FÍsica y química



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Conceptuales


  • Trabajo mecánico.

    • Trabajo de rozamiento.

    • Representación gráfica del trabajo.

  • Potencia.

    • Rendimiento.

  • Energía.

  • Energía cinética.

    • Teorema de las fuerzas vivas.

  • Energía potencial.

    • Energía potencial gravitatoria.

    • Energía potencial elástica.

  • Conservación de la energía mecánica.

  • Energía de un oscilador armónico

  • Transformaciones de la energía. Ley de conservación de la energía.

    • Masa y energía.

De aplicación


  • Calcula el trabajo realizado por una fuerza constante cuya dirección forma diferentes ángulos con el desplazamiento, e identificación del signo con que debe expresarse.

  • Aplica el concepto de potencia a motores y dispositivos mecánicos de uso habitual.

  • Calcula la energía cinética y de la energía potencial de un cuerpo.

  • Calcula el trabajo que hay que realizar para desplazar un cuerpo en las proximidades de la superficie terrestre.

  • Aplica el principio de conservación de la energía mecánica a la resolución de ejercicios numéricos.

  • Calcula las energías cinética, potencial y mecánica de un oscilador armónico.

  • Describe las transformaciones de energía que tienen lugar en dispositivos tecnológicos sencillos.

  • Analiza la relación entre masa y energía a la luz de la teoría de la relatividad de Einstein.

  • Recoge información y elaboración de informes sobre la importancia de la energía eólica como energía alternativa.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Por ser el concepto de energía uno de los más importantes de la física, esta unidad es una de las más formativas y básicas del curso; por tanto, parece necesario realizar un tratamiento riguroso de los conceptos y al mismo tiempo relacionarlos con hechos cotidianos de la vida real.

Es importante establecer con precisión el concepto de trabajo como una transferencia de energía y su signo, utilizar adecuadamente las unidades de trabajo y potencia, y destacar la importancia del factor tiempo en la realización del trabajo en máquinas y motores.

Al relacionar el trabajo con las variaciones de energía cinética y potencial hay que destacar el carácter conservativo de las fuerzas gravitatorias, y explicar con claridad el signo de la variación de energía potencial, según si el trabajo lo realiza la fuerza gravitatoria o una fuerza externa opuesta a la gravitatoria.

Hay que dar una especial importancia a las transformaciones energéticas y al principio de conservación de la energía mecánica y de la energía en general. Conviene destacar que el calor es una energía menos útil, de baja calidad, degradada.

La lectura sobre energía eólica permite subrayar la importancia de esta energía en España y la importancia de las energías renovables y limpias.



DISTRIBUCIÓN TEMPORAL

Para el estudio de esta unidad consideramos necesarias 12 sesiones, distribuidas de la siguiente forma:



  • Desarrollo teórico: 5 sesiones

  • Actividades y ejercicios numéricos: 6 sesiones

  • Actividades experimentales: 1 sesión

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Para conocer el grado de asimilación de los conceptos y el grado de cumplimiento de los objetivos propuestos, hemos de comprobar si los estudiantes son capaces de:



  • Entender que una fuerza realiza trabajo cuando existe un desplazamiento, y que el trabajo depende del módulo de la fuerza, del desplazamiento y del ángulo que forman ambos.

  • Analizar la influencia del tiempo en el trabajo realizado por máquinas y motores.

  • Calcular el trabajo de las fuerzas de rozamiento.

  • Establecer la ley de conservación de la energía mecánica y aplicarla a la resolución de casos prácticos.

  • Reconocer sistemas conservativos como aquellos para los que es posible asociar una energía potencial y representar la relación entre trabajo y energía.

  • Analizar y describir fenómenos donde se producen transferencias de energía mecánica.

  • Conocer las transformaciones energéticas que tienen lugar en un oscilador armónico.

ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE EVALUABLES

El alumno habrá adquirido los estándares de aprendizaje de esta unidad si:



  • Aplica el principio de conservación de la energía para resolver problemas mecánicos, determinando valores de velocidad y posición, así como de energía cinética y potencial.

  • Relaciona el trabajo que realiza una fuerza sobre un cuerpo con la variación de su energía cinética y determina alguna de las magnitudes implicadas.

  • Clasifica en conservativas y no conservativas, las fuerzas que intervienen en un supuesto teórico justificando las transformaciones energéticas que se producen y su relación con el trabajo.

