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PROGRAMACIÓN DIDÁCTICA DEL BACHILLERATO DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y QUÍMICA CURSO 2013-2014

FÍSICA

2º de Bachillerato

Física 2º de Bachillerato. Pág. 1


La Física contribuye a comprender la materia, su estructura y sus cambios, desde la escala máspequeña hasta la más grande, es decir, desde las partículas, núcleos, átomos, etc., hasta lasestrellas, galaxias y el propio universo.

El gran desarrollo de las ciencias físicas producido en los últimos siglos ha supuesto un granimpacto en la vida de los seres humanos. Ello puede constatarse por sus enormes implicacionesen nuestras sociedades: industrias enteras se basan en sus contribuciones, todo un conjunto deartefactos presentes en nuestra vida cotidiana están relacionados con avances en este campo delconocimiento, sin olvidar su papel como fuente de cambio social, su influencia en el desarrollo delas ideas, sus implicaciones en el medio ambiente, etc.

La Física es una materia que tiene un carácter formativo y preparatorio. Como todas lasdisciplinas científicas, las ciencias físicas constituyen un elemento fundamental de la cultura denuestro tiempo, que incluye no sólo aspectos de literatura, historia, etc., sino también losconocimientos científicos y sus implicaciones. Por otro lado, un currículo, que también en estaetapa pretende contribuir a la formación de una ciudadanía informada, debe incluir aspectos comolas complejas interacciones entre física, tecnología, sociedad y ambiente, salir al paso de unaimagen empobrecida de la ciencia y contribuir a que los alumnos y alumnas se apropien de lascompetencias que suponen su familiarización con la naturaleza de la actividad científica ytecnológica. Asimismo, el currículo debe incluir los contenidos conceptuales, procedimentales yactitudinales que permitan abordar con éxito estudios posteriores, dado que la Física es unamateria que forma parte de todos los estudios universitarios de carácter científico y técnico y esnecesaria para un amplio abanico de familias profesionales que están presentes en la FormaciónProfesional de Grado Superior.

Esta materia supone una continuación de la Física estudiada en el curso anterior, centrada en lamecánica de los objetos asimilables a puntos materiales y en una introducción a la electricidad. Separte de unos contenidos comunes destinados a familiarizar a los alumnos con las estrategiasbásicas de la actividad científica que, por su carácter transversal, deberán ser tenidos en cuenta aldesarrollar el resto. El resto de los contenidos se estructuran en torno a tres grandes ámbitos: lamecánica, el electromagnetismo y la física moderna. En el primero se pretende completar yprofundizar en la mecánica, comenzando con el estudio de la gravitación universal, que permitióunificar los fenómenos terrestres y los celestes. Seguidamente, se introducen las vibraciones yondas en muelles, cuerdas, acústicas, etc., poniendo de manifiesto la potencia de la mecánicapara explicar el comportamiento de la materia. A continuación, se aborda el estudio de la óptica ylos campos eléctricos y magnéticos, tanto constantes como variables, mostrando la integración dela óptica en el electromagnetismo, que se convierte así, junto con la mecánica, en el pilarfundamental del imponente edificio teórico que se conoce como física clásica.

El hecho de que esta gran concepción del mundo no pudiera explicar una serie de fenómenosoriginó, a principios del siglo XX, tras una profunda crisis, el surgimiento de la física relativista y lacuántica, con múltiples aplicaciones, algunas de cuyas ideas básicas se abordan en el últimobloque de este curso.



1. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA

La enseñanza de la Física en el bachillerato tendrá como finalidad contribuir a desarrollar en elalumnado las siguientes capacidades:

1. Adquirir y poder utilizar con autonomía conocimientos básicos de la física, así como lasestrategias empleadas en su construcción.

2. Comprender los principales conceptos y teorías, su vinculación a problemas de interés y suarticulación en cuerpos coherentes de conocimientos.

3. Familiarizarse con el diseño y realización de experimentos físicos, utilizando elinstrumental básico de laboratorio, de acuerdo con las normas de seguridad de lasinstalaciones.

4. Expresar mensajes científicos orales y escritos con propiedad, así como interpretardiagramas, gráficas, tablas, expresiones matemáticas y otros modelos de representación.

5. Utilizar de manera habitual las tecnologías de la información y la comunicación pararealizar simulaciones, tratar datos y extraer y utilizar información de diferentes fuentes,evaluar su contenido, fundamentar los trabajos y adoptar decisiones.

6. Aplicar los conocimientos físicos pertinentes a la resolución de problemas de la vidacotidiana.

7. Comprender las complejas interacciones actuales de la Física con la tecnología, lasociedad y el ambiente, valorando la necesidad de trabajar para lograr un futuro sostenibley satisfactorio para el conjunto de la humanidad.

8. Comprender que el desarrollo de la Física supone un proceso complejo y dinámico, que harealizado grandes aportaciones a la evolución cultural de la humanidad.

9. Reconocer los principales retos actuales a los que se enfrenta la investigación en estecampo de la ciencia.



El currículo de Física de Bachillerato incluye los objetivos, contenidos y criterios de evaluaciónestablecidos para esta materia en el Real Decreto 1467/2007, de 2 de noviembre, junto con lasaportaciones específicas que para la Comunidad Autónoma de Andalucía se desarrollan acontinuación.

2. RELEVANCIA Y SENTIDO EDUCATIVO

Las ciencias tienen como objetivo principal el conocimiento de la naturaleza, por lo que tratan dedescribir, explicar y predecir los fenómenos y procesos que tienen lugar en ella. La sociedad delsiglo XXI plantea situaciones, problemas y hechos cuya interpretación y tratamiento requieren,cada vez con más frecuencia, una adecuada formación científica. Esa formación está relacionadatanto con el conocimiento de ciertas teorías y conceptos como con el dominio de determinadosprocedimientos científicos. Unos y otros deben, inexcusablemente, formar parte de la enseñanzade la física en el bachillerato.

Como materia de modalidad, la física debe ayudar al alumnado a:

• Aprender ciencias, es decir, a profundizar en los conocimientos científicos ya adquiridos ysepan utilizarlos para interpretar los fenómenos naturales.

• Aprender a hacer ciencia, es decir, a estar en condiciones de utilizar los procedimientoscientíficos para la resolución de problemas: búsqueda de información, descripción, análisisy tratamiento de datos, formulación de hipótesis, diseño de estrategias de contraste,experimentación, elaboración de conclusiones y comunicación de las mismas a los demás.

• Aprender sobre la ciencia, es decir, a comprender la naturaleza de la ciencia, susdiferencias con las creencias y con otros tipos de conocimiento, sus relaciones con latecnología y las implicaciones de ambas en la sociedad.

La Física contribuye a comprender la materia, su estructura y sus cambios, desde la escala máspequeña hasta la más grande, desde las partículas, átomos, etc., hasta las estrellas, galaxias y elpropio universo. El gran desarrollo de las ciencias físicas producido en los últimos siglos ha tenidouna notable influencia en la vida de los seres humanos, lo que puede constatarse al comprobarque industrias enteras se basan en sus contribuciones, que gran cantidad de artefactos presentesen nuestra vida cotidiana están relacionados con avances en el campo de la física, que el propiodesarrollo de las ideas, los cambios sociales, etc., se ha visto influenciado por el progreso de lafísica y de las ciencias en general.

El papel formativo de la física de bachillerato se relaciona con aspectos como:

• La profundización en los conocimientos de física adquiridos por el alumnado en cursosanteriores, poniendo el acento en su carácter orientador y preparatorio de estudiosposteriores, así como en el papel que la física juega en el mundo de hoy, su contribución ala solución de los problemas y retos a los que se enfrenta la humanidad, sus repercusionesen el entorno natural y social, etc.

• El aprendizaje de los procedimientos científicos de uso más extendido en la física.

• Conseguir que el alumnado se forme una idea más ajustada acerca de lo que la física es ysignifica, de sus relaciones con las demás disciplinas científicas, con la tecnología y lasociedad, así como de sus diferencias con la pseudociencia.



Por otra parte, la física es una disciplina abstracta en la que el alumnado tiene que integrarrepresentaciones macroscópicas y simbólicas junto con otras referidas al nivel de partículaselementales, átomos, moléculas, etc., y eso dificulta su aprendizaje. Por ello es preciso que hayaun equilibrio en el desarrollo de sus contenidos de modo que el alumnado tenga oportunidades ytiempo para reflexionar sobre los conceptos, usar los modelos y representaciones, aprender losprocedimientos puestos en juego al elaborar los conocimientos, experimentar, etc. Sin ello serádifícil que el aprendizaje de la física vaya más allá de memorizar una serie de cuestiones yproblemas estándar.

3. NÚCLEOS TEMÁTICOS

Esta materia incluye contenidos de mecánica, electromagnetismo y física moderna, además deotros contenidos con los que se pretende familiarizar al alumnado con la utilización de estrategiasbásicas propias de la actividad científica. Se pueden agrupar en los siguientes núcleos temáticos:

1. Aproximación al trabajo científico. Ciencia, tecnología y sociedad.

2. Interacción gravitatoria.

3. Vibraciones y ondas.

4. Interacción electromagnética.

5. Luz y ondas electromagnéticas.

6. Introducción a la física moderna.

NÚCLEO TEMÁTICO 1

APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO. CIENCIA, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD

NÚCLEO TEMÁTICO 2

INTERACCIÓN GRAVITATORIA

UD 4. Teoría de la gravitación universal UD 5. Campo gravitatorio terrestre

NÚCLEO TEMÁTICO 3

VIBRACIONES Y ONDAS

UD 1. Movimientos vibratorios. movimiento armónico simpleUD 2. Movimientos ondulatorios UD 3. El sonido

NÚCLEO TEMÁTICO 4

INTERACCIÓNELECTROMAGNÉTICA

UD 6. Campo eléctrico UD 7. Electromagnetismo. campo magnéticoUD 8. Inducción electromagnética

NÚCLEO TEMÁTICO 5

LUZ Y ONDASELECTROMAGNÉTICAS

UD 9. La luz y las ondas electromagnéticas UD 10. La propagación de la luzUD 11. Óptica geométrica. espejos y lentes delgadas

NÚCLEO TEMÁTICO 6

INTRODUCCIÓN A LA FÍSICAMODERNA

UD 12. Elementos de la física relativista UD 13. Efectos de la Física cuántica UD 14. Física nuclear



1. APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO. CIENCIA, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD

Relevancia y sentido educativo. La estructura principal de la física se basa en conceptos, leyesy teorías que configuran los esquemas usados en ella para interpretar la realidad, pero tambiénincluye los procesos que llevan a la elaboración de esos conocimientos.

El estudio de tales procesos tienen gran interés formativo, no sólo por lo que suponen para laformación científica del alumnado, sino también porque le proporciona herramientas intelectualesaplicables en muchas facetas de su vida, ayudándole a desarrollar su capacidad para preguntarsesobre cuanto lo rodea, valorar informaciones sobre temas diversos, contrastar ideas y opiniones,elegir, decidir, tomar conciencia de los aspectos científicos subyacentes en muchos de losproblemas que hoy se plantea la humanidad, etc. Estos contenidos deben trabajarse en todos losnúcleos del curso pues sin ellos se transmite al alumnado una visión poco realista de lo que lafísica es y significa en el mundo de hoy.

Contenidos y problemáticas relevantes. La parte principal de este núcleo la constituyen lasestrategias básicas usadas en la actividad científica: planteamiento de problemas y valoración dela conveniencia o no de su estudio, formulación de hipótesis, elaboración de estrategias deresolución, diseño y realización de actividades experimentales, análisis de resultados, etc. A estohay que añadir lo referente a la obtención, selección y comunicación de información usando laterminología y medios adecuados, un campo en el que el uso de las tecnologías de la informacióny la comunicación debe jugar un papel muy destacado. También deben estudiarse aspectosrelativos a la medida, su significado, magnitudes y unidades, representaciones gráficas,estimación de la incertidumbre asociada a ellas medidas…

El alumnado debe ser consciente de los logros, y también de las limitaciones, de losconocimientos científicos, valorando lo que la física aporta al mundo de hoy. Las relaciones entreciencia, tecnología y sociedad, la forma en que la física ayuda a afrontar los problemas o retosque se plantean a la humanidad, etc. son aspectos que no deben faltar en el desarrollo de loscontenidos de este curso.

Al tratar este núcleo se pueden plantear cuestiones como: ¿Cuáles son las principalesaportaciones de la física a nuestra sociedad?, ¿hasta qué punto son aceptables los resultados delas medidas obtenidas experimentalmente?, ¿cómo evolucionan las teorías y modelos en física?,¿influye la sociedad en los temas que la física investiga en cada época?, ¿encuentran aplicacióninmediata los resultados de las investigaciones que se hacen en física?, etc.

2. INTERACCIÓN GRAVITATORIA

Contenidos y problemáticas relevantes. Una de las ventajas de estudiar problemashistóricamente relevantes es que permiten seguir la evolución experimentada por losconocimientos científicos desde las ideas más sencillas hasta teorías más modernas y complejas.Al hacer eso se refuerza ante el alumnado el valor de las nuevas teorías, que ve cómo soncapaces de resolver problemas que no encontraban solución en el marco de las anteriores. Elmovimiento de los planetas y sus causas ha sido uno de los problemas que más han preocupadoa los humanos a lo largo de la historia.

El estudio de las leyes de Kepler y la valoración de sus aciertos y limitaciones es un buen puntode partida para estudiar la interacción gravitatoria y llegar a la Ley de Gravitación Universal deNewton, haciendo ver al alumnado hasta qué punto cambió con ella la visión que hasta entoncesse tenía del mundo.

El concepto de fuerza gravitatoria permite introducir el de energía potencial gravitatoria yplantearse el problema de las interacciones a distancia. Al establecer las bases conceptuales paraestudiarlas, se introducirá el concepto de campo gravitatorio e intensidad de campo gravitatorio.



El hecho de que se trate de fuerzas centrales, conservativas, permite definir un potencialgravitatorio característico de cada punto del campo. Todo esto encuentra aplicación para estudiarel caso de la gravedad terrestre, determinando experimentalmente el valor de g y estudiando elcampo gravitatorio en puntos próximos y alejados de la superficie terrestre. La aplicación de estoscontenidos a la resolución de problemas relacionados con el movimiento de satélites y cohetes,que se trabajarán desde un punto de vista dinámico y energético, permitirá tratar un mismoproblema desde dos perspectivas diferentes y ver que se llega a las mismas conclusiones enambos casos.

