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Programación de aula






GUÍA DIDÁCTICA DE LA UNIDAD 4

Fuerzas y presiones en los fluidos

FÍSICA Y QUÍMICA - 4.º de ESO

CONTENIDO


1. Programación de aula * 2

2. Sugerencias didácticas

– Presentación de la unidad

– Contenidos

– Trabajo en el laboratorio

– Pon a prueba tus competencias

Incluye una Matriz de evaluación de competencias

3. Actividades de refuerzo

4. Actividades de ampliación

5. Propuesta de evaluación

6. Solucionario de la unidad

* Esta programación y la concreción curricular de tu comunidad autónoma podrás encontrarlas en el CD Programación y en .



Unidad 4 Fuerzas y presiones en los fluidos


Después de estudiar las fuerzas y el equilibrio en los sólidos, resulta natural hacerlo en los líquidos y gases. Lo primero es definir una nueva magnitud, la presión, como cociente de la fuerza y la superficie sobre la que se ejerce, y establecer su significado: una medida del efecto deformador de una fuerza. A lo largo de la unidad se presentan distintas unidades de presión y la equivalencia entre ellas.

A continuación se describen los efectos de las fuerzas sobre los fluidos: a diferencia de los gases, los líquidos son prácticamente incompresibles, casi como los sólidos. Se estudian las fuerzas en el interior de los fluidos, que se deben al choque de las partículas en la superficie del los cuerpos sumergidos y al propio peso del fluido. Se deduce y se justifica el principio fundamental de la estática de fluidos, donde la presión se debe al peso del fluido.

Se define el principio de Pascal y se describen algunas de sus aplicaciones, como los vasos comunicantes o los sistemas hidráulicos. Si la fuerza considerada es el peso de la masa de aire que rodea la Tierra, se tiene la presión atmosférica, medida con la experiencia de Torricelli y puesta de manifiesto con otras experiencias.

La unidad concluye con el principio de Arquímedes. Se razona la aparición del empuje, se analizan las condiciones de equilibrio de un sólido total o parcialmente sumergido en un fluido, y se presentan diferentes aplicaciones.

Los contenidos están relacionados con el bloque del currículo oficial, Las fuerzas y los movimientos.

Las competencias que se trabajan especialmente en esta unidad son la competencia en comunicación lingüística, la competencia matemática, la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico, el tratamiento de la información y competencia digital, y la autonomía e iniciativa personal.

OBJETIVOS

CRITERIOS DE EVALUACIÓN

COMPETENCIAS BÁSICAS

  1. Comprender el concepto de “presión” sobre un sólido.




    1. Calcular la presión que una fuerza ejerce sobre un sólido.






  • Competencia en comunicación lingüística.

  • Competencia matemática.

  • Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico.

  • Tratamiento de la información y competencia digital.

  • Autonomía e iniciativa personal.




  1. Conocer y aplicar los principios de la estática de fluidos.




    1. Determinar la presión que soporta un cuerpo sumergido en un líquido.

    2. Explicar el funcionamiento de algunos dispositivos basados en el principio de Pascal.




  1. Describir la presión atmosférica y la fuerza de empuje en el interior de los fluidos.

    1. Justificar la presión atmosférica mediante el principio fundamental de la estática de fluidos.

    2. Hallar el empuje que actúa sobre un cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido.



■ Contenidos


  • La presión y sus unidades.

  • Calcular presiones sobre sólidos, conocida la fuerza y la superficie.

  • Transformar entre sí diferentes unidades de presión.

  • Compresibilidad de fluidos. Diferencias.

  • Realizar experiencias sobre compresibilidad de líquidos y gases.

  • Principio fundamental de la estática de fluidos.

  • Principio de Pascal.

  • Reconocer la variedad e importancia de las aplicaciones tecnológicas de la estática de fluidos.




  • Vasos comunicantes y sistemas hidráulicos.

  • Aplicar la definición de “presión” y el principio de Pascal a los sistemas hidráulicos.

  • Presión atmosférica. Barómetros.

  • Realizar el experimento de Torricelli con agua.

  • Describir el funcionamiento de diversos tipos de barómetros.

  • Empuje y principio de Arquímedes.

  • Hallar el empuje que experimenta un cuerpo sumergido en un fluido.

  • Aplicaciones del principio de Arquímedes.

  • Analizar las condiciones de equilibrio de un sólido sumergido en un fluido.



■ Orientaciones metodológicas

1. Conocimientos previos


Los alumnos deben recordar que la materia se puede presentar en tres estados, sólido, líquido y gaseoso, con propiedades muy diferentes; los dos últimos, con una propiedad común, son fluidos, es decir, que pueden pasar a través de pequeños orificios.

Deben conocer también que todos los seres que viven sobre la superficie del planeta están sometidos a la presión atmosférica y que los seres submarinos viven sometidos a enormes presiones hidrostáticas.

Por último deben saber que las variaciones de presión en la atmósfera condicionan el clima.

2. Previsión de dificultades


El concepto de “presión” no tiene dificultad en su definición, pero sí en su significado físico. Es conveniente poner ejemplos prácticos de distintos valores de presión ejercidos por la misma fuerza en distintas superficies.

