a continuació se citen els objectius i continguts que es ... · web viewa l’hora de procedir a...

119
Programació d’aula Física II Batxillerat www.edebedigital.com - 1 -

Upload: others

Post on 22-Sep-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

www.edebedigital.com - 1 -

Page 2: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

A l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts i objectius terminals de la matèria, l’editorial Edebé ha aplicat una sèrie de criteris, de manera que permetin un ensenyament integrat.

Així, les seqüències d’aprenentatge estan organitzades segons els criteris següents:

Adequació. Tot contingut d’aprenentatge està íntimament lligat als coneixements previs de l’alumne/a.

Continuïtat. Els continguts es van assumint al llarg d’un curs, cicle o etapa.

Progressió. L’estudi en forma helicoïdal d’un contingut facilita la progressió. Els continguts, un cop assimilats, són represos constantment al llarg del procés educatiu, perquè no siguin oblidats. Uns cops se’n canvia la tipologia (per exemple, si s’han estudiat com a procediments, es reprenen com a valors); altres cops es reprenen com a continguts interdisciplinaris en altres àrees.

Interdisciplinarietat. Això suposa que els continguts apresos en una àrea serveixin per a avançar en d’altres i que els continguts corresponents a un eix vertebrador d’una àrea serveixin per a aprendre els continguts d’altres eixos vertebradors de la mateixa àrea, és a dir, que permetin donar unitat a l’aprenentatge entre diverses àrees.

Priorització. Es parteix sempre d’un contingut que actua com a eix organitzador i, al voltant seu, s’hi van integrant altres continguts.

Integració i equilibri. Els continguts seleccionats han de cobrir totes les capacitats que s’enuncien en els objectius i en els objectius terminals. Així mateix, es busquen l’harmonia i l’equilibri en el tractament de conceptes, procediments i valors. I, molt especialment, s’han de treballar els valors transversals.

Interrelació i globalització. A l’hora de programar, s’han tingut en compte els continguts que són comuns a dues o més àrees, de manera que, en ser abordats, se n’obtingui una visió completa. Així mateix, es presenten els continguts en el seu aspecte més general, per tal de poder analitzar els aspectes més concrets al llarg de les unitats didàctiques, fins a arribar a obtenir una visió global.

Amb tots aquests criteris, la matèria s’estructura en unitats i també se seqüencien els eixos vertebradors de la matèria, de manera que permetin un ensenyament integrat en ordre horitzontal, o bé possibilitin al professor/a el tractament d’un sol eix en ordre vertical.

www.edebedigital.com - 2 -

Page 3: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

PROGRAMACIÓ D'AULAFÍSICA II Batxillerat

Índex

Eines matemàtiques

Bloc I: Mecànica 1. Dinàmica de translació

2. Treball, potència i energia

3. Dinàmica dels sistemes de partícules

Bloc II: Ones 4. Moviments vibratoris

5. Moviment ondulatori

6. Fenòmens ondulatoris

7. La llum

Bloc III: Gravitació i electromagnetisme 8. Camps gravitatori i elèctric

9. Camp magnètic

10. Inducció electromagnètica

Bloc IV: Física moderna 11. Física quàntica

www.edebedigital.com - 3 -

Page 4: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Física II

A continuació s'esmenten els objectius i continguts que es treballen en el llibre de l'alumne. Sota el títol d'activitats es descriu i es justifica el recorregut d'aprenentatge proposat en la unitat.A més, es presenten una sèrie d'activitats com a proposta d'avaluació, que permeten de comprovar el grau de desenvolupament de les capacitats en els alumnes. Aquestes activitats d'avaluació:- Es poden dur a terme per escrit o oralment, de manera individual o col·lectiva..., segons el criteri del professor/a.- Inclouen propostes per a avaluar la resolució d'alguns exercicis i problemes del llibre, a causa de la importància dels procediments i els valors que es desenvolupen en resoldre'ls.- Són complementades amb l'autoavaluació que poden dur a terme els alumnes mitjançant els exercicis i problemes del final de cada unitat.

www.edebedigital.com - 4 -

Page 5: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Eines matemàtiques

ObjectiusReconèixer les raons trigonomètriques d'un angle i les relacions existents entre les raons trigonomètriques de diferents angles: complementaris, suplementaris, oposats...Transformar sumes de raons trigonomètriques en multiplicacions.Operar amb vectors lliures.Conèixer la definició del producte escalar, la seva expressió analítica, la seva interpretació geomètrica i les seves propietats.Aplicar el producte escalar per tal d’obtenir el mòdul d'un vector i l'angle entre dos vectors.Conèixer la definició del producte vectorial, la seva expressió analítica, la seva interpretació geomètrica i les seves propietats.Aplicar el producte vectorial per tal de calcular el moment d'un vector respecte d’un punt, el moment d'un vector respecte d’un eix, un vector perpendicular a dos de donats i l'àrea d'un paral·lelogram o d'un triangle.Conèixer la definició de derivada d'una funció, derivar les principals funcions i conèixer les regles per a derivar les funcions suma, producte, quocient... i per a derivar les funcions vectorials respecte d’un escalar.Conèixer què són les integrals definides i indefinides i saber resoldre-les en el cas de funcions senzilles com les polinòmiques, les trigonomètriques...Valorar la importància de fer servir un mètode general en la resolució de problemes.

ContingutsConceptes Raons trigonomètriques. Vector lliure. Producte escalar i producte vectorial. Derivada d'una funció en un punt. Funció derivada. Funció primitiva. Integral indefinida. Integral definida.

ProcedimentsExpressió i determinació de les raons trigonomètriques d'un angle i relació entre les raons trigonomètriques d'angles complementaris, suplementaris, oposats... Operacions amb vectors lliures. Expressió del producte escalar de vectors i determinació del mòdul d'un vector i de l'angle entre

www.edebedigital.com - 5 -

Page 6: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

dos vectors. Expressió del producte vectorial de dos vectors i determinació del moment d'un vector respecte d’un punt i respecte d’un eix, del vector perpendicular a dos de donats i de l'àrea d'un paral·lelogram o d'un triangle. Càlcul de les funcions derivades de les principals funcions per a la física: la polinòmica, la logarítmica, l'exponencial i les trigonomètriques. Càlcul de la derivada de la funció suma, de la multiplicació d'una constant per una funció, de les funcions producte i quocient, de la funció composta i d'una funció vectorial respecte d’un escalar. Determinació d'integrals indefinides i d'integrals definides.

Actituds, valors i normes Valoració de la importància d'utilitzar un mètode general en la resolució de problemes.Valoració de la necessitat d'efectuar càlculs matemàtics per a treballar en física. Valoració de l'àmplia aplicació de les eines matemàtiques en l'estudi de la física. Reconeixement de la influència de l'estudi de la física en el desenvolupament de branques molt diverses de les matemàtiques.

ActivitatsAquestes pàgines introductòries pretenen que l'alumne/a repassi una sèrie de conceptes i operacions matemàtiques necessàries en aquest curs de Física. El professor/a pot fer-ne ús i/o fer-hi referència en iniciar el curs, o bé al llarg del curs, segons el que consideri més adequat.Els Objectius (pàg. 4) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l'alumne/a sàpiga què haurà d’aprendre.L'Esquema de la unitat (pàg. 4) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en el desenvolupament dels diversos continguts.

1. Trigonometria (pàg. 5 i 6)Es repassen les definicions de les raons trigonomètriques d'un angle, juntament amb els signes que tenen en els diversos quadrants. També es repassen les relacions existents entre les diverses raons trigonomètriques d'un mateix angle i les existents entre les dels angles complementaris, suplementaris, oposats...L'exemple 1 proposa reduir al primer gir un angle d’unes quantes voltes i calcular-ne les raons trigonomètriques.Finalment, es recorda la manera de transformar sumes de sinus i cosinus en multiplicacions i es mostren les característiques de les funcions trigonomètriques sinus i cosinus.

www.edebedigital.com - 6 -

Page 7: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

2. Càlcul vectorial (pàg. 7 a 12)Es repassen les característiques d'un vector i les operacions que es poden realitzar amb els vectors: suma, multiplicació d'un escalar per un vector, producte escalar i producte vectorial de vectors.Els exemples 2 a 8 es proposen per tal de refermar els continguts anteriors.La utilitat del càlcul vectorial en física és enorme, pel fet que moltes magnituds físiques tenen caràcter vectorial. De fet, el desenvolupament d'aquesta part de les matemàtiques es deu a la necessitat, sorgida en física, d'operar amb les forces. A més de les forces, en física s'utilitzen moltes altres magnituds vectorials.

3. Càlcul diferencial (pàg. 13 i 14)En aquest apartat es repassa el concepte de derivada i la seva relació amb la variació del valor d'una funció en un punt. En uns quadres esquemàtics queden determinades les derivades de les principals funcions que apareixen en l'estudi d'aquest curs de Física.Els exemples 9 a 12 es proposen per tal de refermar els continguts d'aquest apartat.Ja des del començament, en la cinemàtica, ens trobarem amb la necessitat de treballar amb derivades per tal d’esbrinar velocitats i acceleracions.

4. Càlcul integral (pàg. 15 i 16)Es repassa l'operació d'integració i, mitjançant un quadre, es determinen les integrals de les funcions que podem trobar en l'estudi de la física d'aquest curs. Les integrals que es repassen són tant indefinides com definides, així com integrals de funcions vectorials.Es proposen els exemples 13 a 15 per tal de refermar els continguts d'aquest apartat.La necessitat d'efectuar integrals la trobem en física en els mateixos llocs que la derivació, però per a efectuar càlculs inversos.

5. Resolució de problemes (pàg. 17)En l'últim apartat es presenten els passos que s'han de seguir en la resolució de problemes. És molt convenient acostumar l'alumnat a seguir un ordre en la comprensió de l'enunciat del problema, la planificació de la resolució, l'execució i la revisió del resultat.L'alumne/a sovint treballa d'una manera incompleta la resolució dels problemes, però se li ha de fer veure que certs passos que eludeix l’ajudaran enormement en l'èxit de la seva tasca.

www.edebedigital.com - 7 -

Page 8: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

AvaluacióL'avaluació de les capacitats d'aquest tema s'anirà efectuant al llarg del curs, ja que el professor/a valorarà en els exercicis pràctics dels temes successius tant la part conceptual com de procediments, en la qual intervenen en bona mesura els coneixements matemàtics repassats en aquesta introducció.

www.edebedigital.com - 8 -

Page 9: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

BLOC I. MECÀNICA

Unitat 1. Dinàmica de translació

ObjectiusComprendre la necessitat d’un sistema de referència per a descriure un moviment.Entendre què és la trajectòria d’un mòbil i saber què indica el vector de posició d’un mòbil.Distingir entre vector desplaçament, recorregut i distància recorreguda.Distingir entre la trajectòria d’un mòbil i l’equació del seu moviment.Saber què són el vector velocitat mitjana i el vector velocitat instantània, i també el vector acceleració mitjana i el vector acceleració instantània.Conèixer els components intrínsecs de l’acceleració, i també el significat físic i la utilitat de cadascun.Deduir la velocitat i l’acceleració instantànies a partir de l’equació del vector de posició o equació del moviment.Deduir la velocitat instantània i el vector de posició d’un mòbil o equació del moviment a partir de l’expressió de la seva acceleració.Treballar amb moviments rectilinis uniformes i uniformement accelerats.Compondre moviments rectilinis de diversos tipus per tal d’estudiar moviments més complexos.Treballar amb els moviments circulars uniformes i uniformement accelerats.Aplicar les lleis de Newton a la resolució de problemes de dinàmica.Valorar la importància de circular prudentment per la carretera, respectant els límits de velocitat establerts.Valorar la necessitat de fer un ús correcte d’eines matemàtiques, com també d’utilitzar el mètode general de resolució de problemes.

Continguts

ConceptesSistema de referència, trajectòria, vector de posició, vector desplaçament i equació del moviment.Velocitat mitjana i instantània i acceleració mitjana i instantània.Components intrínseques de l’acceleració.Moviments rectilinis uniforme i uniformement accelerat.Moviment vertical dels cossos.Composició de moviments. Moviment parabòlic i horitzontal.Moviment circular.

www.edebedigital.com - 9 -

Page 10: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Lleis de Newton.Quantitat de moviment i teorema de conservació de la quantitat de moviment.

ProcedimentsDeterminació dels vectors velocitat mitjana i velocitat instantània i dels vectors acceleració mitjana i acceleració instantània a partir del vector de posició.Expressió dels components intrínsecs de l’acceleració.Deducció de la velocitat i del vector de posició del mòbil a partir de la seva acceleració.Aplicació de les equacions de l’MRU i de l’MRUA en la resolució de problemes.Resolució de problemes de moviment vertical dels cossos i de composició de moviments rectilinis.Aplicació de les expressions del moviment circular i de les magnituds angulars.Resolució de problemes de dinàmica del moviment rectilini mitjançant les lleis de Newton.Resolució de problemes de cossos enllaçats mitjançant les lleis de Newton.Resolució de problemes de dinàmica del moviment circular mitjançant les lleis de Newton.

Actituds, valors i normesValoració de la necessitat d’extremar la prudència en la conducció, respectant els límits de velocitat.Apreciació de la influència negativa de les males condicions climatològiques en la circulació.Valoració de la necessitat d’aplicar les eines matemàtiques en l’estudi de la física.Valoració de la importància d’utilitzar un mètode general en la resolució d’exercicis.Reconeixement de la utilitat de les lleis de la física en la interpretació de fenòmens de l’entorn.

Activitats

• Els Objectius (pàg. 20) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a tingui una idea general del que haurà d’aprendre. En aquest cas es tracta d’un repàs, amb alguna ampliació, de l’estudi dels moviments i les forces que es va efectuar el curs passat. L’ampliació ve com a conseqüència del bagatge més gran d’eines que té l’alumne/a en aquest curs (coneixement del càlcul de derivades i del càlcul integral).• L’Esquema de la unitat (pàg. 21) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar els diferents continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a pugui saber en quina part de la unitat es troba.• La Preparació de la unitat (pàg. 21) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:

www.edebedigital.com - 10 -

Page 11: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

-Es recorden les forces que constantment apareixen en la vida diària i, per tant, en els problemes: la resultant, la normal, el fregament (estàtic i dinàmic) i el pes.-Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment i que s’usaran en aquesta unitat: explicar la diferència entre magnituds escalars i vectorials, calcular derivades de funcions polinòmiques, distingir entre velocitat i rapidesa, escriure les equacions de diversos tipus de moviments, representar gràficament un sistema de forces i trobar-ne la resultant i efectuar sumes de vectors i multiplicacions d’un vector per un escalar.• En la unitat podem distingir-hi dos grans apartats: Descripció del moviment i Causes del moviment.

