Escuela Secundaria Técnica Nº 10 “Coatlicue” Clave: 22DST0010A Peñamiller, Qro.Grado: 2º Grupo: C Asignatura: Ciencias II – Física

Bloque 2: Las fuerzas, la explicación de los cambiosProf. Emmanuel Méndez López

PROPÓSITOS

Que los alumnos:

1.- Relacionen la idea de fuerza con los cambios ocurridos al interactuar diversos objetos, asociados con el movimiento, la electricidad y el magnetismo.2.- Analicen, considerando el desarrollo histórico de la física, cómo han surgido conceptos nuevos que explican cada vez un mayor número de fenómenos, y la forma en que se han ido superando las dificultades para la solución de problemas relacionados con la explicación del movimiento de los objetos en la tierra y el movimiento de los planetas.3.-Elaboren explicaciones sencillas de fenómenos cotidianos o comunes, utilizando el concepto de fuerza y las relaciones que se derivan de las leyes de Newton.4.-Analicen las interacciones de algunos fenómenos físicos por medio del concepto de energía y relacionen las interacciones de algunos fenómenos físicos con las manifestaciones de la energía.5.-Valoren el papel de la experimentación, de la medición y del uso de unidades específicas, así como del razonamiento analítico en la solución de problemas y en la explicación de fenómenos relacionados con el movimiento, la electricidad y el magnetismo.6.-Integren lo aprendido con algunos aspectos básicos de la tecnología, mediante la aplicación de las habilidades, actitudes y valores en el desarrollo de proyectos, enfatizando la experimentación y la construcción de algún dispositivo, así como el análisis de las interacciones entre la ciencia, la tecnología y sus implicaciones sociales.

Aprendizajes Esperados

Que los alumnos:

1.- Analicen algunos efectos de la interacción entre objetos, tales como el movimiento, la deformación, la atracción y la repulsión eléctrica y magnética.2.- Reconozcan que en el uso cotidiano el concepto de fuerza tiene distintos significados.3.- Relacionen el cambio en el estado de movimiento de un objeto con la fuerza que actúa sobre él.4.- Establezcan la relación entre la masa y la aceleración cuando una fuerza es aplicada.5.- Apliquen las leyes de Newton en situaciones diversas a fin de describir los cambios del movimiento en función de la acción de las fuerzas.6.- Analicen la relación entre la acción de la gravitación con el movimiento de los cuerpos del Sistema Solar.7.- Identifiquen las formas en que se manifiesta la energía en distintos procesos y fenómenos físicos cotidianos.8.- Analicen las transformaciones de energía potencial y cinética en situaciones del entorno.9.- Identifica las interacciones entre cargas eléctricas y las relaciona con la idea de fuerza a partirde experimentos.

El libro utilizado es: Ciencia y movimiento de Fernández editores, autores: Cortés Alejandro y Kamichika Yoshino

Bloque 2 Las fuerzas, la explicación de los cambios

Tema 1 .- El cambio como resultado de las interacciones entre objetos

1.1 ¿Cómo pueden producirse cambios? El cambio y las interacciones1.1.1 La idea de la fuerza en la vida cotidiana

* Se les pide a los alumnos que observen las siguientes imágenes y que contesten lo que se les plantea.

* Se realiza una lluvia de ideas sobre lo que es la fuerza o la manera en que se emplea el concepto dentro de la vida cotidiana.

2 Una expiación del cambio: la idea de la fuerza2.1 La idea de la fuerza: el resultado de las interacciones

* Se les pide a los alumnos que investiguen en libros, diccionarios o internet que investiguen el concepto de fuerza, que lo analicen y lo expliquen a través de collage.

* A través de diapositivas se les comenta a los alumnos que las interacciones entre los cuerpos pueden ser de: contacto, distancia, eléctrica y magnética.

* Se revisa la pagina 85 del libro Ciencia y movimiento y se analiza la información sobre los efectos que se producen mediante la acción de la fuerza. * Se comenta:

* A través de diapositivas se les comenta a los alumnos que las fuerzas se clasifican en motoras y de resistencias, se les pide que completan el siguiente cuadro sinóptico.

¿Qué se necesita para que el balón se ponga en movimiento? ¿Qué es lo que determina que el balón vaya fuerte o despacio? ¿Cómo pueden producirse los cambios de dirección, los cambios de velocidad y los cambios de posición de un objeto?

La fuerza es una interacción entre dos o mas objetos, por lo tanto no hay fuerza si hay un solo objeto.