La variedad de unidades de presión supone una dificultad en su conversión al sistema internacional para poder hacer cálculos y comparaciones.

La existencia de presión en el interior de los líquidos se acepta fácilmente por los alumnos, ya que tienen la experiencia del buceo a profundidades razonables en el mar, piscinas y lagos. Sin embargo, no se acepta fácilmente la existencia de la presión atmosférica, ya que vivimos inmersos en ella y no somos conscientes de su existencia. Solo la falta de ella nos muestra su efecto.

El empuje que ejercen los fluidos es también cercano, pero no así su relación con el volumen sumergido. Su descripción requiere de prácticas de laboratorio donde se ponga de manifiesto.

3. Vinculación con otras áreas


  • Ciencias de la Naturaleza. El método científico se utiliza en todas las disciplinas de ciencias: química, física, biología, geología, etc.; por ello, la vinculación de esta unidad con las Ciencias de la Naturaleza es obvia. La vinculación con la Biología se pone de manifiesto en que los seres vivos están compuestos en una gran parte de agua y, además, unos viven inmersos en la atmósfera y otros bajo el agua, soportando diferentes presiones según la profundidad a la que se encuentren.

  • Lengua Castellana y Literatura. Empleo del contexto verbal y no verbal, y de las reglas de ortografía y puntuación. La lectura comprensiva del texto, así como de los enunciados de los problemas y ejercicios.

  • Matemáticas. Utilización de estrategias en la resolución de problemas y traducción de expresiones del lenguaje cotidiano, de los enunciados de los problemas, al lenguaje algebraico. Recogida de información, presentación y procesamiento de datos numéricos.

  • Tecnología. Manejo de las tecnologías de la información y la comunicación en diferentes contextos. Descripción del funcionamiento de máquinas hidráulicas.

  • Lengua extranjera. Búsqueda de información en otro idioma.

4. Temporalización


Para el desarrollo de esta unidad se recomienda la organización del trabajo en un mínimo de siete sesiones distribuidas del siguiente modo:

Páginas iniciales (una sesión). Lo que vas a aprender. Desarrolla tus competencias. Experimenta.

Epígrafes 1 a 6 y Resumen: (cuatro sesiones). Contenidos. Resolución de ejercicios propuestos. Resolución de actividades. Repasar contenidos.

Trabajo en el laboratorio (una sesión). Explicación y desarrollo de la práctica.

Pon a prueba tus competencias (una sesión). Amplía tus conocimientos. Lee y comprende. Aprende a pensar.

5. Sugerencias de actividades


En el laboratorio, calcular empujes sobre cuerpos sumergidos.

6. Refuerzo y ampliación


Los distintos estilos de aprendizaje y las diferentes capacidades del alumnado pueden precisar de propuestas para afianzar y reforzar algunos contenidos. Se sugiere realizar las actividades de refuerzo que aparecen al final de este cuaderno.

La necesidad de atender a alumnos que muestren una destreza especial para la consolidación de los conceptos de la unidad hace preciso el planteamiento de actividades de ampliación. Se sugiere realizar las actividades de ampliación que aparecen al final de este cuaderno.

■ Contribución de la unidad a la adquisición de las competencias básicas


Competencia en comunicación lingüística

A través de los textos que se proponen al principio y al cierre de la unidad se trabaja la comunicación escrita. De este modo se permiten el conocimiento y la comprensión de diferentes tipos de textos, así como la adquisición del hábito de la lectura y el disfrute con ella.

En la sección Lee y comprende se trabaja la posible incorporación de nuevas palabras en el lenguaje del alumno. Asimismo se trabaja la recopilación de información, la interpretación y comprensión de textos, y su escritura.

Competencia matemática

A lo largo de la unidad, los alumnos trabajan con herramientas relacionadas con la medición, el cálculo de magnitudes y la interpretación de gráficas para la resolución de problemas basados en la aplicación de expresiones matemáticas. Muchas de ellas se encuentran en contextos de la vida real.

Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico

En esta unidad se contribuye a la adquisición de la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico mediante el conocimiento y comprensión de los fenómenos de la estática de fluidos.

En la sección Pon a prueba tus competencias, la actividad “Presión atmosférica y salud” describe los efectos que sobre la salud humana y los seres vivos ejercen los excesos o defectos de presión en el entorno donde viven. Con esta actividad se trabaja el conocimiento del cuerpo humano y una disposición a una vida saludable.

Tratamiento de la información y competencia digital

A lo largo de toda la unidad, los alumnos encontrarán referencias a la página web librosvivos.net, en la que podrán hacer uso de las herramientas tecnológicas.

La búsqueda de información en Internet, tanto de forma individual como en grupo, también trabaja esta competencia.

Competencia para aprender a aprender

La sección Trabajo en el laboratorio y otras experiencias propuestas en la unidad permite a los alumnos construir su propio conocimiento mediante la aplicación sistemática del método científico. También aprenderán a administrar el tiempo y el esfuerzo en su quehacer en el laboratorio. Al igual que las diversas propuestas de búsqueda de información que existen en la unidad.