1. Descripció del moviment (pàg. 22 a 31)Es comença repassant les Magnituds del moviment. Es recorda la relativitat del moviment i la necessitat d’un sistema de referència; es repassen els conceptes que s’han estudiat en el curs anterior: trajectòria, vector de posició, vector desplaçament i equació del moviment.Els exemples 1 i 2 proposen de treballar els conceptes comentats i els d’equació de la trajectòria i distància recorreguda. Els exercicis de la pàgina 23 serveixen per a consolidar la comprensió d’aquests conceptes.Després es repassen i s’amplien els conceptes de vector velocitat mitjana i velocitat instantània i de vector acceleració mitjana i acceleració instantània. Cal fer pràctiques amb el càlcul d’aquests vectors per a apreciar les diferències entre ells, les unitats respectives, la diferent forma de calcular-los i la manera d’efectuar derivades de vectors. Els exemples 3 i 4 proposen de calcular aquestes magnituds en diferents casos.Més endavant es defineixen i es donen les expressions de les components intrínseques de l’acceleració. Pel que fa al càlcul de les dues components de l’acceleració, és important remarcar també a l’alumne/a que totes dues utilitzen el mòdul del vector velocitat. L’exemple 5 ajuda a comprendre-ho.Tot seguit es pretén que l’alumne/a comprengui com, a partir del vector acceleració, calculem el vector velocitat integrant l’acceleració i com calculem el vector de posició integrant la velocitat. En l’exemple 6 es veu com, a més d’integrar, cal conèixer el vector velocitat i el vector de posició per a un instant determinat, amb l’objectiu de poder conèixer les constants d’integració. Els exercicis de la pàgina 25 serveixen per a consolidar els coneixements generals sobre el moviment analitzats fins aquí.A continuació, en l’apartat Estudi d’alguns moviments, es recorden les característiques del moviment rectilini uniforme (MRU) i del moviment rectilini uniformement accelerat (MRUA), les seves equacions i les seves gràfiques. En l’exemple 7 es treballen els moviments MRU i MRUA horitzontal. Pel que fa al moviment vertical dels cossos, es treballa en els exemples 8 i 9. Els

www.edebedigital.com - 11 -

Page 12: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

exercicis de la pàgina 27 serveixen per a consolidar els coneixements adquirits sobre els moviments rectilinis.Posteriorment s’analitza la composició de moviments. Pel que fa al moviment parabòlic, com que és una composició d’un MRUA vertical i un MRU horitzontal, serveixen per a l’eix vertical les mateixes indicacions anteriors. En els exemples 10 i 11, l’alumne/a pot veure-hi que no convé memoritzar cap resultat final en forma de fórmula, ja que no li serviria més que per a un cas particular. A més, si memoritza fórmules finals no desenvolupa el raonament dels exercicis i no estarà preparat per a respondre un tipus diferents de preguntes sobre el mateix exercici o sobre un altre de diferent. Els exercicis de la pàgina 29 serveixen per a consolidar els coneixements adquirits sobre la composició de moviments.Finalment, aquest apartat fa un repàs de les expressions i relacions pròpies del moviment circular. L’esquema adient d’estudi és el del text: definició de les magnituds angulars en primer lloc, i després anàlisi de les característiques pròpies dels dos moviments circulars més senzills, l’MCU i l’MCUA, mostrant el paral·lelisme amb les de l’MRU i l’MRUA. Es treballen aquests moviments en els exemples 12 (MCU) i 13 (MCUA) i en els exercicis de la pàgina 31.

2. Causes del moviment (pàg. 32 a 37) L’apartat comença amb el repàs de les lleis de la dinàmica o lleis de Newton. S’hi recullen tots els efectes de les forces. Els exemples 14, 15 i 16 corresponen, respectivament, a la primera, segona i tercera lleis de Newton.Finalment, en Aplicacions de les lleis de Newton es mostren exemples teòrics i pràctics de la manera com s’ha de raonar per a determinar quin moviment tindrà un objecte o conjunt d’objectes enllaçats, sobre els quals actuen forces que coneixem o podem conèixer. Els exemples 17 a 23 i els exercicis de les pàgines 35 a 37 il·lustren la manera d’aplicar les lleis de Newton.

• En l’apartat Física i societat (pàg. 38) es treballen continguts referents a l’educació viària:-Es recorda la necessitat d’adaptar la velocitat d’un automòbil de manera que permeti al conductor d’aturar el vehicle dins de la distància de seguretat.-Es recorda també l’ajut que representen per al conductor els senyals de trànsit que indiquen límit de velocitat.-Es fa veure la relació que hi ha entre el límit de velocitat i el tipus de carretera i la classe de vehicle amb què es circula.-Es compara l’impacte d’un xoc en carretera a diverses velocitats amb el de la caiguda en vertical des d’altures diferents.• En el Resum (pàg. 39) es presenta una taula organitzada segons les seqüències d’aprenentatge

www.edebedigital.com - 12 -

Page 13: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

amb les magnituds, definicions i expressions matemàtiques que han aparegut en aquesta unitat. La seva finalitat és que l’alumne/a repassi, consolidi i interioritzi els conceptes i les fórmules que han aparegut al llarg de la unitat.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 40 i 41) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre a raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: tir horitzontal, revolt sense peraltar i revolt peraltat.• En els Exercicis i problemes (pàg. 42 i 43) s’inclouen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:-Pensa i resol: són qüestions variades i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons la seqüència de la unitat i de menys a més dificultat-Prepara’t a fons: proposa problemes d’una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de complexitat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 43): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Prenent l’exemple 11, comprovar si, en la seva resolució, s’han seguit els passos recomanats per a la resolució de problemes, com ara anotar les dades, fer un diagrama per a visualitzar l’enunciat sempre que sigui possible, plantejar les lleis físiques que es compleixen i que, per tant, s’utilitzaran, comprovar unitats, repassar càlculs i analitzar els resultats.Determinar el vector de posició en un instant determinat, el vector desplaçament entre dos instants determinats, les velocitats mitjana i instantània i les acceleracions mitjana i instantània d’un mòbil del qual es dóna l’equació de moviment. (L’exercici 6 de la pàgina 25 és d’aquest tipus.)Calcular el punt d’encontre de dos mòbils que es desplacen en vertical, si han començat els seus moviments en instants diferents.Donat un objecte que es llança des d’una determinada altura diferent de zero i amb un angle de 0, o de 30 positius o negatius, trobar: a) l’altura màxima; b) l’abast màxim; c) el temps que és a l’aire; d) la velocitat final i la velocitat en un punt del camí. (L’exercici 12 de la pàgina 29 i el 2 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Determinar en un problema de moviment circular les velocitats angular i lineal d’un cert punt en

www.edebedigital.com - 13 -

Page 14: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

un instant, l’angle girat, el nombre de voltes efectuades i les components intrínseques de l’acceleració. (Els exercicis 13 i 14 de la pàgina 31 i l’exercici 3 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Explicar el contingut de les tres lleis de Newton, posant exemples de cadascuna.Explicar les característiques principals de les forces d’acció i reacció i dibuixar-les en el cas de diverses forces com el pes, la normal...Analitzar el moviment d’un objecte que es troba sobre un pla inclinat, tant en el cas que pugi pel pla com en el cas que hi baixi. (L’exercici 6 de Comprova el que has après és d’aquest tipus.)Determinar l’acceleració i el sentit del moviment d’un sistema de dos blocs units per una corda que es troben cadascun en un pla inclinat diferent, amb els corresponents coeficients de fregament. Calcular també la tensió de la corda que els uneix.Determinar en un problema de moviment circular sobre una superfície horitzontal la velocitat lineal en un cert instant i les components intrínseques de l’acceleració. (L’exercici 7 de Comprova el que has après és d’aquest tipus.)Trobar velocitats màximes de vehicles en prendre revolts peraltats o sense peraltar. (L’exercici 54 de la pàgina 43 és d’aquest tipus.)Trobar la velocitat amb què gira la bola d’un pèndol cònic sabent l’angle que forma el fil amb la vertical. Trobar també la tensió del fil si coneixem, a més, la massa de la bola.

www.edebedigital.com - 14 -

Page 15: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Unitat 2.Treball, potència i energia

Objectius

Comprendre la definició general de treball i saber-la aplicar per tal de calcular el treball, tant en els casos de força constant com en els de força variable.Entendre el significat físic de potència mitjana, com també de potència instantània, i saber-les calcular.Conèixer la relació entre el treball i l’increment de l’energia cinètica.Identificar l’energia cinètica com l’energia associada al moviment d’un cos i saber-la calcular.Conèixer la relació entre el treball de les forces conservatives i la variació d’energia potencial.Aprendre les expressions de l’energia potencial gravitatòria i elàstica, i saber-les aplicar en la resolució d’exercicis.Comprendre el significat del teorema de la conservació de l’energia mecànica i saber-lo aplicar en la resolució de problemes.Entendre com varia l’energia mecànica associada a un cos en cas que existeixi fregament.Avaluar l’energia perduda per fregament.Conèixer la importància del concepte d’energia en la mecànica relativista i en la quàntica.Avaluar la transformació de massa en energia i el procés contrari.Calcular energies i longituds d’ona associades a radiacions i a partícules.Valorar la problemàtica associada a les fonts d’energia no renovables.

Continguts

ConceptesTreball realitzat per una força constant, per una força variable i per la força resultant.Potència mitjana i potència instantània.Definicions d’energia i energia cinètica.Relació entre treball i energia cinètica.Energia associada a les forces conservatives: energies potencials elàstica i gravitatòria.Relació entre el treball de les forces conservatives i l’energia potencial.Principi de conservació de l’energia mecànica.Forces no conservatives i variació de l’energia mecànica.Equivalència entre massa i energia en la teoria de la relativitat.Energia i física quàntica.

www.edebedigital.com - 15 -

Page 16: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Fonts d'energia.

ProcedimentsCàlcul del treball realitzat per forces constants i variables.Determinació del treball realitzat per la força resultant.Càlcul de potències mitjanes i instantànies.Determinació de les relacions entre el treball de diferents classes de forces i els tipus d’energia.Deducció de les expressions de les energies potencials elàstica i gravitatòria.Càlcul d’energies cinètiques, potencials i mecàniques.Càlcul del treball de les forces de fregament.Aplicació del teorema de conservació de l’energia mecànica.Aplicació de l’equació relativista de l’equivalència entre massa i energia.

Actituds, valors i normesReconeixement de la utilitat del teorema de conservació de l’energia mecànica en la resolució de problemes.Prendre consciència de la necessitat de protegir el medi ambient i de la conveniència de l'ús de les fonts d'energia renovables enfront de les no renovables.

Activitats

• Els Objectius (pàg. 44) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a tingui una idea general del que aprendrà.• L’Esquema de la unitat (pàg. 45) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar els diversos continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a reconegui en tot moment les diferents seqüències de l’aprenentatge.• La Preparació de la unitat (pàg. 45) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:-Es recorden els conceptes i les expressions matemàtiques de la força resultant, el treball d’una força, els signes possibles del treball, la llei de Hooke i el pes.-Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment i que s’usaran en aquesta unitat: calcular la resultant d’un sistema de forces, posar exemples de treball motor, treball resistent i treball nul, calcular la força necessària per a allargar una molla i trobar el pes d’una massa a prop de la superfície terrestre.

www.edebedigital.com - 16 -

Page 17: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

• En la unitat podem distingir-hi tres grans apartats: Treball, Potència i Energia.

1. Treball (pàg. 46 i 47)La unitat comença analitzant el concepte físic de treball realitzat sobre un cos, que depèn tant de les forces que hi actuen com de la distància que recorre el cos. S’analitzen els tres casos següents: Treball efectuat per una força constant, Treball efectuat per una força variable i Treball efectuat per la força resultant. Es veu la diferència entre ells i es defineix la unitat del Sistema Internacional en què es mesuren, que és la mateixa que la unitat en què es mesuren les diverses formes d’energia, el joule.En els exemples 1 i 2 es posa en pràctica el càlcul del treball d’una força variable i de diferents forces constants, com també de la seva resultant.Els exercicis de la pàgina 47 es plantegen per tal de consolidar els continguts d’aquest apartat.

2. Potència (pàg. 48 i 49)Després de l’estudi del treball s’analitza el concepte de potència, que mesura la velocitat a la qual es realitza el treball. Aquesta mesura és d’utilitat, per exemple, en les màquines.S’analitzen dos conceptes de potència, el de Potència mitjana i el de Potència instantània. La primera mesura el treball realitzat en un interval finit de temps, mentre que la segona valora el treball desenvolupat en un instant determinat. A continuació, es defineix la unitat del Sistema Internacional en què es mesura la potència, el watt, i una altra unitat que no pertany a aquest sistema, el cavall de vapor (CV), que també és força emprada.En l’exemple 3 es demana calcular la potència mitjana i en el 4 es calcula la potència instantània.Els exercicis de la pàgina 49 es plantegen per tal de consolidar els continguts d’aquest apartat.

3. Energia (pàg. 50 a 57)La unitat continua amb l’estudi de la relació entre el treball i l’energia. L’apartat comença amb una definició general del concepte d’energia, per tal de passar a analitzar l’energia associada al moviment, en primer terme, i després l’energia associada a les forces conservatives.L’Energia associada al moviment és l’anomenada energia cinètica, l’expressió de la qual es dedueix a partir del treball que realitza la força resultant. Mitjançant aquesta deducció també s’estableix el teorema de les forces vives, que es troba al marge i que indica com el treball s’empra a variar l’energia cinètica. L’exemple 5 proposa calcular l’energia cinètica d’un tren i el treball desenvolupat per la força resultant sobre el tren.Els exercicis de la pàgina 50 es plantegen per tal de consolidar els continguts d’aquest apartat.Seguidament s’analitza l’Energia associada a les forces. Primerament, l’energia associada a les

www.edebedigital.com - 17 -

Page 18: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

forces conservatives. De la definició de forces conservatives se’n dedueix que aquestes forces tenen associada una energia anomenada potencial, de manera que el treball realitzat per elles és igual a l’increment d’aquesta energia canviat de signe. Mitjançant aquesta darrera propietat es pot efectuar el càlcul de les expressions de les energies potencials associades a les forces conservatives. Es duu a terme aquest càlcul per a la força gravitatòria i per a l’elàstica. En l’exemple 6 es treballa amb l’energia potencial elàstica d’una molla i en l’exemple 7 amb l’energia potencial gravitatòria d’una motxilla. Els exercicis de la pàgina 52 es plantegen per tal de consolidar els coneixements d’aquest apartat.A continuació s’analitza l’energia associada a les forces no conservatives. En primer lloc es descriu què s’entén per força no conservativa, posant com a exemple el fregament. En l’exemple 8 l’alumne/a troba la justificació pràctica del fet que el fregament no és conservatiu; s’efectuen els càlculs que condueixen a interpretar com el treball d’aquesta força en una trajectòria tancada no és zero.Tot seguit, en Conservació de l’energia mecànica, s’estudia en quines condicions es conserva aquesta forma d'energia. Es defineix el que s’entén per energia mecànica i es dóna l’enunciat del teorema de conservació de l’energia mecànica, la demostració del qual és al marge. En l’exemple 9 es pot veure una aplicació d’aquest teorema de conservació: calcular la velocitat amb la qual arriba a terra una pilota que cau d’una alçària coneguda.Els exercicis de la pàgina 54 es plantegen per tal de consolidar els coneixements d’aquest apartat.Per tal de completar l’estudi d’aquest apartat, s’analitza posteriorment la variació d’energia mecànica en presència de forces no conservatives. L’exemple 10 tracta del càlcul de l’energia mecànica que perd una pilota per culpa del fregament sobre un pla inclinat. Els exercicis de la pàgina 55 es plantegen per tal de consolidar els coneixements d’aquest apartat.La unitat acaba amb un breu estudi d’Energia i física moderna. S’hi analitza com la física clàssica deixa de ser vàlida si els objectes es mouen a velocitats molt grans (properes a la de la llum) o tenen dimensions molt petites (de l’ordre de la mida d’un àtom). Al primer cas es refereix la física relativista i al segon, la física quàntica. L’alumne/a trobarà una aplicació de la relació entre massa i energia en l’exemple 11. Els exercicis de la pàgina 56 es plantegen per tal de consolidar els coneixements d’aquest apartat.Finalment, l’alumne/a trobarà que la física quàntica introdueix la quantització de l’energia i la doble naturalesa ona-partícula tant per a les radiacions com per a la matèria. Els exercicis de la pàgina 57 es plantegen per tal de consolidar els coneixements d’aquest apartat.

