36 horas pedagógicas
Unidad 3 - Física: Electricidad y calor
Se incorporan algunos conceptos básicos sobre energía eléctrica, como la electrostática y la corriente eléctrica; se espera que los estudiantes puedan electrizar cuerpos con diversos métodos de electrización y que expliquen las interacciones que pueden ocurrir entre dos cuerpos cargados eléctricamente.
Propósito
En esta unidad se incorporan algunos conceptos básicos sobre energía eléctrica, como la electrostática y la corriente eléctrica; se espera que las y los estudiantes puedan electrizar cuerpos con diversos métodos de electrización y que expliquen las interacciones que pueden ocurrir entre dos cuerpos cargados eléctricamente, refiriéndose a la ley de atracción y repulsión entre cuerpos con carga eléctrica. Analizarán circuitos eléctricos simples y aquellos que tienen una disposición en serie y en paralelo, y los compararán en función de características como la potencia y la energía eléctrica que disipan, la intensidad de corriente, la resistencia eléctrica y la diferencia de potencial, considerando las leyes de Ohm y de Joule. Se espera también que comprendan cómo funciona el circuito eléctrico domiciliario, sus características generales, sus mecanismos de seguridad y el uso de dispositivos con consumo eficiente de energía, entre otros. Se incorpora el tema de la producción de energía eléctrica, con explicaciones simples sobre cómo funcionan las pilas y baterías, las celdas fotovoltaicas y los generadores eléctricos o dínamos; la conexión en serie y en paralelo de pilas y baterías; la relación entre el magnetismo y la corriente eléctrica y sus diversas aplicaciones.
También se busca que aprendan sobre calor y temperatura. Se espera que comprendan que el calor es un proceso natural de transferencia de energía térmica entre dos cuerpos bajo ciertas condiciones, presente en algunas percepciones cotidianas (como sentir frío o calor) y en algunos efectos en cuerpos (como el cambio de temperatura, el cambio de fase y la deformación, entre otros); que las personas deben adaptarse, con auxilio de la tecnología, a situaciones con bajas y altas temperaturas; que la temperatura no es lo mismo que el calor y que para medir temperatura hay diversos termómetros y escalas de medición, como las Kelvin, Celsius y Fahrenheit, entre otras.
Se espera que fortalezcan sus habilidades de investigación, tanto las experimentales como las no experimentales o documentales y que participen con ideas y argumentos en problemas simples y cotidianos. Paralelamente, se busca que adquieran las actitudes que les permitan valorar positivamente la actividad científica y la forma en que se construye el conocimiento científico, y que desarrollen una actitud crítica y participativa en torno a problemas que puedan afectartarlos/as individual o colectivamente.
Esta unidad contribuye a la adquisición de algunas grandes ideas para comprender cómo las cargas eléctricas, el funcionamiento de los circuitos eléctricos, el calor y la temperatura se asocian con la composición particulada de la materia, con las interacciones en que participan, con la cantidad de energía disponible, con la necesidad de energía de los organismos vivos; y además, comprendan que el calor y la temperatura se asocian con la composición de la atmósfera y las condiciones necesarias para la vida y las necesidades de los organismos para satisfacer sus necesidades y responder al medioambiente.
Conocimientos previos
- Concepto de fuerza.
- El átomo.
- Circuito eléctrico simple.
- Concepto de circuito abierto y circuito cerrado.
- Función de interruptor y enchufe.
- Distinguir un cuerpo caliente de uno frío.
- Termómetros y algunos usos domésticos.
- Tecnologías utilizadas para el exceso o carencia de calor.
Palabras claves
Fuerza eléctrica, electrización, carga eléctrica, descarga eléctrica, celda fotovoltaica, central eléctrica, pila, batería, corriente eléctrica, circuito eléctrico, voltaje, potencia eléctrica, energía eléctrica, resistencia eléctrica, circuito eléctrico en serie y en paralelo, fusible, energía térmica, calor, temperatura, escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin, equilibrio térmico, dilatación térmica, cambio de fase.
