Programación de aula de física y química

Didáctica y enseñanza de conocimientos químicos. Diseño de unidades didácticas. Medida y método científico. Estados de la materia. Átomos. Moléculas. Energía. Electricidad

  • Enviado por: Ana Belen Bayona
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 41 páginas
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DIDACTICA GENERAL

PROGRAMACIÓN DE AULA

FÍSICA Y QUÍMICA

TEMA 1 MEDIDA Y MÉTODO CIENTÍFICO

OBJETIVOS

• Redondear adecuadamente las cifras que expresan el resultado de un experimento.

• Manejar la calculadora científica de manera adecuada.

• Aprender a utilizar algunos instrumentos de medida en el laboratorio.

• Conocer las diferentes etapas del método científico.

• Utilizar el método científico para interpretar los fenómenos naturales.

• Rechazar firmemente las actividades pseudocientíficas que pretenden explicar fenómenos naturales de manera mágica.

• Diferenciar magnitud de unidad.

• Realizar cambios de unidades.

• Saber cuáles son las propiedades cuantificables de un cuerpo.

• Comprender la importancia de organizar los datos numéricos en forma de tablas, así como de utilizar representaciones gráficas para interpretar los resultados de un experimento.

CONTENIDOS

Conceptos

• Medida y método científico. Las etapas del método científico.

• Magnitudes y unidades. El Sistema Internacional de Unidades (SI).

• Cómo determinar la masa, el volumen y la densidad en el laboratorio.

• Cómo trabaja un científico. Etapas del método científico.

• Análisis de datos. Representación gráfica de los datos de una tabla.

Procedimientos

• Análisis de las etapas del método científico.

• Resolución de problemas numéricos sencillos.

• Realización de experiencias de laboratorio.

• Interpretación de los resultados de experimentos.

• Análisis e interpretación de gráficas y tablas.

Actitudes

• Valorar la importancia de cada una de las etapas del método científico.

• Desarrollar el gusto por el orden y la limpieza en el laboratorio.

• Potenciar el trabajo individual y en equipo.

• Mostrar interés por el rigor en la representación gráfica de los datos de una tabla

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Realizar cambios de unidades para distintas magnitudes: masa, longitud, tiempo, volumen, densidad, etc.

• Diseñar experimentos.

• Organizar los datos obtenidos en un experimento en forma de tabla.

• Utilizar la calculadora científica para operar con números grandes, manejando adecuadamente las potencias de 10.

• Representar gráficamente los datos obtenidos en un experimento, empleando, si es posible, alguna herramienta informática como apoyo.

CLAVES CIENTÍFICAS Y METODOLÓGÍCAS

El conocimiento del método científico permitirá a los alumnos y alumnas pensar como un científico. Independientemente de que su vida profesional posterior se desarrolle en torno a la ciencia, conocer las distintas etapas del método debe permitirles interpretar razonadamente los fenómenos naturales, sin necesidad de recurrir a explicaciones irracionales o mágicas.

El desarrollo de experiencias de laboratorio les ayudará, sin duda alguna, a conocer mejor cada una de las etapas. A lo largo de las siguientes unidades y en cursos posteriores, los alumnos irán retomando los contenidos estudiados en esta unidad. Además, la interpretación y el análisis de tablas y gráficas les será útil en cualquier ámbito.

En cuanto al nivel y dificultad del tema, las distintas unidades siempre representan problemas para determinados alumnos. Es importante afianzar bien el cambio de unidades, para evitar, por ejemplo, que los alumnos y alumnas comparen cantidades expresadas en diferentes unidades. Por otra parte, la interpretación científica de gráficas también puede plantear dificultades. Por ello es interesante que los alumnos realicen varios ejemplos, con el objeto de afianzar los contenidos.

ACTIVIDADES

Actividades de desarrollo

Las actividades de desarrollo consistirán en la realización de las actividades propuestas en el libro de texto, tanto las que aparecen en las distintas tareas como las que se proponen al final de la unidad. La selección de las actividades estará en relación con la evaluación inicial de los alumnos, con el objetivo de cumplir los objetivos previstos.

Paralelamente, se pueden proponer actividades complementarias de desarrollo, tales como utilizar en el aula algún instrumento de medida (un cronómetro, una balanza, una regla, etc.) y pedir a algunos alumnos que digan el resultado de la medida. Se pretende que los alumnos y alumnas expresen correctamente los errores en la medida.

ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

Actividades de refuerzo

• Escribir en la pizarra diferentes cifras, utilizando notación científica o no, con distinto número de decimales para que los alumnos redondeen. Seguramente tendrán tendencia a redondear, por ejemplo, 12,6 a 12. Señalar el resultado correcto y, sobre todo, la importancia del redondeo en los resultados de los experimentos.

• Para fomentar algunas de las etapas del método científico podemos realizar en clase algún experimento entre todos. Por ejemplo, podemos utilizar varios termómetros para medir la temperatura en el aula en distintos puntos: al lado de la ventana, alejados de ésta o a distintas horas del día. Además, en este último caso, podemos utilizar los datos recogidos en forma de tabla para elaborar algún gráfico y realizar una representación en la pizarra.

• Proponer a los alumnos y alumnas que diseñen un experimento para determinar, por ejemplo, la masa de un objeto muy pequeño (un guisante, una judía, etc.). En principio, no basta con utilizar una balanza, pues seguramente no dispondremos de un juego de pesas suficientemente preciso. Dividir la clase en grupos y luego realizar una puesta en común. La solución más clara es determinar la masa de un número elevado de guisantes, luego contar el número de guisantes y dividir la masa total entre el resultado para obtener la masa de un guisante.

• Dividir a la clase en dos grandes grupos y pedir a uno de los grupos que diga nombres de propiedades que sean magnitudes y al otro, propiedades que sí sean cuantificables y, por lo tanto, que sean magnitudes. Escribir ambas listas en la pizarra. A continuación podemos retomar la lista de las magnitudes y pedir a los alumnos que indiquen cuáles de ellas son fundamentales y cuáles son derivadas. En el caso de algunas magnitudes derivadas sencillas podemos escribir la expresión para calcularla en función de otras magnitudes, ya sean fundamentales (por ejemplo, en el caso de la velocidad) o que incluyan a su vez otras magnitudes derivadas (por ejemplo, la densidad).

• Para reforzar la importancia de la comunicación en el trabajo de un científico, podemos proponer a los alumnos y alumnas que escriban un informe sobre un hipotético experimento realizado por ellos mismos. Destacar que en dicho informe deben aparecer los resultados tal y como los expresaría un científico; es decir, empleando tablas para recoger los datos numéricos del experimento, realizando representaciones gráficas de los datos cuando proceda, indicando el diseño del experimento realizado, mostrando las conclusiones científicas pertinentes, etc.

Actividades de ampliación

• Pedir a los alumnos que busquen en la prensa, por ejemplo en la sección de deportes, algunos datos numéricos que hagan referencia a diferentes medidas. En el caso del atletismo, las medidas harán referencia al tiempo empleado por los atletas o a la distancia en salto de longitud, salto de altura, etc. Pero en otros deportes, como en halterofilia, se hace mención a la masa. Pedirles que indiquen, para los casos encontrados, cuál es la precisión del aparato con el que se ha medido. Proponerles que recojan los datos en forma de tabla, indicando en el encabezado de la misma varias filas: deporte, prueba, marca conseguida por el atleta y precisión del aparato de medida.

• Realizar en el laboratorio algunas experiencias sencillas empleando aparatos como la balanza (por ejemplo, medir la masa de diferentes relojes), el cronómetro (por ejemplo, medir el tiempo necesario para que se produzcan 30 latidos del corazón) o la probeta (medir el volumen de una piedra, una pelota, etc.). En ellas los alumnos y alumnas deberán realizar una misma medida varias veces. O mejor aún, pedir que diferentes alumnos realicen una sola medida y que luego calculen el valor medio, que se tomará como el valor más probable.

• Llevar a la clase algún artículo de divulgación recogido de alguna revista y mostrarlo a los alumnos para que identifiquen en él los datos recogidos en forma de tablas, si los hay, algunas representaciones gráficas que muestren la relación entre dos o más variables, el diseño del experimento, las conclusiones a las que ha llegado el científico o el grupo de científicos, etc.

• Si hay posibilidad, realizar el análisis de los datos de alguno de los experimentos realizados con la ayuda de un ordenador. Puede ser muy útil emplear, por ejemplo, una hoja de cálculo para ello, pues permite operar cómodamente con las tablas y también realizar diferentes representaciones gráficas para interpretar mejor los resultados del experimento. En el caso de experimentos en los que los alumnos han calculado el valor medio, se puede emplear la informática para representar los datos obtenidos en un gráfico de barras, por ejemplo, lo que puede ayudar a identificar datos incorrectos debidos, entre otras causas, a un error del experimentador.

CONTENIDOS TRANSVERSALES

Educación no sexista

Aún hoy, la ciencia «engancha» más a los chicos que a las chicas. Es importante que los alumnos y alumnas se acostumbren a ver indistintamente a hombres y mujeres científicos. Esto se ha perseguido a lo largo de toda la unidad, mostrando numerosas imágenes en las que se aprecia el trabajo de mujeres en distintos ámbitos científicos.

Educación ambiental

Fomentar en los alumnos y alumnas un juicio crítico de los beneficios y perjuicios de la ciencia. Destacar la importancia de analizar las consecuencias medioambientales de un determinado avance científico antes de ponerlo en práctica. Desgraciadamente, eso no siempre se ha tenido en cuenta a lo largo de la historia. Destacar asimismo la utilidad de la ciencia para solucionar otros problemas medioambientales, como el abastecimiento de agua mediante la infraestructura adecuada a regiones con sequía casi permanente.

Ciencia - Tecnología - Sociedad

Destacar el trabajo de los científicos, valorando en su justa medida la importancia de los avances técnicos en la sociedad actual. Comentar algún ejemplo en el ámbito de la salud (técnicas de diagnóstico o terapéuticas).

TEMA 2 LA MATERIA

OBJETIVOS

• Interpretar a nivel microscópico el aspecto y características fundamentales de los tres estados de la materia.