• En l’apartat Física i societat (pàg. 58) s’analitzen les diverses fonts d’energia, els avantatges i inconvenients de les fonts d’energia no renovables i de les renovables, i també els efectes contaminants de les energies no renovables.

www.edebedigital.com - 18 -

Page 19: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

• En el Resum (pàg. 59) es presenta una taula organitzada segons les seqüències d’aprenentatge amb les magnituds, definicions i expressions matemàtiques que han aparegut en aquesta unitat. La seva finalitat és que l’alumne/a repassi, consolidi i interioritzi els conceptes i les fórmules que han aparegut al llarg de la unitat.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 60 i 61) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre a raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: treball, potència, conservació de l’energia mecànica i treball de les forces no conservatives.• En els Exercicis i problemes (pàg. 62 i 63) s’incluen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:-Pensa i resol: són qüestions variades i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons les seqüències de la unitat, de menys a més dificultat.-Prepara’t a fons: proposa problemes d’una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de complexitat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 63): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Amb l’ajut del llibre de text, fer un esquema de la unitat seguint el que s’ha presentat al començament, però ampliant-lo amb les idees fonamentals o definicions i les fórmules corresponents. Després d’haver-lo realitzat, comparar-lo amb el del final de la unitat.Comprovar que, si en l’expressió del treball realitzat per una força variable s’utilitza una força constant, es torna a recuperar l’expressió corresponent al treball d’una força constant.Demostrar la relació entre el treball i l’increment de l’energia cinètica.Explicar en quins casos existeix energia potencial i quins tipus de forces han d’actuar perquè això s’esdevingui.Enunciar el teorema de conservació de l’energia mecànica i posar exemples en què es compleixi. (L’exercici 2 de Comprova el que has après és d’aquest tipus).Explicar per què no hem de tenir en compte els efectes de la física quàntica ni relativista en els casos que pertanyen a la física clàssica. (L’exercici 3 de Comprova el que has après és d’aquest

www.edebedigital.com - 19 -

Page 20: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

tipus).Calcular el treball realitzat per forces constants i variables. (Els exercicis 36, 37 i 38 de la pàgina 62 són d’aquest tipus.)Resoldre exercicis de càlcul de la potència i de la seva relació amb el treball. (Els exercicis 38 i 39 de la pàgina 62 són d’aquest tipus.)Calcular les energies cinètica i potencial de diversos cossos, i també la seva relació amb el treball.Resoldre exercicis d’energia potencial elàstica. (L'exercici 12 de la pàgina 52 és d’aquest tipus.)Aplicar el teorema de conservació de l’energia mecànica. (L’exercici 7 de Comprova el que has après és d’aquest tipus.)Efectuar càlculs d’equivalència entre massa i energia. (L’exercici 42 de la pàgina 62 és d’aquest tipus.)Calcular longituds d’ona associades a partícules en moviment. (L’exercici 43 de la pàgina 62 és d’aquest tipus.)

www.edebedigital.com - 20 -

Page 21: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Unitat 3. Dinàmica dels sistemes de partícules

Objectius

Conèixer què s’entén en física per sistema de partícules i els tipus en què es classifiquen.Entendre què és el centre de masses, CM, d’un cos, i saber les expressions per a determinar-ne la posició, la velocitat i l’acceleració.Comprendre la utilitat del CM mitjançant el teorema del centre de masses.Distingir els possibles moviments d’un sistema de partícules.Saber què és el moment lineal o quantitat de moviment i què expressa el seu teorema de conservació.Conèixer les expressions de l’equació fonamental de la dinàmica de translació i de l’equació fonamental de la dinàmica de rotació i aplicar-les en els casos pràctics.Comprendre la relació entre l’impuls, la força i el temps, i saber-la aplicar als casos pràctics.Distingir entre els dos tipus de xocs, elàstics i inelàstics, i conèixer les condicions i els teoremes que es compleixen en cada cas.Comprendre els conceptes de moment d’inèrcia i de moment cinètic o angular i calcular aquestes magnituds en casos pràctics.Comprendre el teorema de conservació del moment angular i saber-lo aplicar per tal de determinar variacions en la velocitat angular d’un cos.Valorar la utilitat dels avenços en seguretat dels cotxes actuals.Valorar la prudència en carretera, malgrat els avenços tècnics que disminueixen els riscos.

Continguts

ConceptesSistema de partícules i tipus de sistemes.Sòlid rígid.Centre de masses i teorema del centre de masses.Tipus de moviment d’un sistema de partícules: translació, rotació, translació i rotació.Moment lineal o quantitat de moviment.Equació fonamental de la dinàmica de translació.Teorema de conservació del moment lineal.Impuls d’una força.Xocs elàstics i inelàstics.

www.edebedigital.com - 21 -

Page 22: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Moment d’inèrcia.Moment cinètic angular.Teorema de conservació del moment angular.

ProcedimentsDeterminació de la posició del centre de masses d’un sistema discret de partícules.Distinció dels possibles moviments d’un sistema de partícules: translació, rotació, translació i rotació.Càlcul del moment lineal d'una partícula.Aplicació de l’equació fonamental de la dinàmica de translació.Aplicació del teorema de conservació de la quantitat de moviment.Relació entre l’impuls, la força i el temps.Resolució de problemes de xocs elàstics i inelàstics.Operacions amb magnituds angulars.Càlcul de moments d’inèrcia i moments angulars.Aplicació de l’equació fonamental de la dinàmica de rotació.Resolució d’exercicis de sistemes de partícules en els quals una part es trasllada i una altra part gira.Aplicació del teorema de conservació del moment angular.

Actituds, valors i normesReconeixement que les lleis de la física ens permeten d’interpretar fenòmens del nostre entorn.Reconeixement del paral·lelisme entre les expressions i la manera de treballar en dinàmica de translació i en dinàmica de rotació.Valoració dels avenços tècnics que augmenten la seguretat en els automòbils.

Activitats

• Els Objectius (pàg. 64) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a tingui una idea general del que haurà d’aprendre.• L’Esquema de la unitat (pàg. 65) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar-ne els diferents continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a pugui saber en quina part de la unitat es troba.• La Preparació de la unitat (pàg. 65) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:-Es recorden conceptes com la relació entre les magnituds lineals i les angulars, el moment d’una

www.edebedigital.com - 22 -

Page 23: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

força i el moment resultant d'un sistema de forces, vistos en cursos anteriors i necessaris ara.-Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment i que s’usaran en aquesta unitat: moviment circular, força centrípeta, principi d’acció i reacció, càlcul de tensions sobre un objecte que penja d’una corda.• En la unitat podem distingir-hi tres grans apartats: Sistemes de partícules, Translació de sistemes de partícules i Rotació de sistemes de partícules.

1. Sistemes de partícules (pàg. 66 a 68) Es defineix què s’entén per sistema de partícules i se n’estudien els diversos tipus: sistemes discrets i continus, sòlids rígids i sistemes deformables.També es fa distinció entre forces externes i internes sobre sistemes de partícules, magnituds que no calia distingir en el cas d’una sola partícula.A continuació es defineix centre de masses, CM, es dóna l’expressió de la seva velocitat i la de la seva acceleració i s’enuncia el teorema del centre de masses. L’exemple 1 de la pàgina 67 és un model de la manera de calcular la posició del CM.Seguidament s’estudien els Moviments d’un sistema de partícules. Es descriuen els moviments que pot tenir un sistema de partícules: translació, rotació i translació més rotació.L’exemple 2 i els exercicis de la pàgina 68 serveixen per a consolidar els coneixements anteriors.

2. Translació de sistemes de partícules (pàg. 69 a 74)S’inicia l’apartat establint que qualsevol moviment de translació d’un sistema de partícules es pot reduir al moviment del seu CM.A continuació, en l’apartat Moment lineal o quantitat de moviment es defineix la quantitat de moviment per a una partícula i per a un sistema de partícules. Es veu la relació entre la quantitat de moviment total i el producte de la massa total per la velocitat del centre de masses. L’exemple 3 i els exercicis de la pàgina 69 serveixen per a consolidar aquests coneixements.Després s’amplia l’equació fonamental de la dinàmica de translació, que ja hem vist per a una partícula, a un sistema de partícules. L’exemple 4 i els exercicis de la pàgina 70 serveixen per a consolidar aquests coneixements.Més endavant s’analitza la conservació del moment lineal. Aquest teorema de conservació és d’una gran utilitat en determinats tipus de problemes de sistemes de partícules, els corresponents a xocs i explosions, que no es poden resoldre amb l’equació fonamental de la dinàmica de translació. Els exemples 5 i 6 de la pàgina 71 corresponen a l’aplicació d’aquest teorema. Hi haurà més exercicis que apliquin aquest teorema en les pàgines següents.Tot seguit, en Impuls d’una força, es defineixen l’impuls i la mitjana temporal d’una força. Aquests conceptes tenen utilitat en alguns casos pràctics en què es té en compte el temps

www.edebedigital.com - 23 -

Page 24: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

d’actuació de les forces, no tan sols el seu valor. El temps durant el qual actuen les forces, juntament amb el seu valor, influeix en l’increment de la quantitat de moviment experimentada. En l’exemple 7 es proposa de calcular l’impuls i la força mitjana exercits sobre una pilota.Finalment, en un quadre esquemàtic s’analitzen els xocs o col·lisions. S’estudien els diferents tipus de xocs que poden existir: els elàstics i els inelàstics. Els exemples 8 i 9 proposen determinar la velocitat final de dos cossos en un xoc elàstic i en un xoc inelàstic, respectivament. Els exercicis 11 a 20 de la pàgina 74 són d’aplicació de tot el que correspon a aquest apartat de la unitat.

3. Rotació de sistemes de partícules (pàg. 75 a 77)En aquest apartat s’estudia aquest tipus de moviment i les causes que el produeixen, que són els moments de les forces. Es recorda la definició de moment d’una força i se’n compara l’efecte (la rotació) amb el de la força resultant (la translació).A continuació s’estudia el Moment d’inèrcia. Aquesta nova magnitud física influeix en tots els aspectes de la rotació, de la mateixa manera que la massa influeix en els de translació. Es demostra que és la constant de proporcionalitat entre el moment resultant aplicat a un sòlid i l’acceleració angular, i que és una magnitud que depèn de la manera com està repartida la massa en el sòlid. S’estableix la diferència en el càlcul del moment d’inèrcia en els casos de sòlids discrets i continus. Es recullen en un quadre els moments d’inèrcia per a alguns sòlids continus.Aquesta relació de proporcionalitat entre el moment i l’acceleració angular correspon a l’anomenada equació fonamental de la dinàmica de rotació.A continuació s’estudia el Moment angular o cinètic. Es defineix aquesta nova magnitud vectorial, que tindrà una utilitat en rotació semblant a la de la quantitat de moviment en translació. En l’exemple 10 de la pàgina 76 es proposa de calcular el moment d’una força, el moment d’inèrcia d’un objecte i el seu moment cinètic.Més endavant s’analitza el teorema de la conservació del moment angular. S’esmenten quines condicions són necessàries perquè el moment angular sigui constant i es fa un esquema amb els diversos casos en què aquestes condicions es compliran. S’observa que els casos són variats i que molts són observables fàcilment en la vida quotidiana. L’exemple 11 i els exercicis 21 a 23 de la pàgina 77 es refereixen a casos de conservació del moment angular.

• En l’apartat Física i societat (pàg. 78) es treballen continguts referents a educació viària. S’analitzen els darrers avenços en seguretat dels automòbils, i s’estudien en particular el paper del cinturó de seguretat i el del coixí de seguretat o airbag.En el quadre corresponent a les activitats proposades per a reflexionar, es fa treballar als alumnes sobre aquests temes.• En el Resum de fórmules (pàg. 79) es presenta una taula comparativa de les magnituds, els

www.edebedigital.com - 24 -

Page 25: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

símbols i les equacions dels moviments de translació i de rotació, i també les equacions de connexió.• Idees clau (pàg. 79), tal com indica el seu nom, pretén ser un resum de les idees principals que l’alumne/a ha d’haver interioritzat en finalitzar la unitat.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 80 i 81) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre a raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: xocs elàstics i inelàstics en dues dimensions, rotació d’un disc a causa de la tracció d’un cos que en penja.• En els Exercicis i problemes (pàg. 82 i 83) s’inclouen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:-Pensa i resol: són qüestions variades i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons la seqüència del tema i de menys a més dificultat.-Prepara’t a fons: proposa problemes d’una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de complexitat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 83): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Descriure el procés seguit per a estudiar la unitat: a) quantes vegades s’ha llegit?; b) s’analitzen els exemples resolts?; c) es resolen els exercicis proposats?; d) serveixen d’ajuda els apunts de classe i les orientacions del professor/a?; e) es fan resums?Resoldre l’exercici 47 de la pàgina 82 sobre xocs elàstics, seguint, en la seva resolució, els passos recomanats per a la resolució de problemes: anotar les dades, fer un diagrama per tal de visualitzar l’enunciat sempre que sigui possible, plantejar les lleis físiques que es compleixen i que, per tant, s’utilitzaran, comprovar unitats, repassar càlculs i analitzar els resultats.Seguint l’esquema del començament de la unitat, elaborar un resum amb les definicions i expressions que corresponen a totes les magnituds que s’han estudiat, per ordre d’aparició.Definir què són sistemes de partícules i explicar quins tipus n’hi ha. (L’exercici 31 de la pàgina 82 és d’aquest tipus.)Calcular la posició del centre de masses d’un sistema de tres o quatre partícules. (L’exercici 4 de la

www.edebedigital.com - 25 -

Page 26: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

pàgina 68 i l’exercici 42 de la pàgina 82 són d’aquest tipus.)Explicar què estableix el teorema del centre de masses. (L’exercici 35 de la pàgina 82 és d’aquest tipus.)Calcular la quantitat de moviment i aplicar el teorema de conservació de la quantitat de moviment en casos pràctics. (Els exercicis 13 a 16 de la pàgina 74 són d’aquest tipus.)Aplicar l’equació fonamental de la dinàmica de translació. (L’exercici 10 de la pàgina 70 és d’aquest tipus.)Resoldre exercicis de xocs elàstics i inelàstics. (Els exercicis 17 i 18 de la pàgina 74 són d’aquest tipus.)Calcular el moment d’inèrcia i el moment d’una força respecte d’un punt i aplicar l’equació fonamental de la dinàmica de rotació. (L’exercici 22 de la pàgina 77 és d’aquest tipus.)Resoldre qüestions o exercicis d’aplicació de conservació del moment angular. (L’exercici 23 de la pàgina 77 i l’exercici 48 de la pàgina 82 són d’aquest tipus.)Resoldre exercicis d’un objecte que gira al costat d’un altre que es trasllada (per exemple, un cos que baixa lligat a una corda que es desenrotlla fent girar una politja). (Els exercicis 28 a 30 de la pàgina 81 són d’aquest tipus.)

www.edebedigital.com - 26 -

Page 27: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

PRÀCTIQUES DEL BLOC I

Experiència 1. Politges de massa negligible i politges inercials

ObjectiuObtenir experimentalment els valors de l'acceleració en una politja de massa negligible i en una politja inercial i comparar-los amb els valors que prediu la teoria.

ProcésEn la pràctica l'alumne/a mesurarà el temps que una de les masses que penja de la politja triga a recórrer diverses distàncies i anotarà els resultats en una taula. A continuació representarà gràficament els valors de la distància respecte del temps al quadrat i calcularà el pendent de la recta, i en deduirà el valor experimental de l'acceleració i el compararà amb el valor que prediu la teoria. Realitzarà l'experiència dues vegades, primerament per a una politja de massa negligible i després per a una politja inercial.

AvaluacióLes qüestions de la pàgina 85 serveixen a l'alumne/a per a refermar la comprensió del procés de la pràctica i interpretar els resultats.

Experiència 2. Conservació de la quantitat de moviment en un sistema de dues masses

ObjectiuComprovar que es compleix el principi de conservació de la quantitat de moviment en un sistema format per dues masses inicialment lligades després que es trenqui el lligam entre elles.

