PROGRAMA DE FÍSICA I
PRIMERA UNIDAD. ACERCA DE LA FÍSICA
Esta Unidad tiene carácter motivador, su propósito es despertar en el estudiante el interés por la física, darle la oportunidad de reconocer la
relación de la física con su cotidianeidad y saber el por qué de las cosas; que conozca algunos aspectos de la metodología que se utiliza en la
investigación y explicación de fenómenos físicos.
En la presentación de sistemas y fenómenos físicos no se profundizará en las explicaciones, dejando éstas para cuando se trate el tema
correspondiente. Se propiciará que los alumnos participen planteando preguntas sobre el sistema o fenómeno observado y que ellos mismos
propongan soluciones o respuestas que se pondrán a prueba, si la situación lo permite.
Se pretende que el estudiante perciba que un sistema en estudio es una parte del universo que se selecciona al investigar un fenómeno físico, y
que las magnitudes físicas son propiedades cuantificables que permiten describir y analizar a los sistemas para predecir sus cambios. Para que
tenga un entendimiento integral de la dinámica del curso, se debe hacer una descripción somera del modelo educativo del Colegio de Ciencias y
Humanidades, así como obtener acuerdos sobre actividades y evaluaciones que se desarrollarán durante el curso.
PROPÓSITOS
Al finalizar la Unidad, el alumno:
• Tendrá una visión introductoria y global de la física.
• Aumentará su capacidad de observación y descripción de algunos fenómenos físicos sencillos.
• Conocerá que los principales elementos de carácter metodológico en física son: el planteamiento de problemas y la elaboración y
contrastación experimental de hipótesis.
TIEMPO: 10 horas
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS TEMÁTICA
El alumno:
􀂃 Comprende las características del programa y del
curso y contribuirá al trabajo en un ambiente de
confianza.
􀂃 Presentación del curso, del programa y comentar
el papel del profesor y el del alumno, así como la
dinámica del curso y su evaluación.
􀂃 Presentación del curso.
􀂃 Relaciona la Física con la tecnología y la
sociedad.
􀂃 Describe diferentes sistemas y fenómenos físicos
e identificará las magnitudes físicas que permiten
una mejor descripción y estudio.
􀂃 Conoce elementos de la metodología
􀂃 Investigación y discusión sobre las características
de la física como parte de la ciencia y lluvia de
ideas sobre aspectos de su vida y de su
alrededor, donde se manifiesten principios o
fenómenos físicos.
􀂃 Se presentarán a los alumnos algunos sistemas
físicos para que los describan e indiquen los
elementos que lo conforman, los fenómenos que
en él ocurren y las magnitudes físicas
(constantes y variables) allí presentes.
􀂃 Cada equipo realizará una actividad donde
􀂃 Importancia de la física en la
naturaleza y en la vida
cotidiana (ciencia, tecnología y
sociedad).
􀂃 Sistemas físicos.
􀂃 Magnitudes y variables físicas.
􀂃 Elementos teóricos yexperimental que utiliza la física para explicar
fenómenos.
􀂃 Conoce algunos hechos relevantes del desarrollo
de la física y su relación con la tecnología y
sociedad.
identifique los elementos de la metodología de la
física y lo presentará al grupo para efectuar una
discusión grupal. Ej. Discusión de un video.
􀂃 Investigación documental sobre algún evento
trascendente en la historia de la física y
elaboración, en grupo, de una línea del tiempo.
Discusión de su investigación y argumentación
sobre su importancia.
experimentales de la
metodología de la física:
planteamiento de problemas,
formulación y prueba de
hipótesis y elaboración de
modelos.
􀂃 Ejemplos de hechos históricos
trascendentes de la física.SEGUNDA UNIDAD. FENÓMENOS MECÁNICOS
En esta Unidad se hace énfasis en la importancia de las interacciones mecánicas como una forma de acercarse a la interpretación del mundo que
nos rodea; se consideran dos ejes: la síntesis newtoniana y el concepto de energía como elementos integradores de la Física y de otras ramas de
la ciencia. Se pretende que el alumno vea en las Leyes de Newton y de la Gravitación Universal una síntesis de la mecánica que explica el
movimiento de los cuerpos.
Es importante que en el desarrollo de la Unidad se destaque que la mecánica se sustenta en principios fundamentales, productos de la
observación y la experimentación, así como su importancia en el desarrollo tecnológico y su impacto en la sociedad.
Los ejercicios que se presenten harán énfasis en el carácter físico de los fenómenos en situaciones reales. Se sugiere que el desarrollo de
proyectos de esta unidad sea dirigido a aspectos de aplicación tecnológica, con el apoyo y guía constante del profesor.