• Interpretar, desde el punto de vista de la teoría cinético-corpuscular de la materia, los diferentes cambios de estado y conocer sus nombres.

• Diferenciar las sustancias puras y las mezclas homogéneas y heterogéneas.

• Conocer las técnicas más usadas en la separación de los componentes de mezclas homogéneas y heterogéneas.

• Conocer y manejar los dos parámetros más interesantes de las disoluciones: la concentración y la solubilidad.

• Interpretar con la teoría cinético-corpuscular de la materia el fenómeno de disolución.

• Manejar adecuadamente (y con seguridad) cierto material de vidrio en el laboratorio: vasos de precipitados, matraces aforados, de destilación, erlenmeyer, tubo refrigerante...

• Reconocer la importancia de los biomateriales en el avance de la Medicina.

CONTENIDOS

Conceptos

• Modelo cinético-corpuscular de la materia.

• Características de los tres estados de la materia. Cambios de estado.

• Sustancia pura y mezcla. Mezcla homogénea y heterogénea.

• Disoluciones. Solubilidad y concentración de una disolución.

• Técnicas de separación de mezclas homogéneas y heterogéneas.

Procedimientos

• Interpretación de esquemas.

• Resolución de problemas numéricos sencillos.

• Realización de experiencias de laboratorio.

• Interpretación de los resultados de experimentos.

• Análisis e interpretación de gráficos y tablas.

Actitudes

• Valorar la importancia de los modelos y teorías como instrumentos para interpretar hechos cotidianos.

• Sensibilizar a los alumnos y alumnas con el orden y la limpieza en el laboratorio.

• Potenciar el trabajo individual y en equipo.

• Reconocer la importancia de los avances en la ciencia de los materiales para el bienestar social.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Interpretar con ayuda de la teoría cinético-corpuscular los diferentes estados, los cambios de estado y el fenómeno de disolución.

• Construir un esquema en el que aparezcan los tres estados y los diferentes cambios de estado con sus nombres correctamente expresados.

• Distinguir una sustancia pura de una mezcla por sus propiedades. Diferenciar una mezcla homogénea de otra heterogénea por su apariencia.

• Proponer el mejor método de separación para una mezcla determinada.

• Realizar cálculos sencillos con la concentración y la solubilidad de una disolución.

• Distinguir claramente los conceptos de disolución diluida, concentrada y saturada.

CLAVES CIENTÍFICAS Y METODOLÓGÍCAS

La teoría cinético-corpuscular de la materia es fundamental para poder dar el salto conceptual que se pretende con esta unidad. Los alumnos y alumnas ya han estudiado en cursos anteriores los estados de la materia y los cambios de estado; sin embargo, no los habían intentado explicar a nivel microscópico. Por otro lado, mediante el fenómeno químico de la disolución, podrán comprobar cómo una teoría, si es buena, permite explicar otros hechos experimentales. Para que puedan llegar a alcanzar los objetivos propuestos, es necesario que los alumnos y alumnas admitan que la materia está formada por pequeñas partículas y que éstas se mantienen inalterables, en composición y tamaño, tras un cambio físico.

En cuanto al nivel y dificultad del tema,el modelo cinético-corpuscular puede resultar complicado a la hora de entenderlo, ya que sus hipótesis no pueden ser corroboradas a simple vista. Dado que lo utilizamos a lo largo de toda la unidad como hilo conductor al presentar los estados, los cambios de estado, las disoluciones, etc., debemos dedicar un especial esfuerzo a que los alumnos alcancen el mayor grado de comprensión posible. Para ello, pueden utilizarse algunas de las estrategias didácticas propuestas, dentro de las actividades de refuerzo, al final de esta unidad.

ACTIVIDADES

Actividades de desarrollo

Las actividades de desarrollo consistirán en la realización de las actividades propuestas en el libro de texto, tanto las que aparecen en las distintas tareas como las que se proponen al final de la unidad. La selección de las actividades estará en relación con la evaluación inicial de los alumnos, con el objetivo de cumplir los objetivos previstos.

Paralelamente, se pueden proponer actividades complementarias de desarrollo, tales como que los alumnos y alumnas pueden manejar algunas sustancias (sustancias puras, mezclas, etc.), como, por ejemplo, algunos minerales o rocas, de manera que sean capaces de identificar fácilmente si se trata de sustancias puras o de mezclas. Pedirles también que ideen algún método para separar las sustancias que forman una mezcla.

ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

Actividades de refuerzo

• Preparar alguna disolución a la vista de los alumnos para reforzar los conceptos de concentración y solubilidad. Bastará con ir echando soluto a un disolvente hasta que la disolución esté saturada. Sería interesante realizar la actividad con dos o más sustancias diferentes para comprobar directamente que la solubilidad depende de las sustancias.

• Con un conjunto de canicas puede visualizarse una analogía del modelo cinético-corpuscular de la materia. El estado sólido, con las canicas muy juntas y con pocos huecos entre ellas; el estado líquido, con las canicas más separadas y, por último, el estado gaseoso, con las canicas moviéndose al azar por la mesa, muy separadas entre ellas.

• Con canicas de dos colores pueden visualizarse los conceptos de mezcla homogénea y heterogénea, disolución, disolvente y soluto, solubilidad, concentrada y diluida...

• Esto mismo puede hacerse utilizando a los alumnos y alumnas en lugar de canicas, logrando una mayor participación e implicación.

- Cuando están sentados en sus pupitres, ordenados en filas y columnas, están en estado sólido (forma y volumen constante).

- Si «tienen más energía» y se levantan y rotan en torno a su mesa, estarían en estado líquido (forma variable y volumen constantes).

- Si «están a tope de energía» y se levantan y se mueven libremente por toda el aula, estarían en estado gaseoso.

• Para sustituir a las canicas de colores, unos pocos alumnos pueden ponerse jersey (soluto) y otros no (disolvente): de esta manera podríamos explicar las mezclas, disoluciones...

• Con estas mismas analogías puede explicarse la dilatación.

• Proponer y realizar algún experimento en el que se ponga de manifiesto que durante los cambios de estado la temperatura permanece constante. Para ello sólo hace falta:

- Hielo.

- Un vaso de precipitados.

- Un termómetro (desde temperaturas bajo 0 hasta por encima de 100 °C).

- Un mechero de laboratorio.

- Utensilios de sujeción (trípode y rejilla, soporte, nuez y pinza).

• Diseñar una práctica en la que, utilizando varias sales y disolventes, se observe cómo la solubilidad depende de la naturaleza del disolvente y del soluto.

• Demostrar con un sencillo experimento (pesar un globo vacío e inflado y observar la diferencia) que los gases tienen masa y, por tanto, están constituidos por partículas materiales.

Actividades de ampliación

• Dependencia de la solubilidad con la temperatura. Calentar las disoluciones saturadas anteriores, de manera que dejen de estar saturadas, e ir añadiendo soluto de nuevo. Después dejar enfriar para comprobar que la solubilidad vuelve a descender (deben formarse cristales o bien un precipitado en el fondo del recipiente).

• Introducir el estado de plasma y aprovecharlo para hablar de la fusión nuclear como fuente de energía.

• Explicar los dos mecanismos de vaporización existentes: la evaporación y la ebullición. Analizar las semejanzas y diferencias entre ambos diseñando algún experimento sencillo que permita determinar sus características.

• Diferenciar la fusión vítrea de la fusión cristalina. Introducir los sólidos cristalinos y amorfos.

• Estudiar los diferentes tipos de disolución existente en función de si el soluto y el disolvente son líquidos, sólidos o gaseosos: amalgamas, humos, nieblas... En esta misma línea podría ampliarse el capítulo de las mezclas, introduciendo los coloides, explicando lo que son y diferenciando los diferentes tipos: geles, espumas, aerosoles...

• Explicar en qué consiste la destilación fraccionada y las torres de destilación. Aplicarlo al caso de la destilación del petróleo para obtener:

- Gas licuado.

- Fuel.

- Gasolina.

- Alquitrán...

- Gasóleo.

• Introducir los distintos tipos de cromatografía como técnica de separación de mezclas. Así podría hablarse de la cromatografía en papel, en columna, de gases o el GPC. Diseñar una sencilla experiencia de cromatografía en papel para separar los componentes de una mezcla homogénea, por ejemplo, la tinta china. Para ello sólo se necesita: vaso de precipitados, papel de filtro y alcohol.

• Comentar la existencia de otros hechos físicos que corroboran la validez del modelo cinético-corpuscular, ya que es capaz de explicarlos. Por ejemplo: la difusión en los gases o el movimiento browniano. Estos hechos pueden ilustrarse con varias situaciones reales: el humo en una habitación, una gota de tinta en un vaso de agua o un poco de perfume en una esquina de la habitación.

• Iniciar un estudio más exhaustivo del estado gaseoso presentando las leyes que regulan su comportamiento: Boyle y Mariotte, Charles y Gay-Lussac, gases ideales... Deducir cómo estas leyes son consecuentes con la teoría o modelo cinético-molecular de la materia.

• Presentar algunas propiedades características del estado sólido: dureza, fragilidad, maleabilidad...B M A

CONTENIDOS TRANSVERSALES

Educación para la salud

Mediante la presentación de los biomateriales, los alumnos y alumnas pueden considerar la importancia de cuidar nuestro cuerpo viendo las consecuencias (en cuerpo ajeno) de imprudencias que pueden llevar al deterioro de miembros.

Educación ambiental

Sensibilizar a los alumnos y alumnas con el problema de la contaminación del agua y el aire:

- La contaminación del agua, producida por la gran capacidad que tiene el agua para disolver pesticidas, herbicidas, abonos químicos...

- La contaminación del aire puede ser producida por sustancias que en principio no eran gaseosas pero que, en virtud de un cambio de estado, pasan al aire; por ejemplo, los disolventes.

Ciencia - Tecnología - Sociedad

Presentar el uso de los biomateriales para paliar amputaciones de miembros u órganos, o taras físicas debidas a malformaciones (cirugía plástica), como un gran avance en el bienestar social gracias al trabajo de científicos que desarrollan nuevos materiales y de técnicos que diseñan prótesis, etc., con ellos.

