COLEGIO DE BACHILLERES

SECRETARÍA GENERAL

DIRECCIÓN DE PLANEACIÓN ACADÉMICA

Física III

Teorías del Universo Físico

Cuarto Semestre HORAS: 3

CRÉDITOS: 5 CLAVE: 734

Febrero, 2012

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ÍNDICE

PÁGINA

Presentación 3

Ubicación de la asignatura 5

Intención de la materia y la asignatura 7

Enfoque 9

Bloque Temático I 10

Bloque Temático II 15

Créditos y Directorio 21-22

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PRESENTACIÓN El programa de estudios de la asignatura de Física III Teorías del universo físico tiene la finalidad de comunicar a los profesores sobre los aprendizajes que deberán lograr los estudiantes en relación con las competencias genéricas y disciplinares básicas establecidas en el perfil de egreso, y orientar las acciones didácticas acordes con un enfoque constructivista centrado en el aprendizaje. Es así que el programa se considera un instrumento de trabajo para el profesor, proporcionándole elementos para planear, operar y evaluar el curso, de conformidad con los principios del Marco Curricular Común y el Modelo Académico del Colegio de Bachilleres.

El programa de estudios se organiza de la manera siguiente: UBICACIÓN, proporciona información respecto al lugar que ocupa la materia y sus asignaturas en relación con el semestre, área de formación y campo de conocimiento respectivo. Asimismo, permite reconocer las competencias genéricas y disciplinares que se desarrollarán a lo largo de los cursos de Física. INTENCIONES DE MATERIA Y ASIGNATURA, señala los desempeños esperados al término de la materia y de la asignatura, en relación con las competencias genéricas y disciplinarias básicas establecidas en el perfil de egreso para el campo de conocimiento de Las Ciencias Experimentales-Naturales. ENFOQUE, informa los lineamientos pedagógicos y disciplinarios que subyacen a la organización de los bloques temáticos y a las estrategias de aprendizaje, enseñanza y evaluación, permitiendo dar sentido y orientación a dichos procesos. Estos lineamientos se derivan de las interrelaciones establecidas entre las competencias genéricas y las disciplinarias correspondientes al campo de conocimientos de Las Ciencias Experimentales-Naturales. BLOQUE TEMÁTICO

a) Propósito. Hace referencia a lo que debe saber, saber hacer y saber ser el estudiante al término del bloque temático en relación con las competencias disciplinarias y genéricas seleccionadas. Estos propósitos tienen un carácter normativo. b) Núcleo temático. El núcleo temático es la selección realizada de la disciplina. Hace referencia a los conceptos mínimos indispensables, las habilidades y procedimientos que deben ponerse en acción y las actitudes que se deben asumir para la ejecución de desempeño señalado en el propósito del bloque temático. c) Problemática situada. Se refieren a situaciones de la realidad que deben ser analizadas, explicadas o resueltas a través de los núcleos temáticos. Representan el contexto en el que se deberá desarrollar y demostrar el desempeño señalado en el propósito.

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d) Estrategias de enseñanza, aprendizaje y evaluación. Son orientaciones generales que establecen una secuencia didáctica para favorecer el aprendizaje de los estudiantes. Las estrategias se organizan considerando un enfoque constructivista centrado en el aprendizaje y las interrelaciones establecidas entre competencias genéricas y disciplinarias. Representan una sugerencia para apoyar a los profesores en la concreción de ambientes propicios para el aprendizaje de sus alumnos. e) Niveles de desempeño. Son descripciones concretas, objetivas y evaluables de la calidad o complejidad del desempeño del estudiante al término de un bloque temático. Cada nivel de desempeño incluye los indicadores establecidos en la rúbrica del bloque temático. La Rubrica hace referencia a los descriptores de desempeños congruentes con cada una de las competencias genéricas y disciplinares a desarrollar en el curso y permite a los docentes y alumnos valorar el desarrollo de cada competencia, así como definir acciones para su consolidación. f) Medios de recopilación de evidencias. Se refiere a la descripción de los productos que se podrán utilizar como evidencias para evaluar los aprendizajes de los estudiantes. Explicitan las características que deben cumplir en relación con los criterios y niveles de desempeño establecidos. g) Materiales de apoyo y fuentes de información. Incluyen una selección de materiales; físicos y virtuales, sugeridos para el logro de los aprendizajes señalados en el bloque temático.

En congruencia con los niveles de concreción curricular, establecidos en el Sistema Nacional de Bachillerato (Acuerdo 442) y el Modelo Académico institucional, las sugerencias de estrategias de enseñanza, aprendizaje y evaluación que se presentan en este documento serán adaptadas por los profesores de acuerdo con las condiciones de operación en el aula, por lo que se recomienda la lectura integral de todo el programa, particularmente de las competencias a desarrollar y sus concreciones en los propósitos de cada bloque temático.

