FÍSICA. 2º de Bachillerato

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1 FÍSICA 2º de Bachillerato Física 2º de Bachillerato. Pág. 1

2 La Física contribuye a comprender la materia, su estructura y sus cambios, desde la escala más pequeña hasta la más grande, es decir, desde las partículas, núcleos, átomos, etc., hasta las estrellas, galaxias y el propio universo. El gran desarrollo de las ciencias físicas producido en los últimos siglos ha supuesto un gran impacto en la vida de los seres humanos. Ello puede constatarse por sus enormes implicaciones en nuestras sociedades: industrias enteras se basan en sus contribuciones, todo un conjunto de artefactos presentes en nuestra vida cotidiana están relacionados con avances en este campo del conocimiento, sin olvidar su papel como fuente de cambio social, su influencia en el desarrollo de las ideas, sus implicaciones en el medio ambiente, etc. La Física es una materia que tiene un carácter formativo y preparatorio. Como todas las disciplinas científicas, las ciencias físicas constituyen un elemento fundamental de la cultura de nuestro tiempo, que incluye no sólo aspectos de literatura, historia, etc., sino también los conocimientos científicos y sus implicaciones. Por otro lado, un currículo, que también en esta etapa pretende contribuir a la formación de una ciudadanía informada, debe incluir aspectos como las complejas interacciones entre física, tecnología, sociedad y ambiente, salir al paso de una imagen empobrecida de la ciencia y contribuir a que los alumnos y alumnas se apropien de las competencias que suponen su familiarización con la naturaleza de la actividad científica y tecnológica. Asimismo, el currículo debe incluir los contenidos conceptuales, procedimentales y actitudinales que permitan abordar con éxito estudios posteriores, dado que la Física es una materia que forma parte de todos los estudios universitarios de carácter científico y técnico y es necesaria para un amplio abanico de familias profesionales que están presentes en la Formación Profesional de Grado Superior. Esta materia supone una continuación de la Física estudiada en el curso anterior, centrada en la mecánica de los objetos asimilables a puntos materiales y en una introducción a la electricidad. Se parte de unos contenidos comunes destinados a familiarizar a los alumnos con las estrategias básicas de la actividad científica que, por su carácter transversal, deberán ser tenidos en cuenta al desarrollar el resto. El resto de los contenidos se estructuran en torno a tres grandes ámbitos: la mecánica, el electromagnetismo y la física moderna. En el primero se pretende completar y profundizar en la mecánica, comenzando con el estudio de la gravitación universal, que permitió unificar los fenómenos terrestres y los celestes. Seguidamente, se introducen las vibraciones y ondas en muelles, cuerdas, acústicas, etc., poniendo de manifiesto la potencia de la mecánica para explicar el comportamiento de la materia. A continuación, se aborda el estudio de la óptica y los campos eléctricos y magnéticos, tanto constantes como variables, mostrando la integración de la óptica en el electromagnetismo, que se convierte así, junto con la mecánica, en el pilar fundamental 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 fenómenos originó, a principios del siglo XX, tras una profunda crisis, el surgimiento de la física relativista y la cuántica, con múltiples aplicaciones, algunas de cuyas ideas básicas se abordan en el último bloque de este curso. Física 2º de Bachillerato. Pág. 2

3 1. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA La enseñanza de la Física en el bachillerato tendrá como finalidad contribuir a desarrollar en el alumnado las siguientes capacidades: 1. Adquirir y poder utilizar con autonomía conocimientos básicos de la física, así como las estrategias empleadas en su construcción. 2. Comprender los principales conceptos y teorías, su vinculación a problemas de interés y su articulación en cuerpos coherentes de conocimientos. 3. Familiarizarse con el diseño y realización de experimentos físicos, utilizando el instrumental básico de laboratorio, de acuerdo con las normas de seguridad de las instalaciones. 4. Expresar mensajes científicos orales y escritos con propiedad, así como interpretar diagramas, gráficas, tablas, expresiones matemáticas y otros modelos de representación. 5. Utilizar de manera habitual las tecnologías de la información y la comunicación para realizar 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 vida cotidiana. 7. Comprender las complejas interacciones actuales de la Física con la tecnología, la sociedad y el ambiente, valorando la necesidad de trabajar para lograr un futuro sostenible y satisfactorio para el conjunto de la humanidad. 8. Comprender que el desarrollo de la Física supone un proceso complejo y dinámico, que ha realizado grandes aportaciones a la evolución cultural de la humanidad. 9. Reconocer los principales retos actuales a los que se enfrenta la investigación en este campo de la ciencia. Física 2º de Bachillerato. Pág. 3