El desarrollo de estos contenidos puede organizarse en torno a preguntas como: ¿Qué novedadesintrodujeron las leyes de Kepler con respecto a teorías anteriores sobre el movimiento de losplanetas?, ¿qué novedades introduce la Ley de Gravitación Universal con respecto a las leyes deKepler?, ¿qué dificultades hubo que vencer para que finalmente fuese aceptada la Ley deGravitación Universal?, ¿se puede usar siempre la expresión E = m.g.h para calcular la energíapotencial gravitatoria de un cuerpo?, ¿es correcto hablar de la energía potencial gravitatoria de uncuerpo, o debe hablarse de la energía potencial gravitatoria asociada al sistema Tierra-cuerpo?,¿hay alguna relación entre energía potencial gravitatoria de un cuerpo y potencial en un punto deun campo gravitatorio?, ¿y entre intensidad de campo y potencial gravitatorio en un punto?, ¿es lomismo intensidad de campo gravitatorio que fuerza gravitatoria?, ¿qué velocidad debe darse a unsatélite para ponerlo en órbita?, ¿puede usarse la medida de g para buscar minas o yacimientospetrolíferos?, etc.

3. VIBRACIONES Y ONDAS

Contenidos y problemáticas relevantes. El estudio del movimiento ondulatorio abre un nuevocampo para el alumnado, que tendrá ocasión de aplicar lo que ya sabe sobre mecánica yaprender las bases para el estudio de ondas mecánicas y, después, electromagnéticas.

La introducción del movimiento oscilatorio y el estudio del movimiento vibratorio armónico simplepermitirá a los alumnos y alumnas conocer conceptos básicos como los de elongación, amplitud,período y frecuencia, así como las ecuaciones de movimientos armónicos simples y lo quesignifica la periodicidad de algunas las magnitudes que intervienen en ellas. Este trabajo secompletará con el estudio experimental de las oscilaciones de un muelle.

Lo estudiado anteriormente da paso al movimiento ondulatorio, que el alumnado debe diferenciardel oscilatorio. Se hará una clasificación de las ondas, estudiando las magnitudes que lascaracterizan y llegando a establecer y aplicar la ecuación de las ondas armónicas.

Es importante tratar aspectos ligados a las ondas y su propagación, y que el alumnado conozca elprincipio de Huygens, explicando cuantitativamente algunas propiedades de las ondas como lareflexión y la refracción, y cualitativamente otras como las interferencias, la difracción y el efectoDoppler. La aplicación de las ondas al desarrollo tecnológico y a la mejora de las condiciones devida, así como el impacto que puedan producir en el medio ambiente, son aspectos interesantesque se deben abordar, dedicando especial atención al problema de la contaminación acústica susfuentes y efectos.

Al estudiar estos contenidos puede plantearse, entre otras, preguntas como: ¿Qué significa queun movimiento es periódico?, ¿qué fenómenos ondulatorios conoces?, ¿de qué depende laconstante elástica de un muelle?, ¿cómo varían la velocidad y la aceleración de un punto quedescribe un movimiento armónico simple?,¿qué transformaciones energéticas se producen en unmuelle mientras oscila?, ¿de qué magnitudes dependen las cualidades de un sonido? Al alejarnosde una fuente sonora llegamos a no percibir el sonido que produce ¿se pierde la energía emitidapor esa fuente?, ¿deja de cumplirse en este caso el principio de conservación de la energía?,¿puede un exceso de ruidos considerarse contaminación?, ¿qué efectos puede producir el excesode ruidos en nuestra salud?, etc.



4. INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

Contenidos y problemáticas relevantes. Es un núcleo de gran interés tanto dentro de la física,por lo que supone la relación entre fenómenos eléctricos y magnéticos y la síntesiselectromagnética, como por las aplicaciones que encuentran estos fenómenos en la vida cotidianay en muchos ámbitos de investigación científica. Se comenzará introduciendo los conceptos decampo eléctrico, intensidad de campo y potencial eléctrico, poniendo de manifiesto la relaciónexistente entre estos últimos. El alumnado debe conocer el significado de las líneas de fuerza yrepresentar con ellas campos eléctricos sencillos.

El estudio del campo magnético, que se iniciará abordando la creación de campos magnéticos porcargas en movimiento, lleva a poner de manifiesto la relación entre fenómenos eléctricos ymagnéticos. Se usarán los conceptos de campo eléctrico y magnético para superar las dificultadesque plantea la interacción a distancia, estudiando las fuerzas magnéticas, la ley de Lorentz y lasinteracciones magnéticas entre corrientes rectilíneas, y calculando los campos creados por cargasy corrientes rectilíneas, las fuerzas que actúan sobre cargas y corrientes y explicando el fenómenodel magnetismo natural.

El alumnado debe utilizar y comprender el funcionamiento de electroimanes, motores,instrumentos de medida, etc. así como otras aplicaciones de interés de los campos eléctricos ymagnéticos, como los aceleradores de partículas y los tubos de televisión. A modo de revisióndeben ponerse de manifiesto las analogías y diferencias entre los campos gravitatorio, eléctrico ymagnético.

Se debe prestar especial atención al estudio de la inducción electromagnética y la producción deenergía eléctrica a partir de variaciones flujo magnético, valorando las aplicaciones de estosconocimientos en la sociedad de hoy, los posibles impactos medioambientales relacionados con lageneración de corriente a partir de fuentes de energía diversas y su importancia para lasostenibilidad.

Un núcleo como éste no debe acabar sin hacer una aproximación a la síntesis electromagnética,destacando algunos de los logros de la síntesis de Maxwell como la predicción y producción deondas electromagnéticas, y la integración de la óptica en el campo del electromagnetismo,aspecto este último que permite conectar con el siguiente núcleo, dedicado al estudio de la luz ylas ondas electromagnéticas.

El desarrollo de estos contenidos puede estructurarse en torno al planteamiento de cuestionescomo: ¿existe alguna relación entre fenómenos eléctricos y magnéticos?, ¿puede producirse unacorriente eléctrica con la ayuda de un imán?, ¿puede producirse un campo magnético con unacorriente eléctrica?, cuál es la base de generación de corriente eléctrica en los distintos tipos decentrales eléctricas?,¿cómo funciona un motor eléctrico?, ¿son conservativas las fuerzasmagnéticas?, ¿puede acelerarse una partícula cargada con la ayuda de un campo magnético?,¿cuál es la base del funcionamiento de los grandes aceleradores de partículas?,¿cómo funcionaun tubo de televisión?, etc.

5. LUZ Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Contenidos y problemáticas relevantes. El planteamiento histórico del problema de lanaturaleza de la luz dará ocasión al alumnado para conocer el modelo corpuscular y elondulatorio, valorando ventajas y limitaciones de cada uno. Esta visión inicial de la luz se irácompletando con el estudio de la dependencia de la velocidad de la luz con el medio y de algunosfenómenos producidos con el cambio del medio: reflexión, refracción absorción y dispersión.

La óptica geométrica se utilizará para explicar el mecanismo de la visión y la formación deimágenes en espejos y lentes delgadas, con las que deben hacerse algunas experiencias, asícomo construir algún instrumento óptico sencillo.



El estudio cualitativo del espectro visible y de los fenómenos de difracción, interferencias ydispersión abren la posibilidad de mostrar las múltiples aplicaciones que dichos fenómenosencuentra en el campo de las mediciones médicas y tecnológicas.

Entre las cuestiones que pueden plantearse al desarrollar estos contenidos pueden estar: ¿Quéhechos nos hacen pensar que la luz esté formada por partículas, tenga naturaleza corpuscular?,¿qué hechos nos hacen pensar que la luz sea una onda?, ¿qué piensas que es la luz?, ¿cómopueden corregirse los principales defectos de la vista?, ¿puedes reproducir experimentalmente elefecto que producen las lentes en nuestra visión?, ¿por qué se pueden usar los fenómenos dedifracción e interferencias para medir con precisión distancias?, ¿cómo funciona un telescopio?,¿y un microscopio?, ¿y una cámara fotográfica?, etc.

6. INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA MODERNA

Contenidos y problemáticas relevantes. La crisis de la Física clásica y el establecimiento de lospostulados de la relatividad significan el comienzo de una época de cambios en el estudio de lafísica. Las repercusiones de la teoría de la relatividad y la aparición de propuestas que a finalesdel siglo XIX hubieran sido consideradas sorprendentes, abre un campo de estudio y debate conel alumnado sobre cuestiones por las que habitualmente muestra un gran interés.

La Física clásica se muestra incapaz de dar explicación a fenómenos como el efecto fotoeléctricoy los espectros discontinuos, lo que de nuevo abre la controversia sobre la naturaleza de la luz.Los intentos para dar respuesta a los fenómenos citados, la hipótesis de Louis de Broglie, laintroducción del principio de incertidumbre, etc. han supuesto una autentica revolución en elcampo de la física que dio a un desarrollo espectacular de la llamada física moderna. El estudiocualitativo que debe hacerse de estas cuestiones dará lugar a una gran cantidad de preguntas deinterés donde el alumnado podrá comprobar hasta qué punto la física es aún una ciencia viva quese plantea nuevos temas de estudio con grandes posibilidades de investigación.

La Física nuclear es otro de los aspectos de gran interés por sus indudables implicacionessociales. Su estudio, relacionado con el de la energía de enlace y el defecto de masa, puedecomenzar analizando lo que es la radiactividad, tipos y repercusiones de sus aplicaciones, quellevará a plantearse después las reacciones nucleares, distinguiendo entre fisión y fusión yanalizando las posibilidades que abre su aplicación para conseguir energía en el futuro, perotambién los riesgos asociados a su empleo.

Al desarrollar estos contenidos pueden plantearse cuestiones como: ¿Es todo relativo en la teoríade la relatividad?, ¿por qué el efecto fotoeléctrico no podía ser explicado mediante los postuladosde la física clásica?, ¿se ha demostrado en alguna ocasión la veracidad de lo establecido en lateoría de la relatividad?, ¿qué consecuencias tuvo la teoría de la relatividad en la física?, ¿quéventajas e inconvenientes genera el uso de las reacciones nucleares para obtener energía?,¿cómo se explica en la actualidad el efecto fotoeléctrico?, ¿y los espectros discontinuos?, etc.

4. SUGERENCIAS SOBRE METODOLOGÍA Y UTILIZACIÓN DE RECURSOS

Una de las finalidades de esta materia es dar al alumnado una idea de conjunto sobre losprincipios básicos de la física y su poder para explicar el mundo que nos rodea. Su tratamiento enel aula debe superar por tanto el tradicional enfoque disciplinar, utilizando una metodología que ledé oportunidad de ir más allá de la simple memorización de las ideas y problemas propuestos yresueltos en clase.

Para ello se deben plantear durante el curso actividades en las que se analicen situacionesconcretas aplicando los conocimientos que haya aprendido. El debate en clase de los problemas



planteados y la presentación de informes escritos y orales sobre ellos son aspectos que nopueden faltar en esta materia. El alumnado tendrá que buscar información, valorar su fiabilidad yseleccionar la más relevante, formular conjeturas e hipótesis, diseñar estrategias paracontrastarlas, diseñar y realizar actividades experimentales, elaborar conclusiones que validen ono las hipótesis formuladas, y comunicarlas adecuadamente, tanto por escrito como oralmente yhaciendo uso de las tecnologías de la información y la comunicación, dando argumentoscientíficos para defender sus opiniones, etc.

Es muy importante la realización de actividades experimentales, fundamental para el aprendizajede la física y, cuando sea posible de simulaciones por ordenador.

El alumnado debe conocer y saber manejar el material de medida que utilice, así como las normasde seguridad y la forma de desenvolverse correctamente en el laboratorio. Durante el curso debenrealizarse investigaciones sobre cuestiones concretas como la medida de la aceleración de lagravedad, estudio experimental de las oscilaciones de un muelle, formación de imágenes,construcción de algún instrumental óptico, experiencias diversas con bobinas, imanes, motores,etc.

La utilización de conceptos y métodos matemáticos, la elaboración e interpretación de gráficas yesquemas, la utilización de estrategias de resolución de problemas y la presentación de losresultados obtenidos, etc. así como el estudio experimental de algunas de las situacionesplanteadas y la realización de pequeñas investigaciones son aspectos necesarios sin los cualesno se daría al alumnado una idea de lo que es y significa la física.

5. CRITERIOS DE VALORACIÓN DE LOS APRENDIZAJES

Tienen que ser coherentes con lo dicho hasta ahora. De hecho algunos de estos criterios ya secitan al desarrollar los contenidos de cada núcleo temático.

La principal referencia para la evaluación es el desarrollo en el alumnado de las capacidades queintegran la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. Hay que valorarpor tanto su conocimiento conceptos, leyes, teorías y estrategias relevantes para resolución deproblemas, así como su capacidad para aplicar sus conocimientos al estudio de situacionesconcretas relacionadas con los problemas trabajados durante el curso. Pero también se debevalorar hasta qué punto sabe reconocer situaciones problemáticas e identificar las variables queinciden en ellas, o elaborar argumentos y conclusiones, así como comunicarlos a los demásutilizando códigos de lenguaje apropiados, capacidad para analizar y valorar los argumentosaportados por los demás , creatividad, originalidad en el pensamiento, etc.

Debe también valorarse su conocimiento del manejo de material y su destreza para laexperimentación, su capacidad para diseñar experiencias y analizar sus resultados y las posiblescausas de incidencias producidas durante las mismas.

Por último, debe tenerse en cuenta el conocimiento que muestre el alumnado sobre las principalesaportaciones de la química al desarrollo de la ciencia y a la mejora de nuestras condiciones devida, valorando aspectos positivos y negativos, y las posibles soluciones que aporta paraproblemas que hoy se plantean a la humanidad.