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UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA La asignatura de Física III Teorías del universo físico está ubicada dentro del Área de Formación Básica, pertenece al Campo de las Ciencias Experimentales-Naturales y en conjunto con los otros campos disciplinarios, desarrolla las Competencias Genéricas y Disciplinares que permiten alcanzar el perfil del egresado. Estas competencias permitirán al egresado comprender el mundo e influir en él, capacitándolo para continuar aprendiendo de forma autónoma a lo largo de su vida y para desarrollar de manera armónica su personalidad. Las Competencias Disciplinares básicas del Campo de las Ciencias Experimentales-Naturales, están orientadas a que los estudiantes conozcan y apliquen los métodos y procedimientos de dichas ciencias para la resolución de problemas cotidianos y para la comprensión racional de su entorno y la toma de criterio propio ante su realidad. Este Campo de conocimiento en el área de formación básica está constituido por las siguientes materias: Geografía, Física, Biología, Ecología y Química. La materia de Física se constituye con las asignaturas: Física I Conceptos de la naturaleza ondulatoria, Física II Principios de la tecnología con fluidos y calor, y Física III Teorías del universo físico, que se imparten en segundo, tercer y cuarto semestre respectivamente. Carga horaria semanal: 3 horas. Créditos: 5.

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CAMPO 1º SEM. 2º SEM. 3º SEM. 4º SEM. 5º SEM. 6º SEM.

LENGUAJE Y

COMUNICACIÓN

Área de Formación Básica

Inglés I Reiniciando

Inglés II Socializando

Inglés III Levantando el vuelo

Inglés IV En pleno vuelo

Inglés V Nuestro mundo

Inglés VI La sociedad del

conocimiento

TIC I Recorriendo la autopista de la

información

TIC II Ofimática sinérgica

TIC III Relación e interpretación

de datos

TIC IV Los datos y sus interrelaciones

Área de Formación Específica Dominio Profesional: Físico-Matemáticas

TLR I Intención comunicativa

de los textos

TLR II Habilidades

comunicativas

Literatura I Literatura y comunicación

Literatura II Literatura y

comunicación integral Ingeniería Física I Ingeniería Física II

CIENCIAS

EXPERIMENTALES-

NATURALES

Geografía El mundo en que

vivimos

Física I Conceptos de la

naturaleza ondulatoria

Física II Principios de la

tecnología con fluidos y calor

Física III Teorías del universo

físico

Ciencia y Tecnología I Ciencia y Tecnología II

Biología I

La vida en la Tierra I Biología II

La vida en la Tierra II

Ecología El cuidado del

ambiente

Química I

Recursos naturales Química II

Nuevos materiales Química III

Química en la industria

MATEMÁTICAS Matemáticas I

Solución de problemas reales

Matemáticas II Distribuciones de frecuencias y sus

gráficas

Matemáticas III Representaciones

gráficas

Matemáticas IV El triángulo y sus

relaciones Matemáticas V Matemáticas VI

CIENCIAS SOCIALES

Historia I México: de la

Independencia al Porfiriato

Historia II México: de la

Revolución a la Globalización

ICS I Análisis de mi comunidad

ICS II Problemas sociales de mi comunidad

ESEM I Entorno y proyecto de

vida

ESEM II Conociendo el mundo

DESARROLLO HUMANO

Filosofía I Filosofía y construcción

de ciudadanía

Filosofía II Filosofía y formación

humana

Filosofía III Argumentación filosófica

Filosofía IV Problemas filosóficos

contemporáneos

Estética I Apreciación artística I

Estética II Apreciación artística II

Área de Formación Laboral Actividades físicas y

deportivas I Actividades físicas y

deportivas II

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INTENCIÓN DE LA MATERIA Y LA ASIGNATURA El propósito educativo del Colegio de Bachilleres para el Área Básica, está determinado por las competencias genéricas. En el Campo de las Ciencias Experimentales-Naturales la Materia de Física contribuye al logro de las competencias disciplinares. Las Competencias Genéricas y Disciplinares guardan una interrelación muy estrecha, de manera que las Competencias Genéricas: 4 Escucha, interpreta y emite mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados, 5 Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos, 6 Sustenta una postura personal sobre temas de interés y relevancia general, considerando otros puntos de vista de manera crítica y reflexiva y 7 Aprende por iniciativa e interés propio a lo largo de la vida, quedan subsumidas en las diez primeras Competencias Disciplinarias, a las que se suman; La Competencia 8 Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos, es un rasgo en el diseño de las estrategias didácticas. Las Competencias Genéricas; 2 Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros y 11 Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables, Se han considerado de gran valor formativo por lo que se integran a las diez Competencias Disciplinares seleccionadas. Estas trece Competencias conforman el diseño de la materia de Física. Así, la Interrelación entre competencias genéricas y disciplinares, orienta la Práctica Educativa para el programa de Física III con las siguientes; Competencias disciplinares: 1. Establece la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específicos. 2. Fundamenta opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, asumiendo consideraciones éticas. 3. Identifica problemas, formula preguntas de carácter científico y plantea las hipótesis necesarias para responderlas. 4. Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando

experimentos pertinentes. 5. Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones. 6. Valora las preconcepciones personales o comunes sobre diversos fenómenos naturales a partir de evidencias científicas. 7. Hace explícitas las nociones científicas que sustentan los procesos para la solución de problemas cotidianos. 8. Explica el funcionamiento de máquinas de uso común a partir de nociones científicas. 9. Diseña modelos o prototipos para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar principios científicos. 10. Relaciona las expresiones simbólicas de un fenómeno de la naturaleza y los rasgos observables a simple vista o mediante instrumentos o modelos

científicos. Y las competencias genéricas: 2. Es sensible al arte y participa en la apreciación e interpretación de sus expresiones en distintos géneros. 8. Participa y colabora de manera efectiva en equipos diversos. 11. Contribuye al desarrollo sustentable de manera crítica, con acciones responsables.