A c t i v i d a d e s

TEMA 3 ÁTOMOS Y MOLÉCULAS

OBJETIVOS

• Recordar la indivisibilidad de la materia y los componentes que forman los átomos.

• Emplear diferentes modelos para explicar diversos hechos experimentales relacionados con los átomos.

• Explicar la existencia de átomos de diferente clase, así como de los isótopos, a partir de los constituyentes básicos: protones, neutrones y electrones. Explicar, asimismo, la formación de iones.

• Valorar la importancia de la simbología y la clasificación como una manera de avance de la ciencia.

• Conocer los principales grupos y períodos de elementos del sistema periódico, así como algunas propiedades periódicas.

• Distinguir las formas básicas de agrupaciones de átomos. Asociarlas a la formación de cristales o de moléculas.

• Reconocer la importancia de los plásticos en la sociedad actual.

CONTENIDOS

Conceptos

• La materia. Sustancias homogéneas y heterogéneas. Mezclas y sustancias puras. Elementos y compuestos. Indivisibilidad de la materia. Teoría de Dalton.

• Constituyentes del átomo. Modelos de Thomson, Rutherford y Bohr. Modelo de la nube de carga.

• Número atómico y número másico. Formación de iones. Isótopos.

• Simbología y clasificación de los elementos químicos. Sistema periódico.

• Agrupación de átomos: enlace iónico, covalente y metálico.

Procedimientos

• Interpretación de esquemas.

• Resolución de problemas numéricos sencillos.

• Interpretación del sistema periódico.

• Búsqueda de información en diversas fuentes.

• Realización de experiencias e interpretación de los resultados.

Actitudes

• Reconocimiento de la utilidad de los diferentes modelos atómicos propuestos a lo largo de la historia.

• Valoración de la contribución de los científicos a lo largo de la historia, aun cuando sus ideas no fuesen totalmente correctas.

• Reconocimiento de la importancia del suministro de agua y fomento de su ahorro, sin malgastarla.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Utilizar esquemas para mostrar la composición básica de los átomos. Aplicarlos para el caso de átomos de distintos elementos y para átomos del mismo elemento (isótopos).

• Completar cuadros con el número de partículas que forman cada átomo: electrones, neutrones y protones.

• Utilizar la composición porcentual de distintos isótopos para calcular la masa atómica de un elemento.

• Clasificar algunas sustancias en iónicas, covalentes o metálicas.

• Utilizar el sistema periódico de los elementos para indicar algunas propiedades básicas de un elemento y partir de su ubicación en dicho sistema (carácter metálico, etc.).

CLAVES CIENTÍFICAS Y METODOLÓGÍCAS

La indivisibilidad de la materia y el concepto de átomo son la clave para entender los contenidos de esta unidad. Se trata de reforzar algunos contenidos básicos de Química que los alumnos y alumnas ya han estudiado, como la existencia de átomos y la formación de iones, y ampliarlos con aspectos básicos sobre los distintos modelos atómicos y la formación de enlaces entre los átomos. Es fundamental insistir en las dimensiones relativas del núcleo y del átomo, para que los alumnos admitan sin discusión que la mayor parte del átomo está vacía.

En cuanto al nivel y dificultad del tema, la indivisibilidad de la materia no es algo inmediato a los sentidos de los alumnos y alumnas. Ellos deberán creer en lo que les diga el profesor o profesora. También puede representar cierta dificultad la comprensión de los esquemas que ilustran los diversos modelos, y conocer por qué se

han ido desechando unos en favor de otros.

ACTIVIDADES

Actividades de desarrollo

Las actividades de desarrollo consistirán en la realización de las actividades propuestas en el libro de texto, tanto las que aparecen en las distintas tareas como las que se proponen al final de la unidad. La selección de las actividades estará en relación con la evaluación inicial de los alumnos, con el objetivo de cumplir los objetivos previstos.

Paralelamente, se pueden proponer actividades complementarias de desarrollo, tales como utilizar a lo largo de toda la unidad el sistema periódico para indicar las diferencias entre los átomos de distintos grupos o períodos, así como para explicar la formación de enlaces químicos entre átomos contiguos o lejanos en el sistema periódico.

ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

Actividades de refuerzo

• Repasar en grupo el sistema periódico. Sobre él, el profesor o profesora puede ir señalando cómo varían las propiedades periódicas en algunos grupos o periodos. Realizar en la pizarra un esquema sencillo de la experiencia de Rutherford, básica para comprender que la carga positiva del átomo se concentra en el núcleo y que la mayor parte del átomo está vacía.

• Reforzar entre los alumnos y alumnas el proceso que da lugar a la formación de iones, tanto positivos como negativos. Poner distintos ejemplos de manera gráfica, realizando o pidiéndoles que realicen esquemas que muestren claramente el número de electrones del átomo neutro y el del ión, con el objetivo de que comprueben que siempre, ya sea para formar cationes o para formar aniones, las partículas que intervienen en la formación de iones son los electrones; los protones permanecen confinados en el interior del núcleo. Explicar también a los alumnos que ionizar átomos no es excesivamente complicado (basta en algunos casos, por ejemplo, con frotar el cuerpo), mientras que conseguir variar el número de protones en un átomo sí es muy complicado: sólo se consigue en las reacciones nucleares, para las que se necesitan condiciones extremas de temperatura, como ocurre en el interior de las estrellas o bien en instalaciones capaces de manejar sustancias radiactivas que dan lugar a las reacciones nucleares, como en las centrales térmicas nucleares.

• Proponer el siguiente juego, con el objetivo de reforzar el aprendizaje de los símbolos correspondientes a los elementos químicos más utilizados en el aprendizaje de la Química en este segundo ciclo de la enseñanza secundaria obligatoria: se divide la clase en varios grupos y cada grupo pregunta a otro por el símbolo correspondiente a algún elemento o por el nombre de algún elemento correspondiente a un símbolo dado. Se puede limitar el número de elementos a partir del sistema periódico, indicando, por ejemplo, a los alumnos que sólo utilicen los elementos que no sean metales de transición ni tierras raras.

• A fin de reforzar el proceso que da lugar a la formación de sustancias iónicas, covalentes o metálicas, se puede realizar la siguiente actividad: marcar algunas bolas o canicas de manera que se diferencien varios grupos: uno corresponderá a los protones, otro a los neutrones y otro al de los electrones. A continuación pedirles que formen varios átomos neutros (de reducido número másico) y que simulen la formación de un compuesto iónico (un «electrón» debe cambiar de átomo y dar lugar a la formación de dos iones: un anión y un catión). Repetir la actividad para un compuesto covalente y luego para un compuesto metálico. Al final, observar cómo han quedado formadas las sustancias y subsanar los posibles errores.

Actividades de ampliación

• Poner ejemplos de formación de enlaces iónicos y covalentes, de manera que los alumnos señalen a continuación cómo se formarían otros compuestos parecidos que compartan o cedan el mismo número de electrones: cloruro de sodio y cloruro de potasio, flúor molecular y cloro molecular, etc. Buscar información adicional sobre la historia del sistema periódico: los primeros intentos de clasificación, los huecos dejados por Mendeleiev, etc.

• Proponer a los alumnos y alumnas una investigación sencilla sobre el diamante y el grafito. En particular es interesante que traten de buscar respuestas a las siguientes preguntas:

- ¿Se trata de la misma sustancia? ¿Qué átomos forman cada sustancia?

- ¿Cómo se agrupan estos átomos en cada sustancia?

- ¿Cuáles con las propiedades más destacables de cada sustancia?

- ¿Cuál es el uso al que se destina el grafito? ¿Y el diamante? ¿Qué relación tienen estas aplicaciones con las propiedades de cada sustancia?

Mediante esta actividad se trata de destacar que incluso sustancias formadas por el mismo tipo de átomos tienen propiedades muy diferentes debido a la distinta forma en que se unen los átomos.

• Profundizar algo más en el estudio de este tipo de sustancias indicando las diferencias más notables en cuanto a sus propiedades. Se puede pedir a los alumnos que elaboren un cuadro indicando, por ejemplo, si las sustancias se disuelven en agua, si conducen la electricidad, cuál es el estado físico en el que se suelen encontrar las sustancias de cada tipo, si son duras o blandas, si se rompen con facilidad, etc. El cuadro se puede completar con un ejemplo de cada tipo de sustancia. Por ejemplo, agua para el caso covalente, sal para el caso iónico y hierro para el caso de sustancia metálica.

• A partir de una serie de científicos que se reunieron en Bruselas en 1911 para comentar las investigaciones sobre el átomo, pedir a los alumnos y alumnas que busquen las contribuciones más importantes sobre el átomo de algunos de los que aparecen: A. Einstein, E. Rutherford, M. Curie, M. Planck, A. Sommerfeld, L. De Broglie, H. Poin-caré, P. Langevin, o W. Wien, entre otros. Un grupo de alumnos puede buscar información en diferentes fuentes y luego exponer sus resultados a los demás. El propósito es destacar la importancia de la comunicación de los resultados a la comunidad científica. En ciencia es muy importante que los diversos equipos que trabajan en un mismo asunto estén informados de los avances de los demás, pues así se progresará más rápidamente.

CONTENIDOS TRANSVERSALES

Educación para el consumidor

El uso racional del agua es un problema creciente en ciertas regiones españolas. Aunque en algunas sobra agua, en otras seguramente faltará, ya sea para el consumo humano, el riego de cultivos o para otros usos. Reforzar el hecho de que el agua es un bien común, y como tal debemos administrarlo.

Educación ambiental

Poco a poco la gente va tomando conciencia de la importancia del reciclaje para el medio ambiente. En el caso de los plásticos, aún no se ha avanzado tanto como en el del papel o en el del vidrio, por ejemplo, pero ya empiezan a aparecer en las calles contenedores aptos para su reciclaje.

Ciencia - Tecnología - Sociedad

El uso de los plásticos es muy importante en nuestros días. Mostrar a los alumnos y alumnas la importancia de conocer las propiedades y aplicaciones de diferentes sustancias químicas.

