas.
Ampliación de contenidos
Propagación de calor en el interior de la Tierra.
Las capas internas de la Tierra se encuentran a temperaturas muy elevadas, por lo cual este calor se propaga. El transporte de calor en el interior de la Tierra se lleva a cabo por medio de tres mecanismos: conducción, convección y
radiación; sin embargo, los tres tienen diferente grado de importancia en las diferentes capas: en la corteza, el principal
medio de transporte de calor es la conducción; mientras que en el manto, lo es la convección y radiación.
Páginas 39 a 43
Página 39
Recordar el tema de los enlaces que forman moléculas y el estado de
vibración. Explicar por qué un cambio de fase siempre se produce a
temperatura constante, mediante la estructura de la materia.
Es importante aclarar que el cambio de fase de líquido a gas se llama
vaporización, el cual puede ocurrir de dos maneras: como evaporación
o como ebullición. Muchas veces se llama erróneamente evaporación
al cambio de fase. Explicar, por ejemplo, que la ropa tendida al sol se
seca aunque la temperatura es muy inferior a los 100 °C.
Temperatura y calor
21
Unidad 1
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Página 22
Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
Ejemplo resuelto 2: Calor y cambio de fase
Página 41
• Se pueden preguntar sobre el proceso inverso: ¿qué ocurre si una masa
de vapor de agua emite una cierta cantidad de calor? Pueden resolverlo a partir del ejemplo.
Página 42
Actividad 14: ¿Cómo es la variación de la temperatura
de un cuerpo al enfriarse?
• El gráfico de datos lo pueden realizar en papel milimetrado, o, si se
cuenta con computador se puede graficar en un programa como Excel.
Las tareas deben dividirse entre los integrantes del grupo, uno mide la
temperatura, otro toma el tiempo y otro alumno o alumna registra los
datos, teniendo claro desde un comienzo quién realizará cada labor.
Se sugiere como evaluación formativa, solicitar a cada grupo un
informe de la experiencia, con desarrollo experimental, datos, gráficos,
análisis y conclusiones.
• Pauta sugerida para evaluar actividad 14
Desempeño
Criterios
Puntaje máximo Puntaje obtenido
Puntualidad en la entrega del informe.
7
Participación y responsabilidad en el trabajo grupal.
7
Rigurosidad en el trabajo de observación y medición.
7
Aplicación de contenidos en el análisis.
7
Claridad para exponer análisis y conclusiones.
7
Total
35
Se recomienda traducir el puntaje a una calificación, asignando un porcentaje al puntaje obtenido y asignar una
calificación según el criterio del docente.
Porcentaje = puntaje obtenido x 100/35.
Páginas webs sugeridas para el docente
http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2ESO/04_calor/Diapositivas.htm
En esta página se presentan una serie de diapositivas con esquemas que van mostrando qué es el calor, cómo se
propaga y los efectos que produce.
22
Unidad 1
Unidad 1
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Página 23
Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
Ampliación de contenidos
Plasma
El plasma es el cuarto estado de la materia. La materia en condiciones normales tiene electrones que orbitan alrededor
del núcleo atómico. Los electrones están unidos al núcleo por la acción de la fuerza atractiva electroestática mutua. Si la
temperatura es lo suficientemente alta, los electrones (por lo menos los de órbitas más externas) adquieren bastante
energía cinética como para escapar del potencial del átomo. En esta situación, los electrones ya no están atrapados en
órbitas alrededor del núcleo. Este es el estado del plasma, donde un gas se convierte en un grupo de electrones de carga
negativa que han escapado a la fuerza del núcleo y los iones de carga positiva.
La mayor parte de la materia del Universo se encuentra realmente en el estado de plasma. Esto es porque las estrellas,
que son tan calientes que solo pueden existir en estado de plasma, forman gran parte de la materia del Universo.
Calorimetría
La calorimetría es la rama de la termodinámica que mide la cantidad de energía generada en procesos de intercambio de
calor. El calorímetro es el instrumento que se utiliza para medir dicha energía. El calorímetro más utilizado consiste en un
envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se entrega calor al
calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Si
se conoce la capacidad calórica del calorímetro, la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente. Cuando la
fuente de calor es un objeto caliente de temperatura conocida, el calor específico y el calor latente pueden ir midiéndose
según se va enfriando el objeto.
Página 44
Investigación científica: Experimento de Joule
Se sugiere recordar el concepto de transformación de la energía, la cual
no se crea ni se destruye, solo adopta distintas manifestaciones. A
continuación, explicar con detalle el experimento realizado por Joule,
ojalá presentando un esquema.
Los alumnos y alumnas pueden trabajar en parejas para intercambiar
opiniones y llegar a una conclusión.
Página 45
Síntesis y evaluación de proceso
Ítem
Criterio de logro
Logrado
Esquema
Relaciona los
conceptos asociados al
calor y su forma de
propagarse.
Completa nueve
recuadros del esquema.
1
Medianamente logrado
Completa de cinco a
siete recuadros del
esquema.
Aplica la ecuación de la Calcula el calor en joules Sólo calcula el calor en
calorimetría.
y calorías.
joules.
Por lograr
Completa menos de
cinco recuadros del
esquema.
No calcula el calor ni en
joules ni en calorías.
Temperatura y calor
23
Unidad 1
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10:47
Página 24
Orientaciones metodológicas
Temperatura y calor
Evaluación final
Páginas 48 a 50
Indicador de evaluación
L
ML
PL
Relacionan el flujo de calor
con las diferencias de
temperatura.
Responde correctamente
los ítems 1, 2 y 8.
Responde correctamente
dos ítems.
Responde correctamente
un ítem.
Identifican el calor como
una manifestación de la
energía.
Responde correctamente
los ítems 6 y 11.
Responde correctamente
un ítem.
No responde correctamente
los ítems.
Relacionan el
funcionamiento de los
termómetros con los
distintos cambios
experimentados por la
materia.
Responde correctamente
los ítems 7 y 12.
Responde correctamente
un ítem.
No responde correctamente
los ítems.
Analizan el flujo del calor
según los distintos medios
en los que se propaga.
Explican el concepto de
equilibrio térmico.
Responde correctamente
los ítems 3, 5, 9 y 10.
Responde correctamente
dos ítems.
Responde correctamente
un ítem.
Explican la ley de
Responde correctamente
enfriamiento de Newton
los ítems 6 y 4.
relacionando la rapidez de
cambio con la diferencia de
temperatura.
Responde correctamente
un ítem.
No responde correctamente
los ítems.
Página 51
Proyecto científico: Efecto invernadero
Indicar a los alumnos y alumnas, dónde pueden obtener información,
para que trabajen con una fuente confiable.
Antes de comenzar el trabajo, los estudiantes deberán plantear una
hipótesis cuya factibilidad deberá ser evaluada por el profesor.
Páginas 27 a 45
Bibliografía sugerida
Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony J.
Física, 5° edición,
Pearson Educación, México, 2003.
Capítulo 11: páginas 387-398.
Páginas webs sugeridas para el docente
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/joule/joule.htm
En esta página se muestra una animación interactiva del experimento de Joule, además de su fundamento físico. Se
puede ver cómo cambia la temperatura para distintas masas de agua y para distintas velocidades de rotación.
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Unidad 1
Unidad 1
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Página 25
Evaluación complementaria - Proyecto científico
Material fotocopiable
¿De qué depende la variación de temperatura?
La temperatura de un cuerpo varía cuando se expone a una fuente de calor, pero la variación no es siempre
igual. En esta experiencia determinaremos de qué depende el cambio de temperatura de un cuerpo.
Materiales
2 vasos de precipitado.
Termómetro de laboratorio.
2 mecheros.
Agua.
Aceite.
1. Pon 200 cc de agua en un vaso. Anota la temperatura inicial. Colócalo sobre un mechero y registra la
temperatura cada 5 segundos hasta llegar a unos 90 °C. Anota los datos en una tabla y grafícalos.
2. Ahora repetirás el mismo procedimiento, pero esta vez pondrás 100 cc de agua en el vaso.
Ten cuidado de tener la misma temperatura inicial del punto anterior. Registra los datos y grafícalos.
3. Con la misma temperatura inicial, introduce 200 cc de agua en el vaso, pero esta vez lo pondrás
sobre dos mecheros. Repite el procedimiento anterior en la toma de datos, registro y gráfico.
4. Por último, deberás colocar 200 cc de aceite en el vaso. Toma la temperatura hasta llegar a unos
90 °C. Anota los datos y grafícalos.
5. Analiza los datos obtenidos y contesta las siguientes preguntas:
A) ¿El cambio de temperatura depende de la masa? A mayor masa ¿mayor o menor variación de
temperatura?
B) ¿Cómo varía la temperatura al aumentar la cantidad de calor que se le entrega? ¿Cómo debería
comportarse si se pusieran cuatro mecheros?
C) ¿Depende del material el cambio de temperatura?, ¿de qué forma?
D) Ahora contesta la pregunta inicial: ¿De qué depende la variación de temperatura?
Temperatura y calor
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Unidad 1
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Evaluación sumativa complementaria
Material fotocopiable
I. Marca la alternativa correcta.
1. Si la temperatura de un cuerpo está aumentando quiere decir que:
A) aumenta el calor interno del cuerpo.
B) se encuentra en un cambio de estado.
C) está absorbiendo calor.
D)necesariamente se está dilatando.
E) Todas las anteriores.
2. ¿Cuál de las siguientes alternativas es correcta con respecto a la propagación del calor por radiación?
A) Se propaga sólo en el vacío.
B) Se produce por desplazamiento de masas de fluidos.
C) Solamente el Sol emite calor por radiación.
D)Se produce por contacto directo entre dos cuerpos.
E) No necesita un medio material para propagarse.
3. El calor se puede medir en:
I. calorías.
II. watts.
III. joules.
A) Solo I
B) Solo III
C) I y II
D)I y III
E) I, II y III
4. No puede existir una temperatura menor que 0 K porque:
A) en esta temperatura no hay movimiento de partículas.
B) no hay instrumentos para medir temperaturas menores.
C) se presenta el triple punto del agua.
D)no puede existir un volumen menor.
E) la materia deja de existir.
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Unidad 1
Unidad 1
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Evaluación sumativa complementaria
Material fotocopiable
II. Responde las siguientes preguntas de desarrollo
1. ¿Cuál debería ser la variación de temperatura de una barra para que duplique su longitud si su coeficiente
de dilatación lineal es α = 2 x 10-6 °C-1?
2. Una persona enferma varía su temperatura en un día de 37 °C a 40 °C. ¿Cuál es la variación de la temperatura en Kelvin?
3. Un cuerpo de 5 kg y calor específico 4 J/ kg K absorbe 1000 J de calor. Si su temperatura inicial es 10 °C y
no hay cambio de estado, ¿cuál será su temperatura final en Kelvin?
4. ¿Cuál es el coeficiente de dilatación volumétrico de un gas que aumenta su volumen de 1 m3 a 1,2 m3 al
aumentar su temperatura en 200 °C?
5. El calor de fusión del hielo es 80 cal/g. ¿Cuál será la temperatura final en °C de 1 g de hielo que absorbe
120 cal?
III. Explica los conceptos.
1. Temperatura.
2. Equilibrio térmico.
3. Ley de enfriamiento de Newton.
4. Convección.
5. Calor.
Temperatura y calor
27
Unidad 2 fisica
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Página 28
UNIDAD
2
Fuerza y movimiento
Objetivos Fundamentales Verticales
1. Analizar el movimiento de los cuerpos a partir de las leyes de la mecánica y de las relaciones matemáticas
elementales que los describen.
2. Reconocer los elementos fundamentales de las investigaciones científicas, en casos concretos de investigaciones que sustentan los conocimientos del nivel.
3. Procesar datos con herramientas conceptuales apropiadas y elaborar interpretaciones de datos en
términos de las teorías y conceptos científicos del nivel.
Contenidos Mínimos Obligatorios
1. Descripción de movimientos rectilíneos uniformes y acelerados tanto en su formulación analítica como en
su representación gráfica.
2. Aplicación de los principios de Newton para explicar la acción de diversas fuerzas que suelen operar sobre
un objeto en situaciones de la vida cotidiana.
Aprendizajes Esperados
1. Identificar las diferencias entre trayectoria y desplazamiento.
2. Inferir, a partir de la trayectoria y desplazamiento, los conceptos de rapidez y velocidad.
3. Analizar gráficamente distintos movimientos uniformes rectilíneos y movimientos uniformes acelerados.
4. Analizar las distintas formas de propagación del calor.
5. Interpretar, a partir de los principios de Newton, las interacciones entre cuerpos en la naturaleza.
6. Identificar las circunstancias en que actúa la fuerza de roce y la fuerza peso.
7. Aplicar la correlación simple para interpretar datos relacionados a partir de una experiencia, tabla o gráfico.
28
Unidad 2
Unidad 2 fisica
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Página 29
Orientaciones metodológicas
Fuerza y movimiento
Contenidos específicos
•
Trayectoria y desplazamiento.
•
Rapidez y velocidad.
•
Aceleración.
•
Movimiento rectilíneo uniforme.
•
Movimiento uniformemente acelerado.
•
Características de una fuerza.
•
Leyes de Newton.
•
Fuerza de roce.
•
Fuerza peso.
Objetivos Fundamentales Transversales
1. Aceptación y valoración de la diversidad etaria, cultural, socioeconómica, de género, condición física, opinión u otras.
2. Respeto a la vida, conciencia de la dignidad humana y de los derechos y deberes de todas las personas.
3. Preservación de la naturaleza y cuidado del medioambiente.
4. Desarrollo de habilidades de pensamiento.
Esquema conceptual de la unidad
Fuerza y movimiento
Trayectoria y
desplazamiento
Rapidez y
velocidad
MUR
MUA
Leyes
de Newton
Fuerza de roce
Fuerza peso
Fuerza y movimiento
29
30
Unidad 2
3. Interpretar, a partir
de los principios de
Newton, las
interacciones de
cuerpos en la
naturaleza.
3.4 Reconocen el
principio de acción
y reacción.
3.3 Reconocen el
principio de masa.
3.2 Reconocen el
principio de
inercia.
3.1 Identifican las
causas que
modifican el
estado de
movimiento.
2.2 Reconocen y representan gráficamente un MUA.
2.1 Reconocen y representan gráficamente un MUR.
1.2 Explican los
conceptos de
rapidez y
velocidad.
1.1 Diferencian los
conceptos de
trayectoria y
desplazamiento.
Indicadores
de evaluación
6
6
Tiempo
(horas)
Un autito.
Varias masas.
Hilo o pita.
Cronómetro.
Una pelota de goma.
Un elástico.
Un trozo de
plasticina.
• Vasos.
•
•
•
•
•
•
•
• Cinta métrica.
• Un cordel o lana.
• Un reloj de pared
con agujas.
• Regla.
• Un ovillo de lana.
• Una tabla de 1 m de
largo.
• Una bolita.
• Un cronómetro.
• Tablas y gráficos
presentes en la
unidad.
Recursos didácticos
Evaluación final:
páginas 94-96.
Evaluación sumativa:
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
página 85.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 10 y 11.
Evaluación final:
páginas 94-96.
Evaluación sumativa:
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos: páginas
63 y 75.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 10 y 11.
Evaluaciones
10:47
2. Analizar
gráficamente
distintos movimientos: rectilíneo
uniforme y
uniformemente
acelerado.
1. Inferir, a partir de la
trayectoria y
desplazamiento, los
conceptos de
rapidez y velocidad.
Aprendizajes
Esperados
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Leyes de Newton
Movimiento
Contenidos
Unidad 2 fisica
Página 30
Planificación de la unidad 2
Fuerza y movimiento
4. Identificar las
circunstancias en
que actúa la fuerza
de roce y la fuerza
peso.
5. Aplica la
correlación simple
para interpretar
datos, a partir de
una experiencia,
tabla o gráfico.
Fuerza de roce y
peso
Indagación
científica
(integrado en los
contenidos de la
unidad).
Evaluación final:
páginas 94-96.
Evaluación sumativa:
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos: páginas
63 y 75.
Evaluación final:
páginas 94-96.
Evaluación sumativa:
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
página 91.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 10 y 11.
10:47
5.2 Interpretan conceptualmente la
pendiente de una
recta.
4
• Madera sin cepillar.
• Un libro de tapa lisa.
• Tres cuadrados de
madera.
• Un transportador.
• Cinta adhesiva.
16/8/10
5.1 Calculan el valor
promedio de una
tabla de datos.
4.2 Identifican las características de la
fuerza peso.
4.1 Identifican las características de la
fuerza de roce.
Unidad 2 fisica
Página 31
Planificación de la unidad 2
Fuerza y movimiento
Fuerza y movimiento
31
Unidad 2 fisica
16/8/10
10:47
Página 32
Orientaciones metodológicas
Orientaciones generales de la unidad
En la siguiente unidad se tratan contenidos referentes a la descripción del movimiento de los cuerpos, así como las
causas que lo originan.
Es importante que el docente ponga énfasis en el tratamiento progresivo de los contenidos, ya que los conceptos
más importantes de la unidad se construyen de forma secuenciada. La unidad incluye un detallado análisis gráfico
de los movimientos rectilíneos, ya que el análisis de gráficos y tablas de datos es una de las competencias científicas que se pretende lograr en la unidad.
Preconceptos más frecuentes
Se recomienda al docente poner especial énfasis en diferenciar conceptos como rapidez y velocidad, ya que dichas
magnitudes no representan lo mismo; por ello, durante la clase, procure una clara distinción en cuanto al uso del
lenguaje respecto a cada una de ellas.