ProcésEl sistema utilitzat està format per dues boles unides amb un fil entre les quals hi ha una molla que manté tesat el fil. El sistema està inicialment en repòs a una certa altura sobre una taula. No actua cap força exterior sobre el sistema a més de la gravetat. L'alumne/a tallarà el fil que uneix les dues boles i mesurarà les coordenades del punt d'impacte de cadascuna sobre la taula. A partir d'aquestes dades calcularà les velocitats amb què totes dues boles inicien el moviment i les coordenades del centre de masses en la posició final. Amb això comprovarà si es compleix el principi de conservació de la quantitat de moviment i si varia la posició del centre de masses durant el moviment.

www.edebedigital.com - 27 -

Page 28: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

AvaluacióLes qüestions de la pàgina 86 serveixen a l'alumne/a per a refermar la comprensió del procés de la pràctica i interpretar els resultats.

Experiència 3. Conservació de l'energia mecànica en un pla inclinat

ObjectiuComprovar que en el cas d'una bola que baixa per un pla inclinat sense fregament es conserva l'energia mecànica.

ProcésL'alumne/a deixa anar una bola des del punt més alt d'un pla inclinat (punt A). El punt més baix del pla inclinat (punt B) se situa a una certa alçada sobre el terra, per la qual cosa quan la bola arriba al final del pla descriu un moviment parabòlic fins a arribar al terra. L'alumne/a mesura les coordenades del punt d'impacte amb el terra (punt C) i a partir d'aquests valors calcula la velocitat en el punt B (aplicant les fórmules de la cinemàtica) i també l'energia mecànica en els punts A i B.

AvaluacióLes qüestions de la pàgina 87 serveixen a l'alumne/a per a refermar la comprensió del procés de la pràctica i interpretar els resultats.

www.edebedigital.com - 28 -

Page 29: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

BLOC II. ONES

Unitat 4. Moviments vibratoris

Objectius

Distingir entre moviments periòdics, vibratoris o oscil·latoris i harmònics simples.Conèixer les expressions de la posició (elongació), la velocitat i l’acceleració d’un mòbil que efectua un MHS i saber-les aplicar en els casos pràctics.Determinar les característiques d’un MHS: amplitud, període, freqüència i pulsació.Entendre la relació que hi ha entre l’MHS i l’MCU.Reconèixer les forces recuperadores elàstiques com a responsables de l’MHS.Conèixer les expressions de les energies cinètica, potencial i mecànica d’un mòbil que efectua un MHS i saber-les aplicar en els casos pràctics.Conèixer les característiques de l’MHS del pèndol simple.Distingir entre moviments oscil·latoris amortits, oscil·lacions forçades i ressonància.Apreciar les aplicacions dels coneixements científics a diferents àmbits de la societat.

Continguts

ConceptesMoviments periòdics, oscil·latoris i harmònics simples.Equacions de l’elongació, de la velocitat i de l’acceleració d’un mòbil que efectua un MHS.Amplitud, període, freqüència i pulsació d’un MHS.Relació entre l’MHS i l’MCU.Les forces recuperadores elàstiques com a generadores de l’MHS.Energies cinètica, potencial i mecànica d’un mòbil que efectua un MHS.El pèndol simple.Moviment oscil·latori amortit, oscil·lacions forçades i ressonància.Fenòmens de ressonància.

ProcedimentsRepresentació gràfica de l’elongació d’un MHS en funció del temps.Deducció de l’amplitud, el període, la freqüència i la pulsació a partir de l’equació de l’elongació.

www.edebedigital.com - 29 -

Page 30: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Deducció de les equacions de la velocitat i de l’acceleració d’un MHS a partir de l’equació de l’elongació.Representació gràfica de la velocitat i l’acceleració d’un MHS en funció del temps.Comparació entre l’MHS i l’MCU.Deducció de l’MHS de molles a partir de la força que hi actua i de la constant recuperadora.Càlcul de les energies cinètica, potencial i mecànica de l’MHS produït per molles.Determinació de les característiques de l’MHS de pèndols simples.

Actituds, valors i normes

Valoració de la gran quantitat i diversitat de MHS que tenen lloc al nostre voltant.Valoració de la importància de la ressonància amb l'objectiu d'evitar accidents de diversa transcendència i reconeixement de les aplicacions de la ressonància en diferents àmbits de la societat.Reconeixement de la utilitat de les lleis de la física per a interpretar els fenòmens del nostre entorn.

Activitats

• Els Objectius (pàg. 90) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a sàpiga què haurà d’aprendre.• L’Esquema de la unitat (pàg. 91) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar els diferents continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a pot saber sempre en quina part de la unitat es troba.• La Preparació de la unitat (pàg. 91) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:-Es recorden conceptes com la llei de Hooke, la relació entre l’arc, l’angle i el radi, l’MCU, el moment d’inèrcia d’una partícula respecte d’un eix i les raons trigonomètriques d’alguns angles.• En la unitat podem distingir-hi tres grans apartats: Moviment vibratori harmònic simple, Oscil·lador harmònic simple i Altres moviments vibratoris.

1. Moviment vibratori harmònic simple (pàg. 92 a 99)La unitat comença tractant els moviments en general. Mitjançant els exemples dels MCU efectuats per les busques d’un rellotge o per la Lluna al voltant del Sol, s’explica què vol dir que un moviment sigui periòdic, i també què es coneix com a període.A continuació es passa al cas concret dels moviments vibratoris o oscil·latoris, que també són periòdics, però no circulars. Es posen com a exemple els moviments d’un pèndol, d’una molla o de

www.edebedigital.com - 30 -

Page 31: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

les cordes d’un instrument musical. S’analitzen en profunditat i gràficament aquest tipus d’oscil·lacions en el cas d’una molla.Com que es coneix el tipus de forces que exerceix la molla quan la deformem, forces recuperadores elàstiques, s’arriba a la conclusió que el moviment de la molla és a causa de l’actuació d’aquestes forces. Aquest moviment s’anomena harmònic simple, MHS, i és un cas particular dels moviments vibratoris. Els exercicis de la pàgina 93 serveixen per a consolidar aquests conceptes.Per a descriure completament l’MHS hem d’obtenir les equacions que ens permetin de conèixer la posició, la velocitat i l’acceleració d’una partícula en un instant donat. Això és el que es tracta en Equacions del moviment harmònic simple. Abans d’això, es presenten en un quadre i es defineixen les característiques d’aquest moviment: oscil·lació, centre d’oscil·lació, elongació, amplitud, període, freqüència i pulsació.A continuació es passa a veure l’equació fonamental de l’MHS expressada de diverses formes, segons que hi aparegui la pulsació, el període o la freqüència, i es representa gràficament l’elongació en funció del temps. En l’exemple 1 es pot veure com es dedueixen les característiques del moviment a partir d’aquesta equació. Després, per tal de calcular la velocitat, derivem l’equació de la posició, tal com es veu en l’exemple 2. Finalment, per tal de calcular l’acceleració, derivem l’equació de la velocitat. L'exemple 3 proposa de calcular l'elongació, la velocitat i l'acceleracióen un MHS. Els exercicis de la pàgina 98 serveixen per a consolidar els continguts d’aquest apartat.Per acabar d’entendre l’MHS analitzant-lo des d’un altre punt de vista tenim la Comparació de l’MHS i l’MCU. Es comprova que la projecció sobre un diàmetre de l’MCU d’una partícula és equivalent a un MHS. Això permet d’apreciar la relació entre les magnituds pròpies de l’MCU i de l’MHS. Els exercicis de la pàgina 99 serveixen per a consolidar aquests continguts.

2. Oscil·lador harmònic simple (pàg. 100 a 105)Un cop efectuat l’estudi cinemàtic de l’MHS, falta completar-lo amb l’estudi dinàmic i energètic.A partir de l’equació de l’acceleració de l’MHS podem calcular la força que ha d’actuar sobre una massa perquè oscil·li amb aquest moviment; és el que s’estudia en Dinàmica de l’oscil·lador harmònic simple. S’arriba a la conclusió coneguda que són les forces recuperadores elàstiques, F = -K x, les que produeixen l’MHS.A continuació es dedueixen les relacions entre la pulsació i el període de l’MHS i la massa m del mòbil i la constant recuperadora K. Aquesta connexió entre les forces de recuperació elàstiques, com les d’una molla, i el moviment que produeixen s’analitza en l’exemple 4. Els exercicis de la pàgina 101 serveixen per a consolidar aquests continguts.

www.edebedigital.com - 31 -

Page 32: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Tot seguit s’estudia l’aspecte energètic de l’MHS en Energia de l’oscil·lador harmònic simple. Es pretén que l’alumne/a vegi que el punt que descriu un MHS posseeix energia cinètica pel fet de tenir velocitat en tot moment i energia potencial elàstica per l’acció d’una força conservativa (la força recuperadora elàstica).Pel que fa a l’energia cinètica, es veu que és variable d’un punt a un altre del recorregut, ja que la velocitat també ho és. Passa el mateix amb l’energia potencial, que és variable perquè depèn de la posició.Malgrat que les energies cinètica i potencial tenen valors diferents en cada moment i en cada posició, la suma de totes dues, l’energia mecànica, és constant, resultat congruent amb l’acció de forces conservatives.Veiem, com a conclusió, que des del punt de vista energètic l’MHS és una contínua transformació d’energia cinètica en potencial i a l’inrevés. L’exemple 5 i els exercicis de la pàgina 103 serveixen per a consolidar els continguts anteriors.Finalment s’estudia el Pèndol simple. Aquest oscil·lador harmònic es pren com a exemple de sistema que descriu un MHS quan les oscil·lacions són petites, segons el que es demostra. Si les oscil·lacions no són petites, el moviment del pèndol simple també és oscil·latori, però més complicat que l’harmònic simple.A continuació es dedueixen el període i la pulsació de l’MHS del pèndol simple, i es veu de quins elements depenen, i s’arriba a la conclusió que aquestes magnituds no depenen de la massa que penja del pèndol, ni de l’amplitud de les oscil·lacions (mentre siguin petites), tal com es veu en l’exemple 6. Els exercicis de la pàgina 105 serveixen per a consolidar els coneixements sobre el pèndol.

3. Altres moviments vibratoris (pàg. 106 i 107)S’estudien els moviments oscil·latoris amortits, les oscil·lacions forçades i la ressonància. S’introdueixen com a casos reals, en contraposició al cas ideal de l’MHS, on es tenen en compte pèrdues i subministraments d’energia. El comportament d’aquests sistemes es pot veure a partir de la representació gràfica de l’amplitud respecte del temps.Els exercicis de la pàgina 107 serveixen per a consolidar aquests continguts.

• En l’apartat Física i societat (pàg. 108) es descriuen fenòmens curiosos i reals que passen o han passat a causa de l’efecte de la ressonància. En el quadre corresponent a les activitats proposades per a reflexionar, es fa treballar als alumnes sobre aquests temes• En el Resum de fórmules (pàg. 109) es presenta un esquema organitzat segons les seqüències d’aprenentatge amb les expressions matemàtiques que s’han vist en els apartats Moviment vibratori harmònic simple i Oscil·lador harmònic simple. La seva finalitat és que l’alumne/a repassi,

www.edebedigital.com - 32 -

Page 33: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

consolidi i interioritzi les fórmules que han aparegut.• Idees clau (pàg. 109), tal com indica el seu nom, pretén ser un resum de les idees principals que l’alumne/a ha d’haver interioritzat en finalitzar la unitat.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 110 i 111) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre a raonar. S’hi treballa la determinació de moviments harmònics simples des del punt de vista cinemàtic i des del punt de vista energètic.• En els Exercicis i problemes (pàg. 112 i 113) s’inclouen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:-Pensa i resol: són qüestions variades i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons les seqüències de la unitat de menys a més dificultat.-Prepara’t a fons: proposa problemes de dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de complexitat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 113): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Seguint l’esquema del començament de la unitat, elaborar un resum amb les definicions i expressions corresponents de totes les magnituds que s’han estudiat, per ordre d’aparició.Explicar els passos que s’han seguit en l’estudi de la unitat per tal d’adquirir els diversos coneixements: llegir-la unes quantes vegades, fer esquemes i resums, estudiar els exemples resolts, resoldre exercicis proposats, completar amb apunts de classe i idees del professor/a..Partint de l’equació fonamental d’un MHS, trobar la velocitat i l’acceleració i representar gràficament les tres funcions.Explicar la relació entre les forces recuperadores elàstiques i l’MHS, deduint l’expressió del període en funció de la massa m i de la constant K.Deduir les expressions de l’energia cinètica, de la potencial i de la mecànica total d’un oscil·lador harmònic.Donada l’equació de l’elongació d’un MHS, determinar-ne les constants característiques: amplitud, període, freqüència i pulsació, i també les expressions de la seva velocitat i la seva acceleració. (L’exercici 52 de la pàgina 113 és d’aquest tipus.)Determinar l’expressió d’un MHS, les seves constants característiques, la seva velocitat i la seva

www.edebedigital.com - 33 -

Page 34: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

acceleració. (Els exercicis 11 a 13 de la pàgina 98 són d’aquest tipus.)Calcular, en ressorts, les seves constants característiques, la seva elongació, velocitat i/o acceleració màximes, mínimes i/o en determinats instants. (L'exercici 18 de la pàgina 101 és d’aquest tipus.)Determinar les energies cinètica, potencial elàstica i mecànica en l’MHS. (Els exercicis 23 a 25 de la pàgina 103 i l’exercici 3 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Resoldre qüestions relatives a pèndols. (L’exercici 43 de la pàgina 112 i l’exercici 4 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Determinar les constants característiques de pèndols. (Els exercicis 26 i 27 de la pàgina 105 són d’aquest tipus.)

www.edebedigital.com - 34 -

Page 35: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Unitat 5. Moviment ondulatori

Objectius

Comprendre què s’entén per moviment ondulatori.Conèixer què caracteritza les ones mecàniques i les ones electromagnètiques.Aprendre les característiques de les ones transversals i de les longitudinals.Conèixer de què depèn la velocitat de propagació de les ones.Saber què s’entén per ones harmòniques.Reconèixer les magnituds característiques de les ones harmòniques: amplitud, longitud d’ona, període i freqüència.Entendre el significat de l’equació d’ona i comprendre’n la doble periodicitat.Avaluar l’energia i la intensitat d’una ona harmònica.Conèixer els factors que fan disminuir la intensitat d’una ona amb la distància: atenuació i absorció.Expressar el mecanisme de formació de les ones sonores.Conèixer les diferents maneres de determinar la velocitat del so segons que es propagui en sòlids, en líquids o en gasos.Distingir les qualitats del so.Valorar la repercussió negativa sobre la salut dels sorolls que ens envolten en la vida diària.

Continguts

ConceptesConcepte de moviment ondulatori i d’ona.Ones mecàniques transversals i longitudinals.Ones mecàniques.Velocitat de les ones mecàniques.Ones harmòniques i les seves característiques: amplitud, longitud d’ona, període i freqüència.Funció d’ona. Nombre d’ones. Doble periodicitat de la funció d'ona. Punts en fase i en oposició de fase.Energia i intensitat d’una ona harmònica.Atenuació i absorció de les ones.Definició del so i de les ones sonores.Mecanisme de formació de les ones sonores.

www.edebedigital.com - 35 -

Page 36: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Velocitat de les ones sonores en diferents medis: sòlids, líquids i gasos.Qualitats del so: intensitat, to i timbre.Contaminació acústica.Ultrasons. Aplicacions.