4 El currículo de Física de Bachillerato incluye los objetivos, contenidos y criterios de evaluación establecidos para esta materia en el Real Decreto 1467/2007, de 2 de noviembre, junto con las aportaciones específicas que para la Comunidad Autónoma de Andalucía se desarrollan a continuación. 2. RELEVANCIA Y SENTIDO EDUCATIVO Las ciencias tienen como objetivo principal el conocimiento de la naturaleza, por lo que tratan de describir, explicar y predecir los fenómenos y procesos que tienen lugar en ella. La sociedad del siglo XXI plantea situaciones, problemas y hechos cuya interpretación y tratamiento requieren, cada vez con más frecuencia, una adecuada formación científica. Esa formación está relacionada tanto con el conocimiento de ciertas teorías y conceptos como con el dominio de determinados procedimientos científicos. Unos y otros deben, inexcusablemente, formar parte de la enseñanza de 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 y sepan utilizarlos para interpretar los fenómenos naturales. Aprender a hacer ciencia, es decir, a estar en condiciones de utilizar los procedimientos científicos para la resolución de problemas: búsqueda de información, descripción, análisis y 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, sus diferencias con las creencias y con otros tipos de conocimiento, sus relaciones con la tecnología y las implicaciones de ambas en la sociedad. La Física contribuye a comprender la materia, su estructura y sus cambios, desde la escala más pequeña hasta la más grande, desde las partículas, átomos, etc., hasta las estrellas, galaxias y el propio universo. El gran desarrollo de las ciencias físicas producido en los últimos siglos ha tenido una notable influencia en la vida de los seres humanos, lo que puede constatarse al comprobar que industrias enteras se basan en sus contribuciones, que gran cantidad de artefactos presentes en nuestra vida cotidiana están relacionados con avances en el campo de la física, que el propio desarrollo de las ideas, los cambios sociales, etc., se ha visto influenciado por el progreso de la física 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 cursos anteriores, poniendo el acento en su carácter orientador y preparatorio de estudios posteriores, así como en el papel que la física juega en el mundo de hoy, su contribución a la solución de los problemas y retos a los que se enfrenta la humanidad, sus repercusiones en 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 y significa, de sus relaciones con las demás disciplinas científicas, con la tecnología y la sociedad, así como de sus diferencias con la pseudociencia. Física 2º de Bachillerato. Pág. 4

5 Por otra parte, la física es una disciplina abstracta en la que el alumnado tiene que integrar representaciones macroscópicas y simbólicas junto con otras referidas al nivel de partículas elementales, átomos, moléculas, etc., y eso dificulta su aprendizaje. Por ello es preciso que haya un equilibrio en el desarrollo de sus contenidos de modo que el alumnado tenga oportunidades y tiempo para reflexionar sobre los conceptos, usar los modelos y representaciones, aprender los procedimientos puestos en juego al elaborar los conocimientos, experimentar, etc. Sin ello será difícil que el aprendizaje de la física vaya más allá de memorizar una serie de cuestiones y problemas estándar. 3. NÚCLEOS TEMÁTICOS Esta materia incluye contenidos de mecánica, electromagnetismo y física moderna, además de otros contenidos con los que se pretende familiarizar al alumnado con la utilización de estrategias básicas 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 simple UD 2. Movimientos ondulatorios UD 3. El sonido NÚCLEO TEMÁTICO 4 INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA UD 6. Campo eléctrico UD 7. Electromagnetismo. campo magnético UD 8. Inducción electromagnética NÚCLEO TEMÁTICO 5 LUZ Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS NÚCLEO TEMÁTICO 6 INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA MODERNA UD 9. La luz y las ondas electromagnéticas UD 10. La propagación de la luz UD 11. Óptica geométrica. espejos y lentes delgadas UD 12. Elementos de la física relativista UD 13. Efectos de la Física cuántica UD 14. Física nuclear Física 2º de Bachillerato. Pág. 5