Recordar, además, que peso y masa no es lo mismo; en lenguaje cotidiano, es común la utilización de la palabra
peso para referirse a la masa de un cuerpo. Se sugiere aclarar las diferencias entre estos dos conceptos.
Página 53
Actividad inicial
Objetivo: El objetivo de esta actividad es que los estudiantes expresen
sus ideas previas respecto a ciertos fenómenos asociados al movimiento de los cuerpos y cómo participan las fuerzas en el cambio que se
produce en el movimiento. Para ello se les propone una serie de
preguntas en torno a las imágenes que abren la unidad. Pídales que
trabajen en grupos de dos o tres alumnos y/o alumnas y que registren
sus respuestas en el cuaderno.
Páginas 54 y 55
32
Ítem
Criterio de logro
1y2
Identifica conceptos
asociados al
movimiento.
Reconoce que el
movimiento
depende del marco de
referencia.
3-6
Reconoce los
elementos asociados a
las fuerzas.
Unidad 2
Evaluación diagnóstica
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Identifica los ocho
términos de la sopa de
letras.
Responde los puntos a
y b del ítem 2.
Identifica entre cuatro y
seis términos de la sopa
de letras.
Responde uno de los
puntos del ítem 2.
Identifica menos de
cuatro términos de la
sopa de letras.
No responde ninguno
de los puntos del ítem 2.
Responde los ítems 3, 4,
5 y 6.
Responde los ítems 3 y
6.
Responde uno de los
cuatro ítems.
Unidad 2 fisica
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Página 33
Orientaciones metodológicas
Fuerza y movimiento
Página 56
Indagación: La trayectoria y el desplazamiento
El objetivo de la indagación es que a través de una pregunta simple
como: ¿cuál crees que es la distancia más corta entre tu banco y
el del profesor o profesora?, los estudiantes puedan aproximarse
de manera investigativa a descubrir la diferencia entre trayectoria
y desplazamiento.
Guíe el planteamiento de las hipótesis teniendo presente que ninguna
hipótesis planteada por los estudiantes debe ser sancionada, sino, por
el contrario, toda hipótesis puede ser aprobada o rechazada.
Página 58
Actividad 1: Trayectoria de las agujas de un reloj
• Objetivos: Evidenciar que en una trayectoria circular, la distancia
recorrida y el desplazamiento son distintos.
Inferir que en una trayectoria cerrada el desplazamiento es cero.
• Resultado esperado:
Los valores numéricos obtenidos de la trayectoria de los extremos de
las agujas del reloj y del desplazamiento de ellas son diferentes.
Página 59
Actividad 2: Analizando una trayectoria rectilínea
• Objetivo: Inferir que en una trayectoria rectilínea, la distancia recorrida
y el desplazamiento son iguales solo si el sentido del movimiento
no cambia.
• En la actividad, se solicita una cinta métrica como parte de los materiales, pero si no se dispone de una, de todas formas se puede realizar
la actividad haciendo marcas equidistantes en el suelo.
Página 60
Para trabajar: El vuelo de una mosca
• En esta página, se propone un ejercicio en el que los estudiantes
deben calcular la trayectoria y desplazamiento de una mosca al volar.
Ponga especial énfasis en las preguntas que se presentan a continuación del ejercicio.
Página 61
Actividad 3: Descubriendo la rapidez y velocidad
• Objetivo: Inferir, a partir del movimiento de un cuerpo, su rapidez y
su velocidad.
• Resultados esperados:
La distancia recorrida por el alumno a lo largo de todo el trayecto
dividido por el tiempo corresponde a la rapidez.
Y, el desplazamiento (distancia entre A y C), dividido por el mismo
tiempo corresponde a la velocidad.
Fuerza y movimiento
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Unidad 2 fisica
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10:47
Página 34
Orientaciones metodológicas
Fuerza y movimiento
Página 62
Conexión con Biología
El docente puede instar a los estudiantes a investigar respecto de las
velocidades que alcanzan otros animales, haciendo un trabajo comparativo entre las velocidades de distintas especies.
Página 63
Ítem
Esquema
Criterio de logro
Síntesis y evaluación de proceso
Logrado
Relaciona los
Completa los seis
conceptos de trayecto- recuadros del sistema.
ria, desplazamiento,
rapidez y velocidad.
Medianamente logrado
Completa cuatro
recuadros del esquema.
Por lograr
Completa menos de
cuatro recuadros del
esquema.
1y3
Distingue las caracterís- Responde los puntos a y Responde uno de los
ticas de trayectoria y
b del ítem 1 y responde puntos del ítem 1 y
desplazamiento.
la pregunta 3.
responde la pregunta 3.
Solo responde correctamente la pregunta 3.
2
Aplica los conceptos de Calcula correctamente
Calcula correctamente
rapidez y velocidad.
la rapidez y la velocidad. rapidez o velocidad.
No calcula correctamente ni la rapidez ni la
velocidad.
Páginas 53 a 63
Bibliografía sugerida
Halliday, D.; Resnick, R.; Krane, K.
Física I, Continental, México, 2004.
Capítulos 2: 2-1: Cinemática ; 2-4: Cinemática unidimensional.
Páginas webs sugeridas para el docente
http://www.educaplus.org/cat-29-p1-Movimientos_Física.html
En esta dirección se encuentra una serie de animaciones de movimiento, desde movimiento relativo a gráficos de
movimiento rectilíneo.
34
Unidad 2
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Página 35
Orientaciones metodológicas
Fuerza y movimiento
Página 64
Indagación:Movimientos
Movimientorectilíneos
acelerado
Indagación:
• Objetivo: Observar la variación de la velocidad de una bolita que cae
por un plano inclinado.
• Recomendaciones: El docente debe indicar a los estudiantes que al
pulsar el cronómetro para medir el tiempo en que la bolita cae por el
plano inclinado, se debe considerar el error inherente a la medición y,
en especial, en tramos cortos, por lo que hay que solicitar a los estudiantes
que realicen varias mediciones.
• Resultado esperado:
De la actividad se espera que los alumnos infieran que la bolita cambia
su velocidad en los diferentes tramos.
Página 67
Actividad 5: ¿Cómo detectar si un móvil está acelerando?
• Objetivo: A través de un instrumento detectar variaciones en la
velocidad de un móvil.
• Recomendaciones: Se debe cuidar que en los puntos donde
la manguera se doble quede espacio para que el agua pueda
circular libremente.
Página 68
Ciencia-Tecnología-Sociedad: Anomalía afecta a
sondas Pionner
La lectura plantea un suceso de contingencia científica, es importante
que el docente abra el debate con preguntas como: ¿cuál es la importancia de que se presenten nuevos desafíos a la ciencia?, ¿la ciencia
puede conocerlo todo?
Página 69
Actividad 6: Itinerario de un móvil
• Objetivo: Interpretar los datos entregados en una tabla.
• Recomendaciones: El gráfico anticipa el análisis del movimiento uniformemente acelerado. Este análisis puede darse de manera previa al
contenido sobre movimiento uniforme acelerado, puesto que ya se ha
introducido el concepto de aceleración.
Página 70
Actividad 7: Observando movimientos
Objetivo: Graficar distintos movimientos de móviles y hacer un análisis comparativo entre ellos.
Fuerza y movimiento
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Unidad 2 fisica
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Página 36
Orientaciones metodológicas
Fuerza y movimiento
Página 72
Actividad 8: Analizando un movimiento acelerado
• Objetivo: Analizar un gráfico posición-tiempo, en términos de la
variación de la velocidad.
• Recomendaciones: El docente debe solicitar a los estudiantes que
copien la tabla y el gráfico en sus cuadernos y que luego procedan a
realizar el análisis.
Página 73
Investigación científica: Lanzamiento vertical
• Objetivos: Interpretar los datos de una tabla relacionados con el lanzamiento vertical.
• Recomendaciones: Indique a sus alumnos y alumnas que realicen una
descripción del movimiento a partir de los valores de la tabla, y que lo
comparen con un caso real. Mencione a sus estudiantes la importancia
que tiene el predecir situaciones a partir de valores conocidos.
• Resultados esperados
Análisis
a. Disminuye hasta que el objeto alcanza la altura máxima y aumenta
desde cero, al cambiar de sentido y comenzar a caer.
b. Acelerado, puesto que la velocidad varía tanto en magnitud y sentido.
c. Regresaría a la posición inicial.
d. Se comprueba, si la respuesta es uniforme.
e. Acelerado, el sentido del vector desplazamiento y la aceleración
coinciden.
Página 75
Ítem
Esquema
o
o
e
1, 2 y 3
Criterio de logro
Síntesis y evaluación de proceso
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Relaciona la fuerza y los Completa los siete
cambios en el
recuadros del esquema.
movimiento.
Completa entre cuatro y
cinco recuadros.
Completa menos de
cuatro recuadros.
Aplica las leyes de
Newton.
Responde
correctamente dos
ítems.
Responde un ítem.
Páginas 64 a 75
Responde
correctamente los
ítems 1, 2 y 3.
Bibliografía sugerida
Halliday, D.; Resnick, R.; Krane, K.
Física I, Continental, México, 2004.
Capítulo 2: 2-5: Movimiento con aceleración constante.
36
Unidad 2
Unidad 2 fisica
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Página 37
Orientaciones metodológicas
Fuerza y movimiento
Páginas webs sugeridas para el docente
• http://www.fisica-basica.net/David-Harrison/castellano/ClassMechanics/ConstantAccel/ConstantAccel.html
En esta página se puede encontrar una animación que muestra en paralelo el análisis de un movimiento uniformemente acelerado a través de dos gráficos.
• http://www.fisica-basica.net/David-Harrison/castellano/ClassMechanics/MotionDiagram/MotionDiagram.html
En esta dirección se encuentra un flash interactivo donde a un móvil se le puede variar la aceleración positiva, negativa
o cero.
Página 76
Indagación: ¿Qué origina el o los cambios en el movimiento de
los cuerpos?
La indagación está dirigida a inferir que los cambios en el movimiento
de los cuerpos son producto de la acción de alguna fuerza. Es por esto
que en la indagación se pide trabajar con un “autito”, al que se le debe
cambiar su estado de movimiento en dos situaciones.
Página 78
Actividad 9: Observando fuerzas
• Objetivo: Observar los efectos de la acción de fuerzas sobre
algunos cuerpos.
En la actividad, deberán aplicar lo que han aprendido hasta el momento. Se propone que los alumnos entreguen un informe por escrito
con su análisis y conclusiones del trabajo.
• Resultado esperado.
Se espera que se observen los efectos de deformación y cambios en el
estado de movimiento.
Página 79
Actividad 10: Relacionando fenómenos
Objetivo: Inferir que una fuerza siempre está relacionada con la
interacción de dos o más cuerpos.
Página 80
Actividad 11: Observando el equilibrio entre fuerzas
Lo importante de la actividad es que los estudiantes trabajen
valiéndose únicamente de la observación de su entorno, tratando de
identificar todas las fuerzas que ellos reconozcan en la sala de clases
o en su habitación.
Página 85
Ítem
Esquema
1, 2 y 3
Criterio de logro
Síntesis y evaluación de proceso
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Relaciona la fuerza y los Completa los siete
cambios en el
recuadros del esquema.
movimiento.
Completa entre cuatro y
cinco recuadros.
Completa menos de
cuatro recuadros.
Aplica las leyes de
Newton.
Responde correctamente dos ítems.
Responde un ítem.
Responde
correctamente los
ítems 1, 2 y 3.
Fuerza y movimiento
37
Unidad 2 fisica
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Página 38
Orientaciones metodológicas
Fuerza y movimiento
Página 86
Indagación:Movimientos
¿Cómo podemos
subir por algunas superfiIndagación:
rectilíneos
cies inclinadas sin resbalar
• Objetivo: Inferir la acción de una fuerza que posibilita la adherencia con
ciertas superficies.
• Recomendaciones: Al momento de unir con cinta los trozos de
madera, se debe tener la precaución de no pasarla por la superficie de
contacto, de modo de no alterar las características del roce que se
quiere determinar.
Síntesis y evaluación de proceso
Página 91
Ítem
Esquema
1, 2 y 3
Criterio de logro
Por lograr
Logrado
Medianamente logrado
Describe y relaciona
la fuerza de roce y
el peso.
Completa los seis
recuadros del esquema.
Completa entre cuatro y
cinco recuadros.
Completa menos de
cuatro recuadros.
Aplica el concepto de
roce y de peso.
Responde
correctamente los
ítems 1, 2 y 3.
Responde
correctamente dos
ítems.
Responde un ítem.
Evaluación final
Páginas 94 a 96
Indicador de evaluación
L
Identifica rapidez, velocidad Responde los ítems 1 y 3
y aceleración.
(comprendo).
ML
PL
Responde uno de los dos
ítems.
No responde ninguno de
los dos ítems.
Describe el MUR y MUA.
Responde el ítem 2
Responde el ítem 2
(comprendo) y los ítems 1-4 (comprendo) y dos ítems
(analizo).
(analizo).
No responde el ítem 2
(comprendo) y menos de
dos (analizo).
Reconoce la acción de las
fuerzas.
Responde el ítem 4
(comprendo) y el ítem 2
(aplico).
Responde uno de los dos
ítems.
No responde ninguno de
los dos ítems.
Identifica y aplica los princi- Responde los ítems 1-3
pios de Newton.
(aplico).
Responde dos de los tres
ítems.
Responde uno de los tres
ítems.
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Unidad 2
Unidad 2 fisica
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Página 39
Evaluación complementaria - Proyecto científico
Material fotocopiable
¿Cómo disminuir el roce entre dos superficies?
Antecedentes
En muchas actividades cotidianas nos encontramos con la presencia de la fuerza de roce: al caminar, al
nadar, al arrastrar un mueble de un lugar a otro. En algunos casos, el roce es de utilidad, por ejemplo en
la adherencia de un neumático con el pavimento, o en el de un paracaídas, pero en otros casos es
molesto. ¿Qué ejemplos podrías mencionar al respecto?, ¿qué técnicas podríamos utilizar para disminuir el
roce?
Objetivo
El objetivo será determinar qué factores se oponen al movimiento de un cuerpo (por roce) y de qué
manera se pueden disminuir.
Planificación
En la planificación debes indicar claramente qué es lo que harás y cuáles serán los materiales utilizados.
Además, debes estimar el tiempo que ocuparás en cada parte del proyecto. Las siguientes preguntas te
ayudarán a planificar tu trabajo.
- ¿Cómo podrás determinar si dos superficies tienen mayor o menor roce que otras?
- ¿Qué factores influyen en el roce entre dos superficies?
- ¿Qué diseño experimental podrías realizar para transformar aquellos factores en variables?
- ¿Qué tipo de materiales utilizarías para realizar el montaje experimental?
- ¿Es necesario cambiar la forma o la cualidad de las variables?
- ¿Es necesario aplicar elementos externos a las superficies para disminuir el roce?
Ejecución
Una vez que culmines el proceso de planificación, ya estás en condiciones de llevarlo a cabo.
Es importante que todos tus resultados experimentales los vayas registrando y ordenando en tablas,
si corresponde.
Resultados
Realiza un informe explicando cuáles fueron las medidas más eficaces para disminuir el roce entre las dos
superficies en contacto.
Evaluación
Al finalizar el proyecto es importante que determines cuáles fueron los aspectos experimentales más
difíciles de realizar, pensando en cómo se podría mejorar el montaje experimental, en caso de que se
realice nuevamente.
Fuerza y movimiento
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Evaluación sumativa complementaria
Material fotocopiable
I. Busca la alternativa correcta para cada una de las siguientes preguntas.
1. A continuación se presentan distintas afirmaciones sobre el desplazamiento y la trayectoria,
respectivamente, entre dos puntos. Determina cuál o cuáles de las afirmaciones son correctas.
I. Se mide en metros. Depende solo del punto inicial y el final.
II. Depende solo del punto inicial y el final. Se mide en metros.
III. Siempre es el mismo entre dos puntos. Puede haber muchas.
A.
B.
C.
D.
E.
Solo I
Solo II
Solo III
I y II
II y III
2. Roberto va en el asiento del copiloto de un vehículo, observando el “velocímetro” del auto.
La magnitud física que observa es:
A.
B.
C.
D.
E.
la trayectoria.
la velocidad media.
la rapidez instantánea.
la aceleración.
la distancia recorrida.
3. En un partido de fútbol, un jugador lanza una pelota hacia arriba y vuelve a caer en su pie. El tipo de
movimiento que ha realizado la pelota es:
A.
B.
C.
D.
E.
rectilíneo.
uniforme rectilíneo.
uniformemente acelerado.
acelerado.
uniforme.
4. ¿Cuáles de los siguientes efectos podrían ser producidos solo por la aplicación de fuerzas?
A.
B.
C.
D.
E.
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Unidad 2
Deformación y desplazamiento.
Desplazamiento y aceleración.
Deformación y aceleración.
Aceleración y movimiento.
Inercia y desplazamiento.
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Página 41
Evaluación sumativa complementaria
Material fotocopiable
II. Preguntas de desarrollo
1. Explica la diferencia entre trayectoria y desplazamiento.
2. ¿A qué tipo de movimiento corresponde el de una abeja que busca su alimento?
3. Explica en qué consiste la diferencia entre rapidez y velocidad.
4. Propón dos ejemplos en que la aplicación de fuerzas sobre un cuerpo no produce movimiento.
5. Describe un caso de la vida cotidiana en que actúe el principio de inercia; ¿qué ocurriría en ese mismo
caso si no existiese la inercia?