A c t i v i d a d e s

TEMA 4 LOS CAMBIOS EN LA MATERIA

OBJETIVOS

• Diferenciar los cambios físicos de los químicos, tanto naturales como artificiales.

• Explicar una reacción química a nivel microscópico como un proceso de ruptura y formación de enlaces.

• Escribir, ajustar e interpretar una ecuación química.

• Aplicar la ley de Lavoisier o de la conservación de la masa en las transformaciones químicas.

• Estudiar la teoría de colisiones para explicar las reacciones químicas y los factores que afectan a su velocidad.

• Conocer y usar los conceptos de mol y número de Avogadro.

• Saber que en las reacciones químicas se puede producir o consumir energía, y realizar cálculos sencillos para obtener el valor de dicha energía.

• Valorar las medidas de seguridad en el laboratorio.

• Realizar experiencias sencillas para visualizar los factores que afectan a la velocidad de una reacción.

• Saber qué es una pila y discutir aspectos relacionados con su uso responsable.

CONTENIDOS

Conceptos

• Cambios físicos y químicos. Cambios naturales y artificiales.

• Los cambios químicos a escala microscópica. Ecuaciones químicas.

• Teoría de colisiones.

• Mol y número de Avogadro. Peso molecular. Estequiometría.

• Reacciones exotérmicas y endotérmicas. Energía de reacción.

Procedimientos

• Diferencia de fenómenos físicos y químicos.

• Ajuste por tanteo de ecuaciones químicas.

• Interpretación de la teoría de colisiones, así como de los factores que afectan a la velocidad de reacción.

• Realización de cálculos estequiométricos sencillos con ecuaciones químicas.

• Realización de experiencias sencillas que demuestren la existencia de una reacción química y los factores que afectan a su velocidad.

Actitudes

• Reconocer la utilidad de modelos o teorías que expliquen los fenómenos que ocurren en la naturaleza.

• Valorar la importancia de la seguridad en el laboratorio.

• Mostrar comportamientos respetuosos con el medio ambiente y la salud al hacer uso de productos químicos.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Diferenciar procesos químicos y físicos utilizando para ello la variación en las propiedades características de las sustancias implicadas.

• Interpretar una reacción química a nivel microscópico.

• Proponer y ajustar ecuaciones químicas.

• Explicar la teoría de colisiones.

• Calcular el peso molecular, los moles, el número de moléculas y de átomos de algún elemento, conociendo la masa de cierta sustancia.

• Realizar cálculos estequiométricos sencillos.

• Definir energía de reacción y utilizar dicho concepto para diferenciar las reacciones exotérmicas y endotérmicas.

• Calcular la energía absorbida o desprendida en una reacción química a partir de su energía de reacción, realizando cálculos estequiométricos sencillos.

CLAVES CIENTÍFICAS Y METODOLÓGICAS

Sobre la base de que las reacciones químicas son, en esencia, un proceso en el que se rompen unos enlaces y se forman otros, justificaremos la ley de conservación de la masa de Lavoisier, la teoría de colisiones y la existencia de reacciones exotérmicas y endotérmicas. También introducimos el concepto de mol para simplificar los cálculos con ecuaciones químicas o estequiometría, aunque suele plantear dificultades conceptuales a la hora de estudiarlo. Por último, es conveniente que los alumnos y alumnas conozcan algunas de las reglas de la nomenclatura y formulación químicas; aunque, lógicamente, a este nivel muchos de los compuestos químicos se darán con su nombre y fórmula.

En cuanto al nivel y dificultad del tema, en esta unidad trabajaremos con una idea que no es inmediata: las reacciones químicas son, en esencia, un proceso en el que se rompen unos enlaces en las moléculas de los reactivos y se forman otros nuevos en los productos. Sobre esta base justificaremos la ley de conservación de la masa de Lavoisier, la teoría de colisiones y la existencia de reacciones exotérmicas y endotérmicas. Por otro lado, introducimos el concepto de mol que también suele plantear dificultades conceptuales a la hora de estudiarlo. Es necesario, por tanto, un especial esfuerzo por parte del docente para que los alumnos y alumnas los asimilen. En cuanto a la nomenclatura y formulación de los compuestos químicos, aunque es conveniente que los alumnos comiencen a trabajar con ellas, todavía puede dárseles el nombre y la fórmula de los compuestos químicos más complejos que aparecen en los problemas.

ACTIVIDADES

Actividades de desarrollo

Las actividades de desarrollo consistirán en la realización de las actividades propuestas en el libro de texto, tanto las que aparecen en las distintas tareas como las que se proponen al final de la unidad. La selección de las actividades estará en relación con la evaluación inicial de los alumnos, con el objetivo de cumplir los objetivos previstos.

Paralelamente, se pueden proponer actividades complementarias de desarrollo, tales como poner de manifiesto la diferencia entre cambio físico y químico, para lo cual se pueden preparar dos experiencias: en la primera, se calienta alcohol de quemar en un Erlenmeyer cerrado con un tapón atravesado por un tubo que se comunicará a un refrigerador, al final del cual pondremos un vaso de recogida. Observar que si bien por una parte el alcohol se evapora, por el otro extremo se recupera el mismo alcohol. En la segunda, quemar con cuidado un poco de alcohol, se produce una llama, se desprende calor y el alcohol desaparece. Las sustancias iniciales y finales son diferentes.

ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

Actividades de refuerzo

• Emplear los modelos moleculares para visualizar la ruptura y formación de enlaces en una reacción química. Por ejemplo, las reacciones de formación del amoniaco, el metano o el fluoruro de hidrógeno. O la combustión de algún hidrocarburo sencillo: el metano o el etano. Mediante esta actividad pueden reforzarse: la teoría de colisiones, explicando la ruptura y formación de enlaces; y la ley de Lavoisier, que implica la necesidad de ajustar las ecuaciones químicas para que se conserve la masa en una reacción química.

• También los modelos moleculares pueden servirnos para explicar aspectos relacionados con la forma en que se producen las reacciones químicas: la teoría de colisiones, la necesidad de una orientación y velocidad adecuadas para producir una colisión eficaz...

• Realizar experiencias que ilustren las diferencias entre un cambio físico y un cambio químico utilizando la misma sustancia. Algunos ejemplos:

- Electrólisis y vaporización del agua.

- Mezcla y combinación del hierro y el azufre.

• Mostrar ejemplos reales de reacciones rápidas y lentas. Plantear diferentes formas de hacerlas más rápidas o más lentas:

- Aumentando la temperatura.

- Añadiendo catalizadores.

- Pulverizando los reactivos.

• Trabajando en grupo, repasar la formulación y nomenclatura de los compuestos químicos binarios y proponer una lista de los ternarios y cuaternarios más habituales. Por ejemplo, los siguientes:

- CO - CO2

- KCl - Kl

- NO2 - N2O5

- HNO3 - HClO

• Recordar el significado y las reglas que rigen los números exponenciales para representar cantidades muy pequeñas (exponentes negativos) o muy grandes (exponentes positivos).

• Trabajando en grupo, escribir algunas reacciones químicas sencillas en la pizarra con el objeto de que los alumnos y alumnas las ajusten por tanteo. Poco a poco, ir subiendo la dificultad de la actividad.

Actividades de ampliación

• Pedir a los alumnos y alumnas que busquen información sobre Lavoisier y elaborar un trabajo sobre su vida y su obra.

• Introducir la clasificación de las reacciones químicas en cuatro grupos:

- Síntesis o combinación (formación).

- Descomposición.

- Sustitución.

- Doble sustitución o intercambio.

• Poner ejemplos de cada una de ellas. Buscar en la bibliografía ejemplos de reacciones químicas e intentar clasificarlas.

• Localizar información sobre aditivos alimentarios y comentar su función. Analizar los beneficios que aportan y los peligros que presenta su abuso para la salud, ya que muchos de estos productos son cancerígenos.

• Material y reactivos habituales empleados en el laboratorio. Presentar diverso material de laboratorio y los reactivos más habituales. Explicar cómo y para qué se usan. Dar especial importancia a los aspectos relacionados con la seguridad: personal, colectiva y ambiental.

• Productos químicos más usados. Se pueden plantear trabajos específicos sobre los productos químicos más utilizados: amoniaco, ácido sulfúrico..., de acuerdo con el siguiente esquema: fabricación (materias primas, tipo de reacción, condiciones, catalizadores...), utilidades, peligrosidad para el medio ambiente, normas internacionales que regulan su uso, etc.

• Proponer a los alumnos y alumnas que busquen en los medios de comunicación: escritos, audiovisuales o digitales, noticias relacionadas con la Química. Hacer un breve comentario sobre ellas (sustancia implicada, consecuencias...).

• Recoger información sobre los perjuicios ambientales relacionados con la emisión, abandono o vertido de sustancias químicas: sólidas, líquidas o gaseosas. Por ejemplo: efecto invernadero (CO2), lluvia ácida (SO2), destrucción de la capa de ozono (óxidos de nitrógeno y CFC), metales pesados... Elaborar un informe con dicha información.

• Analizar desde todos los puntos de vista la corrosión de los metales. Reacción de oxidación, métodos para evitarla o minimizarla (pinturas, etc.), implicaciones económicas (mantenimiento), etc.

CONTENIDOS TRANSVERSALES

Educación para la salud

Hacer ver a los alumnos y alumnas la importancia que, para la salud personal y colectiva, tiene el cumplimiento de las normas de seguridad en el laboratorio. Poner especial énfasis en la correcta manipulación de sustancias potencialmente peligrosas y en la prohibición absoluta de tocarlas, olerlas o, desde luego, gustarlas, sin la aprobación de la persona responsable.

Educación ambiental

En esta unidad pueden trabajarse dos aspectos relacionados con la educación ambiental: el reciclaje de productos de desecho y las precauciones que hay que adoptar cuando éstos son productos químicos. Es evidente que no hay que abandonar ningún residuo fuera de los sitios destinados a ello, ya que, como poco, afean el paisaje. Sin embargo, en una escala de imprudencias y comportamientos dañinos para el medio ambiente, a los responsables del abandono incontrolado de productos químicos los colocaríamos en el primer puesto. Entre estos materiales, además de las pilas comentadas explícitamente al final de la unidad, mencionaríamos: pinturas, disolventes, detergentes, insecticidas, aceites o medicamentos. Comentar la existencia de «puntos verdes» en los que ciertas asociaciones ecologistas u organismos públicos se dedican a recoger estos residuos y a darles el tratamiento más adecuado para deteriorar lo menos posible el medio ambiente.