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Los Niveles de desempeño y las Competencias Las competencias disciplinares 1 y 2, así como las Genéricas 2, 8 y 11 son de corte actitudinal (saber ser). Las competencias disciplinares 3, 4 y 5 integran la metodología científica propia de esta disciplina (saber hacer). Las competencias disciplinares 6, 7, 8 y 9 se avocan a la evolución del constructo físico; de las preconcepciones del mundo físico a los conceptos, los principios, las leyes y las teorías físicas (saber), y a la aplicación de estos conocimientos en diferentes niveles de complejidad. La competencia disciplinar 10 está orientada al empleo de otras formas de lenguaje simbólico además del español. Las competencias disciplinares 2, 5 y 8, por su grado de integración representan, respectivamente, los tres grupos de saberes. La competencia 9 integra los tres grupos anteriores así como las competencias genéricas 4, 5, 6, 7 y 8. Los indicadores de los niveles de desempeño, por tanto; están determinados por las competencias disciplinares 2, 5, 8 y 9. La asignatura de Física III Teorías del universo Físico, desarrolla las competencias genéricas y disciplinares básicas, a través del estudio de problemáticas que facilitan la vinculación del mundo del estudiante con las significaciones producidas en el desarrollo y establecimiento de una teoría física como parte de la renovada cosmovisión del hombre, a través de la revisión de; la teoría electromagnética y la teoría de la mecánica clásica.

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ENFOQUE La Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS), establece una práctica educativa fundada en la concepción constructivista del aprendizaje. Los programas de las asignaturas de Física se estructuran considerando al aprendizaje, como el desarrollo de las competencias genéricas y disciplinares básicas durante la construcción y uso de los conocimientos físicos, a partir de un conjunto coordenado de problemas; la Problemática, vinculada al mundo del estudiante de manera que le permita mejorar la comprensión racional de su entorno y su actitud en la sociedad. En el esquema de estrategia didáctica para el programa de Física III Teorías del universo físico, la competencia disciplinar 1 determina la interrelación de la física con, la tecnología, la sociedad y el ambiente; problemas 2, 3 y 5. La competencia disciplinares 2 y la competencia genérica 8 son elementos generales del enfoque de trabajo y se desarrollan en todos los problemas. Las competencias disciplinares 3, 4 y 5 corresponden a la metodología de la Física y tienen expresión en la construcción de la solución de todos los problemas, aunque de manera enfática se concreta en el problema 2 y 3 y el proyecto de evaluación. La competencia disciplinar 6 se desarrolla al crear un conflicto cognitivo a partir del sentido común y así iniciar el bloque de aprendizaje con el problema 1. Las competencias disciplinares 7 y 8 determinan el sentido de aplicación de los conceptos desarrollados en diferentes contextos y niveles de manejo en los problemas 2, 3, 4, 5 y 6. La competencia disciplinar 9 está directamente implicada en el proyecto de evaluación. Finalmente la competencia disciplinar 10 se consolida en los problemas 4, 5 y 6. Las competencias genéricas 2 y 11 determinan los problemas 4 y 5. El esquema de la problemática se erige como el andamio didáctico para realizar la transferencia de las competencias genéricas y disciplinares a la estrategia didáctica, constituida por; la introducción, el desarrollo experimental, conceptual y simbólico, la aplicación sistemática y la evaluación del aprendizaje.

Problemática Competencias Disciplinares Genéricas

Introducción.

Problema 1 Física y sentido común. 2 6 G8

Desarrollo experimental, conceptual y simbólico.

Problema 2 Física y Tecnología. 1 2 3 4 5 7 8 G8

Problema 3 Física e Historia y Sociedad. 1 2 3 4 5 7 8 G8

Aplicación sistemática.

Problema 4 Física y Expresión Artística. 2 7 8 10 G2 G8

Problema 5 Física y Ambiente y Salud. 1 2 7 8 10 G11 G8

Problema 6 Física y Filosofía. 2 7 8 10 G8

Evaluación del aprendizaje.

Proyecto de evaluación. 2 3 4 5 7 8 9 10 G8

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BLOQUE TEMÁTICO I. La Teoría electromagnética. 24 horas.

Propósito: Al final de este bloque el estudiante será capaz de fundamentar opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, comunicar las conclusiones de sus investigaciones, explicar el funcionamiento de dispositivos de uso común y diseñar dispositivos para demostrar conceptos físicos, a partir de la construcción y aplicación de la Teoría electromagnética.

Núcleo Temático Teoría: Electromagnética. Leyes: Ley de Faraday, Ley de Ampere. Conceptos: campo eléctrico, corriente eléctrica, campo magnético, corriente inducida, Inducción electromagnética.

Problemática Problema 1 Física y sentido común. ¿Luz o electricidad? Problema 2 Física y Tecnología. Motores eléctricos. Problema 3 Física e Historia y Sociedad. Generadores de corriente eléctrica. Problema 4 Física y Expresión Artística. Bocinas y micrófonos. Problema 5 Física y Ambiente y Salud. Resonancia magnética. Problema 6 Física y Filosofía. De la magnetita al acelerador de partículas. Proyecto de evaluación. Generador de energía eléctrica.