6. Si sobre dos cuerpos de 5 kg y 10 kg de masa se aplican respectivamente, dos fuerzas de 10 N y 5 N,
¿cómo será la aceleración que estos adquieren?
7. ¿Influye la masa de un cuerpo en el roce que puede tener al deslizarse por una superficie? Explica,
analizando la ecuación para la fuerza de roce.
III. Análisis.
1. Un vehículo parte de la plaza de un pueblo y acelera durante 10 segundos hasta alcanzar la rapidez de
60 km/h, luego de 80 m acelera negativamente durante 30 s hasta alcanzar el reposo. Realiza un gráfico
rapidez vs. tiempo que represente el movimiento.
2. El siguiente gráfico representa el movimiento de un ferrocarril que realiza maniobras en una estación.
Con relación a esto, responde las siguientes preguntas.
x (m)
20
10
5
25
t (s)
A. ¿En qué momento el tren alcanza su posición más lejana?
B. ¿En qué intervalo de tiempo el tren permanece detenido?
C. ¿En qué momento el tren se acerca a la estación?
D. ¿Se puede saber a partir del gráfico si el tren aceleró o se desplazó a rapidez constante?
3. En la siguiente tabla se muestra un resumen de los valores observados al aplicar fuerza sobre un carrito.
Fuerza (N)
2
4
8
12
16
20
Aceleración (m/s2)
1
2
4
6
8
10
Realiza un gráfico F versus A y obtén el valor de la masa del carrito a partir de él. Explica cuál fue el
método utilizado.
Fuerza y movimiento
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Unidad 3
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Página 42
UNIDAD
3
Trabajo y energía
Objetivos Fundamentales Verticales
1. Analizar el movimiento de los cuerpos a partir de las leyes de la mecánica y de las relaciones matemáticas
elementales que los describen.
2. Reconocer los elementos fundamentales de las investigaciones científicas, en casos concretos de investigaciones que sustentan los conocimientos del nivel.
3. Procesar datos con herramientas conceptuales apropiadas y elaborar interpretaciones de datos en
términos de las teorías y conceptos científicos del nivel.
Contenidos Mínimos Obligatorios
1. Aplicación de las leyes de conservación del momentum lineal y de la energía mecánica para explicar
diversos fenómenos y aplicaciones prácticas, por ejemplo, la propulsión de cohetes y jets, el movimiento
de carros sobre montañas rusas, etc.
2. Aplicación de las nociones cuantitativas de trabajo, energía y potencia mecánica para describir actividades
de la vida cotidiana.
Aprendizajes Esperados
1. Explicar el concepto de momentum lineal.
2. Aplicar la ley de conservación del momentum lineal, tanto en situaciones teóricas como en
situaciones cotidianas.
3. Asociar la variación de momentum lineal con el concepto de impulso.
4. Asociar el concepto de impulso con el concepto de trabajo.
5. Definir el concepto de potencia mecánica.
6. Identificar las distintas manifestaciones de la energía presentes en la naturaleza.
7. Relacionar los distintos tipos de energía con propiedades mecánicas del cuerpo, como posición,
movimiento, etc.
8. Analizar la relación existente entre el trabajo y el cambio de energía.
9. Aplicar la ley de conservación de la energía tanto en situaciones ideales como en situaciones cotidianas.
42
Unidad 3
Unidad 3
16/8/10
10:48
Página 43
Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
Contenidos específicos
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Momentum lineal.
Conservación del momentum lineal.
Trabajo mecánico.
Energía potencial gravitatoria.
Energía potencial elástica.
Energía cinética.
Energía mecánica.
Teorema de trabajo y energía.
Conservación de la energía mecánica.
Potencia mecánica.
Objetivos Fundamentales Transversales
1. Aceptación y valoración de la diversidad etaria, cultural, socioeconómica, de género, condición física,
opinión u otras.
2. Respeto a la vida, conciencia de la dignidad humana y de los derechos y deberes de todas las personas.
3. Preservación de la naturaleza y cuidado del medioambiente.
4. Desarrollo de habilidades de pensamiento.
Esquema conceptual de la unidad
Momentum
lineal
Conservación
del momentum
lineal
Impulso
Trabajo
Energía
Fuerzas
disipativas
Fuerzas
conservativas
Energía
cinética
Energía
potencial
Gravitacional
Elástica
Conservación de
la energía
Ap
O
O
Trabajo y energía
43
Co
Ci
44
Unidad 3
Potencia mecánica.
Trabajo.
4. Inferir el concepto
de potencia
mecánica.
3. Asociar los
conceptos de
impulso y trabajo.
4.1 Relacionan
potencia y trabajo.
3.2 Describen el
trabajo en
términos de la
fuerza y el
desplazamiento.
3.1 Describen el
trabajo en
términos de la
fuerza.
6
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1.2 Relacionan el
impulso con la
variación del
momentum lineal.
2.1 Identifican la conservación del
momentum lineal
en distintas
situaciones.
•
•
•
•
•
•
6
Tiempo
(horas)
1.1 Asocian el
concepto de
momentum lineal
con la velocidad y
la masa.
Indicadores
de evaluación
Un dinamómetro.
Un peso.
Hilo o pita.
Un cuaderno con
espiral.
Lata de bebida vacía.
Hilo.
Clavo.
Tijeras.
Bol plástico.
Dos autitos de masas
similares.
Superficie pulida.
Dos cronómetros.
Cinta métrica.
Balanza o pesa.
Resorte.
Recursos didácticos
Evaluación sumativa:
Evaluación final:
páginas 140-142.
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
página 121.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 100 y 101.
Evaluación sumativa:
Evaluación final:
páginas 140-142.
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
página 112.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 100 y 101.
Evaluaciones
16:47
2. Aplicar la ley de
conservación del
momentum lineal.
1. Explicar el concepto
de momentum
lineal.
Aprendizajes
Esperados
16/8/10
Momentum lineal
Contenidos
Unidad 3
Página 44
Planificación de la unidad 3
Trabajo y energía
científica
(integrado en los
contenidos de la
unidad).
7.1 Identifican
problemas.
7. Identificar
problemas,
hipótesis y procedimientos experimentales, en las
actividades del
nivel.
7.3 Aplican algunas
etapas del procedimiento científico.
7.2 Identifican
hipótesis.
6.1 Reconocen las
situaciones en las
que se presenta la
ley de conservación de energía.
5.2 Identifican la
energía potencial
gravitatoria y
elástica.
5.1 Reconocen la
energía cinética.
8
• Bolitas de acero.
• Dos reglas de la
misma longitud.
• Cinta adhesiva.
• Papel milimetrado.
• Caja de fósforos.
• Cinta métrica.
• Caja con arena.
• Resorte de compresión.
• Objetos de masas
iguales.
Evaluación final:
páginas 140-142.
Evaluación sumativa:
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
páginas 112, 121 y
136.
Evaluación final:
páginas 140-142.
Evaluación sumativa:
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
páginas 136.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 100 y 101.
16:47
6. Aplicar la ley de
conservación de la
energía mecánica,
en situaciones
ideales como en
situaciones
cotidianas.
5. Identificar las
distintas manifestaciones de la energía
presentes
en la naturaleza.
16/8/10
Indagación
Energía.
Unidad 3
Página 45
Planificación de la unidad 3
Trabajo y energía
Trabajo y energía
45
Unidad 3
16/8/10
10:48
Página 46
Orientaciones metodológicas
Orientaciones generales de la unidad
La unidad de trabajo y energía está orientada a trabajar el conocimiento de la Física desde la observación, a través
de experiencias sencillas, asociando los conceptos tratados con situaciones cotidianas. Para ello, el docente debe
poner especial énfasis en utilizar todos aquellos recursos didácticos que le posibiliten a los alumnos y alumnas
utilizar sus sentidos. Por esto, las experiencias diseñadas en el texto son de fácil montaje y se utilizan
materiales de bajo costo.
Un eje transversal en la asignatura es el desarrollo de habilidades científicas en las alumnas y alumnos, para ello las
actividades e indagaciones presentes en la unidad ponen énfasis en la ejercitación del procedimiento científico.
Preconceptos más frecuentes
• ¿El trabajo es una magnitud vectorial?
Aclarar que como el trabajo se define en función de magnitudes vectoriales, como son la fuerza y el desplazamiento, muchas veces se piensa que el trabajo es una magnitud vectorial, es decir, que tiene módulo, dirección y
sentido. Se debe insistir en que el trabajo es una cantidad escalar dada por el producto de la magnitud del
desplazamiento y la componente o proyección de la fuerza en la dirección del desplazamiento.
• ¿Esfuerzo y trabajo es lo mismo?
Es común que los alumnos y alumnas piensen que con solo aplicar una fuerza o realizar un esfuerzo físico, se está
haciendo un trabajo. Es cierto que durante un esfuerzo los músculos se contraen y experimentan un pequeño
desplazamiento, de manera que se utiliza energía interna y se puede sentir cansancio, pero si la fuerza que se aplica
no logra desplazar a un objeto, desde el punto de la Física, dicha fuerza no realiza trabajo.
• ¿Energía y fuerza es lo mismo?
Es importante explicar a las alumnas y los alumnos que, aunque para aplicar fuerzas se requiere de energía,
estos conceptos son diferentes.
46
Unidad 3
Unidad 3
16/8/10
10:48
Página 47
Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
Página 99
Actividad inicial
Objetivo: El objetivo de esta actividad es que los estudiantes trabajen
sus concepciones previas respecto a ciertos fenómenos asociados al
trabajo y a la energía, para ello se les propone una serie de preguntas
en torno a las imágenes que abren la unidad. Pídales que trabajen en
grupos de dos o tres integrantes y que registren sus respuestas
en el cuaderno.
Páginas 100 y 101
a.
b.
c.
d.
Evaluación diagnóstica
Asociar fuerza con movimiento, velocidad constante y aceleración.
Identificar las distintas manifestaciones de la energía.
Asociar fuerza y movimiento
Definir los conceptos asociados al movimiento.
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Ítem
Criterio de logro
1
Clasifica movimientos
según velocidad
constante (v.c.) o
velocidad variable (v.v.).
Clasifica siete
Clasifica correctamente
movimientos como (v.v.) entre cinco y siete
y dos movimientos
movimientos.
como (v.c.).
Clasifica correctamente
menos de cinco
movimientos.
Reconoce las manifestaciones de la
energía.
Responde los puntos a,
b y e del ítem 2 y los
puntos a y b del ítem 3.
Responde dos puntos
del ítem 2 y un punto
del ítem 3.
Responde un punto del
ítem 2 y un punto del
ítem 3.
Reconoce las
características de una
fuerza.
Responde los puntos c,
d y f del ítem 2 los
puntos c, d, e y f del
ítem 3.
Responde dos puntos
del ítem 2 y dos puntos
del ítem 3.
Responde un punto del
ítem 2 y dos puntos del
ítem 3.
2y3
Página 102
Indagación: ¿Puede un cuerpo cambiar su velocidad si aparentemente no existe ningún otro contra el cual ejercer una fuerza?
El objetivo de la indagación es que los estudiantes reconozcan que
para que un cuerpo modifique su estado de movimiento no siempre es
necesario que intervenga una fuerza externa, ya que la variación en la
masa también produce cambios en el estado de movimiento de un
cuerpo.
Durante el desarrollo de esta actividad, debe guiar el planteamiento de
las hipótesis de sus alumnos y alumnas. Algunas de las hipótesis que
podrían plantear son:
a. Al cambiar el peso del objeto se produce el movimiento.
b. El movimiento del agua en un sentido produce el movimiento de la
lata en sentido contrario.
Resultados esperados.
Al ser expulsada el agua en un sentido se produce el movimiento de la
lata en sentido opuesto. Es importante hacer mención a la tercera ley
de Newton, para que pueda comprenderse de mejor manera.
Trabajo y energía
47
Unidad 3
16/8/10
10:48
Página 48
Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
Página 105
Actividad 1: Fuerza y tiempo de aplicación
• Objetivo: Reconocer que el tiempo de aplicación de una fuerza es una
variable a considerar en los efectos que esta pueda tener.
Es importante que para la realización de esta actividad hayan sido
reforzados los contenidos de la página 104.
• Resultados esperados:
El autito sobre el que se aplica una fuerza durante mayor tiempo,
recorre una distancia mayor.
Página 105
Conexión con la tecnología
Plantee a sus alumnos y alumnas la importancia de las medidas de
seguridad al conducir. Discutan sobre las graves consecuencias de los
choques que se producen a grandes velocidades, debido a la fuerza
recibida según la variación de velocidad que experimentan.
Página 106
Actividad 2: Percibiendo el impulso
• Objetivo: Relacionar la fuerza necesaria para detener un cuerpo con la
masa y la velocidad de este.
Para realizar esta actividad es importante pedir con anticipación los
materiales necesarios (balones); de no contar con ellos se pueden
utilizar pelotitas de papel o de género, construidas en el momento.
También es importante contar con el espacio suficiente para realizar la
actividad, puede ser el patio o el gimnasio del colegio. Esta actividad
debe ser trabajada en parejas, cuidando de no golpearse.
• Resultados esperados:
Los alumnos y alumnas deberán determinar que el esfuerzo necesario
para detener la pelota dependerá tanto de la masa de esta como de la
velocidad que se le imprima.
Página 107
Investigación científica: Momentum lineal de un sistema
• Objetivo: Visualizar que en un sistema aislado el momentum lineal
total permanece constante.
Es importante que la superficie donde se trabaje esté lo más pulida
posible. De no contar con un piso que cumpla con esta condición se
puede utilizar una tabla pulida o un acrílico. Se debe hacer mención a
que el montaje no es un caso ideal ya que el roce no es nulo.
• Resultados esperados:
Los autitos de masas iguales deben alcanzar distancias similares. En
cambio, al utilizar los autitos de distinta masa, el de mayor masa debe
alcanzar una distancia menor. Explicar qué sucede con el impulso y qué
sucede con el momentum lineal en esta situación.
48
Unidad 3
Unidad 3
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Página 49
Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
Página 109
Ejemplo resuelto 1: Aplicando la ley de conservación del
momentum lineal.
El objetivo de esta actividad es guiar al estudiante en la resolución de
problemas. Para esto se entrega una pauta de cómo debe enfrentar el
problema para encontrar su solución. En este caso el problema consiste
en encontrar la velocidad de un cuerpo después de un choque
aplicando la ley de conservación del momentum lineal.
Página 110
Interactividad
En este link se encuentra un applet donde se observa un choque
elástico. El estudiante puede variar la masa del cuerpo que choca y su
posición. Haga notar que la situación observada en la simulación
representa un caso ideal.
Página 112
Ítem
Esquema
1y2
Criterio de logro
Síntesis y evaluación de proceso
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Relaciona los conceptos Completa ocho
de: velocidad, masa,
recuadros del esquema.
impulso y momentum
lineal.
Completa hasta seis
recuadros del esquema.
Completa hasta
cuatro recuadros del
esquema.
Aplica correctamente la Responde
ley de conservación del correctamente los
momentum lineal.
ítems 1 y 2.
Responde
correctamente solo el
ítem 1.
Responde
correctamente solo el
ítem 2.
Páginas 98 a 112
Bibliografía sugerida
• Wilson, Jerry; Buffa, Anthony.
Física. Pearson Educación, México, 2003.
Capítulo 6: Cantidad de movimiento lineal y choques.
• Tipler, Paul A.
Física preuniversitaria. Editorial Reverté, España, 2000.
Capítulo 7.1: Impulso y cantidad de movimiento.
Capítulo 7.2: Conservación de la cantidad de movimiento.
Capítulo 7.4: Choques.
Trabajo y energía
49
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Página 50
Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
Páginas webs sugeridas para el docente
• En esta página se encontrará información sobre choques elásticos entre cuerpos, además de una simulación del
choque de tres cuerpos. En dicha animación se muestran los valores de las velocidades de cada cuerpo antes y
después de la colisión y la masa de cada uno de ellos.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/con_mlineal/elastico/elastico.htm
• En esta dirección encontrará todos los contenidos referentes a momentum lineal e impulso. Los temas se seleccionan
según un índice lateral y cuenta con una evaluación final acerca de los contenidos.
http://newton.cnice.mec.es/newton2/Newton_pre/4eso/momento/momento-conservacion.htm?1&2
Ampliación de contenidos
Propulsión a chorro
Explicar a los estudiantes que la conservación de momentum lineal que se utiliza para la propulsión de cohetes espaciales es
un método utilizado en la naturaleza por distintos seres para desplazarse.
La propulsión a chorro utiliza el principio de conservación de momentum lineal para lograr un desplazamiento. En el caso de
las naves espaciales, estas expulsan gases producto de la combustión, así pueden desplazarse en sentido contrario al flujo
expulsado. Pero este sistema de propulsión está presente también en la naturaleza. Los pulpos, por ejemplo, se desplazan utilizando este principio. Ellos absorben agua, estando en reposo. El agua al ser expulsada y por conservación de momentum
lineal produce que el pulpo se mueva en sentido contrario. La rapidez que alcance dependerá de la cantidad y rapidez del
agua expulsada. Todos los bivalvos, como almejas, ostiones, etc., utilizan el mismo método para lograr su desplazamiento.
Página 113
Indagación: ¿Cómo se relaciona el esfuerzo que debemos
realizar para levantar un cuerpo con la altura a la que lo
queremos levantar?
• El objetivo de la indagación es que los alumnos y alumnas descubran que
los conceptos de fuerza y desplazamiento están asociados en determinadas situaciones. La indagación debe posibilitar la formalización incipiente del concepto de trabajo.