6. CRITERIOS DE EVALUACIÓN

1. Analizar situaciones y obtener información sobre fenómenos físicos utilizando lasestrategias básicas del trabajo científico. Se trata de evaluar si los estudiantes se hanfamiliarizado con las características básicas del trabajo científico al aplicar los conceptos yprocedimientos aprendidos y en relación con las diferentes tareas en las que puedeponerse en juego, desde la comprensión de los conceptos a la resolución de problemas,pasando por los trabajos prácticos. Este criterio ha de valorarse en relación con el resto delos criterios, para lo que se precisa actividades de evaluación que incluyan el interés de lassituaciones, análisis cualitativos, emisión de hipótesis fundamentadas, elaboración deestrategias, realización de experiencias en condiciones controladas y reproducibles,análisis detenido de resultados, consideración de perspectivas, implicaciones CTSA delestudio realizado (posibles aplicaciones, transformaciones sociales, repercusionesnegativas…), toma de decisiones, atención a las actividades de síntesis, a lacomunicación, teniendo en cuenta el papel de la historia de la ciencia, etc.

2. Valorar la importancia de la Ley de la gravitación universal y aplicarla a la resolución desituaciones problemáticas de interés como la determinación de masas de cuerposcelestes, el tratamiento de la gravedad terrestre y el estudio de los movimientos deplanetas y satélites. Este criterio pretende comprobar si el alumnado conoce y valora loque supuso la gravitación universal en la ruptura de la barrera cielos-Tierra, las dificultadescon las que se enfrentó y las repercusiones que tuvo, tanto teóricas, en las ideas sobre elUniverso y el lugar de la Tierra en el mismo, como prácticas, en los satélites artificiales. Asu vez, se debe constatar si se comprenden y distinguen los conceptos que describen lainteracción gravitatoria (campo, energía y fuerza), y saben aplicarlos en la resolución delas situaciones mencionadas.

3. Construir un modelo teórico que permita explicar las vibraciones de la materia y supropagación (ondas), aplicándolo a la interpretación de diversos fenómenos naturales ydesarrollos tecnológicos. Se pretende evaluar si los estudiantes pueden elaborar modelossobre las vibraciones y las ondas en la materia y son capaces de asociar lo que percibencon aquello que estudian teóricamente como, por ejemplo, relacionar la intensidad con laamplitud o el tono con la frecuencia, y conocer los efectos de la contaminación acústica enla salud. Comprobar, asimismo, que saben deducir los valores de las magnitudescaracterísticas de una onda a partir de su ecuación y viceversa; y explicarcuantitativamente algunas propiedades de las ondas, como la reflexión y refracción y,cualitativamente otras, como las interferencias, la difracción y el efecto Doppler.

4. Utilizar los modelos clásicos (corpuscular y ondulatorio) para explicar las distintaspropiedades de la luz. Este criterio trata de constatar que si se conoce el debate históricosobre la naturaleza de la luz y el triunfo del modelo ondulatorio. También si es capaz deobtener imágenes con la cámara oscura, espejos planos o curvos o lentes delgadas,interpretándolas teóricamente en base a un modelo de rayos, es capaz de construiralgunos aparatos tales como un telescopio sencillo, y comprender las múltiplesaplicaciones de la óptica en el campo de la fotografía, la comunicación, la investigación, lasalud, etc.

5. Usar los conceptos de campo eléctrico y magnético para superar las dificultades queplantea la interacción a distancia, calcular los campos creados por cargas y corrientesrectilíneas y la fuerzas que actúan sobre cargas y corrientes, así como justificar elfundamento de algunas aplicaciones prácticas. Con este criterio se pretende comprobar silos estudiantes son capaces de determinar los campos eléctricos o magnéticos producidosen situaciones simples (una o dos cargas, corrientes rectilíneas) y las fuerzas que ejercen



dichos campos sobre otras cargas o corrientes en su seno. Asimismo, se pretende conocersi saben utilizar y comprenden el funcionamiento de electroimanes, motores, instrumentosde medida, como el galvanómetro, etc., así como otras aplicaciones de interés de loscampos eléctricos y magnéticos, como los aceleradores de partículas y los tubos detelevisión.

6. Explicar la producción de corriente mediante variaciones del flujo magnético y algunosaspectos de la síntesis de Maxwell, como la predicción y producción de ondaselectromagnéticas y la integración de la óptica en el electromagnetismo. Se trata deevaluar si se comprende la inducción electromagnética y la producción de camposelectromagnéticos. También si se justifica críticamente las mejoras que producen algunasaplicaciones relevantes de estos conocimientos (la utilización de distintas fuentes paraobtener energía eléctrica o de las ondas electromagnéticas en la investigación, latelecomunicación, la medicina, etc.) y los problemas medioambientales y de salud queconllevan.

7. Utilizar los principios de la relatividad especial para explicar una serie de fenómenos: ladilatación del tiempo, la contracción de la longitud y la equivalencia masa-energía. A travésde este criterio se trata de comprobar que el alumnado conoce los postulados de Einsteinpara superar las limitaciones de la Física clásica (por ejemplo, la existencia de unavelocidad límite o el incumplimiento del principio de relatividad de Galileo por la luz), elcambio que supuso en la interpretación de los conceptos de espacio, tiempo, cantidad demovimiento y energía y sus múltiples implicaciones, no sólo en el campo de las ciencias (lafísica nuclear o la astrofísica) sino también en otros ámbitos de la cultura.

8. Conocer la revolución científico-tecnológica que tuvo su origen en la búsqueda de solucióna los problemas planteados por los espectros continuos y discontinuos, el efectofotoeléctrico, etc., y que dio lugar a la Física cuántica y a nuevas y notables tecnologías.Este criterio evaluará si los estudiantes comprenden que los fotones, electrones, etc., noson ni ondas ni partículas según la noción clásica, sino que son objetos nuevos con uncomportamiento nuevo, el cuántico, y que para describirlo fue necesario construir un nuevocuerpo de conocimientos que permite una mejor comprensión de la materia y el cosmos, lafísica cuántica. Se evaluará, asimismo, si conocen el gran impulso de esta nuevarevolución científica al desarrollo científico y tecnológico, ya que gran parte de las nuevastecnologías se basan en la física cuántica: las células fotoeléctricas, los microscopioselectrónicos, el láser, la microelectrónica, los ordenadores, etc.

9. Aplicar la equivalencia masa-energía para explicar la energía de enlace de los núcleos y suestabilidad, las reacciones nucleares, la radiactividad y sus múltiples aplicaciones yrepercusiones. Este criterio trata de comprobar si el alumnado es capaz de interpretar laestabilidad de los núcleos a partir de las energías de enlace y los procesos energéticosvinculados con la radiactividad y las reacciones nucleares. Y si es capaz de utilizar estosconocimientos para la comprensión y valoración de problemas de interés, como lasaplicaciones de los radioisótopos (en medicina, arqueología, industria, etc.) o elarmamento y reactores nucleares, siendo conscientes de sus riesgos y repercusiones(residuos de alta actividad, problemas de seguridad, etc.).



7. INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN Y CRITERIOS DE CALIFICACIÓN

TÉCNICAS DE EVALUACIÓN INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN CRITERIOS DECALIFICACIÓN

OBSERVACIÓNInterés y participación en las tareas de clase

Asistencia y puntualidad10%

REVISIÓN DE LAS TAREASDE LOS ALUMNOS/AS

Cuadernos y documentos elaborados por los alumnos/as.

Orden y limpieza

Contenidos

Expresión gráfica y escrita

Ortografía

Respeto a los plazos de entrega

20%

PRUEBAS ESCRITAS ExámenesValoración de contenidos conceptuales

Expresión gráfica y lingüística

Ortografía70%

PLAN DE MEJORA DE LA COMPETENCIA LINGÜÍSTICA

1. Los departamentos creen necesario y/o positivo establecer y hacer cumplir unas normas decorrección ortográfica que fueran iguales para todas las asignaturas.

- En toda la ESO y Bachillerato, se penalizarán las incorrecciones ortográficas (incluyendotildes y demás signos de puntuación y entonación).

- Igualmente se considera necesario establecer un programa de motivación positiva a losalumnos, de manera que se premie los avances que se vayan detectando a nivelortográfico.

Tras la sesión de evaluación inicial, y siguiendo las orientaciones del profesor de lengua, el equipodocente de cada grupo decidirá tanto la puntuación de penalización por faltas, el medio derecuperación de la misma, así como los aspectos vinculados a la motivación positiva.

2. Se valorará y exigirá la correcta presentación de los trabajos y exámenes. Para ello, acomienzo del curso los alumnos recibirán o elaborarán, un guión que habrán de respetar en lascorrespondientes asignaturas de cada curso.

Ese guión incluye: - Hay que escribir respetando los márgenes. - Los trabajos se realizarán en folios blancos, nunca en hojas de libreta. - No se admitirán tachones, dibujos… ni nada que suponga entregar las hojas sin limpieza. - La caligrafía ha de ser adecuada para el nivel escolar. - Las páginas se entregarán numeradas. - Todo documento entregado ha de tener su identificación de autoría correcta: nombre, dos

apellidos y curso al que pertenece. - Nunca se utilizará el lápiz para los documentos presentados; siempre bolígrafo azul o negro. - En los trabajos se incluirá la portada, el índice y la bibliografía.

Igualmente, el porcentaje de la nota correspondiente a este apartado será acordado en la sesiónde evaluación inicial.



3. Las pautas marcadas para la presentación adecuada de un “buen” cuaderno de clase sonsimilares a las de los trabajos y exámenes, incluyendo además los títulos de las unidades y elorden correcto de todo lo redactado.

Se acordará el porcentaje de la nota de evaluación, correspondiente a la libreta, en la sesión deevaluación inicial. 4. Estas medidas serán valoradas y revisadas en cada evaluación, si bien en cualquiermomento el equipo educativo de cada grupo escolar puede decidir las modificaciones de lasmismas.

8. SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE LA ASIGNATURA

DURANTE EL CURSO

La materia evaluada negativamente se recuperará por núcleos temáticos,realizándose las pruebas de recuperación en el examen global del trimestre o a lavuelta de las correspondientes vacaciones.Los alumnos y alumnas que no hayan superado las pruebas de recuperación tendrán una nueva oportunidad de recuperar los contenidos de las mismas en una prueba extraordinaria que se realizará a finales de mayo. En la mencionada prueba los alumnos/as podrán recuperar la materia por núcleos temáticos.

EN SEPTIEMBRE

Los alumnos/as que deban recuperar en septiembre, se examinarán de la totalidadde la asignatura. Esta prueba se elaborará atendiendo estrictamente a los criterios deevaluación mínimos incluidos en la programación de la asignatura. Para garantizar una mínima preparación de la prueba y para compensar la falta detrabajo durante el curso, además de la prueba escrita, el alumno/a tendrá que realizardurante el verano las actividades de refuerzo incluidas en el cuadernillo derecuperación que se les entregará en junio y que tendrá que entregar en septiembre,el mismo día del exámen.La calificación de este cuadernillo supondrá un 25% de la nota global.



9. PROGRAMACIÓN DE AULA



UNIDAD 1. MOVIMIENTOS VIBRATORIOS. MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE

OBJETIVOS

1. Comprender el significado de términos como elongación, frecuencia natural, periodo y amplitud en unm.a.s. y explicar cómo la variación de uno de ellos influye en el valor de los demás.

2. Explicar cómo están relacionadas las energías cinética, potencial y total en un oscilador armónico.Expresar dichas energías en función de la frecuencia y de la amplitud.

3. Calcular la energía almacenada en un resorte en función de su constante elástica y de la deformaciónque experimenta.

4. Utilizar la ecuación fundamental de la Dinámica para demostrar que la aceleración de un m.a.s esproporcional al desplazamiento.

5. Explicar cómo el movimiento circular uniforme está relacionado con el movimiento armónico simple.6. Hallar la frecuencia natural de una masa que vibra en el extremo de un resorte.7. Explicar por qué el m.a.s. se llama movimiento sinusoidal.8. Señalar la fuerza recuperadora de un péndulo simple y explicar por qué este movimiento es armónico

simple solamente de una manera aproximada. Deducir la ecuación del periodo de un péndulo simple.9. Explicar mediante ejemplos el fenómeno de la resonancia mecánica e indicar cuándo se produce.10.Calcular la velocidad de una partícula con m.a.s. en cualquier posición de su trayectoria utilizando

exclusivamente consideraciones de energía.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Movimiento periódico. Movimiento vibratorio.

Movimiento vibratorio armónico simple.

• Cinemática del m.a.s: elongación, velocidad y aceleración del m.a.s.

• Dinámica del movimiento armónico simple. Energía de un oscilador mecánico.

• Dos ejemplos de osciladores mecánicos. Oscilaciones forzadas. Resonancia.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Representación gráfica de las magnitudes fundamentales del m.a.s en función

del tiempo, comprobando que todas ellas se repiten periódicamente.

• Utilización de la ecuación del m.a.s. para determinar la velocidad y la

aceleración de este movimiento en cualquier punto de la trayectoria.

• Observación e interpretación de movimientos vibratorios de nuestro entorno.

• Diseño y realización de experiencias en el laboratorio (utilizando resortes, el

péndulo simple, etc.) que pongan de manifiesto la realización y las

características del m.a.s.

• Medida experimental de la constante elástica de un resorte conociendo la

aproximación con que se ha realizado la medida.

ACTITUDES

• Fomento de la utilización de diagramas y tablas de datos en la descripción de

los movimientos vibratorios que permitan interpretar dichos movimientos y

comprender las variables que intervienen en ellos.

• Estímulo de la comprensión de las leyes y principios que se desarrollan en el

texto para aplicarlos correctamente en la resolución de problemas.

• Fomento de hábitos de orden y de limpieza en el desarrollo de actividades

como elaboración de tablas de datos, dibujo de gráficas, presentación de

trabajos, etc., que permitan una fácil interpretación y corrección.



CRITERIOS DE EVALUACIÓN

1. Dada la ecuación de un movimiento armónico, el alumno identifica cada una de las variables que

intervienen en ella y aplica correctamente dicha ecuación para calcular alguna de las variables

indicadas que se proponga como incógnita.

2. El alumno es capaz de expresar magnitudes como la velocidad, la aceleración, la fuerza

recuperadora y la energía mecánica de un oscilador en función de la elongación.

3. Dada la constante elástica de un resorte y la deformación que ha experimentado, el alumno es

capaz de calcular la energía almacenada en el resorte.