  • Estima la energía almacenada en un resorte en función de la elongación, conocida su constante elástica.

  • Calcula las energías cinética, potencial y mecánica de un oscilador armónico aplicando el principio de conservación de la energía y realiza la representación gráfica correspondiente.

  • Determina experimentalmente la energía potencial elástica y la constante elástica de un resorte aplicando la ley de Hooke, y calcula la frecuencia con la que oscila una masa conocida unida a un extremo del citado resorte.


Unidad 10. Interacción electrostática

OBJETIVOS

El estudio de esta unidad está dirigido a la consecución de los siguientes objetivos:



  • Reconocer la validez universal del principio de conservación de la carga eléctrica y utilizar dicho principio en la explicación de los fenómenos electrostáticos.

  • Aplicar la ley de Coulomb para determinar la fuerza de interacción sobre una carga dada, en presencia de otras cargas puntuales. Comprender su sentido matemático como inverso del cuadrado de la distancia. Comprender el sentido físico de la constante de Coulomb y su carácter no universal.

  • Definir conceptos como intensidad de campo y potencial, y aplicarlos correctamente en la interpretación de fenómenos basados en la interacción de cargas eléctricas.

  • Comprender cómo toda carga eléctrica lleva asociada una energía potencial al estar situada en un punto de un campo eléctrico, reconociendo la relación que guarda con el potencial eléctrico en ese punto.

  • Relacionar la variación del potencial eléctrico con la intensidad del campo y dibujar las superficies equipotenciales en situaciones sencillas.

  • Identificar el carácter vectorial de las interacciones entre cargas puntuales y aplicar el principio de superposición para sumar fuerzas y campos en la resolución de problemas en dos dimensiones.

  • Explicar la información que puede obtenerse de un diagrama vectorial sobre un campo eléctrico.

  • Explicar cómo se dibujan las líneas de campo y decir cómo se comportan dichas líneas en presencia de cuerpos electrizados.

CONOCIMIENTOS PREVIOS

Para iniciar el estudio de esta unidad, los alumnos deben conocer



  • La composición gráfica y analítica de fuerzas concurrentes.

  • La descomposición cartesiana de fuerzas en sus componentes cartesianas.

CONTENIDOS

Conceptuales

  • Desarrollo histórico de la electrostática.

  • Propiedades de las cargas eléctricas.

  • Interacción electrostática: ley de Coulomb.

    • Unidad de carga.

    • Importancia y limitaciones de la ley de Coulomb.

  • Analogías y diferencias entre la interacción electrostática y la interacción gravitatoria.

  • Campo eléctrico:

    • Intensidad del campo eléctrico.

    • Líneas del campo eléctrico.

  • Potencial eléctrico.

    • Diferencia de potencial entre dos puntos de un campo eléctrico.

De aplicación

  • Describe gráfica y analíticamente campos eléctricos sencillos.

  • Explica el fenómeno de la electrización de los cuerpos a partir de hechos experimentales.

  • Elabora diagramas vectoriales y representaciones gráficas de las líneas de campo para interacciones sencillas entre cargas eléctricas en reposo.

  • Identifica las propiedades del vector intensidad de campo para dibujarlo en un punto donde se conoce la línea de campo y viceversa.

  • Reconocimiento experimental de la existencia de dos tipos de carga eléctrica deduciendo las acciones mutuas entre ellas.

  • Interpreta el fenómeno de la inducción eléctrica que nos ayude a la explicación de los fenómenos asociados al electroscopio, péndulo eléctrico, etc.

  • Analiza los valores que toma la intensidad de campo eléctrico generado por dos cargas eléctricas puntuales situadas sobre el eje Ox, determinando la posición en que el campo eléctrico es nulo.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Cuando hablamos de electricidad solemos identificar este término con la corriente eléctrica. Es conveniente recalcar que la corriente eléctrica es un fenómeno relativamente reciente y que es una consecuencia de otro fenómeno llamado electricidad conocido desde tiempos remotos. Por esto iniciamos el estudio de esta unidad con una cronología de la electricidad.

Creemos conveniente sugerir al profesor que subraye el hecho de que la electricidad es un fenómeno conocido desde la antigüedad, cuyo estudio se ha desarrollado durante los siglos XIX y XX, y que tiene multitud de aplicaciones.

Con la cronología de la electricidad pretendemos que los alumnos tengan la oportunidad de investigar sobre la biografía de científicos que han contribuido al conocimiento de la electricidad.