6 1. APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO. CIENCIA, TECNOLOGÍA Y SOCIEDAD Relevancia y sentido educativo. La estructura principal de la física se basa en conceptos, leyes y teorías que configuran los esquemas usados en ella para interpretar la realidad, pero también incluye 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 la formación científica del alumnado, sino también porque le proporciona herramientas intelectuales aplicables en muchas facetas de su vida, ayudándole a desarrollar su capacidad para preguntarse sobre cuanto lo rodea, valorar informaciones sobre temas diversos, contrastar ideas y opiniones, elegir, decidir, tomar conciencia de los aspectos científicos subyacentes en muchos de los problemas que hoy se plantea la humanidad, etc. Estos contenidos deben trabajarse en todos los núcleos del curso pues sin ellos se transmite al alumnado una visión poco realista de lo que la física es y significa en el mundo de hoy. Contenidos y problemáticas relevantes. La parte principal de este núcleo la constituyen las estrategias básicas usadas en la actividad científica: planteamiento de problemas y valoración de la conveniencia o no de su estudio, formulación de hipótesis, elaboración de estrategias de resolución, diseño y realización de actividades experimentales, análisis de resultados, etc. A esto hay que añadir lo referente a la obtención, selección y comunicación de información usando la terminología y medios adecuados, un campo en el que el uso de las tecnologías de la información y la comunicación debe jugar un papel muy destacado. También deben estudiarse aspectos relativos 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 los conocimientos científicos, valorando lo que la física aporta al mundo de hoy. Las relaciones entre ciencia, tecnología y sociedad, la forma en que la física ayuda a afrontar los problemas o retos que se plantean a la humanidad, etc. son aspectos que no deben faltar en el desarrollo de los contenidos de este curso. Al tratar este núcleo se pueden plantear cuestiones como: Cuáles son las principales aportaciones de la física a nuestra sociedad?, hasta qué punto son aceptables los resultados de las 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 aplicación inmediata los resultados de las investigaciones que se hacen en física?, etc. 2. INTERACCIÓN GRAVITATORIA Contenidos y problemáticas relevantes. Una de las ventajas de estudiar problemas históricamente relevantes es que permiten seguir la evolución experimentada por los conocimientos 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 son capaces de resolver problemas que no encontraban solución en el marco de las anteriores. El movimiento de los planetas y sus causas ha sido uno de los problemas que más han preocupado a 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 punto de partida para estudiar la interacción gravitatoria y llegar a la Ley de Gravitación Universal de Newton, haciendo ver al alumnado hasta qué punto cambió con ella la visión que hasta entonces se tenía del mundo. El concepto de fuerza gravitatoria permite introducir el de energía potencial gravitatoria y plantearse el problema de las interacciones a distancia. Al establecer las bases conceptuales para estudiarlas, se introducirá el concepto de campo gravitatorio e intensidad de campo gravitatorio. Física 2º de Bachillerato. Pág. 6