4. Dada la longitud de un péndulo, el alumno es capaz de calcular la frecuencia con que oscila y el

número de oscilaciones que da en un cierto tiempo.

5. Dada la constante elástica de un resorte, el alumno calcula la frecuencia con que oscila una masa

conocida unida a un extremo del citado resorte.

6. Dados varios movimientos vibratorios, el alumno distingue cuáles son armónicos y cuáles no.

7. Aplicar la Ley de la Dinámica para calcular la aceleración en un m.a.s.

8. Dada la ecuación de un m.a.s. sabe representar gráficamente en función del tiempo los valores de

la elongación y de la velocidad. Además, reconoce el desfase que existe entre dichas magnitudes.

9. Reconoce en qué puntos y en qué instantes la velocidad y la aceleración toman el valor máximo, y

en qué puntos dichas magnitudes se anulan.

CONTENIDOS MÍNIMOS Y DE AMPLIACIÓN

Solamente se deben considerar contenidos de ampliación los relativos a la resonancia, siendo todos los

demás contenidos fundamentales.

TEMPORALIZACIÓNEs aconsejable dedicar 8 jornadas de clase al desarrollo de este tema.

ORIENTACIONES METODOLÓGICASEmpezamos el tema describiendo el movimiento periódico como un tipo específico de movimiento. Dentrode éste, especificamos las características del movimiento vibratorio. Ha de quedar bien claro la especificidadde estos movimientos, porque en ella nos basamos para describir sus magnitudes fundamentales.

Una vez están claras las magnitudes asociadas a dichos movimientos, empezamos el estudio delmovimiento vibratorio armónico simple, en concreto refiriéndonos a la elongación, a la velocidad de lavibración y a la aceleración asociada a dicha vibración.

Una vez descrito el valor de la aceleración, se aplica la Segunda Ley de Newton para empezar el estudio dela Dinámica de este movimiento, con lo que se puede relacionar este tipo de movimientos con la Ley deHooke. Se entra posteriormente en un estudio energético de este movimiento, en concreto de la energíacinética y potencial, siendo muy importante el cálculo de la energía mecánica total, con lo que se reafirma elPrincipio de Conservación de la Energía.

Una vez realizados todos los ejercicios necesarios para que estos conceptos queden firmementecomprendidos, pasamos al estudio de dos casos particulares: una masa colgada de un resorte (paraterminar de establecer la relación entre los m.v.a.s. y la Ley de Hooke) y el péndulo.

Dado que el curso está en sus comienzos, es difícil valorar el nivel de los alumnos y alumnas pero, si seconsidera que éstos han adquirido el nivel suficiente en esta parte, se podría desarrollar la parte incluida enel apartado Para aprender más concerniente a las oscilaciones forzadas y la resonancia.

La Unidad se completa con el apartado Ciencia, tecnología y sociedad, donde se describe el colapso yhundimiento de un puente (el de Tacoma) para hacer más atractiva la asignatura.



UNIDAD 2. MOVIMIENTOS ONDULATORIOS

OBJETIVOS

1. Definir, relacionar y aplicar el significado de las magnitudes fundamentales de una onda: frecuencia,longitud de onda y velocidad de propagación.

2. Dibujar la gráfica de una onda transversal y señalar en ella las siguientes características: cresta, valle,longitud de onda y amplitud.

3. Explicar la diferencia entre ondas transversales y ondas longitudinales.4. Utilizar la ecuación de una onda armónica unidimensional para calcular sus características.5. Explicar el significado de cada una de las magnitudes que intervienen en la ecuación de una onda

armónica.6. Distinguir entre velocidad de fase de una onda y velocidad transversal de las partículas del medio.7. Explicar en qué condiciones se origina una onda estacionaria e indicar el significado físico de los

nodos y antinodos.8. Analizar mediante gráficos el mecanismo de propagación de la energía a través de un medio.9. Describir las propiedades más importantes de las ondas utilizando el Principio de Huygens.10.Exponer por qué una onda disminuye su amplitud a media que aumenta la distancia al centro emisor.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Noción y tipos de ondas. Magnitudes características de las ondas.

• Ecuación de las ondas armónicas unidimensionales.

• Propiedad importante de la ecuación de las ondas armónicas.

• Estudio cualitativo de algunas propiedades de las ondas.

• Principio de Huygens.

• Transmisión de energía a través de un medio.

• Ondas estacionarias.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Construcción de modelos sobre la naturaleza del movimiento ondulatorio que

permitan distinguir entre ondas longitudinales y ondas transversales.

• Observación e interpretación de la propagación de ondas en diferentes medios

líquidos y sólidos. Explicación de las razones por las que se propagan y de la

influencia del medio en la velocidad de propagación.

• Observación de los fenómenos de reflexión, difracción e interferencias

utilizando una cubeta de ondas.

• Diseño y realización de experiencias que sirvan para comprobar la propagación

de una onda y que permitan visualizar la amplitud y la longitud de onda.

• Utilización de la ecuación de una onda para calcular sus magnitudes

fundamentales.

ACTITUDES

• Interés por la interpretación de fenómenos ondulatorios producidos en nuestro

entorno, por la confrontación de hechos experimentales y por el análisis de sus

repercusiones tecnológicas.

• Valoración de la importancia que tienen las ondas en la tecnología en general y

en las comunicaciones en particular.

• Apreciación de la propagación de una perturbación en el tiempo e

interpretación y descripción matemática de una gran variedad de fenómenos.




Los alumnos habrán alcanzado los objetivos propuestos si saben:

1. Hallar el valor de las magnitudes características de una onda determinada dada su ecuación: la

frecuencia, la longitud de onda y la velocidad de propagación.

2. Escribir correctamente la ecuación de una onda dados sus valores característicos.

3. Distinguir, entre distintos tipos de ondas, cuáles son longitudinales y cuáles son transversales.

4. Interpretar fenómenos ondulatorios como la refracción y la reflexión utilizando el Principio de

Huygens.

5. Resolver problemas sencillos aplicando la ecuación de las ondas armónicas.

6. Distinguir qué ondas propagan más energía conociendo sus características.

7. Conocer las características comunes de dos ondas, saber en qué puntos su interferencia es

constructiva y en qué puntos es destructiva.

8. Calcular la longitud de onda dada la distancia entre dos nodos de una onda estacionaria.


Son contenidos de ampliación el tratamiento cuantitativo de las interferencias y el desarrollo de las ondas

estacionarias, salvo el cálculo de posiciones de vientres y nodos.

TEMPORALIZACIÓNLa unidad se puede desarrollar en 10 horas de clase.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAEmpezamos el tema definiendo qué es una onda y marcando la diferencia que existe, y que debencomprender de forma muy clara los alumnos y alumnas, entre un movimiento vibratorio (que se repite en lamisma posición continuamente) y un movimiento ondulatorio (que también se propaga por el espacio),prestando una especial atención a la posibilidad de que sea uni/bi/tridimensional.

Es muy importante, y por eso se hace especial mención a ello, describir las diferencias existentes entredistintos tipos de ondas, que nos permitirán conocer muchas de las magnitudes y comportamientosasociados a ellas.

Es especialmente importante la diferenciación entre ondas longitudinales y transversales, que permitenconocer si una onda concreta se va o no a propagar por un medio determinado, o si lo va a hacer más omenos rápidamente.

Se describen las magnitudes asociadas a las ondas, prestando especial atención a la velocidad depropagación de las ondas. Una vez descrita la ecuación de una onda unidimensional, pasamos a larealización de ejercicios que ayuden a describir ondas y a conocer las distintas magnitudes que lascaracterizan.

Se estudian algunas propiedades de las ondas a través del Principio de Huygens: reflexión, refracción, etc. Se trata el fenómeno de las interferencias, en el que se hace un desarrollo amplio dejando a criterio delprofesor la profundidad con la que se ha de tratar.

Estudiamos también el transporte de energía por una onda a través de un medio, dejando claro que es unade las funciones básicas para la que se utilizan ondas.

Se continúa con un apartado sobre ondas estacionarias, una vez más dejando a criterio del profesor laprofundidad con la que se ha de tratar.



UNIDAD 3. EL SONIDO

OBJETIVOS

1. Definir términos como onda sonora, onda plana, intensidad del sonido, decibelio, armónicos y efectoDoppler.

2. Explicar por qué el sonido no puede propagarse en el vacío.3. Calcular la velocidad del sonido en distintos medios materiales.4. Hacer la conversión de la intensidad sonora de vatios por metro cuadrado a decibelios.5. Trazar la curva aproximada de respuesta del oído normal en función de la frecuencia. Dar los niveles

aproximados en decibelios de los sonidos muy fuertes y muy débiles. Identificar la región ultrasónica.6. Encontrar las frecuencias de resonancia del sonido en algunos tubos.7. Explicar en qué consiste el efecto Doppler y calcular la variación de la frecuencia de una fuente sonora

cuando se acerca o se aleja.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Naturaleza del sonido.

• Velocidad de propagación de las ondas sonoras.

• Propiedades de las ondas sonoras.

• Percepción del sonido: audición.

• Cualidades del sonido.

• Resonancia acústica.

• Efecto Doppler.

• Contaminación acústica.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Observación de distintas fuentes sonoras indicando cómo se origina el sonido

en cada una de ellas.

• Confección de tablas de datos utilizando la frecuencia, la longitud de onda y la

velocidad con que se propaga un sonido determinado en distintos medios

sólidos, líquidos y gaseosos.

• Montaje en el laboratorio de dispositivos como el osciloscopio que permitan

visualizar la función sinusoidal correspondiente a la vibración de un diapasón,

comprobando así que el sonido es una onda armónica.

• Cálculo experimental de la velocidad del sonido en el aire utilizando las ondas

estacionarias que se originan en un tubo cerrado.

• Deducción de las magnitudes que la caracterizan y asociación de dichas

características a su percepción sensorial.

ACTITUDES

• Valoración de las aplicaciones tecnológicas (en la industria, medicina, etc.) de

los ultrasonidos como propuesta de soluciones a múltiples problemas de la

sociedad actual.

• Utilización adecuada de los materiales e instrumentos de laboratorio destinados

a la comprobación de los fenómenos sonoros.

• Actitud reflexiva y cooperante respecto de las normas de convivencia,

valorando las incidencias de la producción de sonidos sobre la contaminación

sonora y sobre la salud pública.




Se habrán alcanzado los objetivos previstos si los alumnos y alumnas saben:

1. Calcular la longitud de onda de un sonido si conocen su frecuencia y la velocidad con que se

propaga.

2. Calcular la velocidad con que se propaga el sonido en un medio dadas las características de dicho

medio.

3. Indicar a qué categoría pertenece un sonido (infrasónico, sónico o ultrasónico) conocida su

frecuencia en el aire.

4. Averiguar el nivel de intensidad de un sonido en decibelios dada su intensidad en vatios/m2.

5. Calcular la frecuencia fundamental de un tubo, tanto si es abierto como si es cerrado, dada la

longitud de dicho tubo sonoro.

6. Aplicar el efecto Doppler en la resolución de problemas sencillos.

7. Asociar frecuencias bajas y altas a sonidos graves o agudos.


El sonido, sus cualidades, la velocidad de propagación de éste por distintos medios, el eco y la

contaminación sonora son aspectos fundamentales de la programación. Se deben considerar contenidos de

ampliación los relativos a reverberación, resonancia y efecto Doppler. También es una ampliación el

apartado Física, tecnología y sociedad, relativo a ultrasonidos.

TEMPORALIZACIÓNEl tiempo destinado a esta Unidad está en función de los contenidos que se desarrollen. Para los contenidosbásicos bastan 6 horas de clase.

ORIENTACIONES METODOLÓGICA

Comenzamos el tema planteando qué es el sonido, diferenciando el aspecto fisiológico del físico. Pasamosa estudiar éste desde el punto de vista físico comprobando su comportamiento como onda y susespecificidades: cómo se transmite, por dónde se transmite, etc. Posteriormente estudiamos el valor de lavelocidad de propagación del sonido en distintos medios y prestamos especial importancia a la comparacióndel sonido con las ondas estudiadas anteriormente.Es muy importante que los alumnos descubran que las ondas longitudinales se propagan más rápidamentecuanto más denso es el medio por el que se portan, a diferencia de las ondas transversales, con uncomportamiento opuesto; también remarcaremos el hecho de que no se transmiten por el vacío. Comoondas que son, pueden reflejarse, hecho que nos permite establecer el concepto de eco y reverberación.Completamos el tema con problemas sobre la velocidad del sonido en distintos medios y el eco.Describimos posteriormente cómo es el receptor de sonido en el ser humano: el oído y las diferentescualidades que caracterizan el sonido. Es importante que los alumnos vean la íntima relación entre lasdiferentes sensaciones sonoras que percibimos y las magnitudes físicas o cualidades del sonido que lasocasionan (sonoridad-intensidad de la onda, tono-frecuencia de la onda y timbre-forma de la onda). También esimportante establecer una relación entre la intensidad del sonido y la percepción de éste por el oído, dandolugar a la escala en decibelios. Los alumnos deben hacer problemas sencillos sobre esto. También se estudia elfenómeno de la resonancia acústica y se hace una introducción al efecto Doppler, dejando a la consideracióndel profesor la profundidad con la que se tratarán estos temas. Es importante tratar profundamente el tema de lacontaminación acústica, por lo que tratamos ésta de forma diferenciada y los posibles problemas físicosasociados a ella, al exceso de ruido ambiente y a las costumbres sociales en cuanto a la audición de música(cascos, ambientes con música excesivamente alta, etc.). La intención de esta parte es relajar la profundidad delos conceptos que aprenden, al mismo tiempo que establecer una relación directa entre la Física y su vidahabitual. Un apartado sobre ultrasonidos les debe permitir ver una importante aplicación de este tema en elmundo moderno.



UNIDAD 4. TEORÍA DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL

OBJETIVOS

1. Identificar las características del conocimiento científico con el desarrollo de la Ley de la GravitaciónUniversal, considerando este desarrollo como un modelo de investigación.

2. Comprender el carácter universal de la Ley de la Gravitación y su validez en la explicación de losfenómenos naturales.

3. Desarrollar una actitud crítica ante las formulaciones científicas, reconociendo tanto su carácterprovisional como su contribución al avance de la humanidad.