Para explicar las propiedades de las cargas eléctricas se citan experimentos que ponen de manifiesto la existencia de la fuerza eléctrica. Con esto pretendemos que los alumnos y alumnas comprendan que la electricidad es un fenómeno natural.

Una vez que los alumnos conocen la existencia de las cargas eléctricas y sus propiedades pasamos al estudio de la ley que rige una de estas propiedades: la atracción o repulsión que puede existir entre dichas cargas. Es importante que el profesor haga hincapié en la importancia y en las limitaciones de la ley de Coulomb.

Introducimos el concepto de campo para explicar el hecho de que un cuerpo electrizado puede ejercer una fuerza sobre otro, aun sin estar en contacto con él.

Es importante que el profesor destaque que en todo campo existen dos elementos fundamentales: el cuerpo que crea el campo y el cuerpo que lo detecta. Ambos deben tener una característica común. En este caso, la característica es la carga eléctrica.

Hemos prestado atención a las líneas de campo como medio útil de representar y de calcular el campo eléctrico, tanto de cargas puntuales como de cuerpos extensos.

Al tratar de la diferencia de potencial hemos recurrido al mismo concepto del campo gravitatorio, por ser éste más familiar a los alumnos. Somos conscientes de la dificultad que supone explicar el concepto de potencial, dado su grado de abstracción.

Al explicar el concepto de potencial se puede hacer referencia a los generadores de corriente como causantes de la diferencia de potencial.

DISTRIBUCIÓN TEMPORAL

Dados los contenidos de la unidad, para su desarrollo bastan 8 sesiones de clase distribuidas de la siguiente forma:



  • Desarrollo teórico: 4 sesiones

  • Actividades y ejercicios numéricos: 3 sesiones

  • Actividades experimentales: 1 sesión

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Se habrán alcanzado los objetivos propuestos si los alumnos y alumnas son capaces de:



  • Conocer la ley de Coulomb y caracterizar la interacción entre dos cargas eléctricas puntuales.

  • Valorar las diferencias y semejanzas entre la interacción eléctrica y gravitatoria.

  • Vincular la diferencia de potencial eléctrico con el trabajo necesario para transformar una carga entre dos puntos de un campo eléctrico y conocer su unidad en el Sistema Internacional.

  • Determinar el campo eléctrico creado por una carga o por una esfera en un punto determinado.

  • Calcular el potencial eléctrico en diferentes puntos de un campo cuando está generado por distribuciones puntuales de carga e indicar cuál será el movimiento de cargas positivas o negativas cuando se dejan libres en el campo.

  • Calcular el campo eléctrico y el potencial creado por una distribución de cargas puntuales utilizando el principio de superposición.

ESTÁNDARES DE APRENDIZAJE EVALUABLES

El alumnado habrá alcanzado los estándares de aprendizaje si:



  • Compara la ley de Newton de la gravitación universal y la de Coulomb, y es capaz de establecer diferencias y semejanzas entre ellas.

  • Halla la fuerza neta que un conjunto de cargas ejerce sobre una carga problema utilizando la ley de Coulomb.

  • Determina las fuerzas electrostática y gravitatoria entre partículas de carga y masa conocidas y compara los valores obtenidos, extrapolando conclusiones al caso de los electrones y el núcleo de un átomo.

Criterios generales de evaluación

Como punto de referencia para la evaluación de los objetivos anteriormente programados se tomarán los criterios de evaluación siguientes:



  • Aplicar las estrategias propias de la metodología científica a la resolución de problemas relativos a los movimientos generales estudiados, utilizando el tratamiento vectorial, analizando los resultados obtenidos e interpretando los posibles diagramas. Resolver ejercicios y problemas sobre movimientos específicos, tales como lanzamiento de proyectiles, encuentros de móviles, caída de graves, etc. empleando adecuadamente las unidades y magnitudes apropiadas.

  • Comprender que el movimiento de un cuerpo depende de las interacciones con otros cuerpos.

  • Identificar las fuerzas reales que actúan sobre ellos, describiendo los principios de la dinámica en función del momento lineal. Representar mediante diagramas las fuerzas que actúan sobre los cuerpos, reconociendo y calculando dichas fuerzas cuando hay rozamiento, cuando la trayectoria es circular, e incluso cuando existan planos inclinados.

  • Aplicar la ley de la gravitación universal para la atracción de masas, especialmente en el caso particular del peso de los cuerpos.