Es importante hacer notar que se desea observar la altura que se logra y
no la rapidez con que se hace. Para ello se debe levantar con una rapidez
constante.
Durante la actividad, debe guiar el planteamiento de las hipótesis por
parte de sus estudiantes. Algunas hipótesis que podrían plantear son:
a. El esfuerzo depende únicamente del peso del objeto que se quiere
levantar.
b. El esfuerzo realizado depende tanto del peso del objeto como de la
distancia a la cual se quiere llevar.
Es importante mencionar que ninguna hipótesis planteada por los estudiantes debe ser sancionada, sino, por el contrario, toda hipótesis es
aceptable o rechazable.
• Resultados esperados:
Una vez finalizada la actividad, los estudiantes habrán comprendido que
el esfuerzo que realizan para levantar un objeto será mayor mientras
mayor sea el peso del cuerpo y mientras mayor sea la altura a la cual
se levanta.
50
Unidad 3
Unidad 3
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Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
Página 114
Concepto clave
Cabe mencionar que tanto la fuerza como el desplazamiento son magnitudes vectoriales, pero el trabajo es una magnitud escalar, por lo que
se utilizarán solo el módulo de la fuerza y del desplazamiento.
Para evitar el tratamiento vectorial se debe dar énfasis a las figuras
presentes en la página, donde se observan las distintas relaciones entre
fuerza y desplazamiento.
Página 115
Actividad 3: Identificando las fuerzas que realizan un trabajo
• Objetivos: Identificar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en
movimiento.
Analizar la dirección y sentido de la fuerza con respecto al
desplazamiento.
• Resultados esperados:
Los alumnos y alumnas identifican que hay fuerzas en distintas direcciones y sentidos actuando sobre el cuerpo, pero no todas ellas participan en el movimiento. Analizan que la fuerza aplicada realiza trabajo
positivo y la fuerza de roce, trabajo negativo. Concluyen que
cuando no hay desplazamiento, no puede haber un trabajo sobre
el cuerpo.
Página 115
¿Qué sucedería si…?
El objetivo es que relacionen el trabajo con la aplicación de una fuerza. Al
analizar la situación, determinan que no hay aplicación de fuerza y, por
consecuencia, no hay trabajo realizado.
Página 116
Investigación científica: ¿Qué relación hay entre el ángulo
en que se aplica una fuerza y el trabajo realizado por ella?
• Objetivo: Identificar que la componente de la fuerza en la dirección del
movimiento es lo que realiza el trabajo.
• Recomendaciones: El cuaderno debe ser arrastrado horizontalmente,
es decir, no debe levantarse el extremo al desplazarse, sino que debe
estar siempre en contacto con la superficie.
• Resultados esperados:
Los estudiantes deben concluir que el trabajo es realizado por la componente de la fuerza que se encuentra en la dirección del movimiento.
Comprobarán que mientras mayor sea la inclinación de la fuerza,
menor será su componente horizontal, por lo tanto, a mayor inclinación, mayor será la magnitud de la fuerza que se debe aplicar.
Trabajo y energía
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Unidad 3
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Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
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Conexión con los deportes
Se sugiere que los alumnos y alumnas identifiquen, en cada una de las
imágenes presentadas, las fuerzas que actúan y el desplazamiento, para así
determinar el trabajo que se está realizando.
Página 118
Método gráfico para calcular el trabajo
En esta página se muestra una representación gráfica del trabajo y de
la fuerza en función del desplazamiento. Se sugiere realizar actividades
para que los alumnos y alumnas puedan construir sus propios gráficos
y utilizarlos en la interpretación de los movimientos.
Les puede pedir que realicen el gráfico de una fuerza que aumenta uniformemente en el tiempo y que calculen el trabajo en la primera mitad
del tiempo y luego en la segunda mitad, utilizando el método de
área bajo la curva, y que lo comparen con el trabajo realizado por una
fuerza constante.
Se puede observar la equivalencia en el trabajo de una fuerza variable
con el trabajo realizado por una fuerza constante cuyo valor sea el valor
medio de la fuerza anterior.
Página 119
Ejemplo resuelto 2: Trabajo efectuado por la fuerza peso
El objetivo de esta actividad es guiar al alumno o alumna en la resolución de problemas, para esto se entrega una pauta de cómo debe
enfrentar el problema para encontrar su solución. En este caso, el
problema consiste en calcular el trabajo realizado dados la fuerza y el
desplazamiento.
Página 120
Actividad 4: Trabajo y tiempo
• Objetivo: Analizar por qué el trabajo realizado es independiente del
tiempo empleado.
• Resultado esperado:
cas
Los estudiantes establecen que el trabajo es independiente del tiempo,
por lo que se debe utilizar otra magnitud para relacionar el trabajo
realizado y el tiempo empleado.
tas
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Unidad 3
Unidad 3
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Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
Página 121
Ítem
Síntesis y evaluación de proceso
Criterio de logro
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Esquema
Relaciona los
conceptos de fuerza,
trabajo y potencia.
Completa los cinco
recuadros del esquema.
Completa entre tres y
cuatro recuadros del
esquema.
Completa dos o menos
recuadros del esquema.
1, 2 y 4
Aplica el concepto de
trabajo.
Responde los ítems 1, 2
y 4.
Responde los ítems 1 y
2.
Responde uno de los
tres ítems
3
Aplica el concepto de
potencia mecánica.
Desarrolla y fundamenta completamente el
ítem 3.
Desarrolla y fundamenta
parcialmente el ítem 3.
No desarrolla el ítem 3.
Páginas 113 a 121
Bibliografía sugerida
• Wilson, Jerry; Buffa, Anthony.
Física. Pearson Educación, México, 2003.
Capítulos 5.1 y 5.2: Trabajo.
Capítulo 5.6: Potencia.
• Tipler, Paul A.
Física preuniversitaria. Editorial Reverté, España, 2000.
Capítulos 6.1 y 6.2: Trabajo.
Capítulo 6.6: Potencia.
Páginas webs sugeridas para el docente
• En la siguiente dirección se encuentra una serie de apuntes sobre los conceptos de trabajo mecánico y su representación gráfica.
http://soko.com.ar/Fisica/trabajo_mecanico.htm
• En la página que se presenta a continuación se encuentra la definición del concepto de trabajo realizado ya sea por
una fuerza constante o por una fuerza variable y cómo influye el roce en la realización de un trabajo mecánico.
http://www.dfa.uv.cl/~jura/Fisica_I/semana_VIII_1.pdf
Trabajo y energía
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Unidad 3
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Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
Página 122
Indagación: ¿En qué condiciones un cuerpo puede
realizar un trabajo?
• Objetivo: Asociar la capacidad que tiene un cuerpo de realizar un trabajo
con el movimiento que este cuerpo posee. Reconocer que a mayor masa
del cuerpo, mayor es su capacidad de realizar trabajo.
Durante la actividad, debe guiar el planteamiento de la hipótesis por parte
de sus alumnos y alumnas. Algunas hipótesis que podrían plantear son:
a. Un cuerpo puede realizar un trabajo cuando actúa una fuerza sobre él.
b. El trabajo que puede realizar un cuerpo depende de su masa y de su
rapidez.
Es importante mencionar que ninguna hipótesis planteada por los estudiantes debe ser sancionada, sino, por el contrario, toda hipótesis es
rechazable o validable.
Resultados esperados:
Al ser mayor la altura, mayor es la rapidez que alcanza la bolita, por lo tanto
mayor será el trabajo que puede realizar. Además, a mayor masa de la
bolita, mayor es el trabajo realizado.
Página 124
¿Qué sucedería si…?
Con las preguntas planteadas se espera que los alumnos y alumnas
analicen situaciones cotidianas asociadas y las relacionen con los contenidos tratados. En este caso, la fuerza que es capaz de ejercer un cuerpo
en movimiento depende directamente de la masa de dicho cuerpo.
Página 125
Reflexionemos
En esta actividad se busca que los estudiantes puedan aplicar los
conceptos estudiados a una situación en particular, como por ejemplo los
accidentes de tránsito. Es importante crear conciencia acerca de los daños
que puede producir el exceso de velocidad al no respetar las leyes del
tránsito. Se sugiere realizar la actividad en grupos de tres o cuatro integrantes para que puedan discutir acerca del tema.
Página 126
Actividad 5: Energía que depende de la posición
• Objetivos: Determinar que la altura inicial de la bolita incide directamente
sobre la rapidez alcanzada por esta al llegar a la arena.
Inferir que a mayor altura inicial, mayor es el trabajo que puede realizar un
cuerpo al llegar al suelo.
• Resultados esperados:
Los alumnos y alumnas deben notar que a mayor altura mayor es la profundidad a la que se detiene la bolita en la arena, por lo tanto, esto indica
que la fuerza que se ejerce es mayor. Aplicando los contenidos deben
concluir que la fuerza que la bolita puede aplicar dependerá tanto de
la masa de ella como de la rapidez que puede alcanzar en el momento
previo al impacto.
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Unidad 3
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Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
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Actividad 6: Acumulando energía en un resorte
• Objetivos: Observar que la compresión del resorte es capaz de
producir un movimiento sobre un cuerpo que se encuentra junto a él.
Inferir que al comprimir un resorte se acumula energía.
• Resultados esperados:
Los estudiantes deben asociar la compresión del resorte con la
capacidad de este de producir un trabajo, por consecuencia identificar
que hay una energía acumulada que es liberada al soltar el resorte. Esta
capacidad debe ser asociada con la energía potencial, es decir la
facultad de producir un movimiento.
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Actividad 7: Transformando energías
• Objetivos: Observar la transformación de energía cinética a
energía potencial.
Analizar que la energía que posee un cuerpo puede manifestarse de
maneras diferentes en un mismo movimiento.
• Resultados esperados:
Los alumnos y alumnas deben observar que al aplicar una fuerza sobre
el objeto, este adquiere energía cinética; pero esta energía del
movimiento disminuye para transformarse en energía potencial, ya
que a medida que disminuye la rapidez aumenta la altura. Es importante hacer notar que la energía cinética del cuerpo no se pierde sino
que se transforma en energía potencial. Finalmente, esta energía
potencial vuelve a transformarse en energía cinética.
Página 129
Imagen: Relación entre energía cinética y energía ponencial
En la imagen se dan valores para la energía cinética y la energía
potencial en diferentes puntos de la trayectoria. Es importante hacer
notar que la energía potencial puede ser negativa ya que dependerá
del punto de referencia que se tome como origen. Se sugiere que a
partir del mismo dibujo se realice un ejercicio, el cual consiste en dar un
punto de altura cero (h0) diferente (puede ser la altura mínima o la
máxima) y que los alumnos y alumnas determinen los valores de
energía cinética y de energía potencial en los puntos dados.
Página 130
Interactividad
En la animación, se observa el comportamiento de la energía estudiada
en la actividad anterior. En esta animación se observa un resorte comprimido, el cual al soltarse lanza un cuerpo hacia arriba, alcanza su altura
máxima y luego, al caer, vuelve a comprimir el resorte. Se relaciona
entonces la energía potencial elástica, la energía cinética y la energía
potencial gravitacional.
Trabajo y energía
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Unidad 3
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Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
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Actividad 8: Pérdida de energía
• Objetivo: Determinar que la energía se conserva o no, dependiendo de
la fuerza que actúe sobre el cuerpo.
• Resultados esperados:
Los alumnos y alumnas deben analizar las fuerzas que actúan en cada
situación y determinar de qué forma influyen en el movimiento. A partir
de esto, deben identificar que hay fuerzas, como el peso, que permiten la
conservación de la energía, y fuerzas como el roce, que producen una
pérdida de energía en el cuerpo.
Página 134
Conexión con la tecnología
En esta sección se hace referencia el péndulo balístico. Se sugiere hacer
el diagrama de dicho péndulo para observar gráficamente la aplicación
de la conservación tanto del momentum como de la energía.
Ampliación de contenidos
Tasa metabólica
La energía la podemos medir en joules o en calorías, (1 cal = 4.18 J). Pero, en las tablas con datos sobre alimentos y
nutrición encontramos que siempre aparece la energía medida en Kcal. Es decir, obtenemos energía de los alimentos
para ser transformada por nuestro organismo.
La energía que contienen los alimentos es energía química, la cual utilizamos para realizar trabajo y generar calor. La tasa
metabólica, indica la rapidez con que se consume esta energía química y se transforma en calor y trabajo, por lo cual, se
mide en watts. Los estudios demuestran que cuando una persona sigue un régimen muy bajo en calorías el cuerpo
reduce automáticamente su tasa metabólica para compensar la disminución de la energía ingerida. Entonces, cuando se
aumenta la alimentación nuevamente, la menor tasa metabólica produce un rápido aumento de peso. Por lo tanto, para
producir una diferencia entre la energía consumida y la utilizada, lo óptimo es aumentar la actividad física para así
aumentar el metabolismo.
Página 136
Síntesis y evaluación de proceso
Ítem
Criterio de logro
Logrado
Esquema
Clasifica y relaciona las
distintas formas de
energía mecánica.
Completa los ocho
recuadros del esquema.
Completa entre seis y
cinco recuadros del
esquema.
Completa cuatro o
menos recuadros del
esquema.
Aplica el principio de
conservación de la
energía.
Responde los ítems 1
y 2.
Responde uno de los
dos ítems.
No responde ninguno
de los ítems.
1y2
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Unidad 3
Medianamente logrado
Por lograr
Unidad 3
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Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
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Ciencia-Tecnología-Sociedad: Energía del viento
Se sugiere como complemento a esta lectura que los alumnos y
alumnas investiguen sobre distintos tipos de energías renovables y
la viabilidad de ser implementadas en nuestro país. Además
deben plantear las ventajas y desventajas de utilizar este tipo de
plantas generadoras.
Páginas 122 a 137
Bibliografía sugerida
• Wilson, Jerry; Buffa, Anthony.
Física. Pearson Educación, México, 2003.
Capítulos 5.3 a 5.5: Energía.
• Tipler, Paul A.
Física preuniversitaria. Editorial Reverté, España, 2000.
Capítulos 6.1 a 6.4: Energía y conservación de la energía.
Páginas webs sugeridas para el docente
• En la siguiente dirección encontrará un problema de dos esquiadores que deben atravesar desde un punto A a un
punto B por diferentes caminos en los cuales existe fuerza de roce. Se observa la animación de la situación distinguiendo la acción de una fuerza no conservativa.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/valle/valle.htm
• En la dirección que se encuentra a continuación se observa una animación donde una masa comprime un resorte y
debido a esto alcanza una cierta altura. Esta animación puede realizarse con o sin roce, cambiando el valor de este y
de la constante del resorte.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/bucle/bucle.htm
• En esta dirección se encuentran los contenidos referentes a trabajo, potencia y energía. Los temas se seleccionan
según un índice lateral y cuenta con una evaluación final referente a los contenidos.
http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/trabajo/indice_trapoenedinewton.htm
Páginas 138 a 139
Infografía
• En estas páginas encontrará gráficamente un esquema representativo
de toda la unidad de trabajo y energía, de tal forma que podrá repasar
rápidamente gran parte de los contenidos vistos.
• Línea de tiempo: Esta línea de tiempo histórica contiene una serie de
personajes que realizaron aportes fundamentales al tema tratado en
esta unidad.
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Unidad 3
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Página 58
Orientaciones metodológicas
Trabajo y energía
Páginas 140 a 142
Evaluación final
La evaluación sumativa consta de tres secciones:
a. ¿Cuánto avancé? Destinada a propiciar un proceso de retroalimentación.
b. Comprendo: Una serie de ejercicios y preguntas que abordan
habilidades como: observar, describir, inferir, identificar.
c. Analizo y aplico: Estas secciones apuntan a trabajar habilidades de
orden superior.
Criterio de logro
Logrado
Identifica la conservación
del momentum en
distintas situaciones.
Responde correctamente
los ítems 1 y 2 (página 140),
el ítem 7 (página 141), y el
ítem 10 (página 142).
Responde correctamente
dos ítems.
Responde correctamente
solo un ítem.
Explica el concepto de
energía en función de la
capacidad de realizar
trabajo.
Responde correctamente el
ítem 3 (página 140), y los
ítems 9 y 11 (página 142).
Responde correctamente
dos ítems.
Responde correctamente
solo un ítem.
Analiza distintas situaciones donde se conserva
o no la energía mecánica.
Responde correctamente
los ítems 4 y 5 (página 141)
e ítem 8 (página 142).
Responde correctamente
dos ítems.
Responde correctamente
solo un ítem.
Analiza gráficos para identificar qué ocurre en un
movimiento.
Responde correctamente el
ítem 6 (página 141), y el
ítem 10 (página 142).
Responde correctamente
sólo un ítem.
No responde ninguno de
los dos ítems.
58
Unidad 3
Medianamente logrado
Por lograr
Unidad 3
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Evaluación complementaria - Proyecto científico
Material fotocopiable
¿Cuánto trabajo realiza el aire en una caída?
Antecedentes
La conservación de la energía se produce en un sistema ideal, sin la presencia de fuerzas no conservativas
como el roce. Cuando soltamos un cuerpo hay una interacción con el aire, por lo que estamos en presencia
de una fuerza externa y la energía del cuerpo no se conserva. ¿Podemos relacionar un caso real con un
caso ideal? ¿Se puede calcular la energía que disipa el contacto con el aire?
Objetivo
Determinar la disipación de la energía producto de la interacción con el aire.
Planificación
En la planificación debes indicar cuál será el procedimiento a seguir y los materiales que utilizarás. Además
debes calcular el tiempo que emplearás en la realización del proyecto. Las siguientes preguntas serán de
ayuda para realizar la planificación de tu trabajo:
¿De qué forma podrás calcular el trabajo con el aire?