PROPÓSITOS
Al finalizar la Unidad, el alumno:
• Reconocerá la importancia de las interacciones en el estudio del movimiento.
• Conocerá las Leyes de Newton y de la Gravitación Universal.
• Conocerá y empleará adecuadamente los conceptos relativos a la descripción y explicación de algunos tipos de movimiento.
• Comprenderá que la energía permite la descripción del movimiento y sirve de eje en el estudio de los fenómenos físicos.
• Comprenderá que las Leyes de Newton y de La Gravitación Universal representan una primera síntesis en el estudio del movimiento y que
proporciona soporte a la física.
TIEMPO: 40 horas
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS TEMÁTICA
El alumno:
􀂃 Ejemplifica el principio de inercia, para ello
emplea adecuadamente los conceptos de
partícula, posición, desplazamiento, rapidez
media, inercia, sistema de referencia, velocidad y
aceleración, en una dimensión.
􀂃 Reconoce en un sistema las interacciones y las
fuerzas y aplicará el principio de superposición de
fuerzas de forma cualitativa.
􀂃 Asocia el MRU con la fuerza resultante igual a
cero y con la inercia, describe las características
del MRU a partir de sus observaciones,
mediciones y gráficas, y resuelve problemas
sencillos relativos al MRU.
􀂃 A partir de ejemplos de movimientos, los
alumnos, elaborarán gráficas cualitativas de
rapidez y desplazamiento en función del tiempo;
discusión sobre las gráficas y los conceptos de
inercia y sistemas de referencia: inerciales y no
inerciales.
􀂃 Discusión sobre diferentes ejemplos de
interacciones y fuerzas en un sistema y la
aplicación del principio de superposición.
􀂃 Actividades experimentales que le permitan, en
un sistema donde ΣF = 0, obtener datos,
construir gráficas, hacer interpolaciones y
extrapolaciones y describir las características del
MRU; presentación de los resultados en forma
oral, escrita y gráfica y resolución de ejercicios.
1. Primera Ley de Newton
􀂃 Inercia, sistema de referencia y
reposo.
􀂃 Interacciones y fuerzas, aspecto
cualitativo.
􀂃 Fuerza resultante cero, (vectores
desde un punto de vista
operativo, diferencia entre vector
y escalar), 1ª Ley de Newton y
Movimiento Rectilíneo Uniforme.Define operacionalmente el ímpetu y calcula el
ímpetu de algunos objetos.
􀂃 Investigación bibliográfica de los conceptos de
masa, ímpetu y principio de inercia. Ejercicios
para calcular el ímpetu de algunos objetos.
􀂃 Masa inercial e ímpetu.
􀂃 Comprende que fuerzas no equilibradas
producen cambio en el ímpetu de los objetos y
que ella se cuantifica con F = Δp/Δt.
􀂃 Elabora e interpreta gráficas de desplazamiento y
de rapidez en función del tiempo del movimiento
de objetos que se encuentran bajo la acción de
una fuerza constante que actúa en la misma
dirección de la velocidad. Describe las
características del MRUA y resuelve problemas
sencillos del MRUA.
􀂃 Enuncia diferencias y semejanzas entre el MRU y
el MRUA.
􀂃 Reconoce que la fuerza puede provocar cambios
en la dirección de la velocidad. Describe las
características del MCU, emplea
adecuadamente los conceptos relativos al MCU y
calcula la aceleración centrípeta y la fuerza sobre
la partícula.
􀂃 Emplea la Primera y Segunda Leyes de Newton
en la resolución de problemas sencillos y deduce,
para sistemas con masa constante, la fórmula
F = ma, a partir de F = Δp/Δt.
􀂃 Diseño y realización de experimentos donde se
muestre la relación entre la fuerza y el cambio de
ímpetu con respecto al tiempo.
􀂃 Actividad experimental que permita al alumno
obtener datos, construir gráficas, hacer
interpolaciones y extrapolaciones, donde muestre
que una fuerza constante no equilibrada produce
un MRUA y descripción de las características del
mismo.
􀂃 Discusión grupal sobre las diferencias entre el
MRU y el MRUA
􀂃 Actividad experimental para encontrar que el
MCU requiere de una fuerza central (en un cordel
atar una masa y girarla), encontrar algunas
relaciones entre magnitudes del MCU y
deducción algebraica de la relación matemática
entre la rapidez tangencial de una partícula en
MCU y su aceleración empleando un modelo
geométrico.
􀂃 Resolución de problemas relativos al MRU,
MRUA y MCU.
􀂃 Resolver ejercicios con las relaciones
F= Δp/Δt y F = ma
2. Segunda Ley de Newton
􀂃 Cambio del ímpetu y Segunda
Ley de Newton.
􀂃 Fuerza constante en la dirección
del movimiento y MRUA.