Ciencia - Tecnología - Sociedad

Este tema se presta a trabajar aspectos relacionados con las ventajas que la industria química ha aportado al desarrollo de la sociedad. Esta industria tiene muy mala prensa; por citar un ejemplo, en el lenguaje coloquial cuando se quiere manifestar que algo es malo o poco natural se dice: «es que tiene mucha química». Aprovechar para comentar a los alumnos y alumnas algunos de los beneficios que la Química ha aportado a la sociedad.

TEMA 5 LA QUÍMICA EN LA SOCIEDAD

OBJETIVOS

• Conocer cuáles son los problemas medioambientales más graves que afectan a la Tierra en estos momentos.

• Intentar encontrar soluciones a dichos problemas medioambientales que satisfagan a todas las partes implicadas.

• Comprender las implicaciones que tienen determinadas actividades humanas en los seres vivos que forman parte de un ecosistema.

• Reconocer la importancia de la Química en la sociedad actual a distintos niveles: los constituyentes de la materia viva son elementos y compuestos químicos, una gran parte de la energía que «mueve» la sociedad actual se obtiene a partir de la energía química almacenada por diferentes combustibles, los medicamentos se elaboran con la ayuda de diversas sustancias químicas...

CONTENIDOS

Conceptos

• Los elementos químicos que forman la materia viva.

• Química y medio ambiente. Contaminación del aire, del suelo y del agua.

• Química y recursos energéticos: el petróleo y los recursos nucleares.

• Química y Medicina. Uso de los medicamentos.

Procedimientos

• Identificar las causas de los diferentes problemas medioambientales y conocer cuáles son las consecuencias más importantes de diversos problemas medioambientales.

• Usar los medicamentos de una manera adecuada.

• Comparación de los agentes causantes de los diferentes problemas medioambientales.

• Interpretación de esquemas, mapas y gráficas.

• Búsqueda de información en diversas fuentes: periódicos, revistas, enciclopedias, Internet.

Actitudes

• Ser consciente de los problemas medioambientales que afectan, por una parte, a nuestro planeta a escala global y, por otra, al entorno local.

• Respetar todos los seres vivos que forman parte de un ecosistema.

• Valorar en su justa medida los beneficios obtenidos por determinadas

actividades que pueden dañar el medio ambiente, e intentar encontrar soluciones para los problemas generados.

• Hacer un uso adecuado de los medicamentos, y evitar la automedicación.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Asociar algunos elementos químicos a su función en el organismo humano.

• Explicar cuáles son las causas de determinados problemas medioambientales.

• Analizar fotografías.

• Interpretar gráficas.

• Elaborar una lista con medidas deseables relacionadas con el uso de medicamentos.

CLAVES CIENTÍFICAS Y METODOLÓGÍCAS

La Química está presente en nuestra sociedad actual en todos los ámbitos. Por ello es necesario conocer las relaciones existentes, por ejemplo, entre la Química y la vida, entre la Química y el medio ambiente, entre la Química y los recursos energéticos o entre la Química y los medicamentos. Hoy en día los conocimientos químicos básicos deben formar parte de la cultura general de una persona. Además, vivimos en una época en la que la preocupación por los problemas medioambientales (destrucción de la capa de ozono, calentamiento global, etc.) es cada vez más relevante. Estos temas están continuamente en los medios de comunicación, por lo que es necesaria cierta formación para interpretar la avalancha de datos de manera coherente.

En cuanto al nivel y dificultad de la unidad, en general, los contenidos del tema no deben ofrecer excesivas dificultades a los alumnos y alumnas. Muchos son puramente teóricos, si bien el uso de gráficas, mapas, esquemas, etc., sí les puede plantear ciertas dificultades. Aunque realmente los problemas involucrados son muy complejos y hay que reconocer que intervienen muchas variables difíciles de controlar, sobre todo en aquellos aspectos directamente relacionados con el clima.

ACTIVIDADES

Actividades de desarrollo

Las actividades de desarrollo consistirán en la realización de las actividades propuestas en el libro de texto, tanto las que aparecen en las distintas tareas como las que se proponen al final de la unidad. La selección de las actividades estará en relación con la evaluación inicial de los alumnos, con el objetivo de cumplir los objetivos previstos.

Paralelamente, se pueden proponer actividades complementarias de desarrollo, tales como pedir a los alumnos y alumnas que busquen en los medios de comunicación alguna noticia relacionada con los contenidos estudiados en ella. Señalar a los alumnos y alumnas que no deben limitarse a buscar noticias negativas relacionadas con desastres medioambientales, sino que pueden buscar también noticias positivas: repoblamiento de bosques, empleo de recursos energéticos limpios, etcétera.

ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

Actividades de refuerzo

• Dividir la clase en grupos y proponer a los alumnos la elaboración de murales en los que se muestren las causas y las consecuencias de los diferentes problemas medioambientales que afectan a nuestro planeta. La propuesta se puede completar con algún problema medioambiental local. Sugerir a los alumnos que incluyan en sus murales también alguna solución para el problema tratado.

• Con la ayuda de los alumnos y alumnas, escribir en la pizarra un proceso numerado con las distintas etapas necesarias para poder aprovechar algún combustible o material derivado del petróleo. La lista debe comenzar con la prospección de una región para investigar si dispone de algún yacimiento de petróleo; y debe acabar en el punto de venta o de distribución del producto elaborado.

• Llevar a la clase algún recibo de la compañía eléctrica y anotar el valor de la energía eléctrica consumida. A continuación realizar un sencillo cálculo para conocer la energía que podría liberar 1 kg de materia si se convierte íntegramente en energía. Dividiendo las dos cantidades se puede conocer la cantidad de familias cuyas necesidades energéticas quedarían satisfechas si esta conversión energética fuese posible. Esto puede reforzar en los alumnos la idea de que muy poca cantidad de combustible nuclear proporciona una inmensa cantidad de energía. Luego comentar que los procesos que tienen lugar en las centrales nucleares no son tan eficientes como los del ejemplo y que, por supuesto, no toda la masa de combustible se convierte íntegramente en energía. Pero sí conviene comentar que unas pocas centrales nucleares proporcionan la mitad aproximadamente de la energía que se genera en España (que es mucho menor que la energía que se consume).

• Para reforzar los contenidos sobre medicamentos estudiados en esta unidad, el profesor o profesora puede llevar a la clase el prospecto de uno o varios medicamentos de uso «común»: antigripal, medicamentos contra los dolores de cabeza, etc. Podemos leer en voz alta en qué casos está indicado el medicamento, leyendo a continuación los efectos secundarios, que seguramente serán variados, y los casos en los cuales está contraindicado el medicamento: pacientes con insuficiencia hepática, mujeres embarazadas, etc. La actividad debe servir para evitar la automedicación entre los alumnos y para que pidan siempre la opinión de un experto.

Actividades de ampliación

• Pedir a los alumnos y alumnas que busquen información sobre alguna profesión relacionada con el cuidado del medio ambiente. Sería interesante que mencionasen en su informe los estudios necesarios para desarrollar dicha profesión, el ámbito físico en que el profesional realiza su actividad (entorno local, comarcal, etc.), los apoyos necesarios para desempeñar su labor (ciudadanos, administración, medios de comunicación), la importancia de su labor, etc.

• Con el objeto de desarrollar hábitos para proteger los bosques (frente al vertido de residuos, los incendios forestales, etc.), podemos pedir a los alumnos que desarrollen una «minicampaña» publicitaria para concienciar a la población de todas las edades. El medio más inmediato son los carteles con normas para el cuidado de los bosques, etc., que pueden ser elaborados directamente por los alumnos. Pero no debemos parar ahí. Podemos dar libertad a los alumnos para que adapten su campaña a distintos medios de comunicación (anuncios en radio, televisión, etc.). Por ejemplo, se puede dividir la clase en grupos y que cada grupo elija un medio. El grupo correspondiente a la televisión puede presentar un pequeño guión de un anuncio publicitario, incluso con bocetos de lo que aparecería en pantalla, etc.

• Sugerir a los alumnos que busquen en la prensa noticias relacionadas con el medio ambiente. Pedirles, además, que dichas noticias sean positivas, evitando los desastres ecológicos que siempre acaparan las portadas. Es decir, deben hacer referencia a métodos de conservación de la flora o la fauna, energías limpias, etc. Una excelente fuente de información, además de los periódicos, son las revistas de naturaleza que se publican periódicamente en España y hacen numerosas referencias a los ecosistemas locales. El profesor o profesora puede llevar alguna revista a clase y mostrarla a los alumnos.

• Una actividad de ampliación que no debe presentar excesiva dificultad a los alumnos y alumnas es elaborar un informe monográfico sobre el petróleo. Aunque dejemos libertad para tratar el tema a los alumnos, debemos pedirles que recalquen la relación existente entre petróleo y Química. Además, sería interesante que los alumnos incluyesen algún dato referente a la producción y/o consumo de petróleo en España.

CONTENIDOS TRANSVERSALES

Educación para la salud

La relación entre la Química y la Medicina ha de servir, entre otras cosas, para ofrecer a los alumnos y alumnas información relevante sobre el uso de medicamentos, indicándoles cómo deben usarlos. Cada vez hay más personas que se automedican (y

a diario observamos en los medios de comunicación publicidad sobre analgésicos, antigripales, etc.), con los riesgos que esto conlleva.

Educación ambiental

Es el hilo conductor de esta unidad. Continuamente se hace referencia a las implicaciones para el medio ambiente de la actividad industrial. Sin embargo, en algunos temas conviene no dramatizar. Un hecho es cierto: la temperatura media del planeta ha aumentado en el último siglo. Pero la relación directa y exclusiva entre este calentamiento y la actividad humana se pone en duda por muchos investigadores. El clima de la Tierra es algo muy complejo en lo que influyen muchas variables y ofrece ciclos muy complicados, con calentamientos y enfriamientos que se han venido produciendo de manera continuada a lo largo de la historia.