Objetivos de la unidad
Analizar las fuerzas eléctricas, considerando:
- Los tipos de electricidad.
- Los métodos de electrización (fricción, contacto e inducción).
- La planificación, conducción y evaluación de experimentos para evidenciar las interacciones eléctricas.
- La evaluación de los riesgos en la vida cotidiana y las posibles soluciones.
Indicadores
Indicadores Unidad 3
- Explican cuando un cuerpo está eléctricamente cargado y cuando está eléctricamente neutro.
- Diferencian los materiales entre buenos y malos conductores de la electricidad.
- Explican los métodos de electrización de objetos por frotación y por contacto, considerando el tipo y cantidad de carga eléctrica que adquieren y la relación con sus tamaños.
- Investigan sobre las interacciones eléctricas que pueden ocurrir entre cuerpos con cargas eléctricas iguales o diferentes.
- Proponen medidas de protección ante eventuales descargas eléctricas que pueden ocurrir, como la conexión a la malla de tierra.
- Explican los fenómenos de inducción y polarización eléctrica, como consecuencias de interacciones eléctricas.
- Describen el método de electrización por inducción de objetos, considerando las características que deben poseer y el tipo y cantidad de carga que adquieren.
Indicadores
Indicadores Unidad 3
- Identifican las características de los diversos tipos de pilas y baterías que existen en el mercado.
- Explican las ventajas y limitaciones de la conexión en serie y en paralelo de pilas y baterías.
- Identifican tipos de imanes, naturales y artificiales, y sus características.
- Comprueban experimentalmente que del movimiento relativo entre un conductor eléctrico y un imán se obtiene una corriente eléctrica.
- Explican aspectos básicos de cómo se genera electricidad en centrales eléctricas como las térmicas, hidroeléctricas, eólicas, geotérmicas, de biomasa, solares y fotovoltaicas, entre otras.
- Investigan sobre el uso de paneles solares fotovoltaicos y su utilidad en el autoconsumo eléctrico.
- Debaten sobre ventajas y desventajas de diversas fuentes de energía eléctrica, considerando sus fuentes de energía, usos, aplicaciones, costos de operación y de distribución, entre otras variables.
Analizar un circuito eléctrico domiciliario y comparar experimentalmente los circuitos eléctricos en serie y en paralelo, en relación con la:
- Energía eléctrica.
- Diferencia de potencial.
- Intensidad de corriente.
- Potencia eléctrica.
- Resistencia eléctrica.
- Eficiencia energética.
Indicadores
Indicadores Unidad 3
- Explican el funcionamiento de un circuito eléctrico simple.
- Describen un circuito eléctrico domiciliario y la función de sus componentes básicos, como enchufes, interruptores, conexión a la malla de tierra, dispositivos de seguridad y colores del cableado, entre otros.
- Analizan un circuito eléctrico en términos de conceptos tales como corriente eléctrica, resistencia eléctrica, potencial eléctrico, potencia eléctrica y energía eléctrica, considerando sus unidades de medida y cómo se miden.
- Examinan características eléctricas de artefactos eléctricos, como corriente eléctrica y voltaje con que operan, y potencia y energía eléctrica que disipan.
- Aplican las leyes de Ohm y de Joule en la resolución de problemas cuantitativos sobre circuitos eléctricos simples, en situaciones cotidianas y de interés científico.
- Describen, cualitativamente, las ventajas y desventajas que hay entre los circuitos eléctricos en serie y en paralelo, con ejemplos concretos.
- Explican el concepto de eficiencia energética aplicado a un circuito eléctrico.
- Verifican, experimentalmente, predicciones realizadas sobre el funcionamiento de circuitos eléctricos en serie y en paralelo construidos con elementos simples (pila, ampolletas pequeñas, cables e interruptor).
