La energía y sus transformaciones

Transcripción

1 1. Identificación Nivel: Primario Área: Ciencias de la Naturaleza Grado: Quinto SC 08: energía y sus fuentes Resumen: Esta Unidad trata sobre la energía, sus fuentes, tipos y usos. En esta también se desarrollan algunas medidas para ahorrar energía y se explica por qué es importante para el medio ambiente este ahorro. Para el desarrollo de esta Unidad proponemos la realización de preguntas, actividades interactivas y dinámicas, que permitan a los estudiantes identificar las transformaciones de la energía en objetos cotidianos presentes en sus casas y colegios. En estas actividades se promueve la colaboración entre los estudiantes, la exploración, el autoaprendizaje y el descubrimiento. 1

2 2. Descripción Recuerda energía es la capacidad para realizar trabajo y está involucrada en los cambios que se observan en la naturaleza. energía es necesaria para realizar innumerables actividades de nuestra vida cotidiana, tales como: hacer funcionar los electrodomésticos en nuestros hogares, iluminar las casas y las calles, en la calefacción, movilizar vehículos de motor, para la producción de bienes en las industrias, hacer las tareas de la y en la agricultura, entre otros. energía se puede presentar de diversas formas. Entre las principales formas de energía se encuentran: la energía térmica, la nuclear, la eólica, la química, eléctrica y la energía radiante, entre otras. s energías cinética y potencial son otras dos tipos de energía, las cuales están presentes en todas las formas de energía, aunque quizás no de forma simultánea. suma de estas dos es la energía mecánica. energía se puede obtener de diversas fuentes. Una fuente de energía es un recurso natural a partir del cual se puede obtener energía. s principales fuentes de energía son: El Sol: Genera energías llamadas térmica y fotovoltaica. El agua: Genera energía por embalsamiento de agua en los ríos, llamada hidroeléctrica, por cambios de la marea en los mares y océanos llamada mareomotriz y por las olas llamada olamotríz. El viento: Genera energía eólica a través de un aerogenerador. Los combustibles: Entre ellos el petróleo, el gas natural y el carbón mineral se utilizan para generar energía a través de la combustión. Otra fuente es la geotérmica, que se genera a partir de la diferencia de temperatura entre el interior de la tierra y la superficie, y también la energía química contenida en los alimentos. s fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables. s fuentes renovables son las que se pueden utilizar sin límites, ya que son fuentes inagotables. Por lo general, tampoco son contaminantes, por ejemplo: 2

3 el viento (energía eólica) y el Sol (energía solar). s fuentes no renovables son fuentes que se agotan por el uso. Se agotan porque se regeneran lentamente; por ejemplo: el petróleo y el gas natural, llamados combustibles fósiles. Estos son la fuente de energía más utilizada actualmente. Esto es motivo de preocupación porque algún día se agotarán. s energías renovables, como la hidroeléctrica, la eólica y la solar se utilizan como fuentes alternativas y representan una solución al agotamiento del petróleo. energía se mantiene en constantes cambios porque se transforma de un tipo a otro mediante distintos procesos. Para esto se necesitan diferentes equipos, instrumentos y herramientas. Orientaciones para el/la docente Es conveniente repasar los aprendizajes esperados antes de cada actividad para verificar que el enfoque de la misma se oriente al desarrollo de por lo menos uno de ellos. Para una mayor comprensión y el desarrollo individual de los estudiantes, recomendamos al docente permitir con revisión previa, que los estudiantes se auxilien de los libros de texto y de cualquier otro recurso disponible. Cuidar que los estudiantes puedan ver los detalles asociados al experimento de la actividad 3. Para eso, hacer énfasis en las informaciones relacionadas con el mismo. Aprendizajes esperados Por medio de esta propuesta los estudiantes aprenderán a: Comprender el concepto de energía y sus formas. Identificar y describir las diferentes fuentes de energía. Identificar problemas o fenómenos naturales relacionados con diferentes formas de energía. Reconocer y valorar el impacto en la sociedad y el medio ambiente del uso de fuentes energéticas. Diferenciar formas, transmisión y transformación de la energía en situaciones simples y máquinas. 3

4 Mapa conceptual proviene de fuentes que pueden ser energía se presenta en forma como renovables alimentos como no renovables petróleo origina produce energía química carbón mineral gas natural combustible nuclear origina energía nuclear agua produce energía hidráulica viento genera energía eólica geotermal origina energía térmica Sol genera energía radiante Recursos didácticos digitales Para el docente energía. Portal educativo que explica el concepto energía, sus fuentes, los recursos naturales y los usos que los humanos damos a la energía. Disponible en: energía. Presentación que contiene información sobre la energía, sus tipos, transformaciones y fuentes. Disponible en: 4