7 El hecho de que se trate de fuerzas centrales, conservativas, permite definir un potencial gravitatorio característico de cada punto del campo. Todo esto encuentra aplicación para estudiar el caso de la gravedad terrestre, determinando experimentalmente el valor de g y estudiando el campo gravitatorio en puntos próximos y alejados de la superficie terrestre. La aplicación de estos contenidos 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 mismo problema desde dos perspectivas diferentes y ver que se llega a las mismas conclusiones en ambos casos. El desarrollo de estos contenidos puede organizarse en torno a preguntas como: Qué novedades introdujeron las leyes de Kepler con respecto a teorías anteriores sobre el movimiento de los planetas?, qué novedades introduce la Ley de Gravitación Universal con respecto a las leyes de Kepler?, qué dificultades hubo que vencer para que finalmente fuese aceptada la Ley de Gravitación Universal?, se puede usar siempre la expresión E = m.g.h para calcular la energía potencial gravitatoria de un cuerpo?, es correcto hablar de la energía potencial gravitatoria de un cuerpo, 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 de un campo gravitatorio?, y entre intensidad de campo y potencial gravitatorio en un punto?, es lo mismo intensidad de campo gravitatorio que fuerza gravitatoria?, qué velocidad debe darse a un satélite para ponerlo en órbita?, puede usarse la medida de g para buscar minas o yacimientos petrolíferos?, etc. 3. VIBRACIONES Y ONDAS Contenidos y problemáticas relevantes. El estudio del movimiento ondulatorio abre un nuevo campo para el alumnado, que tendrá ocasión de aplicar lo que ya sabe sobre mecánica y aprender las bases para el estudio de ondas mecánicas y, después, electromagnéticas. La introducción del movimiento oscilatorio y el estudio del movimiento vibratorio armónico simple permitirá 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 que significa la periodicidad de algunas las magnitudes que intervienen en ellas. Este trabajo se completará con el estudio experimental de las oscilaciones de un muelle. Lo estudiado anteriormente da paso al movimiento ondulatorio, que el alumnado debe diferenciar del oscilatorio. Se hará una clasificación de las ondas, estudiando las magnitudes que las caracterizan 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 el principio de Huygens, explicando cuantitativamente algunas propiedades de las ondas como la reflexión y la refracción, y cualitativamente otras como las interferencias, la difracción y el efecto Doppler. La aplicación de las ondas al desarrollo tecnológico y a la mejora de las condiciones de vida, así como el impacto que puedan producir en el medio ambiente, son aspectos interesantes que se deben abordar, dedicando especial atención al problema de la contaminación acústica sus fuentes y efectos. Al estudiar estos contenidos puede plantearse, entre otras, preguntas como: Qué significa que un movimiento es periódico?, qué fenómenos ondulatorios conoces?, de qué depende la constante elástica de un muelle?, cómo varían la velocidad y la aceleración de un punto que describe un movimiento armónico simple?, qué transformaciones energéticas se producen en un muelle mientras oscila?, de qué magnitudes dependen las cualidades de un sonido? Al alejarnos de una fuente sonora llegamos a no percibir el sonido que produce se pierde la energía emitida por 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 exceso de ruidos en nuestra salud?, etc. Física 2º de Bachillerato. Pág. 7

8 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 síntesis electromagnética, como por las aplicaciones que encuentran estos fenómenos en la vida cotidiana y en muchos ámbitos de investigación científica. Se comenzará introduciendo los conceptos de campo eléctrico, intensidad de campo y potencial eléctrico, poniendo de manifiesto la relación existente entre estos últimos. El alumnado debe conocer el significado de las líneas de fuerza y representar con ellas campos eléctricos sencillos. El estudio del campo magnético, que se iniciará abordando la creación de campos magnéticos por cargas en movimiento, lleva a poner de manifiesto la relación entre fenómenos eléctricos y magnéticos. Se usarán los conceptos de campo eléctrico y magnético para superar las dificultades que plantea la interacción a distancia, estudiando las fuerzas magnéticas, la ley de Lorentz y las interacciones magnéticas entre corrientes rectilíneas, y calculando los campos creados por cargas y corrientes rectilíneas, las fuerzas que actúan sobre cargas y corrientes y explicando el fenómeno del 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 y magnéticos, como los aceleradores de partículas y los tubos de televisión. A modo de revisión deben ponerse de manifiesto las analogías y diferencias entre los campos gravitatorio, eléctrico y magnético. Se debe prestar especial atención al estudio de la inducción electromagnética y la producción de energía eléctrica a partir de variaciones flujo magnético, valorando las aplicaciones de estos conocimientos en la sociedad de hoy, los posibles impactos medioambientales relacionados con la generación de corriente a partir de fuentes de energía diversas y su importancia para la sostenibilidad. 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 de ondas 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 y las ondas electromagnéticas. El desarrollo de estos contenidos puede estructurarse en torno al planteamiento de cuestiones como: existe alguna relación entre fenómenos eléctricos y magnéticos?, puede producirse una corriente eléctrica con la ayuda de un imán?, puede producirse un campo magnético con una corriente eléctrica?, cuál es la base de generación de corriente eléctrica en los distintos tipos de centrales eléctricas?, cómo funciona un motor eléctrico?, son conservativas las fuerzas magnéticas?, 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 funciona un tubo de televisión?, etc. 5. LUZ Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Contenidos y problemáticas relevantes. El planteamiento histórico del problema de la naturaleza de la luz dará ocasión al alumnado para conocer el modelo corpuscular y el ondulatorio, valorando ventajas y limitaciones de cada uno. Esta visión inicial de la luz se irá completando con el estudio de la dependencia de la velocidad de la luz con el medio y de algunos fenómenos 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 de imágenes en espejos y lentes delgadas, con las que deben hacerse algunas experiencias, así como construir algún instrumento óptico sencillo. Física 2º de Bachillerato. Pág. 8