Estrategias de aprendizaje, enseñanza y evaluación. Secuencias didácticas. Introducción. Problema 1 Física y sentido común. ¿Luz o electricidad? 3 horas. A partir de una serie de preguntas como: ¿por qué decimos que se fue la luz?, ¿cómo explicas el hecho de prender la luz? El alumno en plenaria debatirá sus ideas sobre la diferencia entre quedarse sin electricidad o sin luz; guiando al grupo hacia el concepto de carga eléctrica y campo eléctrico, llevando la idea hasta construir el concepto de corriente eléctrica. Experimento 1. Evidenciar la interacción entre cargas eléctricas y campo eléctrico, a través de péndulos de esferas de unicel o globos. Mencionar que la fuerza entre las cargas eléctricas se determina con la ley de Coulomb y la intensidad del campo eléctrico con la Ley de Gauss. Investigación 1. Realizar una investigación documental acerca de las diferencias entre carga eléctrica, corriente eléctrica y campo eléctrico. Producto 1. Elaborar un Mapa mental relacionando e integrando los conceptos de electricidad, luz, campo eléctrico y corriente eléctrica. Evidencias de aprendizaje. Producto 1. Desarrollo experimental, conceptual y simbólico. Problema 2 Física y Tecnología. Motores eléctricos. 3 horas. Experimento 2. Con la interacción de imanes, evidenciar el campo magnético y su interacción con otros campos magnéticos, Experimento 3. Se realiza el experimento de Oersted armando un circuito con un alambre enrollado en un clavo, una pila, un foco y un interruptor, y colocando una brújula, se observará cómo la aguja de la brújula se desvía al encender el circuito debido a que se genera un campo magnético al hacer circular una corriente eléctrica en el alambre.

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Investigación 2. Analizar el funcionamiento del motor eléctrico. Experimento 4. Armar un motor eléctrico sencillo con alambre magneto y una pila Ver sitios: Motor eléctrico casero http://www.youtube.com/watch?v=iCIRo-wUKVQ y http://www.youtube.com/watch?v=iG0pzGcy4xU&NR=1 Producto 2. Descripción conceptual del funcionamiento de un motor eléctrico con estator de imanes naturales, empleando la ley de Ampère. Evidencias de aprendizaje. Producto 2. Problema 3 Física e Historia y Sociedad. Generadores de corriente eléctrica. 3 horas. Experimento 5. Revisar el funcionamiento de un generador de corriente eléctrica, explicando el concepto de inducción electromagnética de acuerdo a la ley de Faraday. Investigación 3. Revisar el impacto en la sociedad en tres momentos históricos del desarrollo de los generadores de corriente eléctrica. Producto 3. Descripción conceptual del funcionamiento de un generador eléctrico. Evidencias de aprendizaje. Producto 3. Aplicación sistemática. Problema 4 Física y Expresión Artística. Bocinas y micrófonos. 3 horas. Investigación 4. Investigar el funcionamiento de una bocina y un micrófono. Las bocinas convierten la corriente eléctrica a onda sonora y el micrófono funciona en sentido inverso. Experimento 6. Observar el funcionamiento de una bocina, ¿qué la hace vibrar? ¿Cómo está estructurada? Producto 4. Con base en la ley de Faraday y Ampère explicar el funcionamiento de bocinas y micrófonos en dispositivos cotidianos como el teléfono, la televisión, el auto estéreo o algunos juguetes. Evidencias de aprendizaje. Producto 4. Problema 5 Física y Ambiente y Salud. Resonancia magnética. 3 horas. Investigación 5. Indagar la manera en que el estudio o diagnóstico médico se realiza con campos magnéticos. Ver sitio: http://www.ciberhabitat.gob.mx/hospital/rm/ Producto 5. Diagrama del funcionamiento de una máquina de resonancia magnética. Evidencias de aprendizaje. Producto 5. Problema 6 Física y Filosofía. De la magnetita al acelerador de partículas. 3 horas. Reflexionar acerca del carácter predictivo de una Teoría. Para el caso de la Teoría Electromagnética, ésta se adelantó a los avances tecnológicos, caso contrario a lo que ocurrió con el desarrollo de la Teoría de la Termodinámica. Investigación 6. Investigar el desarrollo del electromagnetismo con base en una línea de tiempo; desde, Michael Faraday (1791–1867), James Clerck Maxwell (1831–1879), Henrich Hertz (1857 – 1894). Producto 6. En equipos colaborativos realizar una línea de tiempo del desarrollo de la Teoría Electromagnética y los productos tecnológicos que de ésta

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han devenido. Evidencias de aprendizaje. Producto 6. Evaluación del aprendizaje. 1 hora. Proyecto de evaluación. Generador de corriente eléctrica. 5 horas. Construir un dispositivo que sea capaz de generar corriente eléctrica, con base en el principio de inducción magnética y utilizando alguna fuente de energía de fácil acceso en su entorno. ¿Es posible obtener energía eléctrica moviendo el motor de la licuadora con una bicicleta?

