Primer semestre. Física I 1 Física I Horas y créditos: Teóricas: 50 Prácticas: 30 Total de horas: 80 Créditos: 8 Tipo de curso: Teórico Teórico-práctico X Práctico Competencias del perfil de egreso Al finalizar el curso el docente-alumno será capaz de comprender las leyes de la mecánica que rigen el movimiento de los cuerpos, y como se derivan de ella los conceptos de momento lineal, momento rotacional, trabajo y energía; así como sus teoremas de conservación además de la primera gran ley universal de la naturaleza, que le ayuden a mejorar la enseñanza de la física. Responsables del Dr. Gelacio Atondo Rubio programa Dr. Raúl Enrique Félix Medina M.C. Oscar Jesús Velarde Escobar Fecha de elaboración: Diciembre actualización: 2012 PROPÓSITO Profundizar en los conceptos fundamentales de la mecánica y gravitación a partir de la comprensión de los distintos principios y leyes de la física. SABERES INTEGRAN LA COMPETENCIA Teóricos: Analiza movimientos con aceleración constante y variable, los diferentes tipos de colisiones, y las leyes del movimiento de los planetas. Reflexiona los diferentes conceptos físicos importantes a la hora de resolver problemas de mecánica y gravitación. Analiza diferentes sistemas físicos utilizando diferentes formas de
Primer semestre. Física I 2 resolver problemas. Comprende las definiciones utilizadas en la física. Conoce las leyes y principios fundamentales de la mecánica y gravitación. Prácticos: Describe el movimiento en línea recta en términos de velocidad, aceleración así como representar la posición de un cuerpo en dos y tres dimensiones. Interpreta gráficas de posición, velocidad y aceleración contra el tiempo. Resuelve problemas de diferentes sistemas físicos aplicando los diferentes principios y leyes de la física del área de mecánica y gravitación. Calcula las diferentes variables implicadas en los saberes de la mecánica y gravitación. Aplica las diferentes definiciones en la solución de problemas de mecánica y gravitación. Deduce nuevos conceptos correlacionando los diferentes saberes de mecánica y gravitación. Actitudinales: Sustenta una postura crítica en el análisis de la solución de un problema. Desarrolla con responsabilidad las actividades individuales y por equipo. Mantiene una actitud colaborativa para desarrollar las actividades. CONTENIDO TEMÁTICO 1. Unidades, cantidades físicas y vectores 1.1. La naturaleza de la física 1.2. Como resolver problemas en física 1.3. Estándares y unidades 1.4. Consistencia y conversiones de unidades
Primer semestre. Física I 3 1.5. Incertidumbre y cifras significativas 1.6. Estimaciones y órdenes de magnitud 1.7. Vectores y suma de vectores 1.8. Componentes de vectores 1.9. Vectores unitarios 1.10. Producto de vectores 2. Movimiento en línea recta 2.1. Desplazamiento, tiempo y velocidad media 2.2. Velocidad instantánea 2.3. Aceleración media e instantánea 2.4. Movimiento con aceleración constante 2.5. Cuerpos en caída libre 2.6. Velocidad y posición por integración 3. Movimiento en dos o en tres dimensiones 3.1. Vectores de posición y velocidad 3.2. El vector aceleración 3.3. Movimiento de proyectiles 3.4. Movimiento en un círculo 3.5. Velocidad relativa 4. Leyes del movimiento de Newton 4.1. Fuerza e interacciones 4.2. Primera ley de Newton 4.3. Segunda ley de Newton 4.4. Masa y peso 4.5. Tercera ley de Newton
Primer semestre. Física I 4 4.6. Diagramas de cuerpo libre 5. Aplicación de las leyes de Newton 5.1. Empleo de la primera ley de Newton: partículas en equilibrio 5.2. Empleo de la segunda ley de Newton: dinámica de partículas 5.3. Fuerzas de fricción 5.4. Dinámica del movimiento circular 5.5. Fuerzas fundamentales de la Naturaleza 6. Trabajo y energía cinética 6.1. Trabajo 6.2. Energía cinética y el teorema trabajo-energía 6.3. Trabajo y energía con fuerza variable 6.4. Potencia 7. Energía potencial y conservación de la energía 7.1. Energía potencial gravitacional 7.2. Energía potencial elástica 7.3. Fuerzas conservativas y no conservativas 7.4. Fuerza y energía potencial 7.5. Diagramas de energía 8. Momento lineal, impulso y choques 8.1. Momento lineal e impulso 8.2. Conservación del momento lineal 8.3. Conservación del momento lineal y choques 8.4. Choques elásticos 8.5. Centro de masa
Primer semestre. Física I 5 8.6. Propulsión a reacción 9. Rotación de cuerpos rígidos 9.1. Velocidad y aceleración angulares 9.2. Rotación con aceleración angular constante 9.3. Relación entre cinemática lineal y angular 9.4. Energía en el movimiento rotacional 9.5. Teorema de los ejes paralelos 9.6. Cálculos de momento de inercia 10. Dinámica del movimiento rotacional 10.1. Torca 10.2. Torca y aceleración angular de un cuerpo rígido 10.3. Rotación de un cuerpo rígido sobre un eje móvil 10.4. Trabajo y potencia en movimiento rotacional 10.5. Momento angular 10.6. Conservación del momento angular 10.7. Giróscopos y precesión 11. Equilibrio y elasticidad 11.1. Condiciones del equilibrio 11.2. Centro de gravedad 11.3. Resolución de problemas de equilibrio de cuerpos rígidos 11.4. Esfuerzo, deformación y módulos de elasticidad 11.5. Elasticidad y plasticidad. 12. Gravitación 12.1. Ley de Newton de la gravitación
Primer semestre. Física I 6 12.2. Peso 12.3. Energía potencial gravitacional 12.4. Movimiento de satélites 12.5. Las leyes de Kepler y el movimiento de los planetas 12.6. Distribuciones esféricas de masa 12.7. Peso aparente y rotación terrestre 12.8. Agujeros negros METODOLOGÍA Acciones sugeridas para el docente: Evaluación diagnóstica inicial de los conocimientos previos de los participantes en Física I. Presentación del programa e introducción a la temática, situando los referentes teóricos. Exposición y discusión de los contenidos del curso. Organización de actividades para trabajo individual y en equipos. Elaboración de exámenes parciales. Utilizar presentaciones para visualizar y ampliar los contenidos abordados. Revisión y retroalimentación constante sobre la comprensión y habilidades de aprendizaje de los participantes. Evaluación final de los contenidos tratados en el curso. Uso de videos de experimentos de física. Acciones sugeridas para el docente-alumno: Lectura previa a las sesiones de clase. Reflexión escrita de cada uno de los temas del curso. Activación de conocimientos previos al iniciar sesiones de clase. Participación activa en cada una de las actividades.