¿Necesitarás la utilización de alguna ecuación?, ¿cuáles?
¿Qué materiales necesitarás para realizar el proyecto?
¿Cuáles son las condiciones necesarias para la realización de la actividad?
Ejecución
Una vez planificado el trabajo de investigación estás en condiciones de realizarlo. Debes llevar un registro
detallado de tus procedimientos, observaciones, datos que puedas tomar para utilizarlos posteriormente
en el análisis.
Resultados
Escribe un informe detallando el procedimiento utilizado, qué inconvenientes hubo, qué cosas no habías
considerado, cuáles fueron los datos que tomaste y cómo los trabajaste. Justifica tus observaciones y
resultados obtenidos analizando el procedimiento y los cálculos que realizaste.
Evaluación
Al finalizar el proyecto, es importante que evalúes cada etapa para descubrir qué cosas se plantearon bien y
cuáles fueron los puntos débiles de este trabajo, para así poder mejorarlos en un futuro proyecto científico.
Trabajo y energía
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Unidad 3
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Evaluación sumativa complementaria
Material fotocopiable
I. Marca la alternativa correcta.
1. Una persona en reposo se encuentra en patines sobre una superficie sin roce y sostiene una caja en sus
manos. Lanza la caja con una rapidez v. ¿Cuál de las siguientes alternativas es correcta luego del lanzamiento de la caja?
A. La persona se moverá con la misma rapidez con que se lanzó la caja.
B. La persona permanecerá en reposo.
C. La persona adquiere un momentum lineal de igual magnitud al de la caja pero en sentido contrario.
D. La persona adquiere un momentum lineal idéntico al de la caja.
E. La persona se moverá en igual sentido que la caja.
2. ¿En cuál de las siguientes situaciones hay un trabajo mecánico realizado?
A. Un niño carga su mochila llena de libros.
B. Un carro se mueve con velocidad constante por una superficie horizontal sin roce.
C. Una persona sostiene una caja en su mano sin moverse.
D. Un señor camina por la calle llevando un bolso pesado.
E. Una niña levanta un lápiz del suelo hasta la mesa.
3. Pablo, Felipe y Susana discuten acerca de los principios de conservación. El planteamiento de cada
uno es:
Pablo: Si sobre un sistema no hay fuerzas externas actuando, entonces el momentum total del sistema
se conserva.
Felipe: Cuando actúa el roce sobre un cuerpo en movimiento, no se conserva la energía mecánica.
Susana: Siempre que se conserva la energía se conserva también el momentum.
¿Cuál o cuáles de los planteamientos están correctos?
A. Solo el de Pablo
B. Solo el de Felipe
C. El de Pablo y Felipe
D. El de Felipe y Susana
E. Todos son correctos
4. ¿Qué es la potencia?
A. Rapidez con que se produce un cambio de energía.
B. Rapidez con que se ejerce una fuerza.
C. Capacidad de realizar trabajo debido al movimiento.
D. Altura máxima que alcanza un cuerpo en movimiento.
E. Relación entre masa y velocidad.
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Unidad 3
Unidad 3
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Evaluación sumativa complementaria
Material fotocopiable
II. Responde las siguientes preguntas de desarrollo
1. Explica qué relación existe entre el trabajo y la energía.
2. Explica qué es una fuerza conservativa y qué es una fuerza no conservativa.
3. ¿Bajo qué condiciones una fuerza no realiza trabajo? Explica.
4. Si sobre un objeto el impulso es nulo, ¿será nulo también el momentum lineal? Explica.
5. Describe bajo qué condiciones la energía mecánica de un cuerpo es constante.
III. Análisis
1. Un objeto de masa M es lanzado hacia arriba con rapidez V. Despreciando la resistencia del aire, ¿con qué
rapidez deberá lanzarse otro objeto de masa 2M para que alcance la misma altura del primero? Justifica tu
respuesta utilizando las ecuaciones.
2. Una manzana de 200 g que se encuentra en reposo es atravesada por una flecha de masa 300 g. Si la
rapidez de la flecha antes del impacto es de 50 m/s, ¿cuál será la rapidez con que se mueve el conjunto?
3. Un niño de masa 40 kg se encuentra en un resbalín de altura 2 m. Si la rapidez con que llega al suelo es de
2 m/s, ¿cuál es el trabajo realizado por la fuerza de roce? (Considera g = 10 m/s2).
4. Un ascensor desciende con velocidad constante. Realiza los gráficos de: energía cinética vs. tiempo; energía
potencial vs. tiempo y energía mecánica vs. tiempo.
5. Una persona levanta un libro verticalmente con velocidad constante hasta una altura de 1 m realizando un
trabajo de 15 J. ¿Cuál será la magnitud del trabajo realizado por el peso?
Trabajo y energía
61
Unidad 4ok
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Página 62
UNIDAD
4
Tierra y Universo
Objetivos Fundamentales Verticales
1. Reconocer la importancia de las leyes físicas formuladas por Newton y Kepler para realizar predicciones
en el ámbito astronómico.
2. Comprender la importancia científica y cultural de los modelos cosmológicos geocéntrico y heliocéntrico.
3. Reconocer los elementos fundamentales de las investigaciones científicas, en casos concretos de investigaciones que sustentan los conocimientos del nivel.
4. Procesar datos con herramientas conceptuales apropiadas y elaborar interpretaciones de datos en
términos de las teorías y conceptos científicos del nivel.
Contenidos Mínimos Obligatorios
1. Aplicación de las leyes de Kepler y de la ley de gravitación universal de Newton para explicar y hacer
predicciones sobre la dinámica de pequeñas y grandes estructuras cósmicas (planetas, estrellas, galaxias,
etc.).
2. Reconocimiento de algunas evidencias geológicas y astronómicas que sustentan las teorías acerca del
origen y evolución del Sistema Solar.
Aprendizajes Esperados
1. Comprender la importancia científica y cultural de los modelos cosmológicos geocéntrico y heliocéntrico.
2. Comparar distintos modelos cosmológicos relativos al Sistema Solar.
3. Reconocer la importancia de las leyes físicas formuladas por Kepler y Newton para realizar predicciones
astronómicas.
4. Aplicar las leyes de Kepler y Newton y comprobar su valor predictivo.
5. Reconocer los elementos fundamentales de investigaciones astronómicas.
6. Interpretar datos sobre el movimiento de los planetas.
62
Unidad 4
Unidad 4ok
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Página 63
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Contenidos específicos
•
•
•
•
•
•
•
•
•
La observación astronómica.
Modelos cosmológicos antiguos.
Órbitas planetarias.
Leyes de Kepler.
Ley de gravitación universal.
Efectos terrestres de la gravitación.
Satélites naturales.
Gravedad en grandes estructuras.
Visión actual del Sistema Solar.
Objetivos Fundamentales Transversales
1. Aceptación y valoración de la diversidad etaria, cultural, socioeconómica, de género, condición física,
opinión u otras.
2. Respeto a la vida, conciencia de la dignidad humana y de los derechos y deberes de todas las personas.
3. Preservación de la naturaleza y cuidado del medioambiente.
4. Desarrollo de habilidades de pensamiento.
Esquema conceptual de la unidad
La observación
astronómica
Modelos
cosmológicos
Órbitas
planetarias
Primera
ley de Kepler
Segunda
ley de Kepler
Tercera
ley de Kepler
Estructuras
cósmicas
Sistema Solar
Efectos de la
gravitación
Ley de
gravitación
universal
Ap
O
O
Tierra y Universo
63
Co
Ci
64
Unidad 4
Gravitación
Leyes de Kepler
5. Reconocer la importancia de la ley de
gravitación
universal formulada
por Newton.
4.1 Aplican la primera
ley de Kepler y las
propiedades de la
elipse para
describir la órbita
de planetas.
4. Aplicar las leyes de
Kepler y comprobar
su valor predictivo.
5.1 Asocian la ley de
gravitación
universal a
movimientos planetarios y de otras
estructuras del
4.2 Aplican la tercera
ley de Kepler.
3.1 Relacionan el
movimiento de los
planetas con las
leyes de Kepler
3. Reconocer la importancia de las leyes
físicas formuladas
por Kepler.
2.1 Comparan las
distintas órbitas
planetarias.
1.2 Identifican el
modelo
heliocéntrico.
1.1 Identifican el
modelo
geocéntrico.
Indicadores
de evaluación
6
6
6
Tiempo
(horas)
• Dos metros de hilo
de volantín.
• Tres gomas.
• Huincha de medir.
• Esquema gráfico
• Hojas de papel
blanco.
• Un lápiz grafito.
• Alfileres.
• Cartón.
• Tabla 1 (pág. 156).
• Un transportador.
• Una bombilla de
bebida.
• Un peso de plomo.
• Hilo.
• Una brújula.
Recursos didácticos
Evaluación
diagnóstica:
páginas 146 y 147.
Evaluación sumativa:
Evaluación final:
páginas 186-188.
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
página 162.
Evaluación sumativa:
Evaluación final:
páginas 186-188.
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
página 157.
Evaluación
diagnóstica:
páginas 146 y 147.
Evaluaciones
10:48
2. Comparar distintos
modelos cosmológicos relativos al
Sistema Solar.
1. Comprender la
importancia científica y cultural de los
modelos cosmológicos.
Aprendizajes
Esperados
16/8/10
Modelos cosmológicos
Contenidos
Unidad 4ok
Página 64
Planificación unidad 4
Tierra y Universo
8.1 Identifican
hipótesis.
8. Reconocer los
elementos fundamentales de investigaciones astronómicas.
8.2 Aplican algunas
etapas del
procedimiento
científico.
7.1 Extraen información a partir de
tablas.
7. Interpretar datos
sobre el movimiento de los planetas.
Actividad 4
(pág. 172).
• Tabla 2 (pág. 178).
Evaluación final:
páginas 186-188.
Evaluación sumativa:
Evaluación formativa:
Integrando
conocimientos:
páginas 174 y 183.
10:48
6.1 Aplican la ley de
gravitación para
cálculo de fuerzas
entre cuerpos.
5.2 Integran la ley de
gravitación con la
visión actual del
Sistema Solar.
Universo.
16/8/10
Indagación
científica
(integrado en los
contenidos de la
unidad).
6. Aplicar la ley de
gravitación
universal y
comprobar su valor
predictivo.
Unidad 4ok
Página 65
Planificación unidad 4
Tierra y Universo
Tierra y Universo
65
Unidad 4ok
16/8/10
10:48
Página 66
Orientaciones metodológicas
Orientaciones generales de la unidad
La unidad Tierra y Universo comienza con un enfoque histórico, para que los alumnos y alumnas conozcan la
evolución del pensamiento científico. Asimismo , se proponen actividades orientadas a que se den cuenta de la
importancia de la observación y de una adecuada recopilación de datos. En la unidad hay varios recursos que el
docente puede utilizar para incentivar el pensamiento científico de los estudiantes, un ejemplo son las variadas
actividades de análisis de tablas y datos que se presentan. Un eje transversal en la asignatura es el desarrollo de
habilidades propias del método científico; para ello las actividades e indagaciones propuestas en la unidad se
orientan a ese objetivo.
Preconceptos más frecuentes
• Conceptos aristotélicos
Es importante que el profesor detecte y aclare ciertos conceptos aristotélicos persistentes en los estudiantes,
como por ejemplo:
a. Los cuerpos más pesados caen más rápido: Se debe señalar que todo cuerpo cae a la Tierra con la misma
aceleración.
b. Las fuerzas producen movimiento: Hay que aclarar que no en todas las situaciones las fuerzas producen
movimiento. Es más preciso decir que las fuerzas modifican el estado de movimiento de los cuerpos, ya que
un cuerpo se puede mover, sin que sobre él actúe una fuerza.
Página 145
Actividad inicial
Objetivo: El objetivo de esta actividad es que los estudiantes relacionen una serie de imágenes con sus conocimientos previos sobre el
Sistema Solar, los movimientos de la Tierra y de las estrellas. Pídales que
trabajen en grupos de dos o tres alumnos y que registren sus respuestas en sus cuadernos.
Páginas 146 y 147
Evaluación diagnóstica
En ella se evalúan los conocimientos y habilidades de los alumnos y alumnas respecto a:
a.
b.
c.
d.
e.
Relacionar la astronomía con las matemáticas.
Reconocer las causas del movimiento de las estrellas.
Identificar elementos del Sistema Solar.
Explicar los movimientos de la Tierra.
Reconocer la importancia de una observación adecuada.
Ítem
Criterio de logro
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Esquema
Relaciona fenómenos
astronómicos con los
movimientos de la
Tierra.
Responde
correctamente los
ítems 1, 4, 5, 6 y 7.
Responde tres de los
cinco ítems.
Responde
correctamente menos
de tres ítems.
2y3
Reconoce elementos
del Sistema Solar y del
Universo.
Responde
correctamente los
ítems 2 y 3.
Responde
correctamente un ítem.
No responde
correctamente ningún
ítem.
66
Unidad 4
Unidad 4ok
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Página 67
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 148
Indagación inicial: ¿Cómo determinar la posición de una
estrella en el cielo?
Esta actividad tiene como objetivo que los alumnos y alumnas valoren la observación como una etapa fundamental en el
método científico, a partir de la construcción de un sencillo aparato. Es importante que comprendan que una buena observación no depende solamente de manipular un aparato sofisticado, sino que hay otras cualidades, como la paciencia, la
objetividad, la claridad y el registro de los datos, que hacen posible que una observación sea adecuada para plantear
hipótesis a partir de ella.
Las coordenadas que los estudiantes deberían medir para ubicar una determinada estrella serían: el ángulo de altura de la
estrella en la bóveda celeste (el que mide el transportador), la hora en que se observa y el punto cardinal (si se hace una
prolongación vertical de la estrella al horizonte, este último se puede determinar con una brújula).
Una vez que sus estudiantes logren ubicar una estrella, puede orientarlos con sugerencias experimentales, de modo que
sea más eficiente la observación del fenómeno y que noten que entre un día y otro, algunas medidas no serán las mismas,
explíqueles que esto se debe al movimiento de la Tierra y de los astros, si se trata de un planeta.
Es importante mencionar que ninguna de las hipótesis planteadas por el estudiante debe ser sancionada, sino hacer notar
que cualquier hipótesis depende de la experimentación para ser rechazada o validada.
Página 149
Conexión con la arquelogía
Comente con sus alumnos y alumnas que el conocimiento astronómico no
se trata de una exclusividad del pensamiento occidental, sino de una
curiosidad humana de todas las épocas. Casi todos los pueblos de la
antigüedad, o aquellos que viven aislados, han construido una cosmovisión para intentar explicar el rol de los astros en el Universo, sus
movimientos y sus causas. Explique que muchas de esas cosmovisiones
tienen la magia y lo sobrenatural como fundamento, y que el pensamiento científico ha permitido observar sin prejuicios los fenómenos naturales.
Página 150
¿Qué sucedería si…?
El objetivo de la sección es que las alumnas y alumnos piensen en el modelo
de Ptolomeo, pues si todas las esferas avanzaran con la misma velocidad,
parecería que se trata de una sola, con cuerpos de distinta luminosidad en ella.
Página 152
Investigación científica: ¿Qué tipo de órbita sigue la Tierra
alrededor del Sol?
• Objetivo: Dibujar elipses de distinta excentricidad.
• Resultados esperados:
Los alumnos y alumnas deben dibujar elipses, alejando y acercando los
alfileres. Se espera que comprendan que pueden relacionar las curvas
dibujadas con distintas órbitas de los planetas.
La pregunta c está orientada a que relacionen el plano del papel con la
eclíptica, que es el plano que contiene a los planetas en el Sistema Solar.
Mencione a los estudiantes otro tipo de curvas: parábolas, hipérbolas,
círculos, y discutan cuáles de ellas podrían servir de órbitas. Aproveche de
plantearles la pregunta:¿cuáles son las causas del movimiento planetario?
Tierra y Universo
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Unidad 4ok
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10:48
Página 68
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 153
Ten presente que
Mencione a sus estudiantes que el mundo conocido se ha ido ampliando
a través de la historia del pensamiento, y la ciencia moderna nos ha
permitido conocer y comprender estructuras cósmicas ubicadas a millones
de años luz de nuestro planeta.
Página 155
Actividad 1: Diferencia entre elipses
• Objetivo: Diferenciar elipses de distinta excentricidad.
• Resultados esperados.
Se espera que los estudiantes descubran por sí mismos, que al cambiar
el ángulo con que se observa un círculo, este se presenta como una
elipse, que puede ser más o menos “alargada”. Esta propiedad es la
excentricidad de la elipse, conocimiento que se formaliza a continuación de la actividad.
Página 155
Ten presente que
Mencione a sus alumnas y alumnos las curvas que pertenecen a la familia
de las cónicas, llamadas así porque corresponden a distintas secciones de
un cono. Es una buena oportunidad para hablar sobre las conexiones
de las matemáticas con la Física, puede darles como tarea investigar sobre
el tema.
Página 156
Actividad 2: Excentricidad en el Sistema Solar
• Objetivo: Reconocer las cualidades de distintas órbitas, según su
excentricidad.