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Niveles de desempeño: Excelente, Bueno, Suficiente e Insuficiente. El estudiante muestra el dominio alcanzado de las competencias del bloque, al momento de aplicar la Teoría electromagnética, sus leyes y sus conceptos, en situaciones nuevas a las de la problemática situada pero correspondientes al núcleo temático, en alguno de los siguientes niveles de desempeño:

Evidencia Excelente Bueno Suficiente Insuficiente Peso

Actitud crítica.

Fundamenta opiniones, da interpretaciones propias, sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana.

Fundamenta opiniones, da interpretaciones literales sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana.

Fundamenta opiniones, da conexiones temáticas, sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana.

Fundamenta opiniones, da información sin relación, sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana.

30%

Investigación.

Experimento.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones de manera clara y con precisión conceptual.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones con precisión conceptual.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones de manera clara.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones de manera confusa.

30%

Manejo conceptual

Explica de manera clara y con precisión conceptual, a partir de conceptos físicos el funcionamiento de dispositivos de uso común.

Explica con precisión conceptual, a partir de conceptos físicos el funcionamiento de dispositivos de uso común.

Explica de manera clara, a partir de conceptos físicos el funcionamiento de dispositivos de uso común.

Explica de manera confusa, a partir de conceptos físicos el funcionamiento de dispositivos de uso común.

20%

Proyecto de evaluación.

Evidencia trabajo intelectual al diseñar modelos sencillos que operan adecuadamente, para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar teorías físicas.

Evidencia trabajo intelectual al diseñar modelos sencillos, aunque no operan adecuadamente, para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar teorías físicas.

No evidencia trabajo intelectual al diseña modelos sencillos, operan adecuadamente, para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar teorías físicas.

Presenta intentos no acabados del diseño de modelos.

20%

Medios de recopilación de evidencias. Debate Ensayo. Exposición. Investigación documental. Investigación experimental. Comentario. Reseña. Reporte. Esquema. Experimento. Examen. Mapa conceptual.

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Materiales de apoyo y fuentes de información Gamow, G. Biografía de la Física. Biblioteca General Salvat, España 1971. Este texto se sitúa en el nivel intermedio entre hechos y teoría de la ciencia física y la biografía de los hombres de ciencia. Este nivel intermedio se centra, principalmente, en dar a conocer lo que es la Física y su contribución a la explicitación de los sistemas que estudia. Holton, G. Introducción a los conceptos y teorías de las Ciencias Físicas. Reverté, España, 1979. La selección de tópicos de diversas áreas de la Física tiene como base la exposición del rumbo histórico que ha seguido el desarrollo de esta ciencia; de este modo, la revisión de teorías, experimentos, leyes, representaciones matemáticas de los fenómenos físicos y demás elementos que estructuran a la disciplina, se conjugan para dar un sentido didáctico a su enseñanza-aprendizaje. Asimismo, encontraremos en este texto problemas propios para ser resueltos por el alumno, básicamente en discusión en equipos. Tarásov, L, Tarásova. A. Preguntas y problemas de Física. Mir-Moscú, URSS, 1984. Los autores abordan el estudio de la Física a través de diálogos entre profesor y estudiantes, haciendo énfasis en los conceptos físicos, sin olvidar en algunos casos el rigorismo matemático. Es un libro recomendable para el profesor, sobre todo, en los temas de peso, caída libre y movimiento de los satélites y de los objetos. Hewitt, Paul G. Física conceptual, novena edición, Pearson educación, México, 2004. El libro da un enfoque conceptual la Física utilizando las expresiones matemáticas como un lenguaje sintético, haciendo énfasis en el desarrollo del pensamiento analítico. Contiene numerosos ejercicios. Algunos de los cuales son moderadamente sencillos y están diseñados para estimular la aplicación de la Física a situaciones de la vida diaria, otros exigen un considerable razonamiento crítico, algunos son cuantitativos e implican cálculos sencillos y directos que ayudarán a los estudiantes a captar las ideas físicas sin que requieran de mucha habilidad en el manejo del álgebra. Las deducciones matemáticas aparecen en pies de página o en los apéndices. Alvarenga, Máximo. Física General. Harla, México, 1983. En el texto se busca utilizar los conceptos de la Física en la explicación de las actividades experimentales, proponiendo para esto, ejemplos y problemas que se resuelven en el mismo libro de manera detallada. Desarrollo de leyes generales de la Física, con un lenguaje muy sencillo buscando recapitulaciones al finalizar cada tema con sus respectivas preguntas.

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BLOQUE TEMÁTICO II. La Teoría de la Mecánica Clásica. 27 horas.

Propósito: Al final de este bloque el estudiante será capaz de fundamentar opiniones sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana, comunicar las conclusiones de sus investigaciones, explicar el funcionamiento de dispositivos de uso común y diseñar dispositivos para demostrar conceptos físicos, a partir de la construcción y aplicación de la Teoría de la mecánica clásica.

Núcleo Temático Teoría de la mecánica clásica. Leyes: Primera Ley de Newton, Segunda Ley de Newton, Tercera Ley de Newton. Conceptos: masa, tiempo, desplazamiento, velocidad, aceleración, interacción, fuerza neta.