  • Explicar la relación entre trabajo y energía, aplicando los conceptos al caso práctico de cuerpos en movimiento y/o bajo la acción del campo gravitatorio terrestre.

  • Describir cómo se realizan las transferencias energéticas en relación con las magnitudes implicadas.

  • Conocer los fenómenos eléctricos de interacción, así como sus principales consecuencias. Conocer los elementos de un circuito y los aparatos de medida más corrientes. Resolver, tanto teórica como experimentalmente, diferentes tipos de circuitos corrientes que se puedan plantear.

  • Emplear correctamente las leyes ponderales y volumétricas para resolver ejercicios sencillos, así como aplicar las leyes de los gases para describir su evolución en los procesos.

  • Justificar las sucesivas elaboraciones de modelos atómicos, valorando el carácter abierto de la ciencia. Describir las ondas electromagnéticas y su interacción con la materia, deduciendo de ello una serie de consecuencias. Describir la estructura de los átomos e isótopos, así como relacionar sus propiedades con sus electrones más externos. Escribir correctamente estructuras de Lewis de moléculas sencillas.

  • Resolver ejercicios y problemas relacionados con las reacciones químicas de las sustancias, utilizando la información que se obtiene de las ecuaciones químicas.

  • Escribir y nombrar correctamente sustancias químicas inorgánicas y orgánicas. Describir los principales tipos de compuestos del carbono, así como las situaciones de isomería que pudieran presentarse.

  • Realizar correctamente en el laboratorio experiencias de las propuestas a lo largo del curso.

  • Describir las interrelaciones existentes en la actualidad entre sociedad, ciencia y tecnología dentro de los conocimientos abarcados en este curso.


Procedimiento para la evaluación

La información que proporciona la evaluación debe servir como punto de referencia para la actualización pedagógica. Deberá ser individualizada, personalizada, continua e integrada.

La dimensión individualizada contribuye a ofrecer información sobre la evolución de cada alumno, sobre su situación con respecto al proceso de aprendizaje, sin comparaciones con supuestas normas estándar de rendimiento.

El carácter personalizado hace que la evaluación tome en consideración la totalidad de la persona. El alumno toma conciencia de sí, se responsabiliza.

La evaluación del proceso de aprendizaje, es decir, la evaluación del grado en que los alumnos y alumnas van alcanzando los objetivos didácticos, puede realizarse a través de una serie de actividades propuestas al ritmo del desarrollo del aprendizaje de cada unidad.

El grado de consecución final obtenido por los alumnos respecto a los objetivos didácticos planteados en cada tema y, de una forma más global, en cada unidad, se puede evaluar a través de las pruebas de evaluación por tema que se estime necesario aplicar y a través de las actividades correspondientes.

La evaluación se realizará considerando los siguientes cuatro núcleos:


  • Análisis de las actividades realizadas en clase: participación, actitud, trabajo de grupo etc.

  • Análisis de las actividades experimentales: manejo correcto de aparatos, rigor en las observaciones, utilización eficaz del tiempo disponible, limpieza, orden y seguridad en su área de trabajo.

  • Trabajo en casa.

  • Las pruebas de evaluación; se valorarán los conocimientos, grado de comprensión, capacidad de aplicación de los conocimientos a nuevas situaciones y la habilidad para analizar y sintetizar informaciones y datos.

No se realizarán pruebas de recuperación, sino que se incluirán en las pruebas de evaluación preguntas relacionadas con los contenidos exigibles en evaluaciones anteriores, valorando los progresos en otras partes de la asignatura y el conocimiento global de la misma.

La fragmentación de los contenidos de la materia de un curso puede hacerse a efectos de programación y determinación de niveles, pero en ningún caso debe llevar a eximir al alumno de mantener la necesaria actualización de los aspectos básicos previamente estudiados.


Criterios de clasificación

En el aspecto cualitativo de la calificación, proponemos que las pruebas parciales escritas consten de cuestiones teóricas, ejercicios numéricos y, si se estima oportuno, preguntas relacionadas con las actividades experimentales realizadas, tanto en Física como en Química, y en un porcentaje semejante al de los contenidos programados.

Las pruebas finales de junio y septiembre constarán de ocho preguntas, de las que un máximo de tres serán teóricas. Entre las preguntas de Química una será de formulación. Todas las preguntas se calificarán con un máximo de 1,25 puntos.