• Resultados esperados:
a. Los alumnos y alumnas reconocen que si el valor de la excentricidad es más cercano a cero, la órbita se asemeja más a un círculo.
b. Al ser más excéntrica la órbita, las distancias a la estrella central
serían más variables, lo que produciría grandes cambios de temperatura para distintas estaciones.
c. Los estudiantes aplican la primera ley de Kepler y la definición de
excentricidad de la página 155.
d. Las alumnas y alumnos reconocen que la mayor diferencia entre
afelio y perihelio lo tiene el cuerpo que posee una excentricidad
mayor, en este caso correspondería al cometa Halley.
e. Los estudiantes asocian la diferencia de luminosidad de los planetas
en distintas épocas con su distancia a la Tierra; entonces el más
excéntrico presentará mayores variaciones, en este caso es Marte.
68
Unidad 4
Unidad 4ok
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Página 69
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 156
Conceptos clave
Los estudiantes conocen los conceptos que aparecen (asteroides, cometas
y satélite natural), porque los aprendieron en grados anteriores o bien
por la divulgación científica. Es interesante que el docente relacione
aquellos cuerpos dentro del contexto del Sistema Solar, que es el objetivo
de estudio.
Página 157
Ítem
Criterio de logro
Síntesis y evaluación de proceso
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Esquema
Reconoce los autores
intelectuales de los
principales modelos
históricos del Sistema
Solar.
Completa cinco
recuadros del esquema.
Completa entre cuatro y
tres recuadros del
esquema.
Completa menos de tres
recuadros del esquema.
1y4
Explica la primera ley
de Kepler.
Responde correctamente los ítems 1 y 4.
Responde correctamente un ítem.
No responde correctamente ningún ítem.
2y3
Responde correctaReconoce la
mente los ítems 2 y 3.
importancia de la
astronomía de posición.
Responde correctamente un ítem.
No responde correctamente ningún ítem.
Página 158
¿Qué sucedería si…?
Las preguntas contenidas en esta sección apuntan a que las alumnas y
alumnos recuerden o se enteren que la velocidad de la luz es la velocidad
límite en el Universo. Seguramente, algunos estudiantes podrían pensar
que un cuerpo se puede mover a velocidades infinitamente altas, entonces
pregunte: ¿de dónde obtendría energía ese cuerpo? Es importante que
sepan que la velocidad de la luz en el vacío se ocupa como una medida en
astronomía, esta es el año-luz, que es la distancia que recorre la luz en un
año, a través del espacio.
Página 158
Interactividad
El link presenta un applet Java, que sirve para explicar la primera y la
segunda ley de Kepler. Permite dar valores a la excentricidad de las
elipses de las órbitas y también seleccionar órbitas de planetas del
Sistema Solar. La segunda ley también se puede explicar, por ejemplo,
coloreando las áreas barridas por el planeta en tiempos iguales.
Tierra y Universo
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Unidad 4ok
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Página 70
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 159
Ten presente que
Esta sección tiene como propósito que los alumnos y alumnas comprendan que si bien la tercera ley de Kepler está concebida a partir de los
planetas, es porque en su época, aquellos eran los objetos astronómicos
más interesantes de observar. Esta ley de Kepler (y todas) es una consecuencia de la gravitación universal que se estudia a partir de la página 164,
pero es conveniente que desde ya asocien la tercera ley con otros cuerpos
del Sistema Solar.
Página 159
Conceptos clave
Se trata de términos que los estudiantes necesitan conocer para
comprender a cabalidad el texto de contenido presentado en la página.
Puede aprovechar la oportunidad para repasar algunos conceptos de
geometría y comentar cómo Platón los estudió con entusiasmo e incluso
los llegó a relacionar con los elementos conocidos en su época (fuego,
aire, agua, tierra).
Página 160
Ejemplo resuelto: Determinando el radio orbital de Urano
Aunque no es recomendable transformar la resolución de problemas
de física en mero cálculo, el ejemplo presentado grafica la manera de
utilizar la tercera ley de Kepler. Es una buena oportunidad para que la
profesora o profesor desarrolle el cálculo en la pizarra, y de esa manera
evaluar los conocimientos algebraicos o dificultades más frecuentes
que encuentren sus estudiantes.
Página 161
Ciencia-Tecnología-Sociedad: Encuentran exoplaneta similar
a la Tierra
Esta lectura científica está planteada como una ampliación de contenidos, a partir del tema desarrollado en las páginas anteriores. Puede
aprovechar la oportunidad de la lectura para que las alumnas y
alumnos pregunten sobre los términos o ideas que no comprenden, y
que pueden ser respondidas frente a todo el curso para instaurar un
diálogo. Se sugiere organizar a los estudiantes en pequeños grupos
para responder las preguntas que están al pie de página. La última
pregunta tiene como objetivo hacerlos pensar en una ley que gobierne
a todos los cuerpos del Universo, a modo de anticipar la ley de gravitación universal. Es conveniente que esta última pregunta se discuta
con el curso en pleno.
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Unidad 4
Unidad 4ok
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Página 71
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 162
Ítem
Criterio de logro
Síntesis y evaluación de proceso
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Esquema
Relaciona el movimien- Responde correctato de los planetas con mente y de forma
las leyes de Kepler.
completa el esquema.
Responde correctamente solo dos cuadros
del esquema.
No responde correctamente ningún cuadro
del esquema, o
solamente uno.
1a y 1c
Aplica la primera ley de Responde correctaKepler y las
mente el ítem 1a y 1b.
propiedades de la
elipse para describir la
órbita de planetas
Responde
correctamente uno de
los dos ítems.
No responde ninguno
de los dos ítems.
1c, 2 y 3
Aplica la tercera ley de
Kepler.
Responde solo dos de
los ítems.
Responde solamente un
ítem o ninguno.
Responde
correctamente los
ítems 1c, 2 y 3.
Así aprendo mejor: El objetivo de las preguntas propuestas al estudiante es que participe en su proceso de aprendizaje, por eso es importante que el docente insista en que los alumnos y alumnas respondan esas preguntas.
Página 163
Indagación: ¿Existe alguna fuerza que origine el giro de
un cuerpo?
• Objetivo: El objetivo de esta actividad es que las alumnas y alumnos comprendan que para que exista un movimiento circular uniforme es
necesaria la existencia de una fuerza central. Por tanto, lo más importante
es asociar aquello con el movimiento de los planetas, a manera de introducir la ley de gravitación universal.
Tanto la actividad como las preguntas que se plantean a los estudiantes
están orientadas a que intuyan cualitativamente que la fuerza aumenta
con la masa y varía con la distancia.
• Resultados esperados:
a. Los estudiantes notan que la fuerza ejercida para mantener girando
un cuerpo es hacia el centro de la circunferencia, es decir, la mano del
alumno o alumna.
b. Primero, la goma ocupa más tiempo para dar una vuelta completa,
pero es necesaria una mayor fuerza para mantenerla en movimiento
continuo. Esto es opuesto a lo que pasa con la fuerza gravitatoria (la
fuerza disminuye con la distancia), pero el docente puede relacionarlo,
cuando corresponda, con la variación que sufre en esta actividad.
c. Los estudiantes notan que la fuerza necesaria es mayor, en este caso,
se puede relacionar directamente con lo que ocurre (más adelante),
con la ley de gravitación universal.
d. Los alumnos y alumnas relacionan la mano con la estrella y la goma
con el planeta.
Es importante mencionar que ninguna de las hipótesis iniciales debe ser
sancionada, sino poner énfasis en el método científico como un sistema
de verificación o descarte de ideas.
Tierra y Universo
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Unidad 4ok
16/8/10
10:48
Página 72
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 164
¿Qué sucedería si…?
Esta sección tiene como objetivo desarrollar el pensamiento divergente. El
texto de esta página en particular tiene como objetivo que los estudiantes
piensen qué sucedería con las grandes estructuras cósmicas si de pronto
se repelieran: ¿se alejarían todas las partículas entre sí, o se formarían otros
tipos de estructuras?
Página 165
Ten presente que
La profesora o profesor puede explicar la diferencia entre la cinemática, que
estudia las características del movimiento, y la dinámica, que se ocupa de
las causas de aquellos; de manera similar, las leyes de Kepler describen
“cómo” se mueven los planetas, mientras que la ley de Newton explica
la causa.
Página 165
Conexión con la geofísica
Las mareas son uno de los fenómenos más visibles de la acción gravitacional entre la Tierra, el Sol y la Luna. Podría motivar a sus alumnos y
alumnas a pensar qué ocurriría con las mareas si la masa de la Luna fuese
distinta, o si se encontraran entre sí a una distancia diferente; de esa
manera puede aplicar y reforzar la ley de gravitación universal.
Página 166
Actividad 3: Caída de los cuerpos
• Objetivo: Observar que los cuerpos caen con distinta rapidez por
efecto del roce, aunque sean atraídos con la misma fuerza.
• Resultados esperados.
Los alumnos y alumnas observan que una hoja arrugada cae al suelo
antes que otra extendida, si se dejan caer desde una misma altura.
Luego, observan que las dos hojas arrugadas caen relativamente juntas
y concluyen que la oposición del aire es mayor sobre la hoja extendida,
aunque tenga igual masa que la arrugada.
Finalmente, dejan caer una bola de papel con el triple de masa que la
otra y observan que caen relativamente juntas, es decir, son afectadas
por una misma aceleración.
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Unidad 4
Unidad 4ok
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10:48
Página 73
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 166
Ten presente que
La confusión entre la masa y el peso es una de las más frecuentes entre los
estudiantes. Podría recalcar la diferencia entre ellas, o generar una
lluvia de ideas entre los estudiantes para que encuentren las diferencias
y similitudes.
Página 167
Ejemplo resuelto 2: ¿Cómo calcular la aceleración de
gravedad que actúa sobre una manzana?
A partir del clásico problema de la manzana, se calcula la aceleración de
la gravedad terrestre. Poner énfasis en que esa aceleración afecta a la
manzana o a cualquier cuerpo, haciendo la analogía con la actividad de
dejar caer papeles.
Es conveniente que utilice la pizarra para explicar en detalle la transformación de unidades hasta llegar a m/s2 ya que se trata de una de las
dificultades más frecuentes en los estudiantes.
Página 168
Conexión con la literatura
Es interesante hacer notar a las alumnas y alumnos que Julio Verne es el
fundador de la llamada “ciencia ficción”, la que tiene una larga tradición en
la literatura mundial, y en la que destacan autores como Isaac Asimov, Ray
Bradbury, Arthur Clarke, entre otros muchos. Incluso algunos han sido
científicos también. Comente a los estudiantes que muchas de las
aventuras o ficciones que han sido relatadas en ella, luego se han convertido en una realidad.
Página 169
Interactividad
La dirección muestra un video en que se realizan algunos experimentos en
microgravedad. Es probable que las direcciones cambien, pues la Web
es muy dinámica. Se recomienda hacer una búsqueda actualizada de
videos similares.
Tierra y Universo
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Unidad 4ok
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Página 74
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 169
Ciencia-Tecnología-Sociedad: ¿Cómo sería vivir sin gravedad?
En esta página de lectura científica se proponen una serie de preguntas
finales orientadas a lograr una mejor comprensión de ella. Haga énfasis
en que la ausencia total de gravedad es muy difícil de conseguir en
nuestro universo, pues todos los cuerpos materiales poseen masa,
desde las galaxias lejanas hasta la tenue materia del espacio.
Página 170
Ejemplo resuelto 3: ¿Cuánto será el peso en la Luna de un
astronauta de 80 kg?
Este ejemplo recalca la diferencia entre masa y peso, pues en el título
se menciona que su masa es de 80 kilogramos. Podría resolver el
problema propuesto en la pizarra, o bien darlo de ejercicio.
Página 172
Actividad 4: Gravitación en satélites naturales
• Objetivo: Relacionar gráficamente el tamaño, masa y fuerza gravitacional, en distintos satélites naturales.
Ponga énfasis en que para relacionar el tamaño con la masa, los
distintos cuerpos presentados en el esquema deben tener una composición similar, en este caso, una naturaleza rocosa, pues solo así
pueden hacer una similitud tamaño-masa.
• Resultados esperados:
Los alumnos son capaces de deducir, a partir del dibujo comparativo, que:
a. Con Ganímedes, por tener la masa más similar, es más probable
que se formara un sistema binario, aunque Calisto, Titán, Io, Luna,
Tritón y Europa también poseen un tamaño comparable.
b. Nuevamente Ganímedes, aunque aquello supone que todos se
situarían a la misma distancia que la Tierra.
c. Los alumnos y alumnas se dan cuenta de que Júpiter interactúa
con mayor intensidad con sus satélites.
d. Los estudiantes deducen que en Ganímedes, por el hecho de tener
la masa más parecida a la Tierra, el peso de un astronauta tendría
menos diferencia.
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Unidad 4
Unidad 4ok
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Página 75
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 174
Ítem
1, 3, 4 y 5
2
Criterio de logro
Asocia la ley de la gravitación universal a
movimientos del
Sistema Solar y otros
efectos terrestres.
Síntesis y evaluación de proceso
Logrado
Completa correctamente el esquema y
responde los ítems 1, 3,
4 y 5.
Aplica la ley de graResponde correctavitación para el cálculo
mente el ítem 2.
de fuerzas entre cuerpos.
Página 176
Medianamente logrado
Por lograr
Completa correctamente parte del
esquema y dos de los
ítems.
No completa el
esquema y responde
menos de dos ítems.
Responde parcialmente
el ítem.
No responde el ítem, o
lo hace de manera
incorrecta.
Actividad 5: Maqueta del Sistema Solar
• Objetivo: Construir una representación a escala del Sistema Solar.
Esta actividad requiere realizar cálculos de proporciones, para lo cual el
docente podría realizar un pequeño repaso en la pizarra.
• Resultados esperados:
Los alumnos y alumnas aclaran cuáles son las verdaderas proporciones
a escala de nuestro sistema y reflexionan si aquello se condice con la
imagen previa que tenían.
Página 177
Tabla 2: Información básica sobre los planetas
La tabla reúne datos actualizados del Sistema Solar. A partir de ella se
pueden realizar diferentes actividades de cálculo, identificación o clasificación. Es una oportunidad para que el docente haga notar la importancia de ordenar la información científica.
Tierra y Universo
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Unidad 4ok
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Página 76
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 177
Conexión con la música
Se hace referencia a una importante obra musical del siglo XX, cuya
inspiración se basa en los planetas. Se recomienda al docente invitar a los
alumnos a mencionar otras obras de arte que estén basadas en el
conocimiento astronómico (por ejemplo las constelaciones del pintor Joan
Miró), e invitar a los alumnos y alumnas a reflexionar sobre la belleza que
se puede encontrar en la ciencia, y en la cual muchos artistas han puesto
su atención.
Página 178
Actividad 6: Características del Sistema Solar
• Objetivo: Comparar los datos de diferentes planetas.
Extraer información de la Tabla 2 y reconocer diferencias y similitudes.
La actividad gira en torno de los datos ordenados en la Tabla 2. Se
sugiere al docente que las alumnas y alumnos trabajen en grupos y
que luego comparen sus resultados.
• Resultados esperados:
Los estudiantes deducen que se utilizan distintas unidades de medida,
pues las grandes diferencias de tiempo en la rotación y traslación de los
planetas sugiere usar escalas distintas. Aproveche de plantear a sus
alumnos y alumnas que existen instrumentos adecuados para medir
distintas magnitudes.
Los estudiantes notan las grandes similitudes y diferencias entre los
planetas, producto de comparar guiadamente la tabla, con ello se
preparan para comprender las categorías en las cuales se clasifican
ellos en las páginas siguientes.
Página 178
Conexión con la astronáutica
Cada cierto tiempo hay noticias de exploraciones extraterrestres (a satélites
o planetas). Puede motivar a sus estudiantes a que busquen noticias
relativas al tema o busquen información en la Web, de manera que
expongan sus hallazgos a sus compañeros y compañeras.
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Unidad 4
Unidad 4ok
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Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 182
Conexión con la mitología
Es importante mencionar que si bien el nombre de los planetas proviene
de la tradición griega y romana en su mayoría, todas las culturas han
establecido un imaginario con respecto al Universo, su observación y representación. Así, por ejemplo, de las 88 constelaciones existentes en la
bóveda celeste, muchas de ellas fueron bautizadas por pueblos orientales,
árabes, e incluso por marinos u otro tipo de viajeros.
Página 183
Ítem
Esquema
Criterio de logro
Síntesis y evaluación de proceso
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Reconoce las princiCompleta correctapales características de mente once recuadros
los planetas del Sistema del esquema.
Solar.
Completa correctamente entre siete y
nueve recuadros del
esquema.
Completa menos de
siete recuadros del
esquema.
1y3
Describe características Responde los ítems
específicas de los
1 y 3.
planetas.
Responde un ítem.
No responde ningún
ítem.
2y4
Reconoce la relación de Responde los ítems
un cuerpo entre su
2 y 4.
masa y gravedad.
Responde un ítem.
No responde ningún
ítem.
Páginas 184 a 185
Infografía
• En estas páginas encontrará un esquema con el Sistema Solar, en el
que se grafican las leyes de Kepler y se expone la ley de la gravitación
universal. Puede hacer notar la diferencia de excentricidad del cometa
en comparación con los planetas y la ley de las áreas aplicada a Urano.
• Línea de tiempo: En ella aparecen astrónomos, matemáticos y físicos
notables que han hecho aportes fundamentales a la actual noción de
Universo. Es conveniente que los alumnos y alumnas aporten con
nombres de más personajes que hayan hecho contribuciones importantes. También se presentan pequeños textos al lado de los retratos,
de manera de contextualizar a los personajes con la época en
que vivieron.