Problemática Problema 1 Física y sentido común. ¿Todos los cuerpos se mueven? Problema 2A Física y Tecnología. Los móviles más rápidos. Problema 2B Física y Tecnología. Centrifugadora Problema 3 Física y Filosofía. ¿Caen los objetos al mismo tiempo? Problema 4A Física e Historia y Sociedad. Eppur si move. Problema 4B Física e Historia y Sociedad. Péndulos. Problema 5 Física y Expresión Artística. Del arco a la cúpula. Problema 6A Física y Ambiente y Salud. Atleta de alto rendimiento. Problema 6B Física y Ambiente y Salud. Peralte de curvas. Proyecto de evaluación. Analizador de movimientos.

Estrategias de aprendizaje, enseñanza y evaluación. Secuencias didácticas. Introducción. Problema 1 Física y sentido común. ¿Todos los cuerpos se mueven? 3 horas. Se inicia con preguntas como: ¿la mesa del profesor se mueve? En plenaria el alumno aporta y debate sus ideas. En este primer acercamiento las respuestas conducirán a la necesidad de establecer marcos de referencia y a reconocer el origen de nuestra percepción del movimiento del sol y los demás cuerpos celestes (teoría geocéntrica del Universo). Se establece el vínculo entre el movimiento y el marco de referencia desde el cual se observa. Investigación 1. Documentar al menos tres enunciados de cada una de las leyes de Newton de textos impresos y del internet. Ver sitios: http://www.youtube.com/watch?v=Ipwxd-69od8&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=kSw2VViDauI&feature=related y http://www.youtube.com/watch?v=uMsQzowmNcY&feature=fvw Producto 1. Análisis semántico de los enunciados. Introducir el concepto de fuerza neta. Se recomienda el uso de mapas conceptuales, para la explicación e integración de ideas. Experimento 1. Realizar el análisis experimental de movimientos con velocidad constante, elaborar gráficas distancia contra tiempo, establecer la relación lineal entre estas variables y la significación de la pendiente de la gráfica, finalmente, establecer el modelo matemático v = d/t. Se presenta la primera ley y a partir de esta, los conceptos de reposo, movimiento rectilíneo con velocidad constante y fuerza neta = 0. Elaborar gráficas velocidad contra tiempo y establecer el área bajo la línea como el valor de la distancia.

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Producto 2. Análisis gráfico del experimento 1. Evidencias de aprendizaje. Producto 1 y producto 2. Desarrollo experimental, conceptual y simbólico. Problema 2A Física y Tecnología. Los móviles más rápidos. 3 horas. Investigación 2. El estudiante investigará las características cinemáticas y dinámicas de distintos medios de transporte: tren Mag-Lev, tren bala, lancha neumática, avión supersónico, cohete espacial. Destacar el concepto de fricción y diferenciar conceptos como velocidad promedio, velocidad instantánea, velocidad máxima y aceleración. Producto 3. Concepciones consensadas por escrito de los conceptos involucrados de la Investigación 2. Experimento 2. Se realizan diversas actividades sencillas como deslizar una moneda sobre la superficie de la mesa o el piso y observar que no cumple con la primera ley, conducir al grupo a determinar que la fuerza de fricción detiene a la moneda, por lo que en realidad la fuerza neta no es cero. Se presenta la segunda ley y, a partir de esta, se establecen los conceptos de fuerza neta ≠ 0, aceleración a = v/t, movimiento con aceleración constante y el modelo matemático a = F/m. Experimento 3. Analizar el movimiento horizontal de objetos con aceleración diferente de 0. Elaborar gráficas velocidad contra tiempo, estableciendo el área bajo la línea como el valor de la distancia; d = vt/2. Producto 4. Interpretación gráfica de los movimientos del experimento 3. Evidencias de aprendizaje. Producto 3 y producto 4. Problema 2B Física y Tecnología. Centrifugadora 3 horas. Experimento 4. Para dar cuenta del funcionamiento de una centrifugadora se pueden realizar diversas experiencias en una centrifugadora de laboratorio, para separar una mezcla de dos componentes cuyas densidades sean distintas., se describe la separación de la mezcla como resultado de la segunda ley de movimiento. Establecer que la fuerza neta sobre las moléculas de la sustancia contenida en la probeta de la centrifugadora ejerce un cambio en la dirección de sus velocidades y que este cambio de dirección es proporcional a sus masas. Producto 5. Texto de análisis dinámico del funcionamiento de una centrifugadora. Experimento 5. Se complementa el comportamiento de la centrifugadora, con la descripción cinemática del movimiento circular con velocidad angular constante. Analizar el movimiento circular de algunos objetos que se mueven en una trayectoria circular con velocidad angular constante. Establecer los conceptos de velocidad angular, desplazamiento angular, Elaborar gráficas desplazamiento angular contra tiempo, estableciendo que la pendiente de la recta es el valor de la velocidad angular. Producto 6. Interpretación gráfica de los movimientos del experimento 3. Evidencias de aprendizaje. Producto 5 y producto 6. Problema 3 Física y filosofía. ¿Caen los objetos al mismo tiempo? 3 horas. Se presenta la tercera ley por medio de conceptos como interacción y su representación en un diagrama de cuerpo libre. Experimento 6. Realizar experiencias de clase sobre el análisis cuantitativo de la tercera ley de Newton.