ProcedimentsClassificació de les ones segons que necessitin o no un medi material per a la seva propagació.Càlcul de la velocitat de les ones transversals en una corda. Determinació de les característiques d’una ona harmònica.Determinació de la funció d’ona, el nombre d’ones i les equacions de la velocitat i de l’acceleració de les partícules del medi.Comprovació de la doble periodicitat de la funció d’ona.Determinació de l’energia mecànica total i de la intensitat d’una ona, i també de la seva disminució amb la distància.Càlcul de l’amplitud i la intensitat de les ones a una certa distància del focus emissor.Càlcul de la velocitat de les ones sonores.Relació de les magnituds de l'ona sonora amb les qualitats del so.

Actituds, valors i normesReconeixement de la utilitat de les lleis de la física per a interpretar els fenòmens del nostre entorn.Valoració crítica de la repercussió de la contaminació acústica en la salut.Reconeixement de la necessitat de contribuir a la disminució de la contaminació acústica.Valoració de la importància de les aplicacions dels ultrasons en la societat.

Activitats

• Els Objectius (pàg. 114) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a tingui una idea general del que aprendrà.• L’Esquema de la unitat (pàg. 115) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar els diferents continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a reconegui en tot moment les diverses seqüències de l’aprenentatge.• La Preparació de la unitat (pàg. 115) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:-Es recorden el concepte de MHS, la relació entre l’acceleració i l’elongació, les equacions de l’elongació, de la velocitat i de l’acceleració en funció del temps i l’expressió de l’energia mecànica total de l’oscil·lador harmònic.

www.edebedigital.com - 36 -

Page 37: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

-Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment i que s’usaran en aquesta unitat: definir les característiques dels moviments periòdics, determinar les magnituds característiques d’un MHS concret, determinar quines condicions inicials ha de complir un MHS perquè la fase inicial tingui un valor determinat, explicar el significat del logaritme i expressar les unitats de la densitat i de la pressió en el SI.• En la unitat podem distingir-hi quatre grans apartats: Ones, Ones mecàniques, Ones harmòniques i Ones sonores.

1. Ones (pàg. 116)Es comença la unitat establint, mitjançant uns exemples, les característiques generals dels moviments ondulatoris: propagació no instantània d’una pertorbació i transmissió d’energia, però no de matèria. A continuació es dóna una classificació de les ones segons que necessitin o no un medi material pel qual transmetre’s: ones mecàniques i ones electromagnètiques.Els exercicis de la pàgina 116 serveixen per a consolidar els coneixements sobre les característiques que defineixen una ona.

2. Ones mecàniques (pàg. 117 i 118)S’inicia l’apartat indicant que centrarem l’estudi en les ones mecàniques, tot i que molts dels conceptes i propietats són aplicables a les ones electromagnètiques. A continuació se’n fa la classificació en ones transversals i ones longitudinals, posant a l’alumne/a els exemples de la corda i el ressort. En un quadre al marge es descriu la naturalesa de les ones superficials en l’aigua.L’apartat finalitza amb l’estudi de la Velocitat de les ones mecàniques. S’evoquen uns focs artificials per adonar-se del fet que la velocitat de la llum és més gran que la del so i donar a continuació el concepte de velocitat de propagació, que depèn de les propietats del medi en què té lloc la transmissió i de la naturalesa de l’ona. En el marge es dóna l’expressió de la velocitat de les ones en una corda, que es calcula en un cas concret en l’exemple 1.Els exercicis de la pàgina 118 es plantegen per tal de consolidar els continguts d’aquest apartat.

3. Ones harmòniques (pàg. 119 a 127)S’introdueixen les ones harmòniques destacant-ne l’interès, i a continuació es defineixen. S’estudien les Característiques de les ones harmòniques transversals i longitudinals: amplitud, període, freqüència i longitud d’ona. L’exemple 2 permet de treballar la relació de la longitud d’ona i la freqüència amb la velocitat de l’ona. Els exercicis de la pàgina 120 permeten de consolidar els continguts d’aquest apartat.Tot seguit s’analitza la Funció d’ona. Es presenta com l’equació que dóna la posició de totes les partícules del medi en funció del temps. Es dedueix per a ones transversals i unidimensionals i

www.edebedigital.com - 37 -

Page 38: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

s'identifica mitjançant l’equació y (x, t), que dóna el valor de l’elongació de qualsevol punt del medi i per a qualsevol instant.Per tal de continuar l’estudi de la funció d’ona s’introdueix el nombre d’ones; aquest, juntament amb la pulsació, ens permet d’obtenir una expressió més senzilla de la funció d’ona.L’exemple 3 és un model de la manera de determinar les característiques de l’ona a partir de la funció d’ona i calcular les equacions de la velocitat i de l’acceleració de les partícules del medi. Per tal de calcular aquestes darreres, el procediment consisteix a derivar progressivament la funció d’ona i la velocitat. S’ha de remarcar l’existència de dues velocitats: la de propagació de l’ona i la de cada partícula del medi que es mou al voltant de la seva posició d’equilibri seguint un MHS.S’acaba l’estudi amb la doble periodicitat de la funció d’ona. L’expressió matemàtica de la funció d’ona revela que el moviment ondulatori és doblement periòdic, és a dir, la funció d'ona és periòdica respecte de la posició x i respecte del temps t. Pel que fa a la periodicitat respecte de la posició es comprova que, per a un temps fix, l'elongació y és una funció sinusoïdal de la posició x, el període de la qual és la longitud d'ona. Pel que fa a la periodicitat respecte del temps es comprova que, per a una posició fixa, l'elongació y és una fució sinusoïdal del temps t, el període de la qual és justament el període del moviment ondulatori T.L’exemple 4 i els exercicis de la pàgina 124 es refereixen a totes les relacions que hem vist fins ara entre la funció d’ona, les seves derivades i les seves magnituds característiques.Després d’haver estudiat a fons la funció d’ona s’analitzen altres aspectes de les ones harmòniques en Energia d’una ona harmònica. Ja s’ha explicat que les ones transporten energia; les partícules del medi han de posar-se a oscil·lar quan els arriba la pertorbació, i per a fer-ho necessiten energia. L’energia que transporta una ona precisament es calcula sumant l’energia cinètica i potencial que posseeix cada partícula del medi. S’ha de destacar el resultat final: l’energia depèn del quadrat de l’amplitud i del quadrat de la freqüència de l’ona. Un cop vista l’energia que ha d’arribar a les partícules, s’estudia la intensitat de les ones. L’energia calculada en el punt anterior es propaga a través del medi i es reparteix per les seves partícules. La intensitat de l’ona mesura aquest repartiment de l’energia. L’alumne/a, per mitjà de l’exemple 5, pot calcular la intensitat com l’energia que es transmet per unitat de temps i per unitat de superfície perpendicular a la direcció de propagació de l’ona, i pot entendre d’aquesta manera els motius pels quals aquesta intensitat disminueix amb la distància en les ones esfèriques.Finalment s’estudien els mecanismes pels quals la intensitat d’una ona disminueix amb la distància en Atenuació i absorció de les ones.Els exercicis de la pàgina 127 es plantegen per tal de consolidar els coneixements sobre energia i intensitat de les ones.

4. Ones sonores (pàg. 128 a 133)

www.edebedigital.com - 38 -

Page 39: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Com a introducció es defineix què és el so i es diu quines són les freqüències a les quals és sensible l’orella humana. S’exposa mitjançant text i imatges el Mecanisme de formació de les ones sonores, que són l’exemple més important d’ones longitudinals. Els exercicis de la pàgina 129 es refereixen a les ones sonores.A continuació, en Velocitat de les ones sonores, s’analitza la dependència de la velocitat de propagació del so amb el tipus de medi pel qual es propaga. Es donen les expressions de la velocitat del so en sòlids, en líquids i en gasos. S’ha de remarcar que el so es propaga més ràpidament pels sòlids que pels líquids, i pels líquids més ràpidament que pels gasos. L’exemple 6 i els exercicis de la pàgina 130 serveixen per a consolidar els coneixements sobre la velocitat del so.Tot seguit es descriuen les Qualitats del so: intensitat, to i timbre. Aquest punt es refereix a propietats del so, relacionades amb les característiques de les ones, que serveixen per a distingir si un so és fort o dèbil, si procedeix d’un instrument o d’un altre, si es refereix a la veu d’una persona o d’una altra, si és una nota o una altra de l’escala musical...Pel que fa a la intensitat sonora, es distingeix entre intensitat objectiva i subjectiva, es determina l’interval d’intensitats sonores que pot percebre l’orella humana i el nivell d’intensitat sonora. Aquest últim es mesura en decibels, unitat que es defineix en el text. L’exemple 7 és adequat per a posar en pràctica el càlcul amb decibels. Els exercicis de la pàgina 132 permeten de treballar el càlcul d’intensitats i nivells d’intensitat d’ones sonores i les relacions entre les freqüències de diverses notes musicals i les seves longituds d’ona.Cal destacar, pel seu interès pràctic per a l’alumne/a, les explicacions sobre l’orella humana que hi ha al marge de la pàgina 132. S’hi estudien les parts de l’orella i el mecanisme que utilitza per a captar les ones sonores i transformar-les en sensacions sonores en el cervell.Finalment, s’analitzen els inconvenients de l’anomenada Contaminació acústica, els efectes nocius del soroll excessiu, perquè l’alumne/a es conscienciï i es responsabilitzi de la necessitat de limitar la intensitat del so. L'exercici de la pàgina 133 treballa aquestes actituds.

• L’apartat Física i societat (pàg. 134) es dedica als ultrasons. S'explica en què consisteixen i com es generen, per després introduir-ne les principals aplicacions: el sonar, l'ecografia i les aplicacions terapèutiques i industrials. En el quadre corresponent a les activitats proposades per a reflexionar, es fa treballar als alumnes sobre aquests temes.• En el Resum de fórmules (pàg. 135) es presenta un esquema organitzat segons les seqüències d’aprenentatge amb les expressions matemàtiques que s’han vist en els apartats Ones harmòniques i Ones sonores. La seva finalitat és que l’alumne/a repassi, consolidi i interioritzi les fórmules que han aparegut.• Idees clau (pàg. 135), tal com indica el seu nom, pretén ser un resum de les idees principals que

www.edebedigital.com - 39 -

Page 40: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

l’alumne/a ha d’haver interioritzat en finalitzar la unitat.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 136 i 137) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre a raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: el càlcul de la velocitat de propagació d’una ona, de la velocitat de vibració i l’acceleració dels punts del medi, les relacions entre diferents magnituds característiques del moviment ondulatori, la determinació de la funció d’ona a partir de diferents característiques del moviment ondulatori i la relació entre la distància entre dos punts i la seva diferència de fase.• En els Exercicis i problemes (pàg. 138 i 139) s’inclouen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:-Pensa i resol: són qüestions variades i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons les seqüències de la unitat, de menys a més dificultat.-Prepara’t a fons: proposa problemes d’una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de complexitat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 139): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Descriure el procés seguit per a estudiar la unitat: a) quantes vegades s’ha llegit?; b) s’analitzen els exemples resolts?; c) es resolen els exercicis proposats?; d) serveixen d’ajut els apunts de classe i les orientacions del professor/a?; e) es fan resums?Amb l’ajut del llibre de text, fer un esquema del tema seguint el que s’ha presentat al començament de la unitat, però ampliant-lo amb les idees fonamentals o definicions i les fórmules corresponents.Deduir l’equació d’una ona transversal en una dimensió i explicar-ne la doble periodicitat.Determinar la funció d’una ona a partir de la seva amplitud, freqüència i longitud d’ona. (Els exercicis 49 i 50 de la pàgina 136 són d’aquest tipus.)Calcular la freqüència, el període, la longitud d’ona, la pulsació i el nombre d’ones d’una ona de la qual es coneix la funció d'ona. (L’exercici 72 de la pàgina 138 és d’aquest tipus.)Determinar la velocitat d’una ona i la d’un punt del medi. (Els exercicis 47 i 48 de la pàgina 136 són d’aquest tipus.)

www.edebedigital.com - 40 -

Page 41: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Calcular la funció d’ona, la velocitat i l’acceleració dels punts del medi en funció del temps un cop conegudes les magnituds característiques del moviment ondulatori. (L’exercici 5 de Comprova el que has après és d’aquest tipus.)Calcular la velocitat del so en diferents medis a partir de les característiques dels medis. (L’exemple 6 i l’exercici 37 de la pàgina 130 són d’aquest tipus.)Esbrinar quina és la longitud d’ona d’un so en l’aire i en l’aigua, si es coneixen la seva freqüència en l’aire i les velocitats de propagació del so en l’aire i en l’aigua. (L’exercici 80 de la pàgina 139 és d’aquest tipus.)Calcular el temps que triga el so a recórrer certes distàncies a través d’un sòlid i de l’aire. (L’exercici 82 de la pàgina 139 és d’aquest tipus.)Determinar la intensitat i el nivell d’intensitat d’una ona sonora a diferents distàncies si es coneix la potència amb què ha estat emesa. (L’exercici 83 de la pàgina 139 és d’aquest tipus.)Presentar un informe sobre la contaminació acústica en l'entorn proper i les seves possibles solucions.

www.edebedigital.com - 41 -

Page 42: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Unitat 6. Fenòmens ondulatoris

Objectius

Conèixer el principi de Huygens i utilitzar-lo per a interpretar com es propaguen les ones i els fenòmens de difracció, reflexió i refracció.Entendre què és la difracció i com hi influeix la longitud d’ona de l’ona incident.Conèixer les lleis de la reflexió i de la refracció.Entendre què és la polarització de les ones transversals i descriure’n les classes.Descriure els fenòmens d’interferència d’ones harmòniques.Aplicar el principi de superposició per tal de deduir l’equació de la interferència de dues ones harmòniques coherents.Identificar els dos casos extrems en la interferència de dues ones harmòniques coherents, la interferència constructiva i la interferència destructiva.Conèixer el fenòmen de les pulsacions i distingir-lo del d'interferència.Utilitzar el principi de superposició per a deduir l’equació de les ones estacionàries.Distingir entre ventres i nodes en una ona estacionària.Aplicar els coneixements de les ones estacionàries als instruments musicals de corda i de vent.Entendre l’efecte Doppler i saber deduir les expressions corresponents al moviment de la font sonora, del receptor i de tots dos alhora.Conèixer què s’entén per acústica de locals i la seva importància en l’audició.

Continguts

ConceptesRaigs i fronts d’ona. Principi de Huygens.Difracció.Reflexió i refracció. Lleis de la reflexió i de la refracció.Polarització. Tipus de polarització.Principi de superposició. Definició d’interferència.Interferència de dues ones harmòniques coherents. Interferència constructiva i destructiva.Pulsacions. Característiques de les pulsacions.Ones estacionàries. Ventres i nodes de l’ona estacionària.Efecte Doppler.Acústica de locals.

www.edebedigital.com - 42 -

Page 43: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

ProcedimentsConstrucció gràfica dels fronts d'ona a partir del principi de Huygens.Aplicació de les lleis de la refracció.Polarització d’ones en una corda.Deducció de l’equació de l’ona resultant de la interferència de dues ones harmòniques coherents.Deducció i aplicació de les condicions d’interferència constructiva i destructiva.Càlcul de la freqüència de la pulsació i el període a partir de les equacions de les ones que interfereixen.Deducció de l’equació de l’ona estacionària.Deducció del nombre i la posició de ventres i nodes i de la distància entre ells.Determinació dels modes normals de vibració en cordes i tubs a partir de l’equació de l’ona estacionària. Aplicació als instruments musicals.Aplicació de les equacions de l’efecte Doppler per tal de conèixer la variació de la freqüència d'un so deguda al moviment de la font i del receptor.

Actituds, valors i normesValoració de la utilitat de les relacions trigonomètriques de suma i diferència d’angles.Reconeixement de la utilitat de les lleis de la física per a interpretar els fenòmens del nostre entorn.Valoració del coneixement dels fenòmens de propagació de les ones sonores en l’acústica de locals.