9 El estudio cualitativo del espectro visible y de los fenómenos de difracción, interferencias y dispersión abren la posibilidad de mostrar las múltiples aplicaciones que dichos fenómenos encuentra en el campo de las mediciones médicas y tecnológicas. Entre las cuestiones que pueden plantearse al desarrollar estos contenidos pueden estar: Qué hechos 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?, cómo pueden corregirse los principales defectos de la vista?, puedes reproducir experimentalmente el efecto que producen las lentes en nuestra visión?, por qué se pueden usar los fenómenos de difracción 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 los postulados de la relatividad significan el comienzo de una época de cambios en el estudio de la física. Las repercusiones de la teoría de la relatividad y la aparición de propuestas que a finales del siglo XIX hubieran sido consideradas sorprendentes, abre un campo de estudio y debate con el 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 fotoeléctrico y 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, la introducción del principio de incertidumbre, etc. han supuesto una autentica revolución en el campo de la física que dio a un desarrollo espectacular de la llamada física moderna. El estudio cualitativo que debe hacerse de estas cuestiones dará lugar a una gran cantidad de preguntas de interés donde el alumnado podrá comprobar hasta qué punto la física es aún una ciencia viva que se plantea nuevos temas de estudio con grandes posibilidades de investigación. La Física nuclear es otro de los aspectos de gran interés por sus indudables implicaciones sociales. Su estudio, relacionado con el de la energía de enlace y el defecto de masa, puede comenzar analizando lo que es la radiactividad, tipos y repercusiones de sus aplicaciones, que llevará a plantearse después las reacciones nucleares, distinguiendo entre fisión y fusión y analizando las posibilidades que abre su aplicación para conseguir energía en el futuro, pero también los riesgos asociados a su empleo. Al desarrollar estos contenidos pueden plantearse cuestiones como: Es todo relativo en la teoría de la relatividad?, por qué el efecto fotoeléctrico no podía ser explicado mediante los postulados de la física clásica?, se ha demostrado en alguna ocasión la veracidad de lo establecido en la teoría de la relatividad?, qué consecuencias tuvo la teoría de la relatividad en la física?, qué ventajas 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 los principios básicos de la física y su poder para explicar el mundo que nos rodea. Su tratamiento en el aula debe superar por tanto el tradicional enfoque disciplinar, utilizando una metodología que le dé oportunidad de ir más allá de la simple memorización de las ideas y problemas propuestos y resueltos en clase. Para ello se deben plantear durante el curso actividades en las que se analicen situaciones concretas aplicando los conocimientos que haya aprendido. El debate en clase de los problemas Física 2º de Bachillerato. Pág. 9