4. Aplicar correctamente las leyes de Kepler en la resolución de problemas que versen sobre elmovimiento de un planeta.

5. Definir conceptos como fuerza conservativa, energía potencial, energía mecánica, etc., y aplicarlos enel análisis energético de situaciones mecánicas.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Introducción a los orígenes de la Teoría de la Gravitación.

• Desde el modelo geocéntrico hasta Kepler.

• Desarrollo de la Teoría de la Gravitación. Desde las Leyes de Kepler hasta la

Ley de Newton.

• Descripción energética de la interacción gravitatoria.

• Energía potencial gravitatoria.

• Energía potencial elástica.

• Conservación de la energía mecánica.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Comprobación de las Leyes de Kepler a partir de tablas de datos astronómicos

correspondientes al movimiento de algunos planetas.

• Utilización de los distintos conceptos que describen la interacción gravitatoria a

casos de interés como son: la determinación de masas de cuerpos celestes, el

estudio de los movimientos de planetas y satélites, etc.

• Aplicación del método científico al desarrollo teórico de la Teoría de la

Gravitación.

• Aplicación del Principio de Conservación de la Energía Mecánica en la

resolución de problemas donde intervengan fuerzas conservativas.

ACTITUDES

• Valoración de la importancia histórica de aquellas teorías que supusieron un

cambio en la interpretación de la Naturaleza y exposición de las razones que

llevaron a su aceptación, así como las presiones que, por razones

extracientíficas, se originaron en su desarrollo.

• Apreciación de la importancia de la Teoría de la Gravitación como sustituta de

las teorías escolásticas sobre el papel y la naturaleza de la Tierra dentro del

Universo.

• Valoración de las repercusiones en la sociedad, a partir de la utilización de la

mecánica newtoniana en la tecnología.




Se habrán alcanzado los objetivos previstos si los alumnos y alumnas pueden:

1. Comprender y valorar el esfuerzo de los científicos por explicar el movimiento de los planetas.

2. Asociar un modelo astronómico con el científico que lo formuló y destacar las analogías y

diferencias con otros modelos elaborados también para explicar el movimiento de los astros.

3. Conocer el significado físico de la constante G de gravitación y saber cómo se determinó su valor.

4. Distinguir, en una serie de fuerzas, cuáles son conservativas y cuáles no.

5. Calcular la energía potencial asociada a un sistema formado por varias masas.

6. Resolver problemas de dinámica utilizando el Principio de Conservación de la Energía Mecánica.


Son contenidos de ampliación los relativos a las distintas teorías y pasos desde la Teoría Geocéntrica a la

Heliocéntrica, siendo contenidos fundamentales las leyes de Kepler, la Ley de Gravitación Universal de

Newton y los conceptos de fuerza conservativa y energías potencial, cinética, mecánica y trabajo de

rozamiento.

También son ampliación el apartado Física, tecnología y sociedad, relativo a Galileo y el apartado de

relación entre Gravitación Universal y método científico.

TEMPORALIZACIÓNSe deben dedicar 10 horas de clase para el desarrollo de esta unidad.


Comenzamos el tema dando una visión histórica y completa de la evolución del conocimiento humano sobrela posición y movimiento de los cuerpos celestes, analizando las distintas teorías y con la intención deanalizar el proceso científico de elaboración de teorías y su posterior rechazo al demostrarse no válidas.Este desarrollo debe considerarse fundamental en sí mismo, dada la importancia histórica que tiene.

Prestamos especial atención a las leyes de Kepler dada su importancia clave en el posterior desarrollo de laLey de la Gravitación Universal. A partir de aquéllas se deduce ésta, mencionando el valor de la constante Gy su sentido físico. Se realizan ejercicios para el cálculo de fuerzas, distancias, masas, etc.

Posteriormente, partiendo del concepto de fuerza conservativa, se define el concepto de energía potencialasociada a ésta, especialmente en los casos de la energía potencial gravitatoria, la energía potencialgravitatoria terrestre y la energía potencial elástica, así como el Teorema de la Energía Cinética.

A partir de éstos se define el Principio de Conservación de la Energía Mecánica, y aplicándolo incluso a loscasos en que existen fuerzas no conservativas, entre las que se hará especial mención (incluso resolviendoproblemas y ejercicios) a la fuerza –y, por lo tanto, trabajo– de rozamiento.

Para recoger todo lo expuesto en el tema, se completa con un apartado sobre el método científico y laTeoría de Gravitación y con otro sobre Galileo y su contribución a la Teoría Heliocéntrica.



UNIDAD 5. CAMPO GRAVITATORIO TERRESTRE

OBJETIVOS

1. Utilizar el concepto de campo para superar las dificultades que plantea la interacción a distancia.2. Definir términos como: intensidad de campo, potencial, velocidad de escape de un cohete, energía

asociada a la órbita de un satélite, etc. y aplicarlos correctamente en la resolución de ejercicios queversen sobre esos conceptos.

3. Determinar la masa de un planeta cuando se conoce el movimiento de algún satélite suyo.4. Calcular el campo creado por distintas masas y comprobar cómo varía dicho campo en función de la

distancia.5. Comprender la necesidad de introducir la notación vectorial para definir y determinar el campo

gravitatorio.6. Reconocer la existencia de movimientos naturales que se caracterizan por ser periódicos, en especial

los referentes a los planetas, y saber determinar el periodo de dichos movimientos.7. Comprender que cada órbita de un planeta lleva asociada una energía determinada que permanece

constante mientras la órbita sea estable.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Bases conceptuales para el estudio de las interacciones a distancia.

• El campo gravitatorio.

• Magnitudes físicas que caracterizan el campo gravitatorio.

• Aplicación del modelo newtoniano del mundo al movimiento de satélites y de

planetas.

• Otras consecuencias de la Teoría de la Gravitación.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Determinación de la variación del valor de la gravedad a medida que nos

alejamos de la superficie de la Tierra, evaluando el error relativo que se comete

al tomar el valor normal 9,8 m/s2 para grandes alturas.

• Montaje de dispositivos experimentales, como un péndulo simple, que permitan

determinar, en un lugar determinado, el valor de la gravedad.

• Aplicación de la Ley de la Gravitación en la resolución de problemas referentes

a los planetas sobre velocidad orbital, periodo de revolución, energía orbital,

etc.

ACTITUDES

• Valoración de la importancia del estudio que ha hecho el hombre sobre el

movimiento de los planetas desde las civilizaciones antiguas hasta Newton

para explicar las regularidades observadas en el firmamento.

• Comprensión del esfuerzo tecnológico, científico y económico realizado por el

ser humano en las últimas décadas para conocer mejor el Universo, enviando

al exterior satélites artificiales y naves espaciales.

• Valoración de la información que envían los laboratorios espaciales montados

por el ser humano para formarnos una idea propia, que permita expresarnos

críticamente sobre problemas actuales relacionados con el mundo exterior.




Se habrán alcanzado los objetivos previstos si los alumnos y las alumnas saben:

1. Calcular la intensidad del campo gravitatorio terrestre a una altura determinada, expresando su

valor en forma vectorial y en forma escalar.

2. Calcular la masa de un planeta dado el periodo de un satélite que gira en torno a ese planeta.

3. Calcular el periodo de revolución de un satélite artificial cuando se conoce el radio de la órbita que

describe.

4. Determinar la velocidad de escape que debe tener un cohete para que abandone el campo

gravitatorio de un planeta dado.

5. Determinar la energía total de un satélite cuando se les proporciona, a los alumnos, el radio de la

órbita que describe.


Como contenidos mínimos fundamentales se encuentran los conceptos de campo y potencial gravitatorio ysu aplicación a los satélites y cohetes, dejando como contenidos de ampliación los relativos a ingravidez ymareas, así como los relacionados con la asistencia gravitacional.

También es una ampliación el apartado Física, tecnología y sociedad, relativo a la influencia de la relatividad

en la Ciencia y pensamiento contemporáneos.

TEMPORALIZACIÓN

Para el desarrollo de la presente unidad son suficientes 9 horas de clase.


Utilizamos la Ley de Gravitación Universal de Newton como punto de partida del tema, para describir deforma inmediata la existencia del campo gravitatorio que se define por el vector campo g

. Es muy

importante remarcar el carácter vectorial de éste. Para afirmar este concepto planteamos ejercicios en losque se calcula éste y su influencia con respecto a la distancia tanto en el interior como en el exterior de laTierra. Se define también, aunque de forma más somera, el potencial gravitatorio.

Se debe dar mucha importancia a la aplicación de estos conceptos al movimiento y relación entre satélites yplanetas, en concreto al periodo de revolución, la velocidad orbital y la velocidad de escape, haciendo notarla dependencia de estos con los conceptos de fuerza y conservación de la energía mecánica, haciendo elnúmero suficiente de ejercicios para que manejen estos conceptos con fluidez.

Se desarrolla más aún calculando velocidades de lanzamiento, energía de enlace y cambio de órbitas.Se completa el tema con explicaciones sobre la ingravidez orbital (comparando con el caso de pesoaparente en ascensores) y la existencia de mareas, como casos concretos de aplicación de los conceptosaprendidos a lo largo de la Unidad.



UNIDAD 6. CAMPO ELÉCTRICO

OBJETIVOS

1. Definir conceptos como: intensidad de campo, potencial, flujo de líneas de campo, y aplicarloscorrectamente en la interpretación de fenómenos naturales.

2. Aplicar la Ley de Coulomb para determinar la fuerza de interacción sobre una carga dada, enpresencia de otras cargas puntuales.

3. Explicar cómo puede cargarse un objeto por contacto y por inducción. Describir cualitativamente cómose distribuyen las cargas sobre un conductor cuando está situado en un campo eléctrico.

4. Explicar qué información puede obtenerse de un diagrama vectorial sobre un campo eléctrico. Explicarcómo se dibujan las líneas de campo y decir cómo se comportan dichas líneas en presencia decuerpos electrizados.

5. Calcular la diferencia de potencial entre dos puntos dados en un campo eléctrico uniforme, relacionarla variación del potencial con la intensidad de campo y dibujar las superficies equipotenciales ensituaciones sencillas.

6. Explicar lo que significa el potencial absoluto en un punto, determinar su valor a una distancia definidade una carga puntual. Hallar el potencial absoluto producido por varias cargas puntuales.

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

8. Determinar el valor del campo eléctrico en distribuciones de cargas puntuales, esferas conductoras ysuperficies planas indefinidas utilizando el teorema de Gauss.

9. Utilizar correctamente los diagramas de líneas de campo para dar una interpretación gráfica de laintensidad del campo eléctrico.

10.Reconocer la validez del principio de conservación de la carga eléctrica y utilizarlo en la explicación delos fenómenos electrostáticos.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Cargas eléctricas. Interacción electrostática. Ley de Coulomb.

• Fuerza sobre una carga puntual ejercida por un sistema de cargas puntuales.

Principio de Superposición.

• Campo eléctrico. Intensidad del campo eléctrico. Líneas del campo eléctrico.

• Potencial del campo eléctrico. Relación entre la intensidad y el potencial.

• Teorema de Gauss. Aplicaciones.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Descripción gráfica y analítica de campos eléctricos sencillos, producidos por

distribuciones discretas de carga.

• Elaboración de diagramas vectoriales y representaciones gráficas de líneas de

campo y de superficies equipotenciales, para interacciones sencillas entre

cargas eléctricas estáticas.

• Explicación del fenómeno de la electrización a partir de hechos experimentales.

• Reconocimiento experimental de la existencia de dos tipos de carga eléctrica,

deduciendo las acciones mutuas entre ellas.

• Interpretación del fenómeno de inducción eléctrica que nos ayude en la

explicación de los fenómenos asociados al electroscopio, péndulo eléctrico, etc.

• Identificación de las propiedades del vector intensidad de campo para dibujarlo

en un punto donde se conoce la línea de campo y viceversa.



ACTITUDES

• Reconocimiento de las dificultades del trabajo de un científico como Coulomb

en una época en la que se tenía una idea muy pobre sobre la electricidad,

valorar sus habilidades de experimentador en la utilización de aparatos

rudimentarios y reconocer la evolución que ha experimentado la investigación

científica comparando los medios de Coulomb con los usados por Millikan 125

años más tarde.

• Valoración de la importancia de la notación vectorial para expresar

correctamente tanto las fuerzas eléctricas como la intensidad de campo.

• Mostrar respeto por las normas de seguridad en la utilización de los aparatos

eléctricos.


Se habrán alcanzado los objetivos previstos si los estudiantes saben:

1. Determinar el campo eléctrico creado por una carga puntual o por una esfera cargada en un punto.

2. Calcular el potencial eléctrico en diferentes puntos de un campo, cuando está generado por

distribuciones puntuales de carga e indicar cuál será el movimiento de cargas positivas o negativas

cuando se dejan libres en el campo.

3. Calcular el potencial y el campo en puntos próximos a un conductor plano cargado.

4. Identificar la dirección y sentido del campo eléctrico en puntos próximos a una esfera o a un

conductor.

5. Calcular el campo eléctrico y el potencial creados por una distribución de cargas puntuales

utilizando el Principio de Superposición.

6. Determinar la energía potencial asociada a un sistema formado por dos o más cargas puntuales.


En esta Unidad deben tratarse como contenidos mínimos todos los contenidos del tema.

TEMPORALIZACIÓNDada la extensión e importancia de los contenidos de esta Unidad, creemos que se deben dedicar a sudesarrollo 9 horas de clase como mínimo.

ORIENTACIONES METODOLÓGICASe empieza describiendo la creación de objetos cargados de electricidad por frotamiento, para acercar eltema a sus propias experiencias personales. Se empieza a dar una visión más científica con la utilización dela Ley de Coulomb y se hacen los ejercicios pertinentes para que la manejen fluidamente. Se define elCulombio, y se compara con la carga de un electrón, haciéndoles ver a los alumnos que es una magnitudmuy grande para la electrostática. Se introduce el concepto de campo eléctrico y su cálculo para algunasdistribuciones sencillas, y se marcan las diferencias y similitudes con el campo gravitatorio para afirmar elconocimiento que tienen de ambos. También se explica con claridad el potencial y la energía potencial. Esimportantísimo describir con exactitud el principio de superposición, y marcar la diferencia de su aplicaciónpara magnitudes escalares (Ep y V) y para magnitudes vectoriales (F

y E

). Se deben realizar ejercicios en

distribuciones sencillas, no avanzando hasta que dominen el cálculo de estas magnitudes. Introducimos unepígrafe de Ciencia, tecnología y sociedad sobre la cuantificación de la carga del electrón para relajar laprofundidad de los conceptos explicados y para introducir a los alumnos y alumnas en una visión históricade la dificultad de llegar a algunos descubrimientos científicos. Se continúa con el concepto de flujo,llegando al Teorema de Gauss y a su aplicación a distribuciones regulares y simples de carga enconductores.