􀂃 Diferencias entre el MRU y el
MRUA.
􀂃 Fuerza constante con dirección
perpendicular al movimiento:
MCU.
􀂃 Resolución de problemas
relativos al MRU, MRUA y MCU.
􀂃 Identifica, en diversos sistemas, las fuerzas de
acción y reacción entre dos objetos que
interactúan.
􀂃 Enuncia el principio de conservación del ímpetu y
lo empleará para explicar sus observaciones
sobre choques y explosiones y para calcular la
velocidad de una de las partículas en dicho
fenómeno.
􀂃 Experimento o análisis de fotografía
estroboscópica sobre colisiones entre dos
partículas, para mostrar la conservación del
ímpetu y resolución de problemas relativos a
conservación del ímpetu.
􀂃 Discusión del el video “Las Leyes de Newton” de
la serie “El Universo Mecánico”.
3. Tercera Ley de Newton
􀂃 Tercera Ley de Newton.
􀂃 Conservación del ímpetu.Identifica a la fuerza gravitacional como una de las
fundamentales y la reconoce como la causa de la
caída libre y del movimiento celeste.
􀂃 Reconoce en las leyes de Newton y de la
Gravitación Universal una primera síntesis de la
mecánica.
􀂃 Investigación documental y discusión grupal
sobre la Gravitación Universal y su relación con el
movimiento de planetas y satélites.
􀂃 Presentación por parte del profesor de la Síntesis
Newtoniana y discusión grupal de la misma.
4. Gravitación Universal y
Síntesis newtoniana
􀂃 Interacción gravitacional y
movimiento de planetas, satélites
y cometas.
􀂃 Síntesis newtoniana.
􀂃 Asocia la interacción entre objetos con pro
􀂃 cesos de transferencia de energía y a éstos con
el trabajo, y resuelve ejercicios de cálculo de
energía mecánica, trabajo y fuerza que
interviene.
􀂃 Comprende los conceptos de energía cinética y
potencial y las calcula en diversos sistemas.
Calcula la energía mecánica total de un sistema y
aplica el principio de conservación de la energía
en el análisis de diferentes movimientos.
􀂃 Emplea el concepto de trabajo en la
cuantificación de la transferencia de energía.
􀂃 Conoce el concepto de potencia.
􀂃 Asocia el trabajo realizado por la fuerza de fricción
con un proceso disipativo.
􀂃 Investigación bibliográfica sobre el desarrollo
histórico del concepto de energía y discusión
sobre los conceptos de energía cinética y
potencial y sus expresiones matemáticas.
􀂃 Experimentos sobre la conservación de la
energía, discusión de ejemplos de transformación
y transferencia de energía y su conservación y
resolución de problemas de cinemática desde un
punto de vista energético.
􀂃 Contestar la pregunta: ¿Las máquinas simples se
emplean para realizar menos trabajo? y discusión
en equipo y grupal.
􀂃 Investigación de la potencia de algunas máquinas
y cálculo de potencia.
􀂃 Efectuará un ensayo sobre procesos disipativos:
¿La energía no se conserva?
5. Energía mecánica y trabajo
􀂃 Energía y tipos de energía:
o Energía cinética
o Energía potencial
􀂃 Conservación de la energía
mecánica.
􀂃 Trabajo y transferencia de
energía mecánica y potencia.
􀂃 Energía en procesos disipativos.TERCERA UNIDAD. FENÓMENOS TERMODINÁMICOS
En esta Unidad el alumno ampliará sus conocimientos sobre la energía y su conservación en los procesos que involucren calor y trabajo y
analizará los factores que determinan la eficiencia de dichos procesos.
La construcción de los conceptos de temperatura, equilibrio térmico, calor, cambios de fase, energía interna y sus incrementos por intercambios
de calor y trabajo y la conservación de la energía en los procesos termodinámicos, con la imposibilidad de convertir el 100% del calor en trabajo,
le permitirán relacionar los cambios de energía con la producción de trabajo mecánico en el hogar, la industria y el transporte, desarrollando así
una conciencia en cuanto al uso eficiente de la energía.
El alumno empleará las descripciones microscópicas para la mejor comprensión de algunos conceptos estudiados macroscópicamente, como
temperatura, presión, energía interna y cambios de estado.
El alumno desarrollará proyectos que pueden incluir la construcción de dispositivos de su interés, donde vincule conceptos o principios
desarrollados en de la Unidad, con su aplicación.
PROPÓSITOS
Al finalizar la Unidad, el alumno:
• Comprenderá los conceptos asociados con la termodinámica, mismos que le permitirán una explicación racional de fenómenos
termodinámicos de su entorno.