Las calificaciones habrán de tener en cuenta:



  • La claridad y concisión de la exposición, y la utilización correcta del lenguaje científico.

  • La amplitud de los contenidos conceptuales.

  • La interrelación coherente entre los conceptos.

  • El planteamiento correcto de los problemas.

  • La explicación del proceso seguido y su interpretación teórica.

  • La obtención de resultados numéricos correctos, expresados en las unidades adecuadas.

En cuanto al aspecto cuantitativo, la calificación se compone de:

  • Conocimientos (conceptos y procedimientos)………………………… 90 %

  • Actitudes……………………………………………………………………………… 10 %



  • La valoración de cada tipo de actividad puede realizarse según el siguiente baremo:

  • Actividades en clase……………………………………………………………… 25 %

  • Actividades experimentales…………………………………………………… 15 %

  • Trabajos en casa…………………………………………………………………... 10 %

  • Pruebas y exámenes……………………………………………………………… 50 %


Procedimiento de recuperación

Como ya se ha comentado anteriormente, se pretende evitar la realización de pruebas de recuperación a lo largo del desarrollo de la evaluación siguiente a la no superada por el alumnado. Para dicha recuperación, consideramos más útil el planteamiento de alguna cuestión o pregunta sobre los contenidos anteriores en el examen de la evaluación en curso. Es evidente y fundamental valorar de forma conjunta a esto el propio avance del alumno en cuanto al interés y los conocimientos de la asignatura en la evaluación actual.

De todas maneras, como también se ha especificado, se dota al alumno o alumna de una posibilidad adicional en el mes de junio de superar su posible falta de conocimientos con una prueba global sobre la asignatura. En ésta consideramos importante diferenciar entre la parte de Física y la de Química y dar al alumno o alumna la opción de examinarse únicamente de aquella parte que no haya sido superada durante el curso.

En cuanto a los alumnos que tengan esta asignatura pendiente de cursos anteriores se tratara de que tengan una hora semanal en sus horarios para superar sus carencias en esta asignatura. De no ser posible, se solicitará de los alumnos que realicen una serie de actividades de las incluidas en el libro de texto para poder valorar su evolución, seguido de una o varias pruebas escritas para poder ser calificados, que se ajustará al mismo canon que se propone para los exámenes de junio y septiembre.


Atención a la diversidad. Actividades de refuerzo y ampliación

Las unidades se han desarrollado de forma que permiten un tratamiento muy abierto por parte del profesorado. En cada unidad se han introducido una serie de secciones que posibilitan un desarrollo no necesariamente uniforme del mismo. Esto hace posible un distinto nivel de profundización en muchas de las secciones propuestas, según el grado de preparación de los alumnos, de sus intereses, actitudes, motivación, etc.

Junto al desarrollo clásico de cada tema aparecen los siguientes apartados específicos: Importante, Más datos, Órdenes de magnitud, Física y química cotidianas, En internet, Claves y consejos, Experiencia de laboratorio, Ciencia, tecnología y sociedad, Cuestiones y problemas y Conceptos básicos.

En el apartado Importante se incluyen conceptos destacados que el estudiante debe retener a lo largo de esa unidad u otras afines.

En los apartados Más datos, Órdenes de magnitud, Física y química cotidianas, En internet y Claves y consejos se incluyen contenidos que permiten profundizar en algunos conceptos y que complementan algunos temas.

En el apartado Experiencias de laboratorio se pretende acostumbrar al alumno a utilizar el método científico con rigor y precisión, y sirve también para reforzar conceptos físicos y procedimientos experimentales.

La sección Ciencia, tecnología y sociedad conecta al alumnado con hechos relevantes del mundo de hoy.

Muchas de las actividades propuestas son susceptibles de ser trabajadas desde distintos niveles de partida, ofreciendo en cada ocasión una posibilidad de desarrollo diferente. Los trabajos de laboratorio posibilitan que los alumnos y alumnas más aventajados profundicen en el tema tratado, y los que tienen un menor nivel encuentren una nueva oportunidad para consolidar los contenidos básicos del tema. Además, el trabajo en grupo para la realización de estas actividades fomenta el intercambio de conocimientos y una cultura más social y cívica.

Resumiendo, la utilización o no de estos apartados, la mayor o menor profundización en sus contenidos, será siempre opcional para cada profesor, en función de los alumnos a los que se dirige.

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Física y Química. 1º Bachillerato
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