Tierra y Universo
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Página 78
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Páginas webs sugeridas para el docente
Las direcciones en la Web siempre están sujetas a modificaciones, sin embargo, hay algunas que por su prestigio es
más recomendable utilizar. A continuación se presentan algunas de ellas que pueden ser de utilidad para los
contenidos de la unidad.
http://www.lanasa.net/
http://www.eso.cl/
http://planetquest.jpl.nasa.gov/
http://www.astromia.com/
http://www.xtec.es/recursos/astronom/indexs.htm
http://sohowww.nascom.nasa.gov/
Páginas 186 a 188
Evaluación final
Esta evaluación consta de tres partes. Al principio y a manera de introducción, se presenta una indicación para volver a las páginas 146 y 147
y realizar nuevamente la evaluación diagnóstica. Es importante que los
alumnos y alumnas realicen el procedimiento de manera que
constaten su avance en los contenidos.
Comprendo. Se trata de una sección con preguntas abiertas, de
cálculo y alternativas, que evalúa habilidades como describir,
reconocer, comparar.
Analizo. Se trata de preguntas abiertas orientadas a desarrollar y medir
habilidades como asociar y analizar, y que requiere, en algunos casos,
del uso del lenguaje matemático.
Aplico. Se presentan situaciones en las que hay que analizar e interpretar información entregada en gráficos y esquemas.
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Unidad 4
Unidad 4ok
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Página 79
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Páginas 186 a 188
Criterio de logro
Evaluación final
Logrado
Medianamente logrado
Por lograr
Aplica la primera ley de
Kepler y las propiedades
de la elipse para describir
la órbita de planetas.
Responde correctamente
los ítems 1, 2, 3 y 4 de la
sección Comprendo.
Responde correctamente
dos de los cuatro ítems.
Responde menos de dos
ítems de la sección
Comprendo.
Aplica la tercera ley de
Kepler.
Responde correctamente
los ítems 2, 3 y 5 de la
sección Analizo y el ítem 1
de la sección Aplico.
Responde correctamente
dos ítems de la sección
Analizo y la mitad del ítem
1 de la sección Aplico.
Responde correctamente
menos de dos ítems de la
sección Analizo y menos de
la mitad del ítem 1 de la
sección Aplico.
Asocia la ley de la gravitación universal a
movimientos del Sistema
Solar y otros efectos
terrestres.
Responde de forma
correcta el ítem 5 de la
sección Comprendo y el
ítem 4 de la sección
Analizo.
Responde solamente uno
de los ítems.
No responde ninguno de
los dos ítems.
Reconoce los elementos
de la visión actual del
Sistema Solar.
Responde correctamente el
ítem 6 de la sección
Comprendo y el ítem 1 de
la sección Analizo.
Responde correctamente
un ítem.
No responde correctamente
ningún ítem.
Analiza distintas situaciones gráficas donde
aparece información
astronómica.
Responde correctamente
los ítems 1a, 1c y 1e, 2a, 2b
y 2c de la sección Aplico.
Responde correctamente
solamente tres ítems de los
mencionados.
Responde correctamente
menos de tres ítems.
Tierra y Universo
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Unidad 4ok
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Página 80
Orientaciones metodológicas
Tierra y Universo
Página 189
Proyecto científico: Día solar y día sideral: ¿cuál es
la diferencia?
El contenido del proyecto científico está orientado a que los estudiantes planifiquen una observación rigurosa sin la necesidad de
instrumentos sofisticados.
Es conveniente sugerir a los estudiantes que diseñen previamente el
instrumento y que en su construcción no empleen materiales
costosos. Por ejemplo, podrían utilizar algo similar al instrumento de la
indagación de la página 148, o una versión mejorada de aquel aparato.
También es conveniente que escojan una estrella luminosa y fácil de
ubicar, ojala que la identifiquen dentro de la constelación a la cual
pertenece.
Pídales que determinen cuáles son los errores más probables a los que
se exponen sus mediciones y que determinen de qué manera los
pueden disminuir. Sugiera a sus alumnos y alumnas que midan
durante varios días la diferencia entre el día solar y el sideral, para
disminuir errores en la medición.
Una vez que hayan determinado la diferencia entre día solar y
sideral, sugiera que comparen el valor con el encontrado por sus compañeros y que realicen una búsqueda bibliográfica para comparar
sus resultados.
Ampliación de contenidos
Día solar y sideral
El día solar medio es el utilizado para todos los asuntos cotidianos, fechas, calendarios, reloj. Se define como el lapso que
emplea el Sol en culminar dos veces consecutivas en el horizonte del observador, según un promedio anual. Dura 24
horas, lo cual equivale a 86.400 segundos.
El día sideral, en cambio, es el tiempo en que se observa una estrella dos veces en la misma coordenada, la diferencia
entre ambos es de unos 3 m 55,9 s, eso quiere decir que si hoy observamos una estrella y anotamos la hora, al día
siguiente la estrella alcanzará la misma posición unos 4 minutos antes.
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Unidad 4
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Página 81
Evaluación complementaria - Proyecto científico
Tierra y Universo
¿Cómo distinguir los planetas entre las estrellas?
Antecedentes
Entre las muchas estrellas que vemos en una noche sin nubes, sabemos que algunas son en realidad planetas.
Estos han sido estudiados desde la antigüedad por presentar un movimiento distinto, el que se puede
percibir al observar constantemente la bóveda celeste. ¿Cómo podemos distinguir los planetas de las estrellas
a simple vista?
Objetivo
Distinguir los planetas y las estrellas.
Planificación
En esta etapa debes indicar claramente los pasos que vas a seguir y de dónde vas a extraer la información necesaria para profundizar los antecedentes. Es muy útil que establezcas un cronograma asignando
un tiempo a cada uno de los pasos. A continuación se plantea una serie de preguntas que podrían
facilitar la planificación de tu proyecto.
- ¿Qué tipo de documento registra la posición de las estrellas, las constelaciones y los planetas? Intenta
conseguir uno (puedes realizar una búsqueda por Internet).
- ¿Utilizarás algún instrumento para realizar tus observaciones?, si es así, explica qué materiales necesitas
para construirlo.
- ¿Qué características poseen los planetas a simple vista, que te permitan distinguirlos? Investiga.
- ¿Son todos los planetas visibles en cualquier época del año, o tienen “temporadas”? Averigua.
Ejecución
Luego de que hayas profundizado en los antecedentes y planificado la búsqueda de planetas, estás en
condiciones de llevar a cabo tu proyecto.
Resultados
Escribe un informe en que se resuman tópicos tales como: qué planetas pudiste observar, qué tipo de
luminosidad presentaban, las horas en que son observables.
Evaluación
Al terminar el proyecto es importante que evalúes cada una de las etapas, de manera que sepas en qué
poner mayor énfasis, en caso de que te toque realizar algo similar en el futuro. También puedes realizar una
posible ampliación de tu proyecto, por ejemplo, seguir el movimiento de los planetas durante semanas o
meses, de modo que estudies su movimiento con respecto a otras estrellas o constelaciones.
Tierra y Universo
81
Unidad 4ok
16/8/10
10:48
Página 82
Evaluación sumativa complementaria
Material fotocopiable
I. Marca la alternativa correcta.
1. Explicó en detalle un modelo del Universo, en que la Tierra estaba en el centro y, girando alrededor de
ella, varias esferas concéntricas ligadas a distintos cuerpos celestes.
A. Aristarco de Samos.
B. Claudio Ptolomeo.
C. Nicolás Copérnico.
D. Johanes Kepler.
E. Galileo Galilei.
2. Es una ley física que relaciona el área recorrida por los planetas en tiempos iguales, se trata de:
A. la ley de gravitación universal.
B. la primera ley de Kepler.
C. la primera ley de Newton.
D. la segunda ley de Kepler.
E. la tercera ley de Kepler.
3. La Tierra y el Sol interactúan gravitacionalmente con una intensidad mucho mayor de la que experimentan la Tierra y la Luna, pero ambos sistemas podrían interactuar con la misma intensidad, en el caso
hipotético que:
A. la Tierra y la Luna tuvieran menos masa.
B. la Luna se encontrara más lejos que el Sol.
C. el Sol se encontrara mucho más lejos.
D. la masa del Sol fuera mucho mayor.
E. la distancia entre la Luna y la Tierra fuera mayor.
4. Dos cuerpos de diferente masa que se dejan caer desde una misma altura llegan juntos al suelo, esto se
debe a que:
A. tienen el mismo peso.
B. son del mismo tamaño.
C. experimentan igual aceleración.
D. experimentan la misma fuerza de gravedad.
E. tienen la misma densidad.
5. La fuerza de gravedad sirve para unir grandes estructuras cósmicas en distintas regiones del Universo.
Algunas de ellas son:
A. cometas y nebulosas.
B. asteroides y planetas.
C. cúmulos estelares y galaxias.
D. polvo cósmico y sistemas binarios.
E. clusters y satélites naturales.
82
Unidad 4
Unidad 4ok
16/8/10
10:48
Página 83
Evaluación sumativa complementaria
Material fotocopiable
II. Preguntas de desarrollo
1. Explica cómo describirías la posición de una estrella en el cielo.
2. ¿Qué diferencia presentan los planetas y las estrellas al ser observados a simple vista?
3. Explica cómo influye cada una de las tres leyes de Kepler y la ley de gravitación universal en el modelo
actual del Sistema Solar.
4. ¿Qué es necesario que ocurra con una nave espacial para que pueda escapar de su interacción gravitacional
con la Tierra?
5. Explica en qué consiste la teoría más aceptada sobre el origen y formación del Sistema Solar.
6. ¿Qué características debe cumplir un cuerpo para que sea considerado un planeta?, ¿y un satélite natural?
III. Análisis
1. El siguiente gráfico representa una ley física. Analízalo y
contesta las preguntas.
a. Si el eje vertical representa la fuerza, y el eje horizontal la distancia,
¿qué ocurre con la fuerza a medida que aumenta la distancia?
b. ¿Qué ocurre con la fuerza si la distancia aumenta al doble?
c. ¿Qué relación proporcional se podría establecer entre las dos
variables?
d. ¿Cuál de las leyes físicas estudiadas durante la unidad, podría ser
representada por el gráfico?
F(N)
1
1/4
1/9
1
2
3
r(m)
Tierra y Universo
83
84
Planificación
El propósito de esta actividad es que los alumnos y
alumnas puedan comprender de mejor manera la
relación existente entre la escala Celsius y la escala
Fahrenheit.
En la actividad de ejercitación se propone una serie de
preguntas de verdadero o falso acerca de la escala
Kelvin, relacionándola con las escalas Celsius y
Fahrenheit.
Habilidades cognitivas
Observar.
Explicar.
Relacionar.
Habilidades cognitivas
Comparar.
Inferir.
Relacionar.
Habilidades cognitivas
Comparar.
Inferir.
Observar.
Habilidad TIC
Recupera, guarda y organiza
información obtenida de
Internet en forma autónoma.
Habilidades cognitivas
Inferir.
Caracterizar.
Comprender que al aumentar el
movimiento de partículas
aumentará el espacio que
ocupan, produciendo un cambio
de volumen de la sustancia
Identificar que cada material
experimenta una dilatación
diferente debido a su estructura
molecular
Comprender que el comportamiento del agua en cierto
intervalo de temperatura tiene
un comportamiento diferente al
resto de las sustancias.
Describir las principales escalas
termométricas, identificando los
parámetros utilizados para
construir cada una de ellas
17
18
20
22 y 23
En esta actividad se plantean temperaturas relevantes
en el comportamiento del agua. Se sugiere tratar particularmente el punto de los 4 ºC, donde se presenta
la mayor densidad.
El objetivo de esta actividad es observar que los
distintos materiales experimentan diferentes dilataciones para un mismo cambio de temperatura.
En esta actividad se observa la proporcionalidad
existente entre el cambio de temperatura y la
dilatación o contracción que sufre el material.
Link (animación) que muestra el movimiento de
partículas para los distintos estados de la materia,
pudiéndose observar que al aumentar la temperatura
aumenta su estado de agitación y, por lo tanto, el
espacio que ocupan.
10:49
Link (documento y animación) donde es posible
observar el experimento de Joule asociando el
concepto de trabajo con cambio de temperatura.
El propósito de esta actividad es introducir el
concepto de temperatura a partir de la idea de frío y
caliente.
Descripción y sugerencias de uso
Habilidades cognitivas
Observar.
Comprender.
Relacionar.
Habilidades que desarrolla
Relacionar el concepto de temperatura con el movimiento de
partículas que forman una
sustancia.
Aprendizajes Esperados
16/8/10
14
Página
del texto
finalesok
Página 84
Planificación hipertexto Unidad 1
Temperatura y calor
El tema de profundización de la actividad es la
calorimetría, donde se observa la temperatura de
equilibrio entre cuerpos de distinta capacidad
calórica.
Habilidad TIC
Evalúa la información utilizando
los criterios específicos respecto
de la calidad de la información
electrónica.
Habilidades cognitivas
Aplicar.
Sintetizar.
Identificar que la temperatura
de dos cuerpos en contacto no
varía de manera uniforme.
Sintetizar y describir los
conceptos estudiados en el
capítulo sobre el calor.
43
45
Autoevaluación imprimible donde se presentan
preguntas de verdadero o falso y preguntas
de alternativa.
Evaluación interactiva donde las y los estudiantes
encontrarán preguntas de desarrollo y de alternativa
que desarrollarán en pantalla.
Mapa conceptual interactivo que sintetiza los contenidos tratados en la unidad.
El objetivo de esta actividad es ejercitar mediante
preguntas de alternativas los conceptos tratados en el
capítulo sobre el calor.
Habilidades cognitivas
Asociar.
Analizar.
Comprender que el flujo de calor
puede producir un cambio de
temperatura o un cambio de
fase.
40
En esta actividad, los alumnos y alumnas relacionarán
los distintos cambios de fase con la separación entre
partículas.
Habilidad cognitiva
Analizar.
Asociar el cambio de fase a un
flujo de energía con una temperatura constante
En esta animación se observa la aplicación de la
ecuación Q = m c ΔT.
El objetivo de esta actividad es observar y relacionar
la temperatura con el calor, la masa y el
calor específico.
En este link (documento y animación) se observa gráficamente la dependencia existente entre el cambio
de temperatura y el calor entregado.
Los alumnos y alumnas deben relacionar los distintos
conceptos estudiados acerca de la temperatura con
sus definiciones.
39
Habilidades cognitivas
Observar.
Inferir.
Relacionar.
Interpretar.
Habilidades cognitivas
Sintetizar.
Comprender.
10:49
Describir la dependencia de la
temperatura en función del
calor entregado, la masa y la
sustancia utilizada.
Asociar los conceptos de temperatura y calor.
Sintetizar y describir los
conceptos estudiados en el
capítulo de temperatura.
16/8/10
29, 30 y
31
26
finalesok
Página 85
Planificación hipertexto Unidad 1
Temperatura y calor
Planificación
85
86
Planificación
En esta actividad los alumnos y alumnas deberán
trazar los gráficos según la situación de movimiento
que se propone inicialmente.
Habilidad TIC
Evalúa la información utilizando
los criterios específicos de la
calidad de la información
electrónica.
Habilidades cognitivas
Relacionar.
Interpretar.
Habilidades cognitivas
Analizar.
Interpretar.
Aplicar.
Comprender el concepto de aceleración como la variación de
velocidad por unidad de tiempo.
Caracterizar un movimiento
según su velocidad ya sea
constante o variable.
Describir el comportamiento
tanto de la velocidad como del
desplazamiento para un
movimiento con aceleración
constante.
Describir un movimiento a partir
de la interpretación de gráficos.
66
70
72 y 73
74
Habilidades cognitivas
Relacionar.
Aplicar.
En el link (documento) se entrega información acerca
de la cinemática como rama de la Física. Se proponen
preguntas para que el o la estudiante trabaje con el
texto.
Habilidades cognitivas
Asociar.
Comparar.
Inferir.
Analizar la diferencia existente
entre rapidez media y velocidad
media.
62
En esta animación interactiva, los alumnos y alumnas
podrán optar por un MRU o un MRUA. Se observará
para cada caso la posición del cuerpo por unidad de
tiempo.
En la actividad el o la estudiante podrán observar el
comportamiento gráfico para la posición, velocidad y
aceleración para movimientos con velocidad constante
o para movimientos con aceleración constante.
En la actividad, propuesta, los alumnos y alumnas
deberán completar las frases acerca de características
en los distintos tipos de movimiento.
En el link (animación) se observan las diferencias
entre movimiento rectilíneo uniforme y movimiento
uniformemente acelerado.
10:49
La actividad de profundización que se presenta trata
sobre la velocidad relativa según los distintos sistemas
de referencia.
En la animación se muestra un satélite que se pone
en órbita y se observa la trayectoria dejada por una
estela de humo. Se recomienda hacer preguntas con
respecto a la trayectoria y al desplazamiento.
Descripción y sugerencias de uso
Habilidades cognitivas
Identificar.
Comprender.
Habilidades que desarrolla
Identificar los conceptos de
trayectoria y desplazamiento.
Aprendizajes Esperados
16/8/10
57
Página
del texto
finalesok
Página 86
Planificación hipertexto Unidad 2
Fuerza y movimiento
Se presenta un texto de profundización, el cual trata
el tema de fuerzas a distancia, y preguntas de
alternativa sobre dicho tema.
El objetivo de la actividad que se plantea es que los y
las estudiantes relacionen los distintos tipos de
movimiento, ya sea rectilíneo uniforme o uniformemente acelerado con las características del movimiento y con el comportamiento de la fuerza.
Habilidades cognitivas
Describir.
Identificar.
Habilidades cognitivas
Sintetizar.