Desarrollar modelos e investigaciones experimentales que expliquen el calor como un proceso de transferencia de energía térmica entre dos o más cuerpos que están a diferentes temperaturas, o entre una fuente térmica y un objeto, considerando:
- Las formas en que se propaga (conducción, convección y radiación).
- Los efectos que produce (cambio de temperatura, deformación y cambio de estado, entre otros).
- La cantidad de calor cedida y absorbida en un proceso térmico.
- Objetos tecnológicos que protegen de altas o bajas temperaturas a seres vivos y objetos.
- Su diferencia con la temperatura (a nivel de sus partículas).
- Mediciones de temperatura, usando termómetro y variadas escalas, como Celsius, Kelvin y Fahrenheit, entre otras.
Indicadores
Indicadores Unidad 3
- Experimentan sobre la sensación térmica de las personas cuando son expuestas a diferentes temperaturas.
- Utilizan instrumentos y procedimientos que permiten medir y expresar la temperatura de un cuerpo.
- Realizan transformaciones de temperatura entre las escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin.
- Explican el concepto de calor como el proceso de transferencia de energía térmica entre dos o más cuerpos.
- Explican que el equilibrio térmico entre dos o más cuerpos ocurre cuando están a la misma temperatura.
- Explican las formas en que se propaga la energía térmica entre dos o más cuerpos, en situaciones cotidianas.
- Proponen medidas de protección, en seres vivos y objetos, a los efectos que pueden tener las altas y bajas temperaturas sobre ellos.
- Explican la disipación y absorción de energía térmica en diferentes objetos y contextos, considerando conceptos como calor específico, calor latente de fusión y de vaporización.
- Describen fenómenos térmicos como la dilatación de la materia (cualitativamente), el cambio de temperatura y de estado (cualitativa y cuantitativamente) en situaciones simples.
- Utilizan el modelo cinético molecular para diferenciar los conceptos de calor y de temperatura.
Planificar una investigación experimental sobre la base de una pregunta y/o problema y diversas fuentes de información científica, considerando:
- La selección de instrumentos y materiales a usar de acuerdo a las variables presentes en el estudio.
- La manipulación de una variable.
- La explicación clara de procedimientos posibles de replicar.
Examinar los resultados de una investigación científica para plantear inferencias y conclusiones:
- Determinando relaciones, tendencias y patrones de la variable en estudio.
- Usando expresiones y operaciones matemáticas cuando sea pertinente, por ejemplo: proporciones, porcentaje, escalas, unidades, notación científica, frecuencias y medidas de tendencia central (promedio, mediana y moda).
Evaluar la investigación científica con el fin de perfeccionarla, considerando:
- La validez y confiabilidad de los resultados.
- La replicabilidad de los procedimientos.
- Las posibles aplicaciones tecnológicas.
- El desempeño personal y grupal.
Grupo: Título del recurso
Unidades
Unidad 1 - Biología: Nutrición y salud
Explicar el funcionamiento básico de los sistemas digestivo, circulatorio, respiratorio y excretor, de tal manera que redunda en un equilibrio (homeostasis) para el organismo.
Unidad 2 - Biología: Célula
Explicar que el modelo de célula es una construcción teórica propuesta por la comunidad científica y ha tenido una evolución que está relacionada con la visión de la sociedad y con la tecnología disponible para estudiarla.
Unidad 3 - Física: Electricidad y calor
Se incorporan algunos conceptos básicos sobre energía eléctrica, como la electrostática y la corriente eléctrica; se espera que los estudiantes puedan electrizar cuerpos con diversos métodos de electrización y que expliquen las interacciones que pueden ocurrir entre dos cuerpos cargados eléctricamente.
Unidad 4 - Química: Estudio y organización de la materia
Analizar la estructura y las propiedades de la materia, en base a los diferentes modelos atómicos generados por científicos a lo largo de la historia.