La fuerza es una acción, se aplica y se ejerce, pero no se posse.

Investiga el significado de las siguientes fuerzas: mecánica, centrípeta, gravitatoria, de fricción, eléctrica y magnética y clasifícalas en motoras o de resistencia según sea el caso

En equipos se realiza la actividad: ¿Cómo se mueve un cuerpo cuando se reduce la fricción? De la pagina 86 del libro del texto y se analizan las respuestas y conclusiones que cada equipo de.

2.1.2 Sistema de fuerzas

* Se les pide a los alumnos que en equipos de tres elaboren un concepto que describa lo que es un sistema de fuerzas, se comentan los conceptos y de todos se elige el mejor para que todo el grupo lo anote.

* A través de diapositivas se comenta que el sistema de fuerzas se presentan de manera paralela, concurrente y lineal.

2.1.3 Fuerza resultante

* Se les comenta a los alumnos que las fuerzas se representan por medio de vectores y que su unidad es el Newton (N), se explica como es que se obtiene:

* Se les comenta a los alumnos que para sumar dos o mas fuerzas que van en una misma dirección y en un mismo sentido se usa el método aritmético. Ejemplo: Si se aplica una fuerza de 30 N y 40 N para mover una caja , ¿Cuál será la fuerza resultante?

Se comenta que otro método que utilizamos para sumar fuerzas es el paralelogramo, en este método se trazan ambas fuerzas mediante vectores desde un origen común, después se añaden líneas paralelas para formar un paralelogramo.

* Se da un ejemplo y se les pide que realicen la siguiente actividad:

LinealSe presenta cuando dos o mas fuerzas actúan en la

misma dirección

ParaleloSe observa cuando dos o

mas fuerzas actúan en forma paralela.

ConcurrenteSe observa cuando dos o

mas fuerzas actúan sobre un mismo punto de aplicación,

pero en diferentes direcciones.

Fuerza = Kg x m/s 2 = kgm/s 2 = N

30 N40 N = 70 N

a) F1= 3N, 60º NE F2 = 4N, 110 º N0

c) F1= 6N, 30º NE F2= 3N, 80º NE

b) F1= 3N, 20º NE F2= 5N, 140º N0

2.2 ¿ Cuales son las reglas del movimiento? Tres ideas fundamentales sobre las fuerzas

* Como antecedente se les pide a los alumno que investiguen quien fue Isaac Newton y que representen la información a través de un mapa mental.

* Después de realizar la actividad y obtener las conclusiones se les pide a los alumnos que investiguen el concepto de inercia y que lo relacionen con la actividad anterior.

* Se presenta un video de youtube, que explique mas claramente el concepto.

* A través de diapositivas se presentan las tres leyes de newton con algunos ejemplos y actividades para su mayor comprensión, como producto de la actividad se pide a los alumnos realizar un tríptico sobre el tema “La leyes de Newton”.

* En equipos se realiza la elaboración de un cohete de agua para explicar su funcionamiento en base a ley de “acción y reacción”

2.3 Del movimiento de los objetos en la tierra al movimiento de los planetas. La aportación de Newton.

2.3.1 El estudio de los astros en distintas culturas. Evolución de las ideas sobre el sistema solar a lo largo de la historia.

* Se les pide a los alumnos que representan las ideas que tenias los griegos sobre el universo y las ideas que se tuvieron durante los siglos XVI y XVII a través de un mapa mental, cuadro sinóptico, mapa conceptual, etc.

* Se comentan las ideas principales que se proponían sobre los modelos que surgieron para explicar el concepto del universo.

2.3.2 Notación científica

* Se les comenta a los alumnos que en la naturaleza existen cosas muy grandes y muy pequeñas que muchas veces son difícil de expresar y que para eso utilizamos la notación científica.

*Se les pide a los alumnos que investiguen lo que es la notación científica, se ponen algunos ejemplos y se explica las reglas para representan una cantidad por medio de este método.

La idea de la inercia

• Explica por que la moneda no cambio su estado de reposo•Explica por que el huevo no cambio su estado de movimiento

2.3.3 Newton y la gravitación universal

* Se analizan las ideas que tenia Newton sobre el movimiento de los planetas y se comentan las conclusiones a las que llego después de sus observaciones.

* Se les comenta a los alumnos que en base a las conclusiones anteriores Newton establece la ley de la gravitación universal, se presenta la expresión matemática con la que representa esta ley y se presentan situaciones problemas.