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Producto 7. Diagramas de cuerpo libre, con base en la interpretación de la tercera ley, de los sistemas del experimento 4. Experimento 7. Analizar el movimiento de objetos en caída libre y con movimiento parabólico, con base en diagramas de cuerpo libre y la elaboración de las gráficas velocidad contra tiempo, estableciendo el área bajo la línea como el valor de la distancia; d = vt/2. Producto 8. Interpretación gráfica de los movimientos del experimento 5. Investigación 3. El estudiante investigará las distintas concepciones elaboradas, sobre la caída de los cuerpos, por Aristóteles, Galileo y Newton. Elaborar una tabla comparativa que muestre las ideas de cada uno y sus argumentos a favor de estas. Producto 9. Tabla comparativa consensada de la investigación 3. Evidencias de aprendizaje. Producto 7, producto 8 y producto 9. Aplicación sistemática. Problema 4A Física e Historia y Sociedad. Eppur si move. 2 horas. A partir de las preguntas: ¿Cómo elaboró Newton el concepto de gravitación? ¿Sentado en un prado y viendo caer una manzana, o subiendo en hombros de gigantes para ver más lejos? Se revisa la construcción de la Física como una evolución debida a la contribución de muchos hombres en distintos tiempos. Investigación 4. El estudiante investigará y revisará videos y lecturas, para elaborar una línea del tiempo analizando las aportaciones científicas desde Copérnico hasta Newton (Tycho Brahe, Keppler, Galileo) para establecer la ley de gravitación universal. Ver sitios: http://personal.telefonica.terra.es/web/xgarciaf/heliocen/antiguo.htm http://personal.telefonica.terra.es/web/xgarciaf/heliocen/hipotesi.htm http://personal.telefonica.terra.es/web/xgarciaf/heliocen/tycho.htm http://www.phy6.org/stargaze/Mtimeln2.htm

Producto 10. Ensayo de la elaboración de la ley de gravitación universal a partir de la investigación 4. Evidencias de aprendizaje. Producto 10. Problema 4B Física e Historia y Sociedad. Péndulos. 2 horas. Investigación 5. El estudiante analiza el movimiento de un péndulo simple y uno cónico con base en el diagrama de fuerzas de cada uno de estos arreglos, para determinar la fuerza neta sobre cada uno ellos y su relación con la trayectoria curva que siguen. Producto 11. Diagramas de fuerzas y análisis de los movimientos. Evidencias de aprendizaje. Producto 11. Problema 5 Física y Expresión Artística. Del arco a la cúpula. 2 horas. A partir de las preguntas: ¿Cómo funcionan algunas estructuras arquitectónicas como el arco o la cúpula? Investigación 6. El estudiante investigará sobre el funcionamiento del arco y distintas cúpulas o domos, construidos desde la época romana (el panteón en Roma, la Basílica de San Pedro en el Vaticano, las catedrales de Santa Sofía, Florencia, etc.) así como los problemas a los que se enfrentaron los

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arquitectos e ingenieros para lograr construcciones que son un legado para la humanidad. A partir de la investigación de los estudiantes, se presenta la descomposición de vectores, su suma por el método del paralelogramo. Producto 12. Análisis escrito de las estructuras: arco y cúpula de la investigación 5. Evidencias de aprendizaje. Producto 12. Problema 6 Física y Ambiente y Salud. Atleta de alto rendimiento. 2 horas. Investigación 7. El estudiante investigará la preparación física que debe tener un atleta de alto rendimiento para competir en eventos como los Juegos Olímpicos. Revisión del Video: El Cuerpo Humano Una Máquina Fascinante o alguno otro que permita revisar la aplicación de las leyes de Newton en el funcionamiento del cuerpo. Producto 13. Ensayo acerca del funcionamiento de alguna parte del cuerpo humano con base en las leyes de Newton. Evidencias de aprendizaje. Producto 13. Problema 6B Física y Ambiente y Salud. Peralte de curvas. 2 horas. Investigación 8. El estudiante investiga cómo calcular el ángulo de peralte mínimo en una curva. El profesor enfatiza las consideraciones que se hacen al analizar el diagrama de fuerzas de un automóvil al tomar una curva con rapidez constante. Producto 14. Cálculo del ángulo. Evidencias de aprendizaje. Producto 14. Evaluación del aprendizaje. 1 hora. Proyecto de evaluación. Analizador de movimientos. 4 horas. Elaboración de un prototipo que permita analizar cinemática o dinámicamente algún tipo de movimiento.

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Niveles de desempeño: Excelente, Bueno, Suficiente e Insuficiente. El estudiante muestra el dominio alcanzado de las competencias del bloque, al momento de aplicar la Teoría de la mecánica clásica, sus leyes y sus conceptos, en situaciones nuevas a las de la problemática situada pero correspondientes al núcleo temático, en alguno de los siguientes niveles de desempeño:

Evidencia Excelente Bueno Suficiente Insuficiente Peso

Actitud crítica.

Fundamenta opiniones, da interpretaciones propias, sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana.

Fundamenta opiniones, da interpretaciones literales sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana.

Fundamenta opiniones, da conexiones temáticas, sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana.

Fundamenta opiniones, da información sin relación, sobre los impactos de la ciencia y la tecnología en su vida cotidiana.

30%

Investigación.

Experimento.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones de manera clara y con precisión conceptual.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones con precisión conceptual.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones de manera clara.

Contrasta los resultados obtenidos en una investigación o experimento con hipótesis previas y comunica sus conclusiones de manera confusa.