10 planteados y la presentación de informes escritos y orales sobre ellos son aspectos que no pueden faltar en esta materia. El alumnado tendrá que buscar información, valorar su fiabilidad y seleccionar la más relevante, formular conjeturas e hipótesis, diseñar estrategias para contrastarlas, diseñar y realizar actividades experimentales, elaborar conclusiones que validen o no las hipótesis formuladas, y comunicarlas adecuadamente, tanto por escrito como oralmente y haciendo uso de las tecnologías de la información y la comunicación, dando argumentos científicos para defender sus opiniones, etc. Es muy importante la realización de actividades experimentales, fundamental para el aprendizaje de 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 normas de seguridad y la forma de desenvolverse correctamente en el laboratorio. Durante el curso deben realizarse investigaciones sobre cuestiones concretas como la medida de la aceleración de la gravedad, 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 y esquemas, la utilización de estrategias de resolución de problemas y la presentación de los resultados obtenidos, etc. así como el estudio experimental de algunas de las situaciones planteadas y la realización de pequeñas investigaciones son aspectos necesarios sin los cuales no 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 se citan al desarrollar los contenidos de cada núcleo temático. La principal referencia para la evaluación es el desarrollo en el alumnado de las capacidades que integran la competencia en el conocimiento y la interacción con el mundo físico. Hay que valorar por tanto su conocimiento conceptos, leyes, teorías y estrategias relevantes para resolución de problemas, así como su capacidad para aplicar sus conocimientos al estudio de situaciones concretas relacionadas con los problemas trabajados durante el curso. Pero también se debe valorar hasta qué punto sabe reconocer situaciones problemáticas e identificar las variables que inciden en ellas, o elaborar argumentos y conclusiones, así como comunicarlos a los demás utilizando códigos de lenguaje apropiados, capacidad para analizar y valorar los argumentos aportados por los demás, creatividad, originalidad en el pensamiento, etc. Debe también valorarse su conocimiento del manejo de material y su destreza para la experimentación, su capacidad para diseñar experiencias y analizar sus resultados y las posibles causas de incidencias producidas durante las mismas. Por último, debe tenerse en cuenta el conocimiento que muestre el alumnado sobre las principales aportaciones de la química al desarrollo de la ciencia y a la mejora de nuestras condiciones de vida, valorando aspectos positivos y negativos, y las posibles soluciones que aporta para problemas que hoy se plantean a la humanidad. Física 2º de Bachillerato. Pág. 10

11 6. CRITERIOS DE EVALUACIÓN 1. Analizar situaciones y obtener información sobre fenómenos físicos utilizando las estrategias básicas del trabajo científico. Se trata de evaluar si los estudiantes se han familiarizado con las características básicas del trabajo científico al aplicar los conceptos y procedimientos aprendidos y en relación con las diferentes tareas en las que puede ponerse 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 de los criterios, para lo que se precisa actividades de evaluación que incluyan el interés de las situaciones, análisis cualitativos, emisión de hipótesis fundamentadas, elaboración de estrategias, realización de experiencias en condiciones controladas y reproducibles, análisis detenido de resultados, consideración de perspectivas, implicaciones CTSA del estudio realizado (posibles aplicaciones, transformaciones sociales, repercusiones negativas ), toma de decisiones, atención a las actividades de síntesis, a la comunicación, 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 de situaciones problemáticas de interés como la determinación de masas de cuerpos celestes, el tratamiento de la gravedad terrestre y el estudio de los movimientos de planetas y satélites. Este criterio pretende comprobar si el alumnado conoce y valora lo que supuso la gravitación universal en la ruptura de la barrera cielos-tierra, las dificultades con las que se enfrentó y las repercusiones que tuvo, tanto teóricas, en las ideas sobre el Universo y el lugar de la Tierra en el mismo, como prácticas, en los satélites artificiales. A su vez, se debe constatar si se comprenden y distinguen los conceptos que describen la interacción gravitatoria (campo, energía y fuerza), y saben aplicarlos en la resolución de las situaciones mencionadas. 3. Construir un modelo teórico que permita explicar las vibraciones de la materia y su propagación (ondas), aplicándolo a la interpretación de diversos fenómenos naturales y desarrollos tecnológicos. Se pretende evaluar si los estudiantes pueden elaborar modelos sobre las vibraciones y las ondas en la materia y son capaces de asociar lo que perciben con aquello que estudian teóricamente como, por ejemplo, relacionar la intensidad con la amplitud o el tono con la frecuencia, y conocer los efectos de la contaminación acústica en la salud. Comprobar, asimismo, que saben deducir los valores de las magnitudes características de una onda a partir de su ecuación y viceversa; y explicar cuantitativamente 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 distintas propiedades de la luz. Este criterio trata de constatar que si se conoce el debate histórico sobre la naturaleza de la luz y el triunfo del modelo ondulatorio. También si es capaz de obtener imágenes con la cámara oscura, espejos planos o curvos o lentes delgadas, interpretándolas teóricamente en base a un modelo de rayos, es capaz de construir algunos aparatos tales como un telescopio sencillo, y comprender las múltiples aplicaciones de la óptica en el campo de la fotografía, la comunicación, la investigación, la salud, etc. 5. Usar los conceptos de campo eléctrico y magnético para superar las dificultades que plantea la interacción a distancia, calcular los campos creados por cargas y corrientes rectilíneas y la fuerzas que actúan sobre cargas y corrientes, así como justificar el fundamento de algunas aplicaciones prácticas. Con este criterio se pretende comprobar si los estudiantes son capaces de determinar los campos eléctricos o magnéticos producidos en situaciones simples (una o dos cargas, corrientes rectilíneas) y las fuerzas que ejercen Física 2º de Bachillerato. Pág. 11