2.3.4 Masa y Peso, ¿ serán lo mismo?

* Se les cometa a los alumnos que normalmente dentro de la vida cotidiana utilizamos como sinónimo el concepto de masa y peso, siendo que dentro de la física con conceptos.

* Se les pide a los alumnos que investiguen ambos conceptos y que establezcan una diferencia entre ellos, se analizan las conclusiones a traves de una participación individual.

Se plantea la siguiente Actividad: Clasifica las siguientes ideas y elabora un mapa mental sobre masa y peso.

Con lo anterior Newton concluye que:

La fuerza de atracción que existe depende de las masas de los cuerpos:

• Entre mas masa tenga el cuerpo mayor atracción ejercerá• Entre menos masa tenga el cuerpo menor atracción ejercerá

La fuerza de atracción que existe depende de la distancia que existe entre los cuerpos:

• Entre mas distancia haya menor será la atracción• Entre menos distancia haya mayor será la atracción

•Es la cantidad de materia contenida en un cuerpo.•Es la fuerza de atracción que ejerce la gravedad sobre un cuerpo.• Su expresión matemática es P = m • g •Se mide con la balanza.•Se mide con el dinamómetro.•Es una magnitud escalar•Sus unidades de medida son el gramo (g) y el kilogramo (kg).•Varía según su posición, es decir, depende de la altitud y latitud•Su valor es constante, es decir, independiente de la altitud y latitud.•Es una magnitud vectorial. •Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el Newton.

Masa Peso

3 La energía: Una idea fructífera y alternativa a la fuerza

* Se les pide a los alumnos que en su cuaderno hagan un collage sobre los distintos usos o significados que le damos al termino energía y que debajo de este escriban algunos de esos significados.

* Se analizan algunos ejemplos y se les comenta a los alumnos que dentro de nuestra vida diaria utilizamos el concepto energía de manera muy diferente al que se le atribuye científicamente.

* Se les pide que investiguen el concepto de energía, se comentan algunos de ellos, a través de una diapositiva se les explica a los alumnos que la energía puede ser de movimiento o de posición.

* Se presentan las expresiones matemáticas de energía cinética y potencial, se obtiene la unidad de energía a partir de las que se utilizan dentro de las formulas y se aplican problemas para resolver.

3.1 La energía y la descripción de las transformaciones

* Se presenta en diapositiva el siguiente mapa mental y se les pide a los alumnos que lo describan, se espera que analicen el hecho de que la energía se puede manifestar de muchas maneras, se analizan los escritos y de ser necesario se da una explicación sobre las diferentes formas de energía .

* Se les pide a los alumnos que investiguen e ilustren cada tipo de energía, se comentan y analizan sus investigaciones

“Hoy no tengo energía” “subamos a la montaña para cargarnos de energía”

“tanto trabajo me dejo sin energía”

Ec= m x v 2

2Ep = m x g x h

3.1.1 La energía se transforma y se conserva

* A partir de una lluvia de ideas se analiza lo que el alumno entiende por transformación y conservación .

* Se analizan algunos dispositivos y aparatos que tenemos en caso para ver descubrir como es que se transforma la energía .

* Analizado el hecho de que la energía se transforma , se comenta que a pesar de las transformaciones que sufre la energía, esta no se pierde, sino que se conserva de una u otra forma.

* Se presenta un carrito solar y se les pide a los alumnos que describan su funcionamiento, con esto se espera llegar al principio de conservación de la energía

* Para cierre del tema se presenta un video de youtube “ la energía y sus transformaciones” , se espera un escrito sobre lo mas importante del video y sobre lo que se aprendió en la actividad.

3.2 La energía y movimiento

3.2.1 concepto de trabajo en física

* Se les pide a los alumnos que describan alguna situación en la que cierto significado al concepto trabajo, por ejemplo: “nos llevo mucho tiempo realizar el trabajo de entregamos en clase de español” – “ el trabajo de geografía nos quedo muy bonito”.

* Des pues analizar algunas situaciones se les pide a los alumnos investigar el concepto de trabajo en diccionarios, libros de física o internet, se les pide que elaboren una conclusión sobre la diferencia que existe entre el concepto que se le da al trabajo en la vida cotidiana y el que se le da dentro de la física .

* Analizada la diferencia se les presenta la siguiente actividad: ¿ en que situación se realiza mayor trabajo? ¿Por qué ?