30%

Manejo conceptual

Explica de manera clara y con precisión conceptual, a partir de conceptos físicos el funcionamiento de dispositivos de uso común.

Explica con precisión conceptual, a partir de conceptos físicos el funcionamiento de dispositivos de uso común.

Explica de manera clara, a partir de conceptos físicos el funcionamiento de dispositivos de uso común.

Explica de manera confusa, a partir de conceptos físicos el funcionamiento de dispositivos de uso común.

20%

Proyecto de evaluación.

Evidencia trabajo intelectual al diseñar modelos sencillos que operan adecuadamente, para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar teorías físicas.

Evidencia trabajo intelectual al diseñar modelos sencillos, aunque no operan adecuadamente, para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar teorías físicas.

No evidencia trabajo intelectual al diseña modelos sencillos, operan adecuadamente, para resolver problemas, satisfacer necesidades o demostrar teorías físicas.

Presenta intentos no acabados del diseño de modelos.

20%

Medios de recopilación de evidencias. Debate Ensayo. Exposición. Investigación documental. Investigación experimental. Comentario. Reseña. Reporte. Esquema. Experimento. Examen. Mapa conceptual.

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Materiales de apoyo y fuentes de información Gamow, G. Biografía de la Física. Biblioteca General Salvat, España 1971. Este texto se sitúa en el nivel intermedio entre hechos y teoría de la ciencia física y la biografía de los hombres de ciencia. Este nivel intermedio se centra, principalmente, en dar a conocer lo que es la Física y su contribución a la explicitación de los sistemas que estudia. Bravo, Silvia. ¿Usted también es aristotélico? Instituto de Geofísica, UNAM, México, 1990. La autora aborda el estudio del movimiento a través del pensamiento del sentido común (aristotélico) para después mostrar el mismo estudio pero a partir del marco Newtoniano; haciendo énfasis en las Leyes de Newton y resaltando los errores que se cometen al guiarse únicamente por el sentido común. Asimismo, presenta una serie de ejercicios muy interesantes. Holton, G. Introducción a los conceptos y teorías de las Ciencias Físicas. Reverté, España, 1979. La selección de tópicos de diversas áreas de la Física tiene como base la exposición del rumbo histórico que ha seguido el desarrollo de esta ciencia; de este modo, la revisión de teorías, experimentos, leyes, representaciones matemáticas de los fenómenos físicos y demás elementos que estructuran a la disciplina, se conjugan para dar un sentido didáctico a su enseñanza-aprendizaje. Asimismo, encontraremos en este texto problemas propios para ser resueltos por el alumno, básicamente en discusión en equipos. Tarásov, L, Tarásova. A. Preguntas y problemas de Física. Mir-Moscú, URSS, 1984. Los autores abordan el estudio de la Física a través de diálogos entre profesor y estudiantes, haciendo énfasis en los conceptos físicos, sin olvidar en algunos casos el rigorismo matemático. Es un libro recomendable para el profesor, sobre todo, en los temas de peso, caída libre y movimiento de los satélites y de los objetos. Hewitt, Paul G. Física conceptual, novena edición. Pearson educación, Editores, México, 2004. El libro da un enfoque conceptual la Física utilizando las expresiones matemáticas como un lenguaje sintético, haciendo énfasis en el desarrollo del pensamiento analítico. Contiene numerosos ejercicios. Algunos de los cuales son moderadamente sencillos y están diseñados para estimular la aplicación de la Física a situaciones de la vida diaria, otros exigen un considerable razonamiento crítico, algunos son cuantitativos e implican cálculos sencillos y directos que ayudarán a los estudiantes a captar las ideas físicas sin que requieran de mucha habilidad en el manejo del álgebra. Las deducciones matemáticas aparecen en pies de página o en los apéndices.

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Créditos

El presente programa de estudios se realizó en grupo cooperativo, donde participaron: Coordinación Gerardo Emiliano Vázquez Leal. Docentes participantes María Concepción García Arana. Andrés Luévano Calvo. Silvia Páez Bahena. Miguel Ángel Rojas López. Gerardo Emiliano Vázquez Leal.

La versión 2012 del programa de estudios se realizó a cargo de: Gerardo Emiliano Vázquez Leal.

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Directorio

María Guadalupe Murguía Gutiérrez Directora General

Luis Miguel Samperio Sánchez Secretario General

Arturo Payán Riande Secretario de Servicios Institucionales

Araceli Ugalde Hernández Secretaria Administrativo

Carlos David Zarrabal Robert Coordinador Sectorial de la Zona Norte

Rafael Torres Jiménez Coordinador Sectorial de la Zona Centro

Elideé Echeverría Valencia Coordinadora Sectorial de la Zona Sur

Miguel Ángel Báez López Director de Planeación Académica

Martín López Barrera Director de Evaluación, Asuntos del Profesorado y Orientación Educativa

Rafael Velázquez Campos Subdirector de Planeación Curricular

María Guadalupe Coello Macías Jefa del Departamento de Análisis y Desarrollo Curricular

Raymundo Tadeo García Jefe del Departamento de Coordinación de Academias

Colegio de Bachilleres Rancho Vistahermosa 105. Ex Hacienda Coapa, Coyoacán. 04920. México, D.F. www.cbachilleres.edu.mx