12 dichos campos sobre otras cargas o corrientes en su seno. Asimismo, se pretende conocer si saben utilizar y comprenden el funcionamiento de electroimanes, motores, instrumentos de medida, como el galvanómetro, etc., así como otras aplicaciones de interés de los campos eléctricos y magnéticos, como los aceleradores de partículas y los tubos de televisión. 6. Explicar la producción de corriente mediante variaciones del flujo magnético y algunos aspectos de la síntesis de Maxwell, como la predicción y producción de ondas electromagnéticas y la integración de la óptica en el electromagnetismo. Se trata de evaluar si se comprende la inducción electromagnética y la producción de campos electromagnéticos. También si se justifica críticamente las mejoras que producen algunas aplicaciones relevantes de estos conocimientos (la utilización de distintas fuentes para obtener energía eléctrica o de las ondas electromagnéticas en la investigación, la telecomunicación, la medicina, etc.) y los problemas medioambientales y de salud que conllevan. 7. Utilizar los principios de la relatividad especial para explicar una serie de fenómenos: la dilatación del tiempo, la contracción de la longitud y la equivalencia masa-energía. A través de este criterio se trata de comprobar que el alumnado conoce los postulados de Einstein para superar las limitaciones de la Física clásica (por ejemplo, la existencia de una velocidad límite o el incumplimiento del principio de relatividad de Galileo por la luz), el cambio que supuso en la interpretación de los conceptos de espacio, tiempo, cantidad de movimiento y energía y sus múltiples implicaciones, no sólo en el campo de las ciencias (la física 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 solución a los problemas planteados por los espectros continuos y discontinuos, el efecto fotoeléctrico, 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., no son ni ondas ni partículas según la noción clásica, sino que son objetos nuevos con un comportamiento nuevo, el cuántico, y que para describirlo fue necesario construir un nuevo cuerpo de conocimientos que permite una mejor comprensión de la materia y el cosmos, la física cuántica. Se evaluará, asimismo, si conocen el gran impulso de esta nueva revolución científica al desarrollo científico y tecnológico, ya que gran parte de las nuevas tecnologías se basan en la física cuántica: las células fotoeléctricas, los microscopios electrónicos, el láser, la microelectrónica, los ordenadores, etc. 9. Aplicar la equivalencia masa-energía para explicar la energía de enlace de los núcleos y su estabilidad, las reacciones nucleares, la radiactividad y sus múltiples aplicaciones y repercusiones. Este criterio trata de comprobar si el alumnado es capaz de interpretar la estabilidad de los núcleos a partir de las energías de enlace y los procesos energéticos vinculados con la radiactividad y las reacciones nucleares. Y si es capaz de utilizar estos conocimientos para la comprensión y valoración de problemas de interés, como las aplicaciones de los radioisótopos (en medicina, arqueología, industria, etc.) o el armamento y reactores nucleares, siendo conscientes de sus riesgos y repercusiones (residuos de alta actividad, problemas de seguridad, etc.). Física 2º de Bachillerato. Pág. 12