Activitats

• Els Objectius (pàg. 140) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a sàpiga què aprendrà.• L’Esquema de la unitat (pàg. 141) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar els diferents continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a pot saber sempre en quina part de la unitat es troba.•La Preparació de la unitat (pàg. 141) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:-Es recorden: el concepte d’ona i el d’ona harmònica, la relació entre la longitud d’ona i la velocitat de l’ona, l’equació de les ones harmòniques, la concordança i l’oposició de fase, la relació entre la freqüència i el to del so i la definició d’hipèrbola.-Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment

www.edebedigital.com - 43 -

Page 44: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

i que s’usaran en aquesta unitat: definir ona mecànica, ona transversal i ona longitudinal; distingir la velocitat de propagació de l’ona i la velocitat de vibració de cada partícula; escriure l’equació de la velocitat de propagació de l’ona en una corda; donar els valors del sinus i el cosinus d’uns determinats angles i determinar l’amplitud, la longitud d’ona, el nombre d’ones i la velocitat d’una ona donada l'equació d'ona.• En la unitat podem distingir-hi tres grans apartats: Fenòmens bàsics, Fenòmens per superposició d’ones i Fenòmens causats pel moviment de la font i del receptor.

1. Fenòmens bàsics (pàg. 142 a 146)La unitat s’inicia establint el principi de Huygens, que permet d’interpretar molts fenòmens ondulatoris, com la difracció, la reflexió i la refracció. Per a la comprensió d’aquest principi es comença definint els conceptes següents: superfície d'ona o front d’ona, raig i superfície d’ona plana. Es pot visualitzar el principi de Huygens mitjançant la descripció gràfica que apareix al peu de la pàgina 142.Per mitjà d’aquest principi s’interpreta i s’analitza, en primer lloc, la Difracció, que també es representa gràficament mitjançant una imatge. Els exercicis de la pàgina 143 permeten de treballar el principi de Huygens i raonar sobre la difracció.A continuació es descriuen la Reflexió i refracció i se n’estableixen les lleis. A més, la descripció gràfica de tots dos fenòmens ajuda l’alumne/a a assimilar-los. Són importants els quadres al marge; l’eco és un efecte molt conegut que l’alumne/a ha d’entendre amb els coneixements de què ja disposa. Amb l’exemple 1 es posa en pràctica la relació entre la longitud d’ona, la velocitat i la freqüència de l’ona i es calcula l’índex de refracció relatiu del medi en el qual es propaga l’ona respecte d’un altre de referència. Els exercicis de la pàgina 145 serveixen perquè l’alumne/a consolidi els seus coneixements.Finalment, es descriu la Polarització. L’explicació s’acompanya de les representacions gràfiques d’aquest fenomen, que poden ajudar en la comprensió. Els exercicis de la pàgina 146 serveixen a l’alumne/a per a consolidar l’assimilació del concepte de polarització.

2. Fenòmens per superposició d’ones (pàg. 147 a 156)Aquest apartat emprèn l’estudi dels fenòmens que s’esdevenen quan en un punt de l’espai coincideixen més d’una ona alhora.L’apartat s’inicia enunciant el principi de superposició, per tal de passar a estudiar, en primer lloc, la Interferència de dues ones harmòniques coherents. Es calcula l’expressió de la suma de les funcions d’ona de dues ones com les esmentades, totalment iguals, i es destaca que aquesta suma origina una altra ona d’amplitud variable. Després es passa a analitzar les condicions perquè l’amplitud d’aquesta ona resultant sigui màxima o mínima, és a dir, perquè hi hagi interferència

www.edebedigital.com - 44 -

Page 45: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

constructiva o destructiva.La interferència de dues ones harmòniques coherents es posa en pràctica en l’exemple 2; s’hi comença escrivint l’expressió de l’ona resultant, de la qual després se'n dedueix l’amplitud en un punt determinat del medi i l’equació dels llocs geomètrics on es troben els nodes o mínims. Els exercicis de la pàgina 149 serveixen a l’alumne/a per a consolidar aquests coneixements.A continuació, s’estudia el fenomen que té lloc quan en un punt de l’espai se superposen dues ones de freqüències lleugerament diferents; es tracta dels Batements o pulsacions. En l’exemple 3 es calculen la freqüència mitjana, la freqüència dels batements i el seu període. Els exercicis de la pàgina 151 serveixen a l’alumne/a per a consolidar aquests coneixements.L’última aplicació del principi de superposició és la corresponent a les Ones estacionàries. La seva expressió es dedueix aplicant a la suma de les dues ones que interfereixen (iguals i que es propaguen en la mateixa direcció però en sentit contrari) les relacions trigonomètriques del sinus i el cosinus de la suma i de la diferència d’angles.En el cas de les ones estacionàries, és molt important analitzar l’expressió resultant i observar que aquesta superposició no dóna com a resultat una ona, malgrat el seu nom. La variació amb el temps és la mateixa que la d’un MHS, per la qual cosa una ona estacionària és, en realitat, un MHS amb una amplitud variable: els punts del medi oscil·len alhora, sense desfasament, però amb amplituds variables (modulades) segons una funció sinusoïdal.Mentre que el nom d’ones no es correspon amb la realitat, el d’estacionàries sí, ja que indica com l’energia en aquest cas no es desplaça, perquè no pot passar a través dels nodes, ja que aquests no es mouen mai; l’energia queda, per tant, estacionada entre node i node. En la pàgina 153 es presenten els càlculs de les posicions de ventres i nodes i de les distàncies entre ells, càlculs que es posen en pràctica en l’exemple 4. Aquest exemple es completa amb una anàlisi global de les ones que se superposen per tal d’originar una ona estacionària.L’aplicació pràctica de les ones estacionàries als instruments musicals de corda i de vent que es duu a terme a continuació resulta interessant per a l’alumne/a, ja que així aprecia la utilitat del que ha estudiat. En l’exemple 5 es posa en pràctica la relació entre la longitud d’una corda, el nombre de nodes, la velocitat de l’ona i l’equació de l’ona estacionària. Els exercicis de la pàgina 156 serveixen a l’alumne/a per a consolidar aquests coneixements.

3. Fenòmens a causa del moviment de la font i del receptor (pàg. 157 i 158)Aquest darrer apartat correspon a l’estudi de l’efecte Doppler, que consisteix en l’aparent variació de la freqüència d’una ona apreciada per un observador o receptor quan aquest, o la font emissora de l’ona, o bé tots dos, es mouen.En l’exemple 6 es posa en pràctica el que ocorre quan és la font emissora la que es mou, allunyant-se o apropant-se respecte de l’observador. Els exercicis de la pàgina 158 serveixen a

www.edebedigital.com - 45 -

Page 46: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

l’alumne/a per a consolidar aquests coneixements i es refereixen a tots els casos possibles.

• En l’apartat Física i societat (pàg. 159) s’analitza l’acústica de locals, la ciència que estudia la propagació del so en recintes tancats i les condicions que aquests han de tenir per a aconseguir una bona percepció del so. Els fenòmens que s’han de tenir en compte són, principalment: l’eco i la reverberació. Les activitats de Reflexiona permeten de treballar aquest tema.• En el Resum de fórmules (pàg. 160) es presenta un esquema organitzat segons les seqüències d’aprenentatge amb les expressions matemàtiques que s’han vist en aquesta unitat. La seva finalitat és que l’alumne/a repassi, consolidi i interioritzi les fórmules que han aparegut al llarg de la unitat.• Idees clau (pàg. 160), tal com indica el seu nom, pretén ser un resum de les idees principals que l’alumne/a ha d’interioritzar al llarg de la unitat.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 161) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre a raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: càlcul de l’equació de l'ona estacionària resultant de la interferència de dues ones idèntiques que es propaguen en sentits contraris, de la longitud d’ona, de la posició de ventres i nodes i càlcul de la freqüència del so en els diversos casos de moviment de la font i del receptor en l’efecte Doppler.• En els Exercicis i problemes (pàg. 162 i 163) s’inclouen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:-Pensa i resol: són qüestions variades i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons les seqüències de la unitat, de menys a més dificultat. -Prepara’t a fons: proposa problemes d’una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de complexitat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 163): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Seguint l’esquema del començament de la unitat, elaborar un resum amb les definicions i expressions corresponents a tots els fenòmens que s’han estudiat, per ordre d’aparició.Enunciar el principi de Huygens. (L’exercici 1 de Comprova el que has après és d’aquest tipus.)

www.edebedigital.com - 46 -

Page 47: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Explicar breument el fonament de la difracció, la refracció i la polarització.Explicar què estableix el principi de superposició.Explicar amb paraules pròpies els fenòmens següents: interferència, pulsacions i ones estacionàries.Calcular l’angle de refracció i la velocitat d’una ona en canviar de medi (L’exercici 5 de la pàgina 145 és d’aquest tipus).Escriure l’equació de l’ona resultant de la interferència de dues ones i determinar si hi ha interferència constructiva o destructiva en un punt concret. (Els exercicis 11 i 12 de la pàgina 149 són d’aquest tipus.)Determinar l’equació de l'ona estacionària resultant de la interferència de dues ones idèntiques que es propaguen en sentits contraris. (L'exercici 20 de la pàgina 156 és d’aquest tipus.)Determinar les equacions o les característiques de les ones que originen una ona estacionària determinada. (L’exemple 4 de la pàgina 153 i l’exercici 59 de la pàgina 163 són d’aquest tipus.)Determinar la freqüència fonamental i els harmònics d’un instrument musical un cop conegudes la longitud de la corda o del tub i la velocitat del so. (Els exercicis 23 i 27 de la pàgina 156 són d’aquest tipus.)Calcular les variacions de freqüència causades per l’efecte Doppler. (Els exercicis 32 i 33 de la pàgina 158, i també l’exercici 5 de Comprova el que has après, són d’aquest tipus.)

www.edebedigital.com - 47 -

Page 48: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Unitat 7. La llum

Objectius

Conèixer les teories més destacades que històricament s’han anat establint sobre la naturalesa de la llum.Saber en què consisteixen les ones electromagnètiques.Conèixer l’espectre electromagnètic.Entendre la utilitat de treballar amb l’aproximació de raigs lluminosos en determinades ocasions.Aprendre diversos mètodes emprats per a mesurar la velocitat de la llum.Conèixer els fenòmens de la reflexió i la refracció en el cas de la llum. Comprendre el fenomen de la reflexió total i calcular l’angle límit.Construir gràficament la imatge en sistemes òptics senzills, com ara el mirall i la lent, i aplicar l'equació fonamental d'aquests sistemes òptics en la resolució de problemes.Saber què és la dispersió i conèixer-ne l’aplicació en espectroscòpia.Reconèixer els efectes de les interferències d'ones lluminoses, comprendre l’experiment de Young per tal d’observar-les i analitzar-ne els resultats.Reconèixer els efectes de la difracció, particularitzar-ho per al cas de la difracció produïda per una escletxa i analitzar-ne els resultats.Saber en què consisteix la polarització i conèixer els mètodes per a aconseguir-la.

Continguts

ConceptesTeories sobre la naturalesa de la llum.Ones electromagnètiques. Definició i característiques. Contaminació electromagnètica.Espectre electromagnètic.Propagació rectilínia de la llum. Aproximació de raigs.Velocitat de propagació de la llum. Mètodes per a mesurar-la.Reflexió de la llum. Lleis de la reflexió.Refracció de la llum. Lleis de la refracció. Índex de refracció.Angle límit i reflexió total.Sistema òptic. Imatge real. Imatge virtual. Augment.Mirall esfèric. Elements del mirall esfèric. Equació fonamental del mirall esfèric.Lents. Classes de lents: convergents i divergents.

www.edebedigital.com - 48 -

Page 49: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Lents primes. Elements d'una lent prima. Equació fonamental de les lents primes.Dispersió de la llum en un prisma. Espectre de la llum blanca.Espectroscòpia. Tipus d’espectres.Visió del color dels objectes.Interferència d'ones lluminoses. Interferència constructiva i destructiva. L’experiment de Young.Difracció de la llum. Difracció produïda per una escletxa.Polarització de la llum. Mètodes de polarització.Fenòmens òptics. Miratges. Fibra òptica.

ProcedimentsCàlcul de les equacions dels camps elèctric i magnètic d’una ona electromagnètica.Construcció gràfica de la producció d’ombres i penombres.Càlcul de la velocitat de la llum per diversos mètodes.Determinació de l’angle de refracció mitjançant la llei de Snel.Construcció gràfica d'imatges en sistemes òptics. Construcció de la imatge en miralls esfèrics i lents primes.Utilització del prisma òptic per a dispersar la llum.Càlcul de les posicions de les franges brillants i fosques produïdes per interferència.Càlcul de les posicions de les franges brillants i fosques produïdes per difracció.Determinació de l’angle de Brewster per a la polarització.Determinació de les equacions dels camps elèctric i magnètic d’una ona polaritzada.

Actituds, valors i normesValoració de la importància del significat de l’espectre electromagnètic, que inclou en una naturalesa comuna ones com ara els raigs X, la llum visible, les microones, les ones de ràdio i TV...Valoració del procés històric que va dur a la determinació de la naturalesa de la llum com a exemple del mètode científic.Apreciació de la necessitat de donar a la llum una doble naturalesa pel fet que en alguns aspectes es comporta com a ona i en d’altres com a partícula.Reconeixement de la utilitat de les lleis de la física per a interpretar els fenòmens del nostre entorn.Valoració crítica de la influència dels avenços científics en el desenvolupament tecnològic i en el benestar de la societat.

Activitats

www.edebedigital.com - 49 -

Page 50: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

• Els Objectius (pàg. 164) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a tingui una idea general del que aprendrà.• L’Esquema de la unitat (pàg. 165) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar els diferents continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a reconegui en tot moment les diverses seqüències de l’aprenentatge.• La Preparació de la unitat (pàg. 165) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:-Es recorden les unitats de les intensitats dels camps elèctric i magnètic en el SI, la teoria quàntica de Planck, l'equació de la velocitat angular en l’MCU, la definició d’ones transversals i l’equació de les ones harmòniques.-Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment sobre les ones mecàniques i que s’usaran en aquesta unitat: explicar el significat i quines són les unitats de les magnituds que apareixen en l’equació d’una ona harmònica, escriure l’equació que relaciona la longitud d’ona i la seva velocitat de propagació, definir front d’ona i enunciar el principi de Huygens, explicar la propagació rectilínia de la llum, descriure la difracció, distingir entre ona transversal i ona longitudinal, enunciar el principi de superposició de les ones, expressar les condicions d’interferència constructiva i destructiva i passar de metres a nanòmetres i a l’inrevés.• En la unitat podem distingir-hi dos grans apartats: Naturalesa de la llum i Fenòmens lluminosos.