Primer semestre. Física I 7 Resolución de problemas. Realización de exposiciones sobre temáticas del curso. Reflexión sobre las prácticas educativas para la enseñanza aprendizaje de la física en el bachillerato. EVALUACIÓN La evaluación que se plantea para el curso corresponde a la propuesta en el enfoque por competencias (de acuerdo a la RIEMS), considerando los tres elementos fundamentales del proceso didáctico: el instructor, las actividades de aprendizaje y los docentes-alumnos. Para la evaluación del instructor se diseñará una ficha de evaluación en donde los docentes-alumnos registren los juicios de valor respecto a: la pertinencia de las actividades y las acciones del instructor para conducir el curso. En lo referente a las actividades de aprendizaje se elaborarán rubricas y se realizará un registro del desarrollo individual y grupal. Con respecto a los docentes-alumnos hay dos aspectos que deben ser evaluados: Qué tanto saben hacer? En qué medida aplican lo que saben? Para este aspecto se han definido los conocimientos y habilidades del curso que todos los docentes-alumnos deben aprender. Se elaborará un portafolio físico y uno electrónico de evidencias con el avance de cada docente-alumno en el que se tomará en cuenta su trabajo individual, la resolución de problemas, su participación en las actividades propuestas, así como la elaboración del planteamiento de un problema educativo en la enseñanza de la física en el bachillerato. Evidencias de aprendizaje Criterios de desempeño Calificación y acreditación - Exámenes de unidad - Exámenes semanales de temática abordada Exámenes de unidad: Descripción correcta de los conceptos y 40 % Doce exámenes 10% Exámenes semanales
Primer semestre. Física I 8 - Exposición en clase - Resolución de problemas - Reportes de tareas - Reporte de planteamiento procedimientos de Física I; y solución correcta de problemas. Exámenes rápidos: de problema educativo Identificación de los en álgebra del conceptos importantes y bachillerato solución correcta ejercicios. Exposición en clases: Exposición clara de los conceptos relevantes, donde a la vez demuestre ir formando una perspectiva de la forma en que los contenidos de física están relacionados con la enseñanza de la física en el bachillerato. Resolución de problemas: La rúbrica para la resolución de problemas considera: 40% para el planteamiento del problema, 40% al procedimiento o estrategia de solución y 20% a la solución. 10% Exposiciones 20% Tareas 20% Reporte de planteamiento de problema educativo en la enseñanza de la física del bachillerato. Calificación mínima aprobatoria: 8.0
Primer semestre. Física I 9 Reportes de tarea: Elaboración de rubrica para reporte de tareas que considere: - La presentación (aspecto externo). - El contenido y la estructura de la tarea. -Procedimientos, tecnologías y argumentos de solución. -Originalidad de las soluciones y argumentos. -Solución correcta de todos los ejercicios y problemas de la tarea. Reporte de planteamiento de problema educativo en física I del bachillerato: Elaboración de rubrica para reportes de planteamiento de problema educativo que considere: Identificación de problemática de enseñanza o
Primer semestre. Física I 10 aprendizaje en algún tema de física del bachillerato y la argumentación coherente de la problemática, resaltando la importancia del conocimiento de la física. BIBLIOGRAFÍA Young, H.D. y Freedman, R.A. (2005). Física universitaria volumen 1. Pearson educación Resnick, R., Halliday, D., Krane K. (2003). Física volumen 1. CECSA Serway, R. A. John W., Jewett Jr., J.W. (2008). Física para ciencias e ingeniería con física moderna volumen 1. CENGAGE Learning. PERFIL DEL DOCENTE Nivel académico: Licenciatura en física y posgrado en el área de las ciencias exactas o educativas. Con actitudes de respeto y tolerancia a la diversidad de opiniones, propenso a la innovación y el ejercicio de una docencia de calidad. Dispuesto a ser evaluado en su desempeño como profesor.