UNIDAD 7. ELECTROMAGNETISMO. CAMPO MAGNÉTICO

OBJETIVOS

1. Explicar las propiedades magnéticas de la materia utilizando los conceptos de dipolo magnético ydominio magnético.

2. Aplicar correctamente la Ley de Lorentz para interpretar y explicar las relaciones que existen entre elcampo magnético, la fuerza que ejerce este campo sobre una carga móvil y la velocidad con que semueve esta carga.

3. Formular la Ley de Biot para conductores rectilíneos y aplicarla adecuadamente en la resolución deproblemas concretos.

4. Comprender la base teórica y el funcionamiento de un acelerador de partículas como el ciclotrón.5. Determinar la fuerza magnética de un conductor rectilíneo colocado en un campo magnético conocido.6. Explicar las características del movimiento de una espira en un campo magnético y su aplicación en la

construcción de aparatos de medida como el amperímetro.7. Explicar el significado de un dominio magnético y describir, utilizando este concepto, lo que pasa a

una sustancia ferromagnética cuando se imana o se desimana.8. Describir cualitativa y cuantitativamente la trayectoria que sigue una partícula q con velocidad

conocida, cuando se mueve perpendicularmente a un campo magnético dado.9. Dibujar las fuerzas de interacción magnética entre corrientes paralelas y, como consecuencia de dicha

interacción, dar la definición internacional de amperio.10.Determinar las analogías y diferencias entre los campos conservativos, gravitatorio y eléctrico.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Propiedades generales de los imanes.

• Desarrollo del electromagnetismo.

• Explicación del magnetismo natural.

• Campo magnético. Creación de campos magnéticos por cargas en movimiento.

• Fuerzas sobre cargas móviles situadas en campos magnéticos. Ley de Lorentz.

• Fuerza magnética sobre corrientes eléctricas.

• Fuerzas entre corrientes paralelas. Definición de amperio.

• Analogías y diferencias entre los campos conservativos.

• Analogías y diferencias entre la Ley Biot y la Ley de Coulomb.

• Ley de Ampère.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Representación gráfica, utilizando las líneas de fuerza, de campos magnéticos

corrientes, indicando la situación de los polos magnéticos.

• Determinación de las líneas de campo magnético en una región dada del

espacio utilizando una brújula.

• Elaboración de diagramas vectoriales para la representación de fuerzas,

campos magnéticos y velocidades, indicando la relación que existe entre ellos.

• Utilización de diagramas vectoriales para explicar las interacciones entre

corrientes lineales y cargas en movimiento.

• Realización de informes sobre las aplicaciones del electromagnetismo,

valorando sus influencias en las condiciones de vida y las incidencias sobre el

medio ambiente.



ACTITUDES

• Valoración de la trascendencia del conocimiento generado por el

electromagnetismo y de sus aplicaciones tecnológicas en el progreso de la

humanidad.

• Sensibilización y compromiso en la utilización correcta de los distintos

dispositivos electromagnéticos utilizados en nuestro entorno.

• Valoración de la importancia de la notación vectorial en la representación y en

la determinación de las distintas magnitudes que intervienen en los fenómenos

electromagnéticos.


Se habrán alcanzado los objetivos previstos si los estudiantes saben:

1. Seleccionar de una lista de materiales comunes aquellos que alteran de manera notable el campo

magnético en que son colocados.

2. Calcular el radio de la órbita que describe una carga q cuando penetra con una velocidad v en un

campo magnético conocido.

3. Determinar el valor del campo magnético originado por una corriente rectilínea en un punto

determinado y dibujar las líneas de fuerza de dicho campo.

4. Calcular la frecuencia propia de una carga cuando se mueve en un ciclotrón.

5. Hallar en un punto dado el campo magnético resultante debido a dos conductores rectilíneos por los

que circulan corrientes en el mismo sentido o en sentido contrario, así como la fuerza de interacción

entre ellos.


Todos los conceptos incluidos en la Unidad tienen la calificación de contenidos mínimos, salvo el

conocimiento del funcionamiento de los aparatos descritos en el tema, como son el ciclotrón y el tubo de

televisión.

TEMPORALIZACIÓNPara el desarrollo adecuado de la Unidad son necesarias 8 horas de clase.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAComenzamos el tema utilizando los imanes, ya que es un objeto conocido por los alumnos y alumnas y quepuede actuar como punto inicial en el conocimiento del magnetismo. Después de establecer la existenciadel magnetismo, pasamos a desarrollar más profundamente este fenómeno, describiéndolo como el efectoprovocado por la existencia de cargas eléctricas en movimiento. En todo momento los alumnos tienen queconocer que el magnetismo está relacionado con la electrodinámica. Utilizando el concepto de campo,empezamos a estudiar los campos magnéticos producidos por cargas eléctricas en movimiento (unelemento de corriente, un conductor, una espira, una bobina) dando así una descripción global de estefenómeno. Ha de quedar clara la diferencia entre campo creado por una carga moviéndose y fuerzamagnética creada sobre una carga en movimiento por un campo magnético preexistente.Es fundamental la realización de múltiples problemas que den estructura a la adquisición de estosconceptos por parte del alumnado. Se ven distintas aplicaciones de estos fenómenos (tubos de televisión,etc.) para que no sea especialmente árida esta parte. Para dar una visión más entretenida se describe elfuncionamiento del ciclotrón. Se aprovecha el estudio de las fuerzas que aparecen entre corrientes paralelaspara definir el Amperio, y se completa el tema con la Ley de Ampère. Es importante crear situaciones decargas o conductores parecidos pero de formas diferentes para que queden claras las diferencias entreunos y otros.



UNIDAD 8. INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICA

OBJETIVOS

1. Comprender que la corriente eléctrica en un conductor está asociada a la existencia de una variaciónde flujo magnético.

2. Utilizar la Ley de Faraday, cualitativa y cuantitativamente, para explicar situaciones sencillas deinducción electromagnética.

3. Explicar por qué aparece una diferencia de potencial en los extremos de un alambre cuando sedesplaza cruzando líneas de campo magnético.

4. Explicar cómo se origina una corriente alterna en una espira que gira en un campo magnéticouniforme.

5. Establecer la Ley de Lenz y utilizarla para determinar el sentido de la corriente inducida en un circuitoconcreto.

6. Explicar y calcular la corriente inducida en un conductor cuando se mueve a través de un campomagnético determinado.

7. Explicar el funcionamiento de un transformador y resolver problemas que traten de cambios decorriente, de tensión o de potencia.

8. Comprender el funcionamiento de los generadores de corriente, estableciendo las diferencias entre losque se consideran ideales y los reales.

9. Conocer y respetar las normas de seguridad sobre corriente eléctrica, tanto en el consumo domésticocomo en el trabajo de laboratorio.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Experiencias de Faraday y de Henry. Interpretación de las experiencias de

Faraday y de Henry.

• Leyes de Faraday y de Lenz.

• Producción de corrientes alternas mediante variaciones de flujo magnético.

• Energía eléctrica: importancia de su producción e impacto medioambiental.

• Autoinducción y transformadores.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Descripción y análisis de experiencias que permitan poner de manifiesto la

formación de corrientes eléctricas por la presencia de campos magnéticos.

• Representación gráfica de los valores que toma la fem inducida en una espira

durante un periodo, comprobando que se trata de una sinusoide.

• Realización de informes y de debates sobre la producción, la distribución y el

consumo de la corriente eléctrica, valorando las influencias en las condiciones

de vida y las incidencias sobre el medio ambiente.

• Realización de debates sobre las ventajas e inconvenientes que supone la

utilización de centrales nucleares para la producción de corriente eléctrica.

ACTITUDES

• Cooperación en el uso acertado de la corriente eléctrica e interés por el

cumplimiento de las normas de seguridad en la utilización de la corriente

eléctrica.

• Sensibilización y compromiso en la utilización de recursos naturales y del

medio para la producción, el transporte y el consumo de la electricidad.

• Respeto por las normas de seguridad en las instalaciones eléctricas.





1. Describir e interpretar correctamente una situación concreta en que aparece el fenómeno de la

inducción. Indicar, utilizando la Ley de Lenz, en qué sentido circula la corriente.

2. Aplicar correctamente la Ley de Faraday para hallar la fem inducida en un circuito concreto,

indicando de qué factores depende la corriente que aparece en dicho circuito.

3. Conocer los elementos fundamentales de que consta un generador de corriente y qué función tiene

cada uno de ellos en el funcionamiento del generador.

4. Realizar estudios comparativos sobre las distintas centrales eléctricas, indicando las ventajas e

inconvenientes que presentan cada una de ellas.

5. Conocer el funcionamiento y utilidad de los transformadores. Resolver problemas que traten de la

variación de tensión en la entrada y salida de un transformador.


Todos los conceptos tienen la consideración de contenidos mínimos salvo los concernientes a autoinducción

y transformadores, y los incluidos en Física, tecnología y sociedad.

TEMPORALIZACIÓNEl contenido de la Unidad se puede desarrollar utilizando 8 horas de clase.


Empezamos el tema aprovechando las experiencias de Faraday y Henry para establecer la relación queexiste entre campos magnéticos y corrientes eléctricas inducidas. Utilizando el concepto de flujo y el defuerza magnética creada por una carga en movimiento, se establecen las leyes de Faraday y Lenz, con loque llegamos al concepto de fuerza electromotriz inducida. Es importante marcar qué factores influyen en elvalor de dicha fem y resolver ejercicios sobre este apartado.Se extrapola esta ley al caso de bobinas, donde, al existir mayor número de espiras, se incrementa en lamisma proporción el valor de la fem.Después de la realización de ejercicios que nos ayuden a consolidar estos conceptos en los alumnos yalumnas, pasamos a la generación de corrientes alternas, derivando posteriormente en que ésta es lamanera en que se genera industrialmente la electricidad.Se aprovecha para dar una visión medioambiental a la generación de electricidad, y así establecer unarelación directa entre los conceptos que aprenden en Física y el mundo en el que viven, haciéndoles valorarlas virtudes y defectos de dicha generación en centrales de todo tipo.Se trata posteriormente el concepto de la autoinducción y la base física del funcionamiento de lostransformadores.Se han incluido tres textos sobre el precipitador de humos, los detectores de metales y el hornomicroondas para que aprecien la necesidad del estudio de la Física, pues el conocimiento de las leyes querigen el mundo en que vivimos nos permiten crear objetos que mejoran nuestra calidad de vida.



UNIDAD 9. LA LUZ Y LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

OBJETIVOS

1. Conocer las aportaciones realizadas por Faraday y Maxwell en el estudio de los fenómenoselectromagnéticos que hicieron posible la síntesis electromagnética desarrollada por este último.

2. Comprender la naturaleza de las ondas electromagnéticas, así como su génesis y propagación.3. Distinguir los distintos tipos de ondas electromagnéticas y conocer sus aplicaciones y los posibles

riesgos que presenta su uso.4. Realizar cálculos que permitan determinar las principales características de las ondas

electromagnéticas.5. Analizar la controversia sobre la naturaleza de la luz.6. Relacionar los modelos corpuscular y ondulatorio de la luz con fenómenos concretos: reflexión,

refracción, difracción, polarización, efecto fotoeléctrico.7. Comprender la importancia que tiene la correcta comunicación de los resultados obtenidos para el

avance de las investigaciones científicas y tecnológicas.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Faraday, Maxwell y la síntesis electromagnética.

• Naturaleza de las ondas electromagnéticas.

• Origen de las ondas electromagnéticas. Espectro electromagnético.

• Naturaleza de la luz: análisis histórico.

• Teoría corpuscular.

• Teoría ondulatoria de la luz.

• Doble naturaleza de la luz.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Análisis comparativo de los trabajos experimentales de Faraday y la síntesis

teórica de Maxwell.

• Aplicación de las ecuaciones de onda a los campos eléctrico y magnético de

una onda electromagnética.

• Cálculos de las características fundamentales de las ondas electromagnéticas.

• Clasificación de las distintas ondas electromagnéticas según su longitud de

onda y su frecuencia.

• Explicación de distintos fenómenos ópticos según los modelos corpuscular y

ondulatorio de la luz.

ACTITUDES

• Valoración de las aplicaciones tecnológicas de las ondas electromagnéticas

como solución a problemas de las sociedades modernas.

• Actitud crítica ante los efectos que pueden originar en la salud las dosis

excesivas de ciertas radiaciones electromagnéticas.

• Desarrollo de hábitos que contribuyan al buen uso de las distintas radiaciones

electromagnéticas.

• Defensa del medio ambiente ante el deterioro de la capa de ozono que va a

permitir la llegada a la superficie terrestre de dosis excesivas de radiación

ultravioleta.

• Valoración de la influencia que los factores extracientíficos ejercen a veces en

la aceptación de las teorías científicas.




Los estudiantes habrán alcanzado los objetivos propuestos en la Unidad si son capaces de:

1. Comprender la naturaleza de las ondas electromagnéticas y saber expresar las ecuaciones de onda

de los campos eléctrico y magnético que las constituyen.

2. Calcular las características fundamentales de las ondas electromagnéticas: longitud de onda,

frecuencia y periodo.

3. Clasificar las ondas electromagnéticas según su longitud de onda y su frecuencia.

4. Explicar fenómenos ópticos aplicando los modelos corpuscular y ondulatorio de la luz.

5. Relacionar el carácter dual de la luz con el uso que la Física hace de los modelos, no para explicar

cómo son las cosas, sino cómo se comportan.


Prácticamente, casi todos los contenidos de esta Unidad se pueden catalogar como mínimos. Al menos

deben considerarse como tales los siguientes: naturaleza, características y aplicaciones de las ondas

electromagnéticas, espectro electromagnético y naturaleza de la luz.