1. Naturalesa de la llum (pàg. 166 a 171)La unitat comença amb l’explicació de les hipòtesis científiques sobre la naturalesa de la llum mereixedores de més atenció: la teoria corpuscular de Newton, la teoria ondulatòria de Huygens, la teoria ondulatòria de Fresnel, la teoria electromagnètica de Maxwell, la teoria corpuscular d’Einstein i la hipòtesi sobre la naturalesa dual de la llum. És interessant que l’alumne/a entengui bé aquestes hipòtesis i les valori com a passos importants que s’han fet en el camí cap a l’explicació completa de la llum. Els exercicis de la pàgina 167 es plantegen per tal de consolidar aquests continguts.A continuació, en Ones electromagnètiques, es defineixen i s’analitzen les característiques de les ones electromagnètiques. L’exemple 1 proposa de calcular alguna d’aquestes característiques i les equacions dels camps elèctric i magnètic.Tot seguit es defineix i es visualitza l’espectre electromagnètic en un quadre en el qual s’aprecien: els valors de les seves longituds d’ona i les seves freqüències, la forma com es generen i les aplicacions que tenen.Mitjançant els exercicis de la pàgina 169, l’alumne/a consolida els seus coneixements sobre les ones electromagnètiques i el seu espectre.

www.edebedigital.com - 50 -

Page 51: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Seguint amb la naturalesa de la llum, s’estudia la Propagació rectilínia de la llum. Es defineix què s’entén per raig lluminós i se’n representa gràficament la direcció respecte dels vectors E i B i respecte dels fronts d’ona en el cas de raigs paral·lels i de raigs divergents.L’alumne/a pot veure la utilitat de l’aproximació de raigs en la formació de les ombres produïdes per focus puntuals i no puntuals. Amb els exercicis de la pàgina 170, l’alumne/a practica els conceptes de raig i ombra. L’apartat acaba explicant els mètodes de més interès utilitzats històricament en la determinació de la Velocitat de propagació de la llum. Existeixen mètodes astronòmics, com el de Roemer, i mètodes terrestres, com el de Fizeau. Els exercicis de la pàgina 171 serveixen per a consolidar els coneixements sobre la velocitat de la llum.

2. Fenòmens lluminosos (pàg. 172 a 186)A causa de la naturalesa ondulatòria de la llum, aquesta presenta els fenòmens que han estat estudiats per a les ones en general.Es comença per la Reflexió i refracció, que es poden interpretar mitjançant els raigs lluminosos i mitjançant l’aplicació del principi de Huygens. És important assenyalar que la llum assoleix la seva màxima velocitat, c, en el buit i que, en canviar de medi, no en varia la freqüència però sí la longitud d’ona i la velocitat.Seguidament es defineix l’índex de refracció absolut d’un medi, que mesura el coeficient entre la velocitat de la llum en el buit i la velocitat de la llum en aquest medi. La llei de Snel de la refracció, que s’escrivia en funció de les velocitats, es pot expressar també en funció dels índexs de refracció dels dos medis. L’exemple 2 és d’aplicació de la llei de Snel en aquesta nova forma.A continuació es dedueix una altra relació per a n, com a quocient de longituds d’ona, i s’explica gràficament el significat de l’anomenat angle límit, a partir del qual es produeix la reflexió total.Els exercicis de la pàgina 173 consoliden els coneixements sobre la reflexió i la refracció.Més endavant se centra l'atenció en una part de la física anomenada òptica geomètrica, que tracta, a partir de representacions geomètriques, dels canvis de direcció que experimenten els raigs lluminosos en els diversos fenòmens de reflexió i refracció. El primer sistema òptic que s'aborda és el mirall esfèric. Després de presentar-ne els elements, s'explica el procediment gràfic per a la construcció d'imatges, tant en miralls còncaus com convexos, i s'ofereix l'equació fonamental del mirall esfèric. A continuació es fa el mateix per al mirall pla. L'exemple 3 i els exercicis de la pàgina 176 serveixen per a consolidar els coneixements relatius als miralls.El segon sistema òptic que s'aborda és la lent. Es classifiquen en convergents i divergents, es presenten els elements d'una lent prima, s'explica el procediment gràfic per a la construcció d'imatges, tant en lents convergents com divergents, i s'ofereix l'equació fonamental de les lents

www.edebedigital.com - 51 -

Page 52: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

primes. L'exemple 4 i els exercicis de la pàgina 179 serveixen per a consolidar els coneixements relatius a les lents.Després s’explica la Dispersió, fenomen causat pel fet que la refracció produeix una desviació diferent a cada radiació d’un feix de raigs segons la seva longitud d’ona. S’aprecia aquest efecte gràficament amb la llum blanca que travessa un prisma i se separa en tots els colors de l’espectre visible. La formació de l’arc de Sant Martí té l’origen en el mateix fenomen, quan es produeix en les gotes d’aigua de la pluja.L’aplicació pràctica d’aquest fenomen és l’espectroscòpia, procés pel qual es poden identificar els elements d’un compost químic. S’estudien els diferents tipus d’espectres, i en els exercicis de la pàgina 181 es posen en pràctica aquests coneixements. En el marge s’explica el mecanisme pel qual es produeix la visió del color, l'absorció selectiva de freqüències.Posteriorment s’estudia la Interferència en la llum. Aquest fenomen també s’ha estudiat per a les ones mecàniques. En el cas de la llum, s’observen amb un muntatge com el de la figura (experiment de Young de la doble escletxa) i s’obtenen zones d’il·luminació màxima, zones d’il·luminació mínima i zones d’il·luminació intermèdia. Es donen les condicions perquè la interferència sigui constructiva o destructiva. S’obtenen dues relacions per a la posició respecte del punt central a la pantalla, l’una per a les franges brillants i l’altra per a les franges fosques. Aquestes relacions s’apliquen en l’exemple 5. Els exercicis de la pàgina 183 serveixen per a consolidar els continguts sobre la interferència.Després s’explica la Difracció, efecte pel qual les ones lluminoses envolten els obstacles i no produeixen ombres nítides. Es descriu i es dóna l’expressió de l’angle sota el qual s’observen en una pantalla les franges fosques i l’amplària de la franja brillant central. Els exercicis de la pàgina 184 serveixen per a consolidar els continguts sobre la difracció.Finalment, s’analitza la Polarització, que posa de manifest el caràcter transversal de les ones lluminoses. Es defineixen els conceptes de polarització lineal i pla de polarització. S’explica el sistema de polarització per reflexió, interpretant l’angle de polarització o angle de Brewster, del qual es dóna l’expressió, i la polarització total. També s’explica gràficament el sistema de polarització per absorció selectiva en un material polaritzador. L’exemple 5 proposa determinar les expressions dels camps elèctric i magnètic d’una ona electromagnètica polaritzada.Els exercicis de la pàgina 185 serveixen per a consolidar els coneixements sobre la polarització.

• En l’apartat Física i societat (pàg. 187) es descriu el fenomen òptic dels miratges i el funcionament de la fibra òptica.• En el Resum de fórmules (pàg. 188) es presenta una taula, organitzada segons les seqüències d’aprenentatge, amb les múltiples expressions matemàtiques que han aparegut en aquesta unitat, i també la seva descripció. Amb aquest apartat es pretén que l’alumne/a les memoritzi de forma

www.edebedigital.com - 52 -

Page 53: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

comprensiva, la qual cosa li facilitarà la resolució d’exercicis i problemes.• Idees clau (pàg. 188), tal com indica el seu nom, pretén ser un resum de les idees principals que l’alumne/a ha d’haver interioritzat en finalitzar la unitat.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 189) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre a raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: càlcul de la freqüència, de l’índex de refracció del medi i de l’equació del camp elèctric d’una ona electromagnètica polaritzada de la qual coneixem la velocitat, la longitud d’ona i el valor màxim del camp; càlcul de la posició dels màxims i mínims, i també de la distància entre màxims, en el fenomen de la interferència.• En els Exercicis i problemes (pàg. 190 i 191) s’inclouen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories: -Pensa i resol: són qüestions diverses i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons les seqüències de la unitat, de menys a més dificultat.-Prepara’t a fons: proposa problemes d’una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de dificultat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 191): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Amb l’ajut del llibre de text, fer un esquema de la unitat seguint el que s’ha presentat al començament, però ampliant-lo amb les idees fonamentals o definicions i les fórmules corresponents. Si es disposa d’un resum de la unitat elaborat en el moment d’estudiar-la, presentar-lo també.Explicar les diverses teories sobre la naturalesa de la llum.Descriure les característiques de les ones electromagnètiques.Comparar l’explicació de la refracció mitjançant raigs i mitjançant la teoria de Huygens.Calcular la posició i la grandària de les imatges formades en un mirall esfèric i en una lent prima. (Els exercicis 18 i 19 de la pàgina 176 i els exercicis 21 i 22 de la pàgina 179 són d'aquest tipus.)Explicar tot el que se sàpiga respecte de la dispersió de la llum: a) què és; b) per què ocorre; c) on es pot observar; d) per a què s’utilitza.

www.edebedigital.com - 53 -

Page 54: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Explicar: a) què és la difracció; b) si s’explica amb la teoria ondulatòria o amb la corpuscular; c) què s’observa en una pantalla quan es fa passar llum a través d’una escletxa col·locada davant de la pantalla; d) com influeix la longitud d’ona de la radiació utilitzada en el que s’observa en la pantalla.Calcular l’energia i la freqüència d’un fotó la longitud del qual coneixem. (L’exercici 53 de la pàgina 190 i l’exercici 3 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Determinar les equacions dels camps elèctric i magnètic que transporta una ona. (L'exercici 55 de la pàgina 190 i l'exercici 4 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Aplicar la segona llei de la refracció. (L’exercici 57 de la pàgina 190 i l’exercici 6 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Determinar la distància entre dues franges brillants consecutives en una interferència d'ones lluminoses. (L’exercici 30 de la pàgina 183 és d’aquest tipus.)Calcular les equacions dels camps elèctric i magnètic d’una ona polaritzada. (L'exercici 35 de la pàgina 186 és d’aquest tipus.)Explicar de forma qualitativa en què consisteix el fenomen de la polarització de la llum i quins mètodes s'utilitzen per a polaritzar la llum.Comentar la frase de Sir William Henry Bragg de la primera pàgina de la unitat: «Els físics empren la teoria ondulatòria el dilluns, el dimecres i el divendres, i la corpuscular, el dimarts, el dijous i el dissabte.»

www.edebedigital.com - 54 -

Page 55: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

PRÀCTIQUES DEL BLOC II

Experiència 4. Conservació de l'energia mecànica en el moviment harmònic simple

ObjectiuComprovar que, per al moviment harmònic simple que descriu una massa penjada verticalment d'una molla, la disminució d'energia potencial gravitatòria entre les posicions extremes coincideix amb l'augment de l'energia potencial elàstica, és a dir, es conserva l'energia mecànica.

ProcésEls alumnes, treballant en parelles, pengen la massa a la molla i deixen el sistema lliure, de manera que inicia un MHS. Un dels alumnes pren nota de les posicions extremes de l'MHS mentre que l'altre mesura el període del moviment. Quan l'esmorteïment de les oscil·lacions fa que el sistema s'aturi completament, també es mesura la posició final d'equilibri. A partir de la posició d'equilibri es determina la constant elàstica de la molla (determinació estàtica), i a partir de la constant elàstica i les posicions extremes es calcula la variació de les energies potencials elàstica i gravitatòria.

AvaluacióLes qüestions de la pàgina 193 serveixen a l'alumne/a per a refermar la comprensió del procés de la pràctica i interpretar els resultats.

Experiència 5. Fenòmens d'interferència en una cubeta d'ones

ObjectiuComprovar que la interferència de dues ones harmòniques coherents presenta una distribució de nodes (punts d'interferència destructiva) i ventres (punts d'interferència constructiva) que verifica la condició deduïda mitjançant el principi de superposició.

ProcésEls alumnes provocaran ones en una cubeta i col·locaran un llistó amb dos petits orificis en el camí de les ones. Amb l’ajut d'un llum estroboscòpic i un retroprojector reproduiran la imatge de la cubeta en una pantalla de paper mil·limetrat. En aquesta pantalla podran observar els nodes d'interferència i els punts de màxima elongació. Marcant-los en paper mil·limetrat podran observar-ne la disposició formant hipèrboles i calcular la distància d'aquests punts als dos orificis

www.edebedigital.com - 55 -

Page 56: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

que actuen com a fonts d'ones coherents. A partir del valor d'aquestes distàncies podran comprovar si es verifiquen les equacions matemàtiques deduïdes per a la interferència constructiva i la interferència destructiva.

AvaluacióLes qüestions de la pàgina 194 serveixen a l'alumne/a per a refermar la comprensió del procés de la pràctica i interpretar els resultats.

Experiència 6. Fenòmens de difracció amb el làser

ObjectiuObservar les imatges de difracció d'un feix làser produïdes per un obstacle lineal i per escletxes de diferents amplàries, mesurar la posició del primer mínim d'intensitat i comparar-la amb la predicció teòrica.

ProcésEls alumnes provocaran, en primer lloc, la difracció d'un feix làser per un cabell que interposaran en el seu camí, i prendran nota de les figures obtingudes a la pantalla. Després repetiran l'experiment substituint el cabell per escletxes de diferents amplàries, mesuraran la distància de l'escletxa a la pantalla i la posició del primer mínim de difracció i comprovaran si es compleix la predicció teòrica per a la posició del primer mínim.

AvaluacióLes qüestions de la pàgina 195 serveixen a l'alumne/a per a refermar la comprensió del procés de la pràctica i interpretar els resultats.

www.edebedigital.com - 56 -

Page 57: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

BLOC III. GRAVITACIÓ I ELECTROMAGNETISME

Unitat 8. Camps gravitatori i elèctric

Objectius

Conèixer el concepte de camp en física i els diversos tipus de camps que existeixen.Entendre les característiques dels camps de forces conservatius.Conèixer el concepte d’energia potencial i relacionar-lo amb el de força conservativa.Conèixer i utilitzar la llei de la gravitació universal i comprendre les repercussions del valor tan petit de la constant de gravitació universal, G.Conèixer les lleis de Kepler i interpretar, a partir d'aquestes lleis, el moviment de planetes i satèl·lits.Conèixer la llei de Coulomb i utilitzar-la per a calcular forces elèctriques.Comprendre què s’entén per camp gravitatori i per camp elèctric i quines en són les característiques.Conèixer el significat de camp gravitatori i de camp elèctric i què indica el principi de superposició.Determinar el potencial, la diferència de potencial, l’energia potencial i la diferència d’energia potencial gravitatoris i elèctrics, creats per una o diverses masses o càrregues puntuals en diferents punts de l’espai.Representar el camp gravitatori i el camp elèctric mitjançant línies de camp i superfícies equipotencials.Conèixer el concepte de flux gravitatori i el de flux elèctric i entendre la utilitat del teorema de Gauss.Distingir materials conductors de materials aïllants.Conèixer el concepte de capacitat.Distingir dielèctrics polars de dielèctrics no polars i saber què mesura la constant dielèctrica relativa.Conèixer les expressions de la capacitat i de l’energia potencial que emmagatzema un condensador en general i un condensador pla en particular.Determinar la capacitat resultant d’un conjunt de condensadors associats en sèrie i en paral·lel.Conèixer algunes de les aplicacions tecnològiques de la ciència que contribueixen al benestar de la societat.

www.edebedigital.com - 57 -

Page 58: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Continguts

ConceptesLlei de la gravitació universal.Lleis de Kepler. Velocitat orbital. Període de revolució. Energia mecànica de translació. Velocitat d'escapament.Llei de Coulomb.Concepte de camp. Camps de forces. Camps conservatius i energia potencial.Camps gravitatori i elèctric.Intensitat del camp gravitatori i del camp elèctric.Potencial i energia potencial gravitatoris i elèctrics.Fluxos gravitatori i elèctric.Teorema de Gauss per als camps gravitatori i elèctric.Conductors i dielèctrics.Condensadors. Capacitat d'un condensador. Associació de condensadors.Aplicacions de l'electrostàtica.

ProcedimentsAplicació de les lleis de Kepler al moviment de planetes i satèl·lits.Aplicació de la llei de la gravitació universal i de la llei de Coulomb al càlcul de forces gravitatòries i elèctriques.Determinació de camps conservatius i de l’energia potencial que hi està associada.Expressió i determinació de la intensitat del camp, del potencial, de diferències de potencial, de l’energia potencial i de diferències d’energia potencial gravitatoris i elèctrics, creats per masses o càrregues puntuals.Representació del camp gravitatori i del camp elèctric: línies de camp i superfícies equipotencials.Aplicació del teorema de Gauss en la determinació del camp que crea una esfera de massa o de càrrega uniformes.Càlcul de la capacitat, la càrrega, la geometria i la constant dielèctrica del medi existent entre les plaques d’un condensador.Càlcul de la capacitat total d’associacions de condensadors en sèrie i en paral·lel.