13 7. INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN Y CRITERIOS DE CALIFICACIÓN TÉCNICAS DE EVALUACIÓN INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN CRITERIOS DE CALIFICACIÓN OBSERVACIÓN REVISIÓN DE LAS TAREAS DE LOS ALUMNOS/AS PRUEBAS ESCRITAS Interés y participación en las tareas de clase Asistencia y puntualidad Cuadernos y documentos elaborados por los alumnos/as. Exámenes Orden y limpieza Contenidos Expresión gráfica y escrita Ortografía Respeto a los plazos de entrega Valoración de contenidos conceptuales Expresión gráfica y lingüística Ortografía 10% 20% 70% PLAN DE MEJORA DE LA COMPETENCIA LINGÜÍSTICA 1. Los departamentos creen necesario y/o positivo establecer y hacer cumplir unas normas de corrección ortográfica que fueran iguales para todas las asignaturas. - En toda la ESO y Bachillerato, se penalizarán las incorrecciones ortográficas (incluyendo tildes y demás signos de puntuación y entonación). - Igualmente se considera necesario establecer un programa de motivación positiva a los alumnos, de manera que se premie los avances que se vayan detectando a nivel ortográfico. Tras la sesión de evaluación inicial, y siguiendo las orientaciones del profesor de lengua, el equipo docente de cada grupo decidirá tanto la puntuación de penalización por faltas, el medio de recuperación 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, a comienzo del curso los alumnos recibirán o elaborarán, un guión que habrán de respetar en las correspondientes 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 sesión de evaluación inicial. Física 2º de Bachillerato. Pág. 13

14 3. Las pautas marcadas para la presentación adecuada de un buen cuaderno de clase son similares a las de los trabajos y exámenes, incluyendo además los títulos de las unidades y el orden correcto de todo lo redactado. Se acordará el porcentaje de la nota de evaluación, correspondiente a la libreta, en la sesión de evaluación inicial. 4. Estas medidas serán valoradas y revisadas en cada evaluación, si bien en cualquier momento el equipo educativo de cada grupo escolar puede decidir las modificaciones de las mismas. 8. SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE LA ASIGNATURA DURANTE EL CURSO EN SEPTIEMBRE La materia evaluada negativamente se recuperará por núcleos temáticos, realizándose las pruebas de recuperación en el examen global del trimestre o a la vuelta 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. Los alumnos/as que deban recuperar en septiembre, se examinarán de la totalidad de la asignatura. Esta prueba se elaborará atendiendo estrictamente a los criterios de evaluación mínimos incluidos en la programación de la asignatura. Para garantizar una mínima preparación de la prueba y para compensar la falta de trabajo durante el curso, además de la prueba escrita, el alumno/a tendrá que realizar durante el verano las actividades de refuerzo incluidas en el cuadernillo de recuperación 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. Física 2º de Bachillerato. Pág. 14

15 9. PROGRAMACIÓN DE AULA Física 2º de Bachillerato. Pág. 15

16 UNIDAD 1. MOVIMIENTOS VIBRATORIOS. MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE OBJETIVOS 1. Comprender el significado de términos como elongación, frecuencia natural, periodo y amplitud en un m.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 deformación que experimenta. 4. Utilizar la ecuación fundamental de la Dinámica para demostrar que la aceleración de un m.a.s es proporcional 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 PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES ACTITUDES 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. 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. 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. Física 2º de Bachillerato. Pág. 16

17 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. TEMPORALIZACIÓN Es aconsejable dedicar 8 jornadas de clase al desarrollo de este tema. ORIENTACIONES METODOLÓGICAS Empezamos el tema describiendo el movimiento periódico como un tipo específico de movimiento. Dentro de éste, especificamos las características del movimiento vibratorio. Ha de quedar bien claro la especificidad de 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 del movimiento vibratorio armónico simple, en concreto refiriéndonos a la elongación, a la velocidad de la vibración 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 de la Dinámica de este movimiento, con lo que se puede relacionar este tipo de movimientos con la Ley de Hooke. Se entra posteriormente en un estudio energético de este movimiento, en concreto de la energía cinética y potencial, siendo muy importante el cálculo de la energía mecánica total, con lo que se reafirma el Principio de Conservación de la Energía. Una vez realizados todos los ejercicios necesarios para que estos conceptos queden firmemente comprendidos, pasamos al estudio de dos casos particulares: una masa colgada de un resorte (para terminar 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 se considera que éstos han adquirido el nivel suficiente en esta parte, se podría desarrollar la parte incluida en el 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 y hundimiento de un puente (el de Tacoma) para hacer más atractiva la asignatura. Física 2º de Bachillerato. Pág. 17

18 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 PROCEDIMIENTOS, DESTREZAS Y HABILIDADES ACTITUDES 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. 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. 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. Física 2º de Bachillerato. Pág. 18