Solamente se pueden considerar contenidos de ampliación los relativos al origen de las ondas

electromagnéticas y los reflejados en el apartado Física, tecnología y sociedad: telefonía móvil y salud, y

fotoquímica.

TEMPORALIZACIÓNPor tratarse de una Unidad muy teórica, a este nivel, que no exige cálculos numéricos complejos ni larealización extensa de actividades, puede desarrollarse en un periodo aproximado de 5 clases.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAEl desarrollo de la Unidad se inicia haciendo una aproximación histórica de los trabajos experimentales deFaraday y de las aportaciones teóricas de Maxwell para presentar la unificación de la electricidad, elmagnetismo y la óptica. Conviene resaltar la importancia que tienen en el desarrollo de la Física tanto losdescubrimientos experimentales como el tratamiento teórico de los hechos.El estudio de las ondas electromagnéticas y su espectro y el análisis histórico que se hace sobre lanaturaleza de la luz es fundamentalmente teórico. A este nivel, los cálculos numéricos quedan limitadosprácticamente a las características fundamentales de las ondas electromagnéticas.Se presta especial atención a las relaciones entre Física, tecnología y sociedad, y en apartado asídenominado se recogen algunas aplicaciones de las ondas electromagnéticas, la relación entre telefoníamóvil y salud, y algunas consideraciones sobre fotoquímica. Además, se comenta la importancia que tiene lacorrecta comunicación de los resultados en la investigación científica. Pensamos que este apartadoenriquece los contenidos de la Unidad y puede ser muy útil para los alumnos. Se puede conectar con laeducación ambiental y con la educación para la salud al tratar la influencia de la capa de ozono en laabsorción de los rayos ultravioleta y en lo relativo a la peligrosidad de los rayos X y los rayos gamma.



UNIDAD 10. LA PROPAGACIÓN DE LA LUZ

OBJETIVOS

1. Relacionar la propagación rectilínea de la luz con los eclipses de Sol y de Luna, y con la formación desombras y penumbras.

2. Conocer los métodos que han permitido determinar la velocidad de la luz.3. Relacionar la velocidad de la luz con el índice de refracción de un medio transparente.4. Describir las leyes de la reflexión y de la refracción de la luz, y su aplicación al cálculo del ángulo

límite y de la reflexión total.5. Explicar la marcha de un rayo luminoso a través de una lámina transparente de caras planas y

paralelas, y a través de un prisma óptico. Calcular los parámetros más importantes en ambossistemas ópticos.

6. Explicar cualitativamente la dispersión de un haz de luz blanca en un prisma óptico.7. Conocer cualitativamente los fenómenos de interferencia, difracción y absorción de la luz.8. Relacionar el efecto Doppler con los movimientos de estrellas y galaxias.9. Comprender la visión del color y conocer algunas aplicaciones de la espectroscopia.10.Interpretar correctamente los resultados de un experimento.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Propagación rectilínea de la luz.

• Velocidad de la luz en el vacío.

• Índice de refracción.

• Reflexión de la luz.

• Refracción de la luz.

• Ángulo límite y reflexión total.

• Lámina de caras planas y paralelas.

• Prisma óptico.

• Dispersión de la luz.

• Interferencias, difracción y absorción de la luz.

• Efecto Doppler en la propagación de la luz.

• Visión del color.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Observación y explicación de fenómenos ópticos.

• Elaboración de diagramas de rayos aplicados a fenómenos de reflexión,

refracción, dispersión, difracción e interferencias de la luz.

• Cálculo de ángulos de refracción en diversos sistemas ópticos, utilizando el

concepto de índice de refracción.

• Resolución de ejercicios numéricos relacionados con la reflexión total, las

láminas de caras planas y paralelas y el prisma óptico.

ACTITUDES

• Interés por el rigor y la precisión en las investigaciones ópticas.

• Valoración de las aplicaciones tecnológicas de la óptica, como solución a

problemas de las sociedades modernas.

• Actitud crítica ante los conocimientos tenidos por obvios e interés por la

búsqueda de modelos explicativos.




Los alumnos y alumnas habrán alcanzado los objetivos propuestos en la Unidad si están capacitados para:

1. Relacionar la formación de sombras y penumbras con la propagación rectilínea de la luz y explicar

los eclipses de Sol y de Luna.

2. Realizar cálculos de distancias astronómicas utilizando como unidad el año luz.

3. Calcular la velocidad de la luz en un medio transparente utilizando el concepto de índice de

refracción.

4. Conocer las leyes de Snell de la reflexión y de la refracción de la luz y aplicarlas a casos concretos,

incluso al cálculo del ángulo límite.

5. Realizar cálculos de ángulos y distancias que intervienen en el paso de la luz a través de una

lámina de caras planas y paralelas, y a través de un prisma óptico.

6. Interpretar los fenómenos de dispersión, difracción, interferencias y absorción de la luz.

7. Explicar la expansión del Universo a través del efecto Doppler en la luz.

8. Explicar la visión de los distintos colores y el mecanismo y las aplicaciones de la espectroscopia.

CONTENIDOS MÍNIMOS Y DE AMPLIACIÓNCasi todos los contenidos de esta Unidad pueden catalogarse como mínimos; al menos deben considerarsecomo tales los siguientes: propagación rectilínea y velocidad de la luz, índice de refracción, reflexión yrefracción de la luz, lámina de caras planas y paralelas, prisma óptico y dispersión de la luz.

Solamente podrían considerarse contenidos de ampliación los relativos a: interferencias, difracción y

absorción de la luz, espectroscopia, visión del color y efecto Doppler.

TEMPORALIZACIÓNConsiderando la importancia de esta Unidad, parece oportuno dedicarle no menos de 8 clases. Una de ellasdebería ser de tipo experimental.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAEl desarrollo de la Unidad se inicia relacionando la propagación rectilínea de la luz con fenómenosconocidos por los alumnos como son los eclipses de Sol y de Luna y la formación de sombras y penumbras.Conviene destacar los procedimientos, necesariamente ingeniosos, utilizados para medir la velocidad de laluz en el vacío y en el aire, debido a su enorme valor.

El estudio de la reflexión y refracción de la luz, incluido el valor del ángulo límite y del comportamiento de laluz cuando atraviesa una lámina de caras planas y paralelas o un prisma óptico, debe ser minucioso ycuantitativo. Consideramos muy importante los cálculos numéricos de los ángulos que intervienen y de losdesplazamientos y las desviaciones de los rayos.

En cambio, consideramos que el estudio de la dispersión, difracción, interferencias y absorción de la luzdebe ser fundamentalmente cualitativo. Tampoco somos partidarios de introducir cálculos sobre el efectoDoppler al no poder realizar consideraciones relativistas.

En el apartado Física, tecnología y sociedad se aborda el estudio de las fibras ópticas y sus aplicaciones encomunicaciones y en medicina. También realizamos un estudio sencillo sobre fuentes artificiales de luz.Ambas lecturas permiten conectar con temas transversales como educación para la salud y educación parael consumo.

En el apartado El método científico presentamos el análisis de los resultados de una investigación.Pensamos que puede ayudar a la formación del pensamiento científico de nuestros estudiantes.



UNIDAD 11. ÓPTICA GEOMÉTRICA. ESPEJOS Y LENTES DELGADAS

OBJETIVOS

1. Conocer las ecuaciones fundamentales de los dioptrios plano y esférico y relacionarlas con lascorrespondientes ecuaciones de espejos y lentes delgadas.

2. Construir gráficamente las imágenes formadas en espejos y lentes delgadas.3. Calcular numéricamente la posición y el tamaño de las imágenes formadas en espejos y lentes

delgadas; incluso en sistemas ópticos formados por dos lentes.4. Interpretar las características de las imágenes en función de los resultados numéricos obtenidos o de

las construcciones gráficas realizadas.5. Conocer el funcionamiento del ojo humano como sistema óptico.6. Distinguir los diferentes defectos del ojo humano y su corrección mediante lentes de potencia

adecuada.7. Aplicar los conocimientos sobre espejos y lentes al estudio de la lupa y el microscopio óptico.8. Conocer la importancia de los radiotelescopios para la exploración del Universo.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Óptica geométrica: conceptos previos y convenio de signos.

• Dioptrio esférico.

• Dioptrio plano.

• Espejos planos.

• Espejos esféricos.

• Lentes delgadas.

• Aberraciones.

• El ojo humano y sus defectos.

• Instrumentos ópticos: la lupa y el microscopio.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Utilización del convenio de signos propuesto en las normas DIN.

• Realización de problemas y ejercicios de aplicación sobre las características

fundamentales de las imágenes en espejos y lentes delgadas.

• Deducción de las características de las imágenes en espejos y lentes delgadas

mediante construcciones gráficas.

• Explicación de fenómenos cotidianos sencillos como la formación de imágenes

en una lupa o la visión a través de un microscopio.

• Estudio experimental de las imágenes producidas por una lente convergente.

• Aplicación del método científico a trabajos experimentales.

ACTITUDES

• Valoración de la importancia de los instrumentos ópticos y sus aplicaciones

tecnológicas en Medicina, Química o Astronomía, proporcionando mejoras en

la calidad de vida.

• Participación en la realización de trabajos experimentales en grupo.

• Desarrollo de hábitos que contribuyan al buen uso de la visión y de las lentes

correctoras de defectos oculares.

• Interés por el rigor y la precisión en la realización de las actividades

propuestas.




Los alumnos y alumnas habrán alcanzado los objetivos propuestos en la Unidad si son capaces de:

1. Relacionar las ecuaciones correspondientes a espejos y lentes delgadas con las ecuaciones

fundamentales de los dioptrios plano y esférico.

2. Construir gráficamente diagramas de rayos luminosos que les permitan obtener las imágenes

formadas en espejos y lentes delgadas.

3. Realizar cálculos numéricos para determinar la posición y el tamaño de las imágenes formadas.

4. Explicar las características de las imágenes a partir de los resultados numéricos obtenidos o de las

construcciones gráficas realizadas.

5. Conocer el funcionamiento óptico del ojo humano y sus defectos.

6. Comprender la influencia de las lentes en la corrección de los defectos de la visión.

7. Aplicar sus conocimientos sobre espejos y lentes al estudio de la lupa y el microscopio óptico.

8. Explicar, con los conocimientos adquiridos, expresiones del lenguaje cotidiano como: las lentes de

los miopes hacen los ojos más pequeños, yo tengo pocas dioptrías, antena parabólica, etc.


La mayoría de los contenidos de esta Unidad pueden considerarse como mínimos. Solamente se pueden

considerar contenidos de ampliación los relativos a sistemas ópticos formados por varias lentes, el estudio

de las aberraciones y el uso de radiotelescopios en la exploración del Universo.

TEMPORALIZACIÓNPor tratarse de una Unidad extensa y densa en contenidos, en la que es necesario realizar ademásactividades numéricas y experimentales, parece oportuno dedicarle un periodo de tiempo no inferior a 11clases.


El desarrollo de la Unidad está basado en los conceptos y ecuaciones de los dioptrios plano y esférico.

Como una aplicación particular surgen las ecuaciones que explican el comportamiento de espejos y lentesdelgadas. En todos los casos se respeta el convenio de signos propuesto en las normas DIN.

Parece fundamental la construcción gráfica de imágenes y la explicación de sus características, así como larealización de los cálculos numéricos necesarios para conocer la posición y el tamaño de las imágenes,tanto en espejos como en lentes delgadas.

Pretendemos que los alumnos sean capaces de explicar fenómenos cotidianos como la formación deimágenes en espejos y lentes, reproduciéndolos en esquemas y resolviendo problemas y ejercicios deaplicación. También consideramos fundamental la descripción y funcionamiento de aparatos ópticos como lalupa o el microscopio, y el conocimiento del ojo humano, sus defectos ópticos y las posibilidades que ofrecela ciencia actualmente para corregir esos defectos.

En el apartado Física, tecnología y sociedad se presenta el uso de los telescopios en la exploración delUniverso.

A lo largo de la Unidad se presentan numerosas ocasiones para tratar temas transversales, como laeducación para la salud.



UNIDAD 12. ELEMENTOS DE LA FÍSICA RELATIVISTA

OBJETIVOS

1. Definir qué es un sistema de referencia inercial y formular las ecuaciones de transformación quepermitan estudiar los mismos fenómenos a observadores situados en sistemas inerciales distintos.

2. Comprobar que la velocidad no es invariante en las transformaciones de Galileo.3. Explicar por qué las leyes de Newton son válidas en cualquier sistema de referencia para velocidades

normales. Utilizar las transformaciones de Galileo y las transformaciones de Einstein para resolverproblemas sencillos sobre velocidades relativas.

4. Enunciar los Principios básicos de la Relatividad.5. Formular las conclusiones a que da origen la Teoría de la Relatividad en relación con los siguientes

fenómenos:• la contracción de la longitud.• la dilatación del tiempo.• la variación de la masa con la velocidad.• la energía cinética relativista y la energía total.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Relatividad en la mecánica clásica.

• Transformaciones en sistemas inerciales.

• Aplicaciones de las transformaciones de Galileo.

• Principio de Relatividad de Galileo.

• El problema del electromagnetismo.

• Teoría especial de la Relatividad.

• Consecuencias de la transformación de Lorentz.

• Masa relativista.

• Equivalencia entre masa y energía.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Utilización de las expresiones matemáticas contenidas en el texto para el

planteamiento y la resolución de problemas sobre la dilatación del tiempo,

contracción de la longitud y equivalencia masa-energía.

• Comprensión del carácter universal de las leyes y teorías científicas y su

validez para la explicación de los fenómenos naturales. Comprensión de la

necesidad de modificación de estas teorías en cuanto estén en desacuerdo con

algún hecho natural.

• Conocimiento de las consecuencias que se derivarían si la velocidad de la luz

fuera más pequeña que su valor real.

ACTITUDES

• Valoración de la importancia que tiene la formulación correcta de hipótesis que

permitan la explicación adecuada de los fenómenos que se observan en la

Naturaleza.

• Reflexión sobre las consecuencias científicas y filosóficas que se derivan de la

Teoría de la Relatividad y valoración del esfuerzo de los científicos para la

explicación de los fenómenos naturales.

• Valoración de la importancia que tiene la velocidad de la luz en el desarrollo de

las leyes físicas que rigen el comportamiento del Universo.