E. Eléctrica

E. TérmicaE. Luminosa

E. Solar

E. Eléctrica

E. Potencial

E. Cinética

67 N67 N

.3 m 1.3 m

Montacargas: a) b)

350 N

20 N

Levantador de pesas a) b)

15 N 15 N2 m 1 m

Empujando una caja a) b)

* Analizados los ejemplos se presentan la expresión matemática para calcular el trabajo realizado y sus unidades, se aplican problemas para resolver.

W= F . d

W= Trabajo (N.m) = Joule (J) F= fuerza ( N) d= Distancia ( m)

4 Las interacciones eléctricas y magnéticas4.1 ¿Cómo por acto de magia? Los efectos de las cargas eléctricas.

* Se realiza la lectura de la pagina 138 del libro de texto “historia de las cargas eléctricas” y se les pide a los alumnos que la representen a través de una caricatura.

4.1.1 Formas de electrización

* Se presenta un mapa conceptual y se les pide a los alumnos que lo llenen con lo que hayan entendido de las explicaciones que se les de.

Formas de electrización

Contacto Inducción Frotamiento

4.1.2 Ley de las cargas eléctricas

Se plantea la siguiente pregunta ¿Qué sucede con los imanes cuando tratas de unir polos del mismo tipo y polos de diferente tipo?

•Se comentan las respuesta de los alumnos y se les comenta que con las cargas eléctricas pasa algo similar, se presenta la siguiente imagen y se les pide a los alumnos que traten de construir una oración que explique lo que observan.

4.1.3 El relámpago

* A través de diapositivas se presenta como es que se forma un relámpago y se presenta un video de youtube “rayos y truenos” para su mejor comprensión

* Se les pide a los alumnos que investiguen ¿Cómo funciona el pararrayos? , se comentan las Investigaciones y se trabaja con el simulador de: http://www.jpimentel.com/ciencias_experimentales/

4.1.4 Ley de Coulomb

Se les pide a los alumnos que investiguen las aportaciones mas sobresalientes de Charles Coulomb en el campo de la física.

Espera que los alumnos comenten que la unidad de la carga eléctrica en el SI es el Coulomb en honor a Charles Coulomb y que este formulo una ley que lleva su nombre y que se relaciona con la s interacciones eléctricas.

Se presentan las siguientes imágenes y se les pide a los alumnos que contesten las preguntas que se plantean

- +

- --+

++

a)

b)

2m

2m

¿Las fuerzas que se presentan en las imágenes a y b son de atracción o repulsión?Compara las imágenes a y b ¿en que imagen hay mas cargas? ¿en que imagen hay mas fuerza? ¿A que crees que se deba? ¿Qué puedes concluir?

- +2m

- +5m

c)

d)

Comparando las imágenes c y d ¿Cómo son las cargas? ¿Cómo son las distancias? ¿en que imagen hay mas fuerza? ¿A que crees que se deba? ¿Qué puedes concluir?

Se analizan las conclusiones y en base a ellas se espera llegar a la ley de Coulomb , se presenta la expresión matemática y se realiza ejercicios.

4.1.5 .- Energía y corriente eléctrica

Se les pide a los alumnos que realicen en el que expliquen lo que sepan de la energía eléctrica.

Se comentan los escritos y se les explica a los alumnos a través de diapositivas que toda la materia (materiales conductores) esta formada por átomos .

A través de diapositivas se les comenta a los alumnos que la corriente eléctrica se debe al flujo de Electrones y que estos viajan a través de un circuito eléctrico, se mencionan los elementos del circuito Eléctrico.

Se hacen equipos de trabajo y se realiza la construcción de circuitos eléctricos.

Paralelo

Serie

Tema 2 Los efectos de los imanes

Se les pide a los alumnos que contesten la siguiente preguntas ¿Qué es un imán? , ¿Qué sucede cuando se acercan los polos de los imanes? se comentan las respuestas que se den.

A través de diapositivas se presenta la historia del imán y características importantes de este material.

Se les pide a los alumnos realizar la siguiente actividad y hacer sus anotaciones

1.- acercar dos imanes (polos diferentes) y observar lo que sucede2.- acercar dos imanes (polos iguales) y observar lo que sucede3.- frotar durante dos minutos una aguja sobre un imán y después ponla en contacto con los con los alfileres ¿Qué sucedió?4.- amarrar la aguja con un hilo y este fijarlo a la mesa, acerca un imán sin hacer contacto y observa los que sucede.

Se realiza la actividad de la pagina 152 del libro de texto “Líneas de campo magnético” y se presenta un video de youtube

Se presenta la expresión matemática con la que se calcula la fuerza magnética que se ejerce entre dos cuerpos, se presentan problemas para resolver en base a la formula