Asociar.
Aplicar.
Habilidades cognitivas
Caracterizar.
Relacionar.
Definir.
Identificar que la acción de una
fuerza siempre producirá una
reacción de igual magnitud y en
sentido contrario
Explicar y aplicar las tres leyes
de Newton.
Identificar el peso como una
fuerza de atracción ejercida por
los planetas sobre un cuerpo
que se encuentre en él.
Explicar y aplicar los distintos
tipos de fuerza, como el peso y
el roce.
83
85
89
91
Habilidades cognitivas
Sintetizar.
Aplicar.
Autoevaluación imprimible donde se presentan
preguntas de verdadero o falso, de alternativas y
de desarrollo.
Evaluación interactiva donde las y los estudiantes
encontrarán preguntas de desarrollo y de alternativas
que desarrollarán en pantalla.
Mapa conceptual interactivo que sintetiza los contenidos tratados en la unidad.
La actividad de profundización muestra cómo varía el
peso de un cuerpo en distintos planetas, según la
aceleración de gravedad que este planeta posee.
10:49
El objetivo de la actividad es que el alumno y alumna,
mediante una animación interactiva, pueda visualizar
el cambio de aceleración de un cuerpo al variar
su masa.
La animación muestra de manera práctica la segunda
ley de Newton, donde se observa la aceleración que
adquiere un cuerpo para distintas fuerzas aplicadas.
Habilidad TIC
Comprender que la aceleración
que experimenta un cuerpo es
consecuencia de la aplicación de
una fuerza sobre una cierta
masa
82
16/8/10
Evalúa la información utilizando
los criterios específicos de la
calidad de la información electrónica.
Esta animación muestra la diferencia entre los
conceptos de peso y masa tanto en las unidades de
medida como en los instrumentos que se deben utilizar.
Habilidades cognitivas
Inferir.
Identificar.
Relacionar el concepto de masa
con la oposición a una
alteración del movimiento
81
finalesok
Página 87
Planificación hipertexto Unidad 2
Fuerza y movimiento
Planificación
87
88
Planificación
Reconocer qué relación hay
entre el ángulo de aplicación de
una fuerza y el tipo de trabajo
que realiza.
Identificar cuándo un cuerpo
posee energía cinética y cuándo
posee energía potencial
gravitatoria.
115
124 129
Identificar.
Relacionar.
Habilidad cognitiva
Recupera y organiza información extraída de sitios webs.
Habilidad TIC
Recupera y organiza información extraída de sitios webs.
Habilidad TIC
Habilidad cognitiva
Reconocer.
Caracterizar.
Comprender.
Habilidad cognitiva
Habilidades que desarrolla
Profundización. Esta actividad permite a los estudiantes
profundizar y reforzar los contenidos a través del
concepto de eficiencia. Dé y comente otros ejemplos, y
realice el cálculo de la eficiencia. Explíqueles la imposibilidad de tener un rendimiento del 100%.
Ejercitación. La actividad permite observar cómo
cambian la energía cinética y potencial. Se ve además
que la energía mecánica se conserva y resulta de la
suma de las anteriores. Permita que los estudiantes
noten qué ocurre en los valores extremos de las
energías.
Actividad. Esta actividad muestra que la engría
mecánica es la suma de la energía cinética y energía
potencial (gravitatoria y/o elástica).
Además, se describe cada una de ellas.
Link. Muestra información sobre los tipos de energía:
cinética y potencial gravitatoria y su relación con la
energía mecánica.
Link. Muestra información sobre la relación del trabajo
y la energía y el caso de las fuerzas conservativas y no
conservativas. Se propone a los estudiantes elaborar un
mapa. Pídales que le muestren sus resultados.
Actividad inicial. En esta actividad se les recuerda a
los estudiantes la relación que hay entre la dirección
de la fuerza aplicada y el tipo de trabajo que realiza.
Repase con los estudiantes las características
generales de los vectores.
Motivación. La actividad pretende motivar a los estudiantes al estudio del trabajo y la energía. Propone,
además, una actividad diagnóstica para activar los
conocimientos previos.
Descripción y sugerencias de uso
10:49
Relacionar ambas energías para
obtener la energía mecánica.
Reconocer en qué casos se
realiza trabajo mecánico.
Aprendizajes Esperados
16/8/10
114
Página
del texto
finalesok
Página 88
Planificación hipertexto Unidad 3
Trabajo y energía
Mapa. Este mapa conceptual interactivo sintetiza los
contenidos tratados en la unidad; permite al estudiante destacar y ordenar los conceptos relevantes.
Evaluación y autoevaluación. Esta actividad le
permitirá evaluar los aprendizajes logrados; además,
reconocer los contenidos relevantes.
Habilidad cognitiva
Sintetizar.
Relacionar.
Habilidad cognitiva
Sintetizar.
Relacionar.
Interpretar.
Aplicar.
Todos los aprendizajes
esperados.
Profundización. Permite a los estudiantes profundizar
y reforzar los contenidos a través del concepto de
fuerzas conservativas y disipativas como el roce.
Además, se ve cómo se aplica el concepto de teorema
del trabajo y el cambio de energía.
10:49
Ejercitación. Actividad que permite identificar los
factores que contribuyen a la variación de energía y
velocidad que experimenta un carrito.
Actividad. Esta actividad muestra que según el
principio de conservación de la energía, en cada
instante la energía cinética se transforma en energía
potencial, y viceversa, manteniéndose constante la
energía mecánica.
16/8/10
Habilidad cognitiva
Identificar.
Caracterizar.
Identificar el proceso de transformación de la energía.
Link. Muestra información sobre la conservación de la
energía y en qué sentido se dice que se pierde.
138 142
Habilidad TIC
Recupera y organiza información extraída de sitios webs.
Conocer el principio de conservación de la energía mecánica.
130 132
finalesok
Página 89
Planificación hipertexto Unidad 3
Trabajo y energía
Planificación
89
90
Planificación
El primer link de ejercitación está relacionado con la
observación del cielo y consiste en una autoevaluación en que los alumnos identifican si las frases en
cuestión son verdaderas o falsas.
El link de inicio consiste en una página de contenidos
con información relativa a la observación astronómica
por parte de los antiguos griegos. Los estudiantes
deben extraer contenidos de la página y responder
un cuestionario.
Habilidades cognitivas
Reconocer.
Asociar.
Habilidades cognitivas
Comprensión lectora.
Sintetizar.
Reconocer algunos términos
relacionados con la observación
directa de algunos astros.
Relacionar el movimiento de las
estrellas con el movimiento de
rotación terrestre y la presencia
de la estrella Polar con el eje
terrestre.
Comparar algunos de los más
importantes modelos cosmológicos de la antigüedad.
148
149
150
Habilidad TIC
Evalúa la información utilizando
los criterios específicos de la
calidad de la información electrónica.
Habilidades cognitivas
Describir.
Comparar.
Identificar.
El recurso digital 1 consiste en una lectura sobre los
modelos cosmológicos antiguos, y tiene como
propósito profundizar los contenidos del texto.
La actividad inicial digitalizada entrega información
sobre relojes de sol, con la intención de que los estudiantes relacionen la medida del tiempo con
fenómenos astronómicos.
Habilidades cognitivas
Describir.
Asociar.
Aplicar.
Comprender el funcionamiento
de un reloj solar, finalizando
con el diseño de uno.
147
10:49
Habilidad TIC
Evalúa la información utilizando
los criterios específicos de la
calidad de la información
electrónica.
Actividad de motivación. Está diseñada para que los
estudiantes se motiven en la observación de los
astros.
Descripción y sugerencias de uso
Habilidades cognitivas
Observar.
Relacionar.
Asociar.
Habilidades que desarrolla
Relacionar el movimiento de las
estrellas con los movimientos de
la Tierra.
Aprendizajes Esperados
16/8/10
144
Página
del texto
finalesok
Página 90
Planificación hipertexto Unidad 4
Tierra y Universo
Habilidades cognitivas
Observar. Reconocer. Sintetizar.
Habilidades cognitivas
Calcular.
Interpretar.
Habilidades cognitivas
Comprender (lectura).
Relacionar. Asociar.
Extraer información a partir de
una animación de la segunda
ley de Kepler.
Explicar las leyes de Kepler a
partir de la observación de un
video.
Comprobar la tercera ley de
Kepler a partir de cálculos con
datos reales.
Conocer investigaciones
astronómicas recientes relacionadas con los planetas.
158
159
160
161
El segundo recurso digital es una pregunta de alternativas relacionada con la segunda ley de Kepler y
con una animación de la misma.
Habilidades cognitivas
Observar.
Comparar.
Deducir.
Reconocer la segunda ley de
Kepler a partir de una animación.
158
Habilidad TIC
Recupera información de
Internet en forma autónoma
utilizando buscadores especializados y metabuscadores.
Habilidades cognitivas
Observar. Reconocer. Relacionar.
La cuarta actividad de profundización consiste en la
lectura de un artículo relacionado con planetas
extrapolares y la posterior completación de un texto.
El link de ejercitación relativo a la tercera ley de
Kepler consiste en una actividad de cálculo que
permite clarificar el valor de la constante k.
En el recurso digital 2 se puede observar un video en
que se explican las leyes de Kepler.
10:49
La segunda actividad de profundización se relaciona
con la segunda ley de Kepler. Consiste en una
animación en la cual se pueden modificar algunas
variables. Luego, a partir de la manipulación de ella,
los estudiantes deben realizar una actividad de
completar un texto.
El recurso digital relacionado con la primera ley de
Kepler se trata de una actividad de completación de
una frase con conceptos que aparecen a un costado
de la pantalla.
Habilidades cognitivas
Reconocer.
Asociar.
16/8/10
Habilidad TIC
Evalúa la información utilizando
los criterios específicos respecto
de la calidad de la información
electrónica.
Reconocer los conceptos
principales de la primera ley de
Kepler.
La primera actividad de profundización permite a los
estudiantes saber más sobre Copérnico y Kepler, así
como de sus teorías.
157
Habilidades cognitivas
Comprender (lectura).
Comparar.
Identificar.
Profundizar sobre la vida y obra
de los astrónomos Copérnico y
Kepler.
153
finalesok
Página 91
Planificación hipertexto Unidad 4
Tierra y Universo
Planificación
91
92
Planificación
En el recurso digital 3 se pueden observar animaciones con la interacción gravitacional entre la Luna y
la Tierra.
La actividad de profundización relacionada con
fuerza de gravedad, consiste en la explicación de
algunos rasgos generales de los agujeros negros.
Luego de leer un texto, los estudiantes deben unir
frases que se complementan.
El recurso digital 4 presenta una animación con
algunas características del Sistema Solar.
El cuarto recurso digital es una actividad que une
descripciones de algunos planetas con sus nombres.
El mapa conceptual interactivo consiste en una
instancia donde los estudiantes arrastran palabras
desde un costado de la pantalla, hasta su lugar
adecuado dentro de un esquema conceptual.
Habilidades cognitivas
Asociar.
Identificar.
Explicar.
Habilidades cognitivas
Comprender (lectura).
Asociar.
Habilidades cognitivas
Observar.
Reconocer.
Asociar.
Habilidades cognitivas
Reconocer.
Asociar.
Identificar.
Habilidades cognitivas
Reconocer.
Relacionar.
Sintetizar.
Asociar la interacción
gravitacional entre la Luna y la
Tierra con algunos de sus
efectos, como las mareas.
Comprender las consecuencias
gravitacionales de una masa
muy grande.
Reconocer y explicar algunas
características del Sistema Solar.
Identificar cualidades de
algunos planetas del Sistema
Solar.
Relacionan el movimiento del
Sistema Solar y de los planetas
con las leyes de Kepler y la ley
de gravitación universal de
Newton.
168
173
175
182
184
El link de ejercitación relacionado con la fuerza de
gravedad consiste en completar un párrafo que
permite clarificar las ideas más importantes de dicha
ley.
10:49
Habilidades cognitivas
Asociar.
Identificar.
Reconocer los principales
conceptos de la ley de gravitación universal.
El tercer recurso digital se trata de una actividad
interactiva que permite acentuar las diferencias entre
los conceptos de masa y peso.
Descripción y sugerencias de uso
166
Habilidades cognitivas
Reconocer.
Comparar.
Identificar.
Habilidades que desarrolla
Diferenciar entre los conceptos
de masa y peso.
Aprendizajes Esperados
16/8/10
166
Página
del texto
finalesok
Página 92
Planificación hipertexto Unidad 4
Tierra y Universo
finalesok
16/8/10
10:49
Página 93
Solucionario
Preguntas de selección múltiple.
Página 26
Unidad 1: Temperatura y calor
1. C
2. E
3. D
4. A
Página 27
Evaluación sumativa complementaria
II.
1. 5 x 105 °C
2. varía de 310 K a 313 K, , decir, 3 K (que es lo
mismo que una variación de 3º C).
3. 333 K
4. 10-3 (m3/°C)
5. Si el hielo está a 0 ºC, la temperatura final
del agua fundida es de 40 ºC.
III.
1. Se trata de un indicador de la energía cinética
promedio de las moléculas de un cuerpo. Es una
manera de expresar el estado térmico de un cuerpo.
2. Estado que alcanzan dos cuerpos en contacto
térmico, luego de transferirse energía (quedan a
la misma temperatura).
3. Indica la rapidez con que un cuerpo caliente va
disminuyendo su temperatura, hasta alcanzar su
equilibrio térmico con el ambiente. Se describe
por una curva exponencial.
4. Es una manera de propagación del calor que
ocurre en los fluidos.
5. Es una forma de energía que se transmite entre
dos cuerpos cuando están a distinta temperatura.
3. La rapidez indica el trayecto recorrido por un móvil
en un intervalo tiempo, mientras que la velocidad
indica el cambio de posición experimentado por el
móvil en un intervalo de tiempo. Por lo mismo la
rapidez puede ser representada por una magnitud
escalar y la velocidad por una vectorial.
4. Una competencia de “tirar la cuerda” entre dos
grupos que no se logran mover. Un libro sobre la
cubierta de una mesa en que el peso y la normal
se igualan. (Existen muchos ejemplos que dan
respuesta a esta pregunta).
5. Al frenar un vehículo, las personas del interior se
sienten “empujadas” hacia delante. Si no actuara la
inercia, aquello no ocurriría. (Existen muchos
ejemplos que dan respuesta a esta pregunta).
6. 2(m/s2) y 0,5(m/s2), respectivamente.
7. Como la fuerza de roce está descrita por
Fr = μmg, la masa tiene una proporción directa con
la fuerza de roce.
III. Análisis.
1.v (km/h)
60
10
14,8
44,8
t (s)
2.
A. A los 5 s de recorrido.
B. Entre los 10 y 20 s.
Página 40
C. Entre los 5 y 10 s, y entre los 20 y 25 s.
Unidad 2: Fuerza y movimiento
1. E
2. C
3. C
4. C
D. Los tramos de pendiente constante indican que
Página 41
3.
Evaluación sumativa complementaria
II. Preguntas de desarrollo.
1. El desplazamiento es una magnitud vectorial que
depende de la posición inicial y final de un móvil.
La trayectoria se relaciona con el camino recorrido.
2. Se trata de un movimiento de trayectoria
curvilínea en el espacio.
el tren se movió con rapidez constante.
F (N)
a (m/s2)
Solucionario
93
finalesok
16/8/10
10:49
Página 94
Solucionario
Como la relación entre fuerza y masa es F = ma, la
masa corresponde a la pendiente del gráfico, por lo
tanto m = 2 kg.
Página 60
Evaluación sumativa complementaria
II. Preguntas de desarrollo.
1. Un cuerpo que tiene energía “almacenada” es
capaz de producir trabajo.
2. Una fuerza es conservativa cuando el trabajo
realizado por ella solo depende del cambio de
posición y no de la trayectoria, mientras que una
fuerza es disipativa (como el roce), si el trabajo
realizado por ella depende de la trayectoria.
3. Cuando no hay desplazamiento en la dirección en
que se aplica la fuerza.
4. No. Basta con que el momentum sea constante
para que el impulso sea nulo.
5. Cuando solamente actúan fuerzas conservativas.
III. Análisis.
1. Con la misma rapidez V.
Análisis.
Disminuye.
Disminuye a la cuarta parte.
La fuerza es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia.
D. La fuerza de gravitación universal.
3. - 720 J
4.
Ep
Em
Ec
t
II. Desarrollo
1. Entregando su ángulo de elevación y su ángulo
respecto al plano terrestre. Además se puede
entregar la coordenada temporal.
2. Presentan un movimiento distinto, observable en
un período mediano de tiempo.
3. Las leyes de Kepler y de gravitación universal,
sentaron las bases del modelo actual, el que fue
perfeccionado por la teoría general de la relatividad.
4. Su velocidad debe superar a la velocidad de
escape.
5. Se formó a partir de una nebulosa planetaria.
Producto de la atracción gravitatoria la materia se
comprimió para formar el Sol y los planetas.
6. Un planeta es un cuerpo aproximadamente
esférico que orbita una estrella y cuya vecindad
está limpia de cuerpos más pequeños. un satélite
natural orbita alrededor de un planeta.
III.
A.
B.
C.
2. 30 m/s
Solucionario
5. C
Evaluación sumativa complementaria
Página 61
94
Unidad 4: Tierra y Universo
1. B
2. D
3. C
4. C
Página 83
Unidad 3: Trabajo y energía
1. C
2. E
3. C
4. A
5. W = - 15 J
Página 82
t
t
finalesok
16/8/10
10:49
Página 95
finalesok
16/8/10
10:49
Página 96