• Aplicará el principio de conservación de la energía en procesos termodinámicos.
• Comprenderá que los procesos útiles de transformación de la energía están asociados con fenómenos de disipación energética que implica
limitaciones en su aprovechamiento y por ello la importancia del uso racional de la energía.
• Conocerá la utilidad del empleo del modelo de partículas para la mejor comprensión de los fenómenos térmicos.
TIEMPO: 30 horas
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS TEMÁTICA
El alumno:
􀂃 Desarrolla actitudes positivas hacia el buen uso
de la energía y su aprovechamiento.
􀂃 Adquiere un panorama general de las fuentes
primarias de la energía, sus principales formas y
su uso.
􀂃 Discusión sobre uso de la energía y las
implicaciones en su empleo.
􀂃 Identificar las fuentes de energía y su
transformación y transferencia en diferentes
dispositivos, sobre todo los de uso doméstico.
1. Transformaciones y
transferencia de la energía
􀂃 Formas de energía.
􀂃 Fuentes primarias de energía.
􀂃 Consumo de energía per capita
y desarrollo social.Comprende los conceptos de equilibrio térmico,
temperatura y calor.
􀂃 Describe los cambios de temperatura producidos
por intercambio de energía, su relación con la
energía interna y emplea el modelo de partículas
para explicarlos.
􀂃 Utiliza el calor específico y latente para calcular
cambios en la energía transferida a un sistema.
􀂃 Identifica las formas del calor: conducción,
convección, radiación y conocerá algunas
situaciones prácticas.
􀂃 Presentación y discusión de un video o de
programa de simulación para asociar la
temperatura y la energía interna con la energía
cinética de las partículas.
􀂃 Investigación y discusión sobre el funcionamiento
de dispositivos térmicos, usando temperatura,
equilibrio térmico, energía interna y calor.
􀂃 Empleo del calorímetro para determinar el calor
especifico de alguna sustancia.
􀂃 Experiencia de cátedra sobre la lata colapsada.
􀂃 Discusión sobre la forma de transmisión de
energía térmica en la calefacción o en el aire
acondicionado.
2. Propiedades térmicas
􀂃 Calor.
􀂃 Equilibrio térmico, temperatura e
intercambio de energía interna.
􀂃 Calores específico y latente.
􀂃 Aplicaciones de las formas de
calor: conducción, convección,
radiación.
􀂃 Reconoce y ejemplifica las transformaciones de
la energía.
􀂃 Reconoce y analiza dos formas en la
transferencia de energía: trabajo y calor.
􀂃 Reconoce y ejemplifica la primera ley de la
termodinámica en procesos simples.
􀂃 Discusión sobre las diversas formas de
transformar la energía. Investigación documental
y discusión del experimento de Joule.
􀂃 Análisis de ejemplos de cambios de la energía
interna, a través de calor y trabajo.
􀂃 Aplicación de la primera ley de la termodinámica
en la resolución de problemas sencillos.
3. Primera Ley de la
Termodinámica
􀂃 Conservación de la Energía
􀂃 Cambios de energía interna por
calor y trabajo.
􀂃 Primera ley de la termodinámica.
􀂃 Conoce el principio de funcionamiento de una
máquina térmica.
􀂃 Analiza la transferencia de la energía por medio
del calor y el trabajo.
􀂃 Conoce las implicaciones de la segunda ley de
la termodinámica.
􀂃 Investigación documental sobre máquinas
térmicas y análisis del esquema general de las
máquinas térmicas para explicar sus
fundamentos teóricos.
􀂃 Construcción en equipo de una máquina térmica
y presentación ante el grupo: Herón, Savery,
bombas de presión de vapor y de succión, turbina
de vapor, lanchita de vapor, rueda de ligas.
􀂃 Explicación del funcionamiento del motor de
combustión interna con el modelo existente en los
laboratorios.
􀂃 Investigación y comparación de la eficiencia de
algunas máquinas térmicas y discusión grupal de
4. Segunda Ley de la
Termodinámica
􀂃 Máquinas térmicas y eficiencia
de máquinas ideales y reales.
􀂃 Esquema general de las
máquinas térmicas.
􀂃 Segunda ley de la
termodinámica.Relaciona la irreversibilidad de los procesos y su
relación con la entropía.
􀂃 Reconoce el impacto de la energía no
aprovechable como fuente de contaminación.
los enunciados de la segunda ley de la
termodinámica.
􀂃 Investigación documental sobre el concepto de
entropía, relacionada con la unidireccionalidad de
los procesos.
􀂃 Investigación sobre fuentes de contaminación y
su relación con el uso de la energía.
􀂃 Entropía. Concepto relacionado
con la irreversibilidad.
􀂃 Fenómenos térmicos y
contaminación.