Ciencia - Tecnología - Sociedad

Pese a las posibles consecuencias negativas, no debemos desechar de inmediato cualquier actividad que represente algún riesgo para el medio ambiente. Sin embargo, hay que concienciarse de la necesidad de investigar para evitar dichos daños sin abandonar la actividad en cuestión.

A c t i v i d a d e s

TEMA 6 ENERGÍA

OBJETIVOS

• Relacionar los contenidos estudiados a lo largo de la unidad con el mundo que nos rodea, identificando las transformaciones de energía que continuamente tienen lugar a nuestro alrededor.

• Recordar conceptos básicos, como energía cinética, energía potencial, tipos de energía, transformaciones de energía o fuentes de energía.

• Comprender la importancia del suministro energético en la sociedad actual: casi todas las máquinas necesitan un aporte de energía química o eléctrica para poder funcionar.

• Conocer las distintas fuentes de energía empleadas en la actualidad y las ventajas y desventajas de cada una de ellas, poniendo especial énfasis en la relación con el medio ambiente.

• Comprender los mecanismos básicos de transformación, conservación y degradación de la energía.

• Comprender la importancia de ahorrar energía para proteger el medio ambiente.

CONTENIDOS

Conceptos

• ¿De dónde obtenemos la energía? Fuentes de energía tradicionales, centrales energéticas y producción de energía en España.

• Fuentes de energía no renovables. Fuentes de energía renovables.

• Conservación y degradación de la energía.

• Impacto ambiental del uso de la energía.

Procedimientos

• Interpretación de esquemas y gráficos.

• Búsqueda de información en diversas fuentes: prensa escrita, enciclopedias, Internet.

• Utilización de tablas para comparar las distintas fuentes de energía empleadas en la sociedad actual.

Actitudes

• Ser consciente de los problemas medioambientales que afectan, por una parte, a nuestro planeta a escala global y, por otra, al entorno local.

• Fomentar hábitos destinados al ahorro de energía.

• Valorar la importancia de ahorrar energía a todos los niveles: en los hogares, en el colegio, en la industria, por parte de la administración...

• Usar los distintos electrodomésticos de la manera adecuada, evitando pérdidas energéticas inútiles.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Identificar las transformaciones de energía que tienen lugar cuando funcionan algunas máquinas que utilizamos a diario.

• Diferenciar conservación de la energía y degradación de la energía.

• Explicar la conservación de energía en procesos que disipan calor en los que aparentemente se producen pérdidas.

• Interpretar gráficas.

• Explicar y justificar algunas técnicas destinadas al ahorro energético en el hogar.

CLAVES CIENTÍFICAS Y METODOLÓGÍCAS

Las máquinas eléctricas, los motores de combustión y otras máquinas necesitan un aporte continuo de energía para funcionar. Por ello es imprescindible conocer cuáles son los métodos utilizados para producir la energía que utilizamos a diario, identificando las transformaciones que tienen lugar, por ejemplo, en los electrodomésticos. El problema de la obtención de la energía viene ligado en muchas ocasiones a problemas medioambientales. Por tanto, es necesario conocer las repercusiones medioambientales que se derivan de la producción, el transporte y el uso de la energía.

En cuanto al nivel y dificultad del tema, los contenidos relacionados con las diferentes fuentes de energía no deben presentar excesivos problemas a los alumnos y alumnas. Quizá se presenten más dificultades en la última tarea de la unidad, sobre todo cuando se habla de la conservación y de la degradación de la energía, pues este último concepto es poco intuitivo y los alumnos pueden hablar fácilmente de energía que «se pierde».

ACTIVIDADES

Actividades de desarrollo

Las actividades de desarrollo consistirán en la realización de las actividades propuestas en el libro de texto, tanto las que aparecen en las distintas tareas como las que se proponen al final de la unidad. La selección de las actividades estará en relación con la evaluación inicial de los alumnos, con el objetivo de cumplir los objetivos previstos.

Paralelamente, se pueden proponer actividades complementarias de desarrollo, tales como utilizar los aparatos que tenemos a nuestro alcance en el colegio para ilustrar las transformaciones de energía. A partir de una bombilla podemos mostrar que la energía

eléctrica de las cargas que recorren el circuito se transforma en la bombilla en distintas formas de energía: energía radiante, que es la que interesa producir, y energía calorífica, que se disipará al ambiente y hará que aumente la temperatura del aire.

ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

Actividades de refuerzo

• Podemos reforzar los conceptos de energía cinética y energía potencial mediante algunos problemas sencillos (no necesariamente numéricos) en los que se pida a los alumnos que interpreten las transformaciones de energía que tienen lugar cuando un objeto se lanza hacia arriba, alcanza una altura determinada y luego comienza a bajar. Se puede acompañar la actividad de una gráfica que muestre la variación de la energía cinética y de la energía potencial en función del tiempo, de la altura o la velocidad que tiene el objeto en su recorrido.

• Para comprender el funcionamiento de una central térmica solar podemos llevar a clase varios espejos y concentrar la luz del Sol sobre un recipiente con agua en el que se introduce un termómetro. Conviene que el recipiente no sea demasiado grande para conseguir un aumento apreciable de la temperatura en poco tiempo. Señalar a los alumnos que en las centrales solares térmicas, con un número elevado de espejos se consigue elevar la temperatura del agua hasta los 100 ºC en que comienza a hervir, y el vapor se dirige hacia unas turbinas acopladas a un generador, lo que permite obtener energía eléctrica. Sin embargo, el proceso no es demasiado eficiente, por lo que su uso no está muy extendido y en ocasiones se combina con algún combustible para calentar el agua de manera más rápida y conseguir así un mayor ritmo de producción de energía.

• Plantear a los alumnos y alumnas la siguiente pregunta: ¿es el cuerpo humano una máquina con un rendimiento energético del 100 % cuando realiza alguna actividad física? Pedir que los alumnos justifiquen sus respuestas aplicando los contenidos sobre transformación, conservación y degradación de la energía estudiados a lo largo de la unidad. Se pretende que los alumnos y alumnas comprendan que en los procesos metabólicos también se genera calor (el cuerpo suda), que se disipa al ambiente cuando realizamos alguna actividad física. Este calor no se aprovecha de manera útil, lo que significa que el rendimiento del cuerpo humano es menor del 100%.

• Pedir a los alumnos y alumnas que hagan una tabla con otros ejemplos de transformaciones energéticas y anotar los resultados en la pizarra. O bien se puede «dar la vuelta» a la actividad, indicándoles el nombre de algún aparato para que ellos identifiquen la transformación.

Actividades de ampliación

• Para ilustrar la degradación de la energía podemos usar agua caliente que se deja enfriar (midiendo la temperatura antes y después). Explicar que la energía calorífica pasa del agua al aire, que aumenta de temperatura, pero como la energía se reparte entre todo el aire de la estancia, si medimos la temperatura del aire será difícil detectar este cambio.

• Proponer a los alumnos la realización de un trabajo monográfico sobre alguna de las fuentes de energía estudiadas en la unidad. Es interesante que busquen en todos los casos en qué regiones de España se aprovecha dicha fuente de energía y por qué. Pedirles, además, que acompañen su informe de un esquema (dibujo, diagrama de bloques, etc., a elección) que muestre las distintas transformaciones de energía que tienen lugar durante la producción, el transporte y el consumo de la energía.

• En determinados ambientes rurales, la utilización de energía solar permite el abastecimiento, incluso aunque no se disponga de un tendido eléctrico debido a la carestía del tendido, a la inaccesibilidad del terreno, etc. Desgraciadamente, la instalación para una sola vivienda resulta demasiado cara y cuesta muchos años amortizarla, incluso si se instala en una región donde los días soleados sean los más habituales. Debatir en clase las posibles medidas que debería adoptar la administración para fomentar el uso de esta energía renovable.

• Dividir la clase en grupos de dos o tres alumnos y proponer a cada grupo la elaboración de un cartel con el objeto de ahorrar energía en el colegio (con información útil para alumnos, profesores, bedeles, personal de limpieza, etc.). Para motivar más a los alumnos, comentar que se elegirá por votación el mejor cartel y se expondrá en el aula, en algún tablón de anuncios, en pasillos del colegio, etc., según la disponibilidad de espacio.

• Pedir a los alumnos que, trabajando en grupos, consigan información sobre las centrales energéticas que abastecen a su municipio. Para ello puede resultarles útil consultar a la administración local o a la compañía suministradora. ¿De dónde procede la energía que están utilizando? ¿Qué mecanismos de transporte se han empleado para distribuir la energía?

• A partir de un cuadro con varios apartados de responsabilidad, se puede pedir a los alumnos que seleccionen algunos apartados y que realicen una encuesta entre familiares y amigos para comprobar cuáles de las medidas indicadas se siguen en sus viviendas, en sus colegios, en sus centros de trabajo, etc. Luego realizar una puesta en común y decidir cuáles son los hábitos que se deben mejorar.

CONTENIDOS TRANSVERSALES

Educación para el consumidor

El ahorro de energía es una necesidad en la sociedad actual, puesto que un menor consumo repercute en una menor producción, lo que debería servir para reducir los daños medioambientales ocasionados con motivo de la producción y el transporte de la energía. Por ello se deben fomentar hábitos destinados al ahorro de energía desde edades tempranas. Y, para convencer a los alumnos, pueden comentarse repercusiones que les podrían afectar o que ya les han afectado directamente. Así, el ahorro de agua durante unas épocas del año evitará cortes en el suministro durante períodos prolongados de sequía, algo que desgraciadamente ocurre en España cada cierto tiempo en algunas regiones.

Educación ambiental

El impacto causado por algunas centrales energéticas es enorme. Es importante ser consciente de ello. Pero la sociedad actual necesita energía. No basta, pues, con decir que hay que reducir la producción de energía, sino que se deben buscar alternativas que permitan satisfacer la demanda energética afectando lo menos posible al medio ambiente. Por ejemplo, fomentando el uso de energías limpias, como la energía solar, la eólica, etc., aunque sean menos eficientes.