5 Energía (Documental completo). Este video dura 50 minutos y 37 segundos. Contiene un documental sobre los orígenes, fuentes, usos y alternativas de la energía. Disponible en: watch?v=noraienfuva Recursos didácticos digitales Para el uso en el aula energía se transforma. Presentación que contiene preguntas sobre los tipos de energía que intervienen en algunas actividades diarias. Disponible en: detalle?id= Formas de energía. Este recurso interactivo cuenta con una descripción de la Ley de conservación de la energía, la descripción de energía y la clasificación en: sonora, luminosa, cinética, térmica y potencial. Cuenta con una pequeña prueba para evidenciar lo observado y aprendido por los estudiantes. Disponible en: detalle?id= Recursos materiales necesarios para las actividades Proyector. Computador con acceso a la Internet. Alambre de embobinado. Trozo de tubo PVC. Un bombillito con su zócalo. Un multímetro (tester). Copias impresas de los anexos. Recursos didácticos que se aportan como Anexo Anexo 1. Documento para la actividad No. 1. Anexo 2. Imágenes para la actividad No. 2. Anexo 3. Documento para la actividad No. 3. 5

6 3. Secuencia didáctica Tiempo total estimado para todas las actividades El tiempo total es 5 sesiones de 45 minutos, 1 semana 1. Actividad de inicio / energía, su importancia y utilidad Duración: 2 sesiones de clase (90 minutos) Con el propósito de explorar los conocimientos previos de los estudiantes, pedir que elaboren una lista con cinco aparatos que funcionen sin energía, cinco que funcionen con energía y que escriban el tipo de energía que utilizan los últimos cinco. También que especifiquen si cada uno de esos tipos de energía se agotará o no. Socializar las respuestas y unificar los criterios y conceptos entre los estudiantes. Proyecte el video: Energía y comente los contenidos de este, poniendo énfasis en los conceptos de energía, sus fuentes, energía renovable o no renovable y transformaciones de energía. Otra opción podría ser ver el video en su casa, observar conjuntamente los recursos digitales propuestos para el docente y los propuestos para, preparar el contenido para exponer a los estudiantes los conceptos antes mencionados y responder sus preguntas e inquietudes hasta asegurarse de que los mismos han sido aprendidos. También se puede auxiliar con copias del Anexo 1. Para finalizar, pedir a los estudiantes que formen grupos, realicen un informe de los contenidos aprendidos y que lo expongan en la clase. Explicar que ese informe se utilizará para la actividad de cierre, por lo que deben ser cuidadosos al escribir correctamente los conceptos. Especificar que los grupos formados trabajarán unidos todas las actividades de la unidad, a menos que luego se tome una decisión contraria. 6

7 Actividad 2 / Tipos y transformaciones de la energía Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) Inicie esta actividad preguntando a sus estudiantes si saben qué tipo de energía se usa para calentar la plancha y en qué otro tipo se transforma. Comente las respuestas. Proyecte los recursos interactivos: energía se transforma y Formas de energía. Hacer a los estudiantes las preguntas propuestas y, luego, comprobar si sus respuestas son o no las correctas. Una vez finalizada esta actividad, responder las inquietudes. En caso de no tener disponible la tecnología apropiada para la proyección de los recursos propuestos, entrégueles copias del Anexo 2 y utilícelo en sustitución de estos. Luego, pida que se reorganicen en sus grupos y que elaboren carteles en los cuales se muestren los diferentes tipos de. Solicíteles que sean creativos en la realización de los carteles. Pueden enriquecer los mismos con dibujos y esquemas, entre otros. Luego, presentarlos en una exposición en el aula. 7

8 Actividad 3 / Experimentemos con energía Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) Iniciar esta actividad preguntando a sus estudiantes si conocen algún artefacto donde ocurran transformaciones de energía. Que lo citen. Comentar sus respuestas. En esta actividad se propone realizar un experimento sobre transformación de energía, pero antes de hacerlo se deben repasar los conocimientos relacionados con este proceso. Comentar que la energía se puede transformar de una forma a otra por medio de algún aparato que sirva como agente transformador, como: una plancha, que transforma la energía eléctrica en térmica; nuestro cuerpo, que cuando se mueve, baila, o practicamos cualquier deporte, como correr, nadar o brincar la cuerda, transforma la energía química en cinética. Una vez realizados estos comentarios a sus estudiantes, desarrollar el experimento del Anexo 3. Finalizado el mismo, preguntar: Qué formas de energía se producen en esta transformación? Cómo se produce este proceso de transformación energética? Socializar las respuestas y pedir a los estudiantes que presenten la idea de diseño de un experimento diferente a este, donde se demuestre la transformación de la energía. Explicar a los estudiantes que el resultado del experimento se presentará en la actividad de cierre con el reporte de la primera actividad y los carteles de la actividad 2. Felicite a sus estudiantes por su creatividad en la elaboración de los carteles y la presentación de la información pertinente en la exposición. 8