1. Distinguir sistemas de referencia inerciales de los no inerciales.

2. Determinar, de varias magnitudes dinámicas de un fenómeno, cuáles son invariantes y cuáles no en

una transformación de Galileo.

3. Expresar la ecuación de un movimiento en otro sistema de referencia que se mueva con velocidad

constante respecto del primero.

4. Calcular la dilatación del tiempo que experimenta un observador conociendo la velocidad con que

se desplaza.

5. Determinar la variación de la longitud de un objeto si se conoce la velocidad relativa con que se

mueve

6. Expresar en unidades de energía la masa de un objeto, utilizando el Principio de Equivalencia

masa–energía.

CONTENIDOS MÍNIMOS Y DE AMPLIACIÓNSolamente se deben considerar contenidos de ampliación los relativos al experimento de Michelson-Morley,la explicación de la Relatividad basada en la existencia del éter y la contracción de Fitzgerald-Lorentz.

También es una ampliación el apartado Física, tecnología y sociedad, relativo a la influencia de la

Relatividad en la Ciencia y pensamiento contemporáneos.

TEMPORALIZACIÓNPara el desarrollo adecuado de la Unidad se deben dedicar 8 horas de clase.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAComenzamos la Unidad dando una pequeña visión histórica del concepto de Relatividad, mencionando laRelatividad de Galileo, para que el alumnado comprenda que éste es un concepto que viene preocupando alos físicos desde antiguo.Se aprovecha este comienzo para establecer las magnitudes que son invariantes en Mecánica Clásica y asíayudar a los alumnos y alumnas a reafirmar ideas como la importancia de invariantes como la distancia, laaceleración (diferenciando sistemas inerciales de no inerciales) y el tiempo y la relatividad de magnitudescomo la velocidad. Es importante aprovechar el momento para afirmar la permanencia de las leyes físicasen sistemas de referencia inerciales.Partiendo del hecho conocido de las leyes del electromagnetismo, que obligan a que la velocidad de la luzsea constante para cualquier observador, acometemos la necesidad, y posteriormente el desarrollo, de unaRelatividad más amplia. Se aprovecha para hacer (es uno de los mejores momentos para ello en estaasignatura) un desarrollo histórico de la evolución de este problema, con la explicación de la existencia deléter, la demostración de que esto no es así (experimento de Michelson-Morley), la explicación porcontracción de Fitzgerald-Lorentz, y su desarrollo final en la Teoría especial de la Relatividad de Einstein.Se completa el tema con una descripción de las consecuencias de esta teoría y en especial la dilatación deltiempo, la contracción de la longitud y la masa relativista para objetos con velocidades cercanas a la de la luz.En esta parte se añaden ejemplos y se proponen actividades para el desarrollo del cálculo de magnitudes enestas condiciones relativistas. Se intenta dar una visión relajada de este tema, ya que, a priori, resulta muy atractivo para el alumnado.Prestaremos una atención especial a las preguntas e inquietudes que manifiesten por este tema, ya que es unode los que hacen más agradable la Física.Para finalizar, aprovechamos la ecuación de la masa-energía de Einstein para concluir la Unidad.



UNIDAD 13. EFECTOS DE LA FÍSICA CUÁNTICA

OBJETIVOS

1. Explicar con leyes cuánticas una serie de experiencias de las que no pudo dar respuesta la FísicaClásica, como el efecto fotoeléctrico y los espectros discontinuos.

2. Explicar el efecto fotoeléctrico mediante la Teoría de Einstein y conocer sus leyes.3. Aplicar la cuantización de la energía al estudio de los espectros atómicos.4. Conocer el modelo atómico de Bohr.5. Conocer la hipótesis de De Broglie y las relaciones de indeterminación.6. Comprender el comportamiento cuántico de los fotones, electrones, etc.7. Relacionar la probabilidad de encontrar el electrón con el concepto de orbital.8. Asumir el carácter estadístico de la Mecánica Cuántica en contraposición con el determinismo de la

Física Clásica.9. Describir el fundamento teórico y el funcionamiento de un láser.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Insuficiencia de la Física clásica.

• Radiación térmica. Teoría de Planck.

• Cuantización de la energía en los átomos: espectros atómicos, modelo atómico

de Bohr.

• Mecánica Cuántica.

• Hipótesis de De Broglie. Dualidad partícula-onda.

• Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

• Ecuación de Schrödinger. Función de onda.

• Una aplicación de la Física Cuántica: el láser.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Cálculo de la energía de un fotón en función de su longitud de onda o de su

frecuencia.

• Realización de actividades y ejercicios de aplicación sobre el trabajo de

extracción del electrón y su energía cinética en el efecto fotoeléctrico.

• Determinación de las longitudes de onda asociadas a partículas en movimiento.

• Aplicación de las relaciones de indeterminación para calcular las

incertidumbres en el conocimiento de la posición o de la velocidad de un

electrón.

• Utilización de las unidades del SI y uso correcto del lenguaje científico.

• Aplicación del método científico a trabajos experimentales.

ACTITUDES

• Actitud flexible y abierta para comprender que el desarrollo de la Física supone

un proceso cambiante y dinámico que a veces exige un cambio de mentalidad.

• Actitud crítica ante los conocimientos tenidos por obvios e interés por la

búsqueda de modelos explicativos.

• Valoración de las aportaciones tecnológicas de la Física Cuántica, como

solución a problemas de las sociedades modernas.




Los alumnos habrán alcanzado los objetivos propuestos si son capaces de:

1. Conocer la hipótesis de Planck y calcular la energía de un fotón en función de su frecuencia o de su

longitud de onda.

2. Explicar el efecto fotoeléctrico mediante la Teoría de Einstein y realizar cálculos relacionados con el

trabajo de extracción y la energía cinética de los fotoelectrones.

3. Aplicar la cuantización de la energía al estudio de los espectros atómicos y conocer el modelo

atómico de Bohr.

4. Determinar las longitudes de onda asociadas a partículas en movimiento.

5. Aplicar las relaciones de indeterminación y calcular las imprecisiones en el conocimiento de la

posición y la velocidad de un electrón.

6. Relacionar el concepto de orbital con la probabilidad de encontrar el electrón en una zona del

espacio.

7. Distinguir el carácter estadístico de la Mecánica Cuántica en contraposición con el carácter

determinista de la Mecánica clásica.

8. Describir el funcionamiento de un láser y conocer las diferencias entre un microscopio electrónico y

un microscopio óptico.


La mayoría de los contenidos de esta Unidad pueden considerarse como mínimos. Solamente pueden

considerarse como de ampliación los relativos a la radiación térmica, las células fotoeléctricas, la relación

entre números cuánticos y orbitales, y los correspondientes al láser y el microscopio electrónico.

TEMPORALIZACIÓNPor ser esta Unidad fundamentalmente teórica, a este nivel, y no exigir cálculos numéricos complejos,puede desarrollarse en un periodo aproximado de 8 clases.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAEn esta Unidad pretendemos explicar con las leyes cuánticas una serie de experiencias a las que no pudodar respuesta la Física clásica, tales como la radiación térmica, el efecto fotoeléctrico y los espectrosdiscontinuos.Intentamos que el alumnado comprenda cómo estas experiencias dieron lugar a nuevos modelos deinterpretación de la realidad y que los fotones, electrones, etc. no son ni ondas ni partículas, según la nociónclásica, sino entes nuevos con un comportamiento nuevo, el comportamiento cuántico y que, paradescribirlos, surgen nuevas teorías debidas a Planc, Einstein, De Broglie, Heisenberg, etc. que configuran laMecánica Cuántica.Pensamos que se debe dar especial importancia al estudio cuantitativo del efecto fotoeléctrico, de lacuantización de la energía y de la dualidad partícula-onda, y que se debe resaltar el tratamiento teórico delPrincipio de Indeterminación y de la función de onda.Como ejemplo del desarrollo científico y tecnológico que ha supuesto la Física moderna, tratamos unaaplicación de la Física Cuántica: el láser.En el apartado Física, tecnología y sociedad se estudia el microscopio electrónico comparando sucomposición con la del microscopio óptico.



UNIDAD 14. FÍSICA NUCLEAR

OBJETIVOS

1. Conocer la composición de los núcleos atómicos y la existencia de isótopos.2. Relacionar la estabilidad de los núcleos con la existencia de la interacción nuclear fuerte y la

equivalencia masa-energía con la energía de enlace.3. Distinguir los distintos tipos de radiaciones radiactivas y su influencia en los números atómicos y los

números másicos de los núcleos que experimentan desintegraciones radiactivas.4. Calcular las distintas magnitudes que intervienen en las desintegraciones radiactivas.5. Escribir e igualar reacciones nucleares.6. Conocer los procesos de fisión y fusión nuclear y relacionarlos con la energía de enlace y la

producción de energía.7. Comprender las dificultades técnicas que hay que superar para producir energía mediante procesos

de fusión nuclear y su importancia como fuente de energía en el futuro.8. Explicar con rigor científico problemas cotidianos relacionados con: contaminación radiactiva,

desechos nucleares, aplicaciones de los isótopos radiactivos, armas y reactores nucleares.9. Conocer las partículas elementales que constituyen la materia.10.Distinguir las cuatro fuerzas fundamentales de la Naturaleza como manifestaciones parciales de una

interacción única que explicará el comportamiento último de la materia de todo el Universo.

CONTENIDOS

CONCEPTOS

• Composición del núcleo. Isótopos.

• Estabilidad de los núcleos. Energía de enlace.

• Radiactividad. Reacciones nucleares. Fisión y fusión nuclear.

• Armas y reactores nucleares.

• Contaminación radiactiva. Medida y detección.

• Aplicaciones de los isótopos radiactivos.

• Materia y antimateria. Partículas fundamentales.

PROCEDIMIENTOS,

DESTREZAS Y

HABILIDADES

• Cálculo del defecto de masa y la energía de enlace en los núcleos atómicos.

• Comparación de las energías de fisión y fusión con las energías de

combustión.

• Uso correcto del lenguaje científico en la explicación de problemas cotidianos

relacionados con la contaminación radiactiva, armas y reactores nucleares, etc.

• Realización de informes sobre contaminación radiactiva y energía nuclear.

• Elaboración de trabajos sobre partículas elementales y las interacciones

fundamentales del cosmos.

ACTITUDES

• Actitud crítica ante los efectos que pueden originar en la salud las dosis

excesivas de ciertas radiaciones.

• Valoración de las aplicaciones tecnológicas de los conocimientos físicos,

considerando sus ventajas e inconvenientes.

• Defensa del medio ambiente y actitud crítica ante su deterioro.

• Desarrollo de hábitos que contribuyan al buen uso de la energía y de las

radiaciones peligrosas.




Los estudiantes habrán alcanzado los objetivos propuestos si están capacitados para:

1. Deducir la composición de los núcleos y distinguir diferentes isótopos.

2. Relacionar la estabilidad de los núcleos con el defecto de masa y la energía de enlace y realizar los

cálculos numéricos correspondientes.

3. Distinguir los distintos tipos de radiaciones radiactivas y aplicar las leyes de Soddy.

4. Escribir correctamente reacciones nucleares.

5. Realizar cálculos sencillos relacionados con las magnitudes que intervienen en las desintegraciones

radiactivas.

6. Comprender las reacciones en cadena y sus aplicaciones en la fabricación de armas nucleares y

reactores nucleares de fisión.

7. Opinar con rigor y lenguaje científico sobre hechos cotidianos relacionados con la contaminación

radiactiva, desechos nucleares, aplicaciones de los isótopos radiactivos, energía nuclear, etc.

8. Conocer las partículas elementales que constituyen la materia.

9. Distinguir las cuatro interaccion es fundamentales y valorar el esfuerzo de los físicos para unificar

estas interacciones.


Consideramos que pueden considerarse contenidos mínimos los siguientes: composición del núcleo e

isótopos, estabilidad de los núcleos y energía de enlace, leyes y magnitudes características de la

desintegración radiactiva, fisión y fusión nuclear, armas y reactores nucleares, contaminación radiactiva,

aplicaciones de los isótopos radiactivos, materia y antimateria, partículas fundamentales. Como contenidos

de ampliación señalamos los siguientes: volumen del núcleo, familias radiactivas, fusión nuclear en las

estrellas, desechos nucleares, fechado radiactivo, la unificación de las interacciones fundamentales.

TEMPORALIZACIÓNPor tratarse de una Unidad bastante amplia, que no exige cálculos numéricos complejos pero tieneimportantes implicaciones socioeconómicas, parece lógico dedicarle un periodo mínimo de 8 clases.

ORIENTACIONES METODOLÓGICAEn esta Unidad hacemos una introducción al estudio de la Física Nuclear como aplicación de la Físicamoderna. La equivalencia masa-energía y la existencia de la interacción nuclear fuerte deben utilizarse parajustificar la estabilidad de los núcleos a partir de las energías de enlace, y los procesos energéticosvinculados con la radiactividad y las reacciones nucleares. Además, pretendemos que los estudiantesapliquen estos conocimientos a temas de interés como la datación en arqueología, las bombas y reactoresnucleares, la utilización de isótopos, así como los inconvenientes de la contaminación radiactiva y susposibles soluciones.Consideramos imprescindible la realización de ejercicios numéricos sobre el defecto de masa en losnúcleos, la energía de enlace y las reacciones nucleares, y en el cálculo de las magnitudes característicasde las desintegraciones radiactivas.Como en el resto de la Unidades, se presta una gran atención a las relaciones ciencia-tecnología-sociedad ya la aplicación del método científico. En el apartado Física, tecnología y sociedad se trata la producción deenergía nuclear, sus ventajas e inconvenientes y la importancia que puede tener en el futuro la energíanuclear obtenida por fusión en la solución del problema energético.El ejemplo de la familia Curie se aprovecha para destacar dos características importantes de la actividadcientífica: la vocación por investigar y la pasión por el descubrimiento.Esta Unidad está especialmente indicada para conectar con la educación ambiental y con la educación parala salud de los alumnos: radiactividad, contaminación radiactiva, peligro nuclear, desechos nucleares,aplicaciones de los isótopos radiactivos, etc.


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FÍSICA · PDF fileartefactos presentes en nuestra vida cotidiana están relacionados con avances en este ... problemas que hoy se plantea ... análisis de resultados, etc. A