A c t i v i d a d e s

TEMA 7 ELECTRICIDAD

OBJETIVOS

• Repasar los conceptos básicos sobre la estructura última de la materia.

• Conocer los componentes imprescindibles de los circuitos eléctricos.

• Conocer las magnitudes de las que depende el consumo energético de un aparato eléctrico.

• Saber de manera aproximada cuál es el consumo de energía eléctrica de los diferentes electrodomésticos.

• Saber cómo pueden adquirir carga eléctrica los cuerpos.

• Identificar las fuerzas existentes entre dos o más cargas eléctricas, aplicando el concepto de campo y su relación con las fuerzas eléctricas que sufre una carga.

• Comprender bien en qué consiste la corriente eléctrica y saber que las cargas eléctricas transportan energía según circulan por un circuito.

• Diferenciar las magnitudes importantes en el estudio de los circuitos eléctricos y conocer su relación, por ejemplo mediante la ley de Ohm o el efecto Joule.

CONTENIDOS

Conceptos

• Los circuitos eléctricos. Generadores, conductores y receptores. Efectos de la electricidad.

• La carga eléctrica. Electrización de la materia.

• La ley de Coulomb y el campo eléctrico.

• La corriente eléctrica. Magnitudes asociadas: intensidad, diferencia de potencial,

• resistencia, potencia eléctrica, energía eléctrica. Ley de Ohm y efecto Joule.

Procedimientos

• Interpretación de tablas.

• Interpretación de esquemas eléctricos y resolución de problemas a partir de los mismos.

• Resolución de problemas numéricos en los que aparecen involucradas varias magnitudes eléctricas.

Actitudes

• Comprender el peligro asociado a las instalaciones eléctricas si no se manipulan por personal experto y siguiendo las normas de seguridad adecuadas.

• Fomentar hábitos destinados al ahorro de energía eléctrica.

• Interés por conocer los fundamentos científicos de los aparatos eléctricos que utilizamos a diario.

• Usar los distintos electrodomésticos de la manera adecuada, evitando pérdidas energéticas inútiles.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Identificar las transformaciones de energía que tienen lugar cuando funcionan los aparatos eléctricos.

• Explicar cómo se electrizan los cuerpos y qué partículas con carga eléctrica intervienen.

• Explicar los efectos que produce la electricidad al circular por diversos electrodomésticos.

• Resolver problemas sencillos con circuitos eléctricos a partir de esquemas en los que intervienen una o varias resistencias, aplicando la ley de Ohm.

• Calcular el consumo de un aparato eléctrico a partir de su potencia eléctrica y del tiempo de funcionamiento.

• Explicar y justificar algunas técnicas destinadas al ahorro de energía eléctrica en el hogar.

CLAVES CIENTÍFICAS Y METODOLÓGÍCAS

El estudio de la electricidad requiere la comprensión de conceptos procedentes de diferentes ramas de la ciencia. Por una parte, es imprescindible conocer la estructura última de la materia y saber que existen cargas eléctricas en el interior de los átomos. Por otra parte, es necesario identificar las transformaciones energéticas que se producen en un circuito eléctrico. Además, hay que recurrir al estudio de los materiales para diferenciar los que son buenos conductores de la electricidad de aquellos que no lo son.

En cuanto al nivel y dificultad del tema, tradicionalmente, la electricidad es una parte de la Física y la Tecnología que crea bastantes problemas a los alumnos y alumnas, que no llegan a comprender bien cómo funciona un circuito eléctrico y se limitan a resolver los problemas numéricos de manera automática. Por ello parece imprescindible estudiar con todo detalle en qué consiste la corriente eléctrica.

ACTIVIDADES

Actividades de desarrollo

Las actividades de desarrollo consistirán en la realización de las actividades propuestas en el libro de texto, tanto las que aparecen en las distintas tareas como las que se proponen al final de la unidad. La selección de las actividades estará en relación con la evaluación inicial de los alumnos, con el objetivo de cumplir los objetivos previstos.

Paralelamente, se pueden proponer actividades complementarias de desarrollo, tales como pedir a un grupo de alumnos que dibujen en la pizarra algunos circuitos eléctricos con varios elementos situados en serie y en paralelo, y que indiquen en ellos el sentido de la corriente en diversos puntos; por ejemplo, antes y después de llegar a un receptor, o antes y después de llegar a un nudo del circuito.

ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

Actividades de refuerzo

• Tras estudiar la ley de Ohm, montar en el laboratorio algún circuito sencillo y proponer a los alumnos y alumnas la utilización de un amperímetro y de un voltímetro para comprobar que se cumple la ley que acaban de estudiar.

• Muchos alumnos y alumnas piensan que las cargas eléctricas desaparecen en los circuitos eléctricos, por ejemplo cuando llegan a un receptor. Explicar, utilizando un esquema en la pizarra, que todas las cargas eléctricas que llegan a un receptor en un circuito vuelven a salir de él. La energía consumida en el receptor se explica porque las cargas eléctricas salen del receptor con menos energía de la que llevaban.

• Sugerir a los alumnos que señalen algunos aparatos eléctricos que funcionen con pilas o baterías. Insistir en este punto en que todos los aparatos electrónicos funcionan gracias a la electricidad, pues algunos alumnos pueden pensar que los aparatos con pantalla digital son electrónicos y no eléctricos. Elaborar una lista en la pizarra con las respuestas de los alumnos. Tras completar la lista, podemos preguntar a los alumnos por la autonomía que ofrecen dichos generadores al aparato en cuestión. En los últimos años se ha avanzado mucho en la tecnología de los generadores y es posible, disponer, por ejemplo, de teléfonos móviles, cámaras de vídeo, ordenadores portátiles, etc., que puedan usarse durante varios días o semanas sin recargar, algo impensable hace pocos años.

• Para afianzar aún más los aspectos relacionados con el consumo energético de los aparatos eléctrico y el coste producido, podemos intentar evaluar el coste derivado del alumbrado artificial del aula durante un año completo, estimando el número de horas que se utiliza luz artificial y viendo cuáles son las características de las lámparas (fluorescentes, de incandescencia, de bajo consumo, etc.).

• El concepto de campo puede resultar complicado de entender para un número elevado de alumnos. Para ayudar a explicarlo podemos dibujar en la pizarra dos cargas de diferente cuantía y representar en él un campo de fuerzas, dando una mayor longitud a las fuerzas representadas en el caso de la carga mayor. Así entenderán que un campo mayor implica una mayor fuerza sobre una carga colocada en él. Explicar, además, que el valor del campo creado por una carga puntual no es constante, sino que disminuye a medida que nos alejamos de ella. En definitiva, interesa que los alumnos y alumnas relacionen el concepto de campo con la presencia de cargas eléctricas y con la fuerza ejercida sobre una carga.

Actividades de ampliación

• En alguno de los circuitos con varias ramas montados a lo largo del estudio de esta unidad, comprobar que la intensidad de corriente que llega a un nudo es igual a la intensidad de corriente que sale de él (1.ª ley de Kirchoff). Para ello pueden efectuarse varias medidas de la intensidad con algunos receptores situados justo antes y justo inmediatamente después del nudo. Esta ley es bastante intuitiva para los alumnos y puede ayudarles a entender el principio de conservación de la carga eléctrica en un circuito.

• Se pueden realizar en el laboratorio montajes de circuitos eléctricos algo más complejos que los mostrados a lo largo de la unidad, para que los alumnos midan cómo varían la diferencia de potencial o la intensidad de corriente, por ejemplo, cuando se disponen dos o más resistencias de diferente valor en paralelo en una misma rama del circuito.

• Pedir a los alumnos que, trabajando en grupos, elaboren murales explicativos indicando en qué consiste la corriente eléctrica, mostrando de manera gráfica cuáles son las variaciones de energía que tienen lugar en el circuito, qué es lo que transporta una corriente de electrones, qué es lo que ocurre en un receptor, cuál es la función del generador, etc. De esta forma, el profesor o profesora podrá comprobar si los alumnos han asimilado correctamente los contenidos básicos de la unidad y ayudará a que los alumnos no lleven consigo siempre ciertas dudas cuando se les habla de los circuitos y la corriente eléctrica.

• Para ilustrar el fenómeno de la electrización se puede sugerir la realización de experiencias clásicas, por ejemplo, con un bolígrafo frotando en una prenda de lana y luego intentando atraer unos papelitos u otros objetos ligeros. Es interesante que los alumnos expliquen dichas experiencias a partir solamente de la transferencia de cargas negativas (electrones) entre unos cuerpos y otros, independientemente de que la carga adquirida sea positiva o negativa.

• Para mostrar a los alumnos que la corriente eléctrica puede estar formada por cargas eléctricas diferentes de electrones se puede realizar una experiencia con una sal disuelta en agua por la que circula la electricidad, montando un circuito con una cuba de electrólisis y unos electrodos, incorporando un galvanómetro o un amperímetro que detecte el paso de la corriente. En este caso, la sustancia conductora es la disolución, por la que se mueven los iones procedentes de la sal.

• Para ilustrar la corriente alterna puede realizarse algún montaje en el que sea posible variar con comodidad (por ejemplo usando conmutadores) el sentido de la corriente eléctrica y, con la ayuda de un galvanómetro o un amperímetro, mostrar a los alumnos y alumnas que la aguja se mueve en sentidos opuestos al cambiar la dirección de la corriente.

CONTENIDOS TRANSVERSALES

Educación para el consumidor

Como complemento a los contenidos estudiados en la unidad sobre energía, en esta unidad deben reforzarse hábitos destinados al ahorro de energía cuando se emplean aparatos eléctricos. Para ello, la primera medida es conocer qué aparatos de los empleados en el hogar son los que tienen un consumo energético más alto y por qué, y saber también de qué magnitudes físicas depende el consumo de un aparato eléctrico determinado.