9 4. Actividad de cierre / Evaluemos lo aprendido sobre la energía. Duración: 1 sesión de clase (45 minutos) Pedir a los estudiantes que presenten una exposición en la cual expliquen los conceptos que se estudiaron en la actividad 1, muestren los carteles y expliquen los conceptos e ideas que allí se detallan. Que presenten también sus conclusiones sobre el experimento. Evalúe a los estudiantes según sus participaciones individuales y en grupos, según la calidad de sus trabajos y su forma de realizar dichos trabajos. Evalúe el alcance de cada estudiante relacionado con los aprendizajes esperados. 4. Si observas, trata Si observas Que los estudiantes presentan dificultad para comprender la energía mecánica. Trata De mostrar visualmente la diferencia al dejar caer un objeto de diferentes alturas. Aclararles que, mientras menor es la altura de donde se tire el objeto, menos energía potencial se produce, porque esta depende de la altura. Por el contrario, a mayor altura mayor cantidad de energía. Que la energía que se produce al lanzar el objeto, es la potencial, y esa energía sumada a la energía que produce el movimiento llamada cinética es la energía mecánica. 9

10 5. Recursos didácticos para el docente y el estudiante ANEXO 1 energía Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se trasladan y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas actividades tienen en común que precisan del concurso de la energía. energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo. energía está presente también en los cambios químicos, como quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica. Formas de energía energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etc. Según sea el proceso, la energía tiene distintas denominaciones, como: Térmica. Esta se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. energía eléctrica es causada por el movimiento de cargas eléctricas en el interior de los conductores. energía radiante es la que poseen las ondas electromagnéticas, como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta, los rayos infrarrojos etc. Este tipo de energía se propaga en el vacío. energía química es la que se produce en las reacciones químicas y la contienen los alimentos que ingerimos. 10

11 energía nuclear es la energía almacenada en el interior de los átomos y que se puede liberar por reacciones nucleares. energía mecánica es la producida por fuerzas de tipo mecánico, como la elasticidad, la gravitación, etc., y la poseen los cuerpos por el hecho de moverse o de encontrarse desplazados de su posición de equilibrio. Puede ser de dos tipos: energía cinética: que se debe al movimiento del sistema. energía potencial (gravitatoria y elástica): que se debe a la posición o deformación del sistema. Transformaciones de la energía energía se encuentra en constante transformación, pasando de unas formas a otras. energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles. Por ejemplo, en un volcán la energía interna de las rocas fundidas puede transformarse en energía térmica produciendo gran cantidad de calor; las piedras lanzadas al aire y la lava en movimiento poseen energía mecánica; se produce la combustión de muchos materiales, liberando energía química; etc. 11

12 Fuentes de energía s fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los cuales la humanidad puede obtener energía utilizable para sus actividades. El origen de casi todas las fuentes de energía es el Sol. s fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos: s fuentes de energía renovables son aquellas que, tras ser utilizadas, se pueden regenerar de manera natural o artificial. Algunas de estas fuentes renovables están sometidas a ciclos que se mantienen de forma más o menos constante en la naturaleza. Existen varias fuentes de energía renovables, como son: energía mareomotriz (mareas), hidráulica (embalses), eólica (viento), solar (Sol), biomasa (vegetación). s fuentes de energía no renovables son las que se encuentran de forma limitada en el planeta y cuya velocidad de consumo es mayor que la de su regeneración. Existen varias fuentes de energía no renovables, como son: los combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural), la energía nuclear (fisión y fusión nuclear). 12

13 ANEXO 2 s formas de energía 13

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19 ANEXO 3 Transformación de energía mecánica en energía luminosa Vamos a construir un solenoide o bobina y comprobar que la energía mecánica se puede transformar en energía eléctrica por medio de él. Materiales Alambre de cobre para embobinar. Un trozo de tubo PVC de 15 cm. Un imán de barra de aproximadamente 20 cm. Un bombillito de arbolito navideño y un multímetro. Procedimiento 1. Tome un trozo de alambre de unos 10 cm y, sin cortarlo, enróllelo sobre el tubo PVC hasta cubrirlo completamente. 2. Coloque los terminales del alambre en el zócalo con el bombillito o en los terminales del multímetro. 3. Introduzca y saque el imán dentro del tubo varias veces y observe el bombillo o multímetro. Si usa el multímetro, este debe estar listo para medir corriente. Debe colocarlo en la escala más alta. Si al ejecutar el procedimiento no observa variaciones en el valor de la corriente, entonces disminuya la escala hasta que las variaciones se noten. 19