Además, la unidad permite tomar conciencia y control de las propias capacidades, pues los alumnos disponen de una autoevaluación para aprender de sus propios errores y autorregularse con responsabilidad y compromiso personal.

Autonomía e iniciativa personal

En la sección Trabajo en el laboratorio, los alumnos deberán ser capaces de planificar, gestionar tiempos y tareas, afrontar los problemas de forma creativa, aprender de los errores, reelaborar los planteamientos previos, elaborar nuevas ideas, buscar soluciones y llevarlas a la práctica.

Otras competencias de carácter transversal


Competencia emocional

Los textos propuestos en la sección Pon a prueba tus competencias (“La presión en el fondo del mar”, una parte del libro Veinte mil leguas de viaje submarino, de Julio Verne) harán reflexionar a los alumnos y ponerlos en contacto con sus propias emociones y con las de los demás.



■ Tratamiento específico de las competencias básicas en la unidad


A lo largo de la unidad se trabajan diversas competencias. Sin embargo, sugerimos un itinerario en el que se han seleccionado cinco, con el objeto de llevar a cabo un trabajo metódico y un registro de ellas.

COMPETENCIA
1.er nivel de concreción

SUBCOMPETENCIA

2.º nivel de concreción

DESCRIPTOR

3.er nivel de concreción

DESEMPEÑO

4.º nivel de concreción

Competencia en comunicación lingüística



Comunicación escrita.



Adquirir el hábito de la lectura y aprender a disfrutar con ella, considerándola fuente de placer y conocimiento.

Lee y comprende la información contenida en el texto y responde correctamente a las preguntas relativas a él. Además, aprende a disfrutar y adquiere hábitos de lectura.

Desarrolla tus competencias, página 83; Pon a prueba tus competencias: Lee y comprende, página 103.

Competencia matemática


Razonamiento y argumentación.

Poner en práctica procesos de razonamiento que llevan a la solución de los problemas o a la obtención de información.

Razona para dar una explicación a hechos y obtener soluciones a problemas.

Actividades 2, 3, 5, 9 y 32.


Competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico

Conocimiento del cuerpo humano y disposición para una vida saludable.


Desarrollar actitudes de cuidado y respeto hacia el cuerpo humano partiendo de su conocimiento.

Conoce las relaciones de la presión con procedimientos médicos y/o problemas de salud y contesta correctamente a las preguntas.

Pon a prueba tus competencias: Relaciona con tu entorno, página 102; actividad 30.

Aplicación del método científico en diferentes contextos.

Realizar predicciones con los datos que se poseen, obtener conclusiones basadas en pruebas y contrastar las soluciones obtenidas.

Utiliza los conocimientos teóricos de la unidad para explicar hechos y obtener conclusiones.

Experimenta, páginas 83 y 94; actividades 1, 7, 8, 12, 16, 36 y 39.

Tratamiento de la información y competencia digital

Obtención, transformación y comunicación de la información.

Comunicar la información y los conocimientos adquiridos empleando diferentes lenguajes y recursos tecnológicos.

Realiza una presentación utilizando diapositivas y/o materiales de laboratorio para mostrar los resultados de una investigación en la red.

Pon a prueba tus competencias: Utiliza las TIC, página 103.

Autonomía e iniciativa personal

Liderazgo.

Saber organizar el trabajo en equipo: gestionar tiempos y tareas.

Es capaz de realizar un trabajo en grupo distribuyendo la carga de trabajo, gestionando los tiempos de forma adecuada, aportando información relevante a la tarea del grupo y presentado los resultados de forma adecuada.

Actividad 55.

Educación en valores

Tanto los contenidos de la unidad como el trabajo específico por competencias permiten desarrollar otros aspectos que se recogen como educación en valores:

> Se pueden abordar aspectos de la educación moral y cívica y de la educación medioambiental en el laboratorio mediante la promoción del trabajo en equipo y el respeto por las normas de seguridad, valorando el rigor científico en los experimentos o gestionando adecuadamente los residuos.

> Se pueden abordar contenidos relacionados con la educación ambiental mediante ejemplos, como el suministro de agua a las ciudades, los transvases entre ríos, pozos artesianos, etc. También pueden tratarse contenidos relacionados con la educación para la salud con ejemplos relacionados con las inmersiones a diferentes profundidades y los daños que pueden ocasionar.



Materiales didácticos

LABORATORIO

Un dinamómetro de 10 newtons, una probeta de 1000 cm3 de boca ancha, un vaso de precipitados, cuerpos de diferentes metales (aluminio, cinc, hierro…) y líquidos diversos (agua, etanol, glicerina…).

Materiales, como un ludión, ventosas, discos de Magdeburgo, etc. Películas de vídeo, como Examinando la estructura de los líquidos, de la colección El Universo Mecánico.

INTERNET

<www.librosvivos.net>: recursos didácticos interactivos para profesores y alumnos.

<www.profes.net>: propuestas didácticas.

<www.aprenderapensar.net>: plataforma educativa.

<www.smconectados.com>: materiales para el profesor.



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