Educación ambiental

La relación de la electricidad con el medio ambiente no sólo debe afrontarse desde el punto de vista del ahorro energético. Otros aspectos muy importantes son, por ejemplo, la contaminación acústica derivada del uso de algunos aparatos eléctricos. Además, las necesidades de la sociedad han fomentado la aparición de nuevos problemas medio-ambientales, como los derivados de la utilización de tendidos eléctricos, antenas para telefonía móvil o los propios teléfonos móviles, que emiten radiaciones electromagnéticas continuamente y pueden provocar daños en la salud del usuario.

TEMA 8 ELECTROMAGNETISMO

OBJETIVOS

• Conocer la relación existente entre los imanes y el campo magnético.

• Conocer los distintos tipos de imantación.

• Saber explicar el funcionamiento de una brújula.

• Saber cuáles son las aplicaciones más interesantes que utilizan la relación entre la corriente eléctrica y el magnetismo.

• Saber dibujar, «grosso modo» las líneas de fuerza correspondientes al campo magnético creado por un imán de barra o de herradura.

• Relacionar las corrientes eléctricas con campos magnéticos.

• Relacionar los campos magnéticos variables con la presencia de corrientes eléctricas en hilos conductores.

• Saber desarrollar experiencias en el laboratorio, anotando los resultados que permitan deducir leyes físicas en un análisis posterior.

• Relacionar las leyes del electromagnetismo con la transmisión de señales por medio de ondas electromagnéticas.

CONTENIDOS

Conceptos

• Imanes y magnetismo.

• Magnetismo.

• Efecto magnético de la corriente eléctrica.

• Efecto eléctrico del campo magnético.

Procedimientos

• Interpretación de esquemas.

• Desarrollo de experiencias en el laboratorio, controlando los efectos que diferentes variables producen en el resultado final.

• Explicación de los resultados de una experiencia de laboratorio a partir de los conocimientos adquiridos a lo largo de la unidad.

Actitudes

• Desarrollar el gusto por el rigor en la realización de experiencias de laboratorio.

• Mostrar interés por conocer explicaciones científicas de hechos cotidianos, como, por ejemplo, la orientación de la aguja de una brújula.

• Valorar las aplicaciones prácticas derivadas de la relación existente entre la electricidad y el magnetismo.

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

• Describir diferentes fenómenos de imantación de la materia.

• Explicar el funcionamiento de instrumentos que están basados en la relación existente entre la electricidad y el magnetismo.

• Realizar experiencias de laboratorio con rigor, anotando las conclusiones pertinentes.

• Explicar el experimento de Oersted y la experiencia de Faraday, indicando las aplicaciones más importantes de los fenómenos naturales que intervienen.

CLAVES CIENTÍFICAS Y METODOLÓGÍCAS

Los alumnos no disponen todavía de los conocimientos matemáticos necesarios para abordar un estudio cuantitativo de los fenómenos electro-magnéticos. Sin embargo, la presencia de la electricidad y el magnetismo en la vida diaria hace que dichos contenidos se incluyan en la educación obligatoria, simplemente para que los alumnos sepan cuál es la base científica de fenómenos que experimentan a diario cuando utilizan la energía eléctrica, un electrodoméstico dotado de algún elemento móvil, etc.

En cuanto al nivel y dificultad del tema, los contenidos relacionados con el electromagnetismo no son fáciles de asimilar por la mayor parte de los alumnos. Aunque la descripción cualitativa de los experimentos de Oersted o de Faraday es sencilla, la presencia de magnitudes poco «tangibles», como intensidad de corriente, campo eléctrico, campo magnético, etc., hace que muchos alumnos y alumnas atribuyan a los contenidos de la unidad una dificultad que en realidad no es tal. La presencia de numerosas experiencias, algunas de las cuales deben ser reproducidas por los alumnos en el laboratorio, ayudará, sin duda, a comprender los contenidos básicos de electromagnetismo.

A c t i v i d a d e s

ACTIVIDADES

Las actividades de desarrollo consistirán en la realización de las actividades propuestas en el libro de texto, tanto las que aparecen en las distintas tareas como las que se proponen al final de la unidad. La selección de las actividades estará en relación con la evaluación inicial de los alumnos, con el objetivo de cumplir los objetivos previstos.

ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD

Actividades de refuerzo

• Utilizar algún circuito eléctrico sencillo, junto con varios imanes, para ir ilustrando los contenidos que se explican a lo largo del tema. Dejar a los alumnos y alumnas que «jueguen» un poco con los imanes para que afiancen los conceptos sobre atracción y repulsión entre polos, en qué zonas de los imanes es más intensa la atracción o la repulsión, etc.

• Pedir a los alumnos y alumnas que indiquen cuál o cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas y cuáles son falsas:

- Las líneas de fuerza del campo magnético nacen en el polo norte de un imán y mueren en el polo sur. (Verdadero.)

- A lo largo de una línea de fuerza de un campo magnético, el valor del campo es constante. (Verdadero.)

- Cuando se coloca una brújula en las inmediaciones del polo sur geográfico, la dirección que señala la aguja no sirve para orientarse. (Verdadero.)

- La intensidad del campo magnético creado en las inmediaciones de un hilo conductor por el que circula corriente eléctrica no depende de la intensidad de corriente que circula por el conductor. (Falso.)

• Llevar al aula una brújula y mostrar a los alumnos la orientación de la aguja. Al modificar la orientación de la brújula, la orientación de la aguja cambiará, de manera que el polo norte del imán señale hacia el polo norte geográfico. Comentar a los alumnos la importancia que tuvo la brújula para la navegación, pues permitió orien-tarse a los barcos incluso cuando era de noche y estaba nublado (de manera que no podían utilizarse las estrellas y constelaciones para orientarse). A continuación preguntarles si la brújula puede usarse con fiabilidad en navegaciones cercanas a los polos. Comentar también que, en la actualidad, existen otros sistemas que permiten orientarse con más precisión, pero que también utilizan el electro-magnetismo: son los sistemas de posicionamiento GPS (Global Positioning System), que permiten conocer con una exactitud de sólo unas decenas de metros la posición de un barco en cualquier punto del planeta. Los receptores GPS reciben una señal de un conjunto de satélites artificiales que orbitan alrededor de la Tierra.

• Pedir a los alumnos y alumnas que realicen una experiencia para conocer la situación del polo norte. Para ello deben colgar alguna aguja imantada de un hilo y dejarlo girar con libertad hasta que deje de girar. Sugerirles que repitan la experiencia varias veces (con varias agujas, por ejemplo), con el fin de reducir los errores.

Actividades de ampliación

• Para ilustrar algo más la unidad podemos revisar el funcionamiento de algún aparato que disponga de motor eléctrico y sobre el cual se puedan hacer manipulaciones, viendo, por ejemplo, cómo se mueve el eje del motor al pasar la corriente eléctrica por las bobinas, etc.

• También se podría observar el circuito interno de algún aparato de medida, como, por ejemplo, un amperímetro, a partir del cual los alumnos pueden conocer alguna utilidad inmediata de la relación existente entre los fenómenos eléctricos y los magnéticos.

• Pedir a los alumnos y alumnas que busquen información histórica (en Internet, en libros, enciclopedias, etc.) sobre el experimento llevado a cabo por Hans C. Oersted o el que realizó Michael Faraday. Con dicha información (fecha, público asistente, etcétera) deben elaborar un informe y luego com-pararlo, trabajando en grupo, con los informes de otros compañeros del aula. El caso de Oersted es curioso, puesto que tras llevar a cabo el descubrimiento que desencadenó una revolución (con numerosos científicos repitiendo el experimento, y realizando experiencias nuevas que permitieron conocer mejor la relación entre la electricidad y el magnetismo), no prestó demasiada atención a los descubrimientos que se produjeron después, y se puede decir que la realización de dicho experimento, en el que una aguja imantada se orientaba perpendicularmente a un hilo conductor por el que circulaba corriente eléctrica, fue su única contribución de interés para la Física.

• Con la ayuda de los alumnos, escribir en la pizarra una tabla que recoja las similitudes y las diferencias existentes entre las cargas eléctricas y la fuerza de Coulomb entre cargas eléctricas y entre los imanes y la fuerza magnética existente entre imanes.

Similitudes:

- Hay dos tipos de carga eléctrica: positiva y negativa, y también hay dos polos magnéticos diferentes en un imán: norte y sur.

- La fuerza que aparece entre cargas o entre los polos del imán puede ser tanto repulsiva como atractiva.

- Disminuye con la distancia.

- En ambos casos se puede usar el concepto de campo para describir la acción de las cargas o los polos del imán.

Diferencias:

- No existe el monopolo magnético, mientras que las cargas eléctricas sí pueden presentarse aisladas.

- La expresión matemática necesaria para calcular la fuerza existente entre cargas eléctricas es muy sencilla, mientras que en el caso de las fuerzas magnéticas es más complicado cuantificar las fuerzas que aparecen, por ejemplo, cuando se colocan juntos dos o más imanes.

CONTENIDOS TRANSVERSALES

Ciencia, Técnica y Sociedad

Las aplicaciones de los fenómenos electromagnéticos son muchas y muy importantes. Entre ellas podemos citar las siguientes:

• Generación de energía eléctrica. Precisamente hasta que no se desarrollaron los generadores de energía eléctrica no se produjo el «boom» de la electricidad. Antes, de poco servían las máquinas eléctricas si no había energía que las alimentara.

• El motor eléctrico. Las contribuciones de Nikola Tesla fueron fundamentales para desarrollar un motor eléctrico eficiente. Hoy en día, cualquier aparato eléctrico con elementos móviles dispone de un motor eléctrico. La presencia de un motor es obvia en electrodomésticos como una batidora, un ventilador o un exprimidor de zumo, pero también hay motores en un reproductor de vídeo, un walkman o un equipo de música, pues debe existir un mecanismo de arrastre para la cinta, o bien un mecanismo para extraer la bandeja en la que se colocan los discos compactos.

• Las telecomunicaciones. Todos los aparatos en los que intervienen ondas electromagnéticas se han desarrollado gracias a los avances científicos estudiados en esta unidad. Otras aplicaciones de interés son los aparatos de medida, como el amperímetro.