Actituds, valors i normesValoració de la utilitat del mètode científic en el descobriment de la llei de la gravitació universal i

www.edebedigital.com - 58 -

Page 59: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

de la llei de Coulomb i en els descobriments de la ciència en general.Reconeixement de la importància de l’estudi del camp gravitatori i del camp elèctric en l’avenç de la ciència i la tecnologia.Reconeixement de la utilitat de les lleis de la física per a interpretar els fenòmens del nostre entorn.Valoració crítica de les aplicacions tecnològiques de la ciència en el benestar de la societat.

Activitats

• Els Objectius (pàg. 198) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a sàpiga què haurà d’aprendre.• L’Esquema de la unitat (pàg. 199) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar els diferents continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a pugui saber sempre en quina part de la unitat es troba.• La Preparació de la unitat (pàg. 199) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:-S’hi recorden conceptes com ara força conservativa, treball d’una força i expressió vectorial d’una força, vistos en cursos anteriors i necessaris en aquest, a fi d’ampliar-los.-Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment i que s’usaran en aquesta unitat: calcular un vector unitari paral·lel a un de donat, calcular l’energia potencial gravitatòria d’una galleda d’aigua, explicar quan es diu que un cos és neutre o està carregat positivament o negativament, descriure una experiència d’electrització per fregament, investigar sobre l’evolució històrica del coneixement dels fenòmens elèctrics.• En la unitat podem distingir-hi tres grans apartats: Concepte de camp, Estudi del camp gravitatori i Estudi del camp elèctric.

1. Concepte de camp (pàg. 200 i 201)La unitat comença amb la definició del concepte de camp en física, i com a casos particulars s’estudien els camps escalars i vectorials. Dins d’aquests darrers, es detallen els de forces, sobretot els uniformes i els centrals, perquè són els que s’utilitzaran. Al seu torn, dins dels camps de forces s’analitzen els camps conservatius i les seves propietats, principalment el fet que tinguin associada una energia potencial. Els exercicis de la pàgina 201 es refereixen al concepte de camp, als seus tipus i als camps conservatius en particular. Tant aquests exercicis com els de la resta de la unitat es poden resoldre sense necessitat de càlcul integral.

www.edebedigital.com - 59 -

Page 60: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

2. Estudi del camp gravitatori (pàg. 202 a 211)L’apartat comença amb la descripció de les forces gravitatòries i amb l’expressió i explicació de la llei de la gravitació universal de Newton. Aquesta llei explica els moviments dels objectes situats en les proximitats de la Terra o de la Lluna, els dels satèl·lits al voltant de la Terra, els dels planetes al voltant del Sol... Mitjançant aquesta llei es pot calcular la força amb què s’atreuen dues masses encara que, en comptes de ser puntuals, una d’elles o bé totes dues siguin esfèriques de qualsevol mida.En el marge s’ofereix una breu introducció històrica dels models de l’Univers més importants que es van plantejar amb anterioritat a Newton.A continuació s’ofereix la Descripció del camp gravitatori, en què l’alumne/a comprovarà com s’apliquen els conceptes anteriors, corresponents als camps conservatius, en el cas concret del camp gravitatori.Per a descriure les característiques del camp gravitatori, a més de l’expressió de les forces amb què s’atreuen les masses, s’utilitzen les magnituds intensitat del camp gravitatori, potencial i energia potencial gravitatoris. Les dues primeres magnituds són vectorials, mentre que les altres dues són escalars. Es defineixen aquestes magnituds i se’n donen les expressions matemàtiques. En els marges hi trobem una interpretació de la gravetat segons Einstein, el principi de superposició per a la intensitat de camp i per al potencial, anotacions sobre l’energia potencial gravitatòria i un esquema, que l’alumne/a haurà de tenir molt en compte, dels signes del treball que s’efectua per tal de desplaçar una massa entre dos punts i el significat físic d’aquests signes. Els exemples 1 i 2 i els exercicis de la pàgina 206 es refereixen a totes aquestes magnituds. Per tal de continuar l’estudi del camp gravitatori s’estudia a continuació la Representació del camp gravitatori. L’alumne/a aprendrà les maneres de visualitzar els camps mitjançant representacions gràfiques: línies de camp i superfícies equipotencials. Els exercicis de la pàgina 207 es refereixen a aquests conceptes gràfics.La representació gràfica del camp mitjançant línies de camp té la seva aplicació més interessant en la Determinació del camp gravitatori, que ve a continuació. S’hi treballa la determinació dels valors de la intensitat de camp, potencial i energia potencial per al cas d’algunes distribucions de massa amb una certa simetria, com el creat per una esfera massissa i homogènia (com pot ser la massa de la Terra, els altres planetes, el Sol...). Aquesta determinació es pot efectuar per mitjà del teorema de Gauss. Per a demostrar aquest teorema cal conèixer el concepte de flux del vector intensitat de camp gravitatori. L’exemple 3 i els exercicis 10 a 13 de la pàgina 209 corresponen al concepte del flux; l’exemple 4 i l’exercici 14 de la pàgina 209 es refereixen a aplicacions del teorema de Gauss i al càlcul del camp i el potencial gravitatoris d’una esfera.Aquest apartat acaba amb l'exposició de les lleis de Kepler i la deducció de les expressions

www.edebedigital.com - 60 -

Page 61: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

matemàtiques de la velocitat orbital, el període de revolució i l'energia mecànica de translació d'un satèl·lit en òrbita. L'exemple 5 proposa determinar la velocitat orbital i el període de revolució d'un satèl·lit de telecomunicacions, i l'exemple 6 l'energia mecànica de translació d'un satèl·lit meteorològic. Els exercicis de la pàgina 211 serveixen per a refermar els coneixements sobre el moviment de planetes i satèl·lits.

3. Estudi del camp elèctric (pàg. 212 a 222)L’apartat comença amb la descripció de les forces que s’exerceixen mútuament les càrregues elèctriques i amb l’expressió i l’explicació de la llei de Coulomb. Aquesta llei mesura la força que actua entre càrregues elèctriques.S’ha d’indicar a l’alumne/a que, com a conseqüència de la semblança entre la llei de la gravitació universal i la llei de Coulomb, l’estudi dels camps gravitatori i elèctric és molt semblant. Trobarà, per tant, molt paral·lelisme entre les dues parts de la unitat.A continuació, en la Descripció del camp elèctric, es defineix el concepte de camp elèctric. Seguidament es defineix i es dóna l’expressió vectorial de la intensitat de camp elèctric i de la relació entre aquesta i la força sobre una càrrega. És important fer observar a l’alumne/a la definició de la intensitat del camp elèctric com la força sobre la unitat de càrrega positiva, perquè, en fer representacions gràfiques dels vectors camp en els exercicis, pugui interpretar-ne el significat suposant l’existència d’una càrrega positiva unitat en el punt en el què es demana calcular-los.Després, com que el camp elèctric és conservatiu, com el camp gravitatori, es defineix i es donen les expressions de la diferència d’energia potencial elèctrica entre dos punts, de l’energia potencial elèctrica en un punt, de la diferència de potencial elèctric entre dos punts i del potencial elèctric en un punt. En el marge es troba el principi de superposició per al potencial, que també es compleix per a la intensitat de camp elèctric, tal com per al gravitatori, i el significat del signe del treball que s’efectua per tal de desplaçar càrregues. Després s’expressa la relació entre el treball realitzat per tal de transportar una càrrega entre dos punts i la diferència de potencial entre ells, i també la relació entre l’energia potencial, el potencial i la càrrega. En els exemples 7 i 8 s’efectuen càlculs del camp elèctric, del potencial elèctric, de la diferència de potencial entre dos punts i del treball realitzat per tal de desplaçar una càrrega entre dos punts. Els exercicis de la pàgina 216 es plantegen per tal de consolidar els continguts relacionats amb l’estudi del camp elèctric.Més endavant s’estudia la Representació del camp elèctric mitjançant línies de camp i superfícies equipotencials. En una taula es defineixen i s’analitzen les característiques de les unes i les altres. En els exercicis de la pàgina 217 l’alumne/a les pot posar en pràctica.

www.edebedigital.com - 61 -

Page 62: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Les línies de camp ajuden a entendre el concepte de flux, que ve a continuació com a introducció al teorema de Gauss. El resultat d’aquest teorema ens permet determinar el camp elèctric creat per distribucions contínues de càrrega amb simetries senzilles. En una taula es visualitza el flux del camp elèctric a través d’una superfície plana i d’una altra de forma qualsevol, i en l’exemple 9 es calcula el flux elèctric que travessa una superfície esfèrica a causa d’una càrrega situada en el seu centre.Finalment, es dóna l’expressió final del teorema de Gauss, que s’aplica a continuació al càlcul del camp elèctric creat per un pla infinit carregat uniformement i al del camp elèctric creat en els punts de l’exterior d’una distribució esfèrica de càrrega. En una taula veiem totes dues aplicacions i podem observar-ne els paral·lelismes. Els exercicis de la pàgina 219 serveixen perquè l’alumne/a posi en pràctica el concepte de flux i el resultat del teorema de Gauss. Per tal de finalitzar aquest apartat s’explica que els materials es poden comportar de dues maneres en presència d’un camp elèctric: com a conductors o com a aïllants (dielèctrics).En primer lloc s’analitzen les característiques dels materials conductors i, en cas que estiguin en equilibri electrostàtic, s’explica el que ocorre amb; a) la distribució de la seva càrrega; b) el camp en el seu interior i en la seva superfície; c) el potencial en el seu interior.Després es defineixen el concepte de capacitat i la unitat del SI en què es mesura, el farad, i s’acaba determinant la capacitat d’un conductor esfèric.Posteriorment s’analitzen les característiques dels materials aïllants o dielèctrics, dels quals n’hi ha dos tipus: els formats per molècules polars i els formats per molècules no polars. Els exercicis de la pàgina 221 serveixen perquè l’alumne/a consolidi els coneixements sobre conductors i dielèctrics.L’últim punt de l’apartat el constitueixen els condensadors. S’hi explica que un condensador consisteix en dues plaques conductores carregades amb la mateixa càrrega però de signes contraris. Es determina l’expressió de la seva capacitat i de l’energia potencial que emmagatzema. A continuació s’aplica el que s’ha estudiat als condensadors plans i es dóna l’expressió de la seva capacitat en funció de la superfície de les seves plaques i de la separació entre elles. S’acaba amb el que s’anomena associació de condensadors: es calculen les capacitats d’un conjunt de condensadors connectats en sèrie i en paral·lel. Els exercicis de la pàgina 222 consoliden els coneixements sobre els condensadors.

• En l’apartat Física i societat (pàg. 223) s’analitzen algunes aplicacions tecnològiques de l’electrostàtica.-S’explica el mecanisme pel qual es produeix el llamp i es descriu el funcionament del parallamps, un sistema tradicional que incentiva la formació del llamp i el condueix a terra.-Es descriu com a alternativa al parallamps un nou sistema per a evitar els llamps que es basa a

www.edebedigital.com - 62 -

Page 63: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

reduir l’energia elèctrica dels núvols mitjançant microdescàrregues elèctriques.-S’explica el funcionament d’un precipitador electrostàtic, que redueix eficaçment les emissions de pols contaminant a l’atmosfera per part de diverses indústries.En el quadre corresponent a les activitats proposades per a reflexionar, es fa treballar als alumnes sobre aquests temes. • En el Resum (pàg. 224) es presenten, en forma de taula, les analogies i diferències entre el camp elèctric i el gravitatori, i també les característiques d’aquests dos camps agrupades segons la seva semblança. Aquesta manera de fer el resum de les fórmules permet de repassar-les alhora que s’aprecia el paral·lelisme entre tots dos camps.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 225) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre i raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: capacitat dels condensadors, càrrega dels condensadors, constant dielèctrica relativa i associació de condensadors.• En els Exercicis i problemes (pàg. 226 i 227) s’inclouen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:-Pensa i resol: són qüestions diverses i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons la seqüència de la unitat i de menys a més dificultat. -Prepara’t a fons: proposa problemes d’una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau de complexitat més elevat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 227) pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Explicar els passos que s’han fet en l’estudi de la unitat per tal d’adquirir els diferents coneixements: llegir-la diverses vegades, fer esquemes, efectuar resums, estudiar els exemples resolts, resoldre exercicis proposats, completar l’estudi amb apunts de classe i idees del professor/a...Explicar què és un camp conservatiu i quines propietats compleix. (L’exercici 1 de Comprova el que has après és d’aquest tipus.)Fer un resum semblant al que s’ha presentat en la unitat, amb les analogies i diferències entre el

www.edebedigital.com - 63 -

Page 64: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

camp gravitatori i l’elèctric. Un cop fet, comparar-lo amb el que apareix en la pàgina 224 del llibre de l’alumne.Explicar per què els diversos models de l’Univers que històricament es van anar establint fins a arribar a la llei de la gravitació universal enunciada per Newton constitueixen un exemple dels passos que se segueixen en el mètode científic.Determinar la força amb què s’atreuen dues masses puntuals. (L’exercici 4 de la pàgina 206 i l’exercici 50 de la pàgina 226 són d’aquest tipus.)Determinar la intensitat de camp i el potencial gravitatoris que una massa puntual crea en un punt determinat, la força que una altra massa puntual experimenta en situar-se en aquest punt, l’energia potencial d’aquesta segona massa i el treball que efectua el camp gravitatori per tal de traslladar-la d’un punt a un altre. (Els exercicis 51 i 54 de la pàgina 226 són d'aquest tipus).Determinar la velocitat orbital, el període i l'energia mecànica de translació d'un planeta o d'un satèl·lit en òrbita. (L’exercici 5 de Comprova el que has après és d’aquest tipus.)Explicar les utilitats del teorema de Gauss.Determinar el camp i el potencial gravitatoris que una massa esfèrica crea en un punt de l’exterior. Determinar també la força que exerceix sobre una altra massa col·locada en aquest punt i l’energia potencial que posseeix aquesta darrera massa. (L’exercici 14 de la pàgina 209 és d’aquest tipus.)Explicar per què, a nivell atòmic, les forces d’atracció gravitatòria entre dues masses resulten negligibles enfront de les que s’exerceixen entre dues càrregues elèctriques.Definir intensitat de camp elèctric.Explicar: a) la relació entre la força amb què s’atreuen o es repel·leixen les càrregues elèctriques i la intensitat del camp elèctric; b) la relació entre l’energia potencial electrostàtica i el potencial elèctric.Calcular forces entre càrregues elèctriques. (L’exercici 57 de la pàgina 226 és d’aquest tipus.)Calcular intensitats de camp elèctric i potencials elèctrics creats per càrregues elèctriques puntuals. (L’exercici 58 de la pàgina 226 és d’aquest tipus.)Demostrar matemàticament que les forces entre càrregues elèctriques són conservatives.Explicar com es calcula el treball que el camp elèctric realitza per tal de dur una càrrega elèctrica d’un punt a un altre.Resoldre exercicis de condensadors i d’associació de condensadors. (Els exercicis 62, 65 i 66 de la pàgina 227 i els exercicis 7 i 8 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Buscar bibliografia sobre els científics que van descobrir l’electró, el protó i el neutró, per tal d’elaborar un informe respecte de qui va descobrir cada partícula, com va ser el descobriment i en quin any es va dur a terme.Després d’estudiar la unitat, comentar la frase de John Wesley de la primera pàgina: «L’electricitat és l’ànima de l’Univers.»

www.edebedigital.com - 64 -

Page 65: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Unitat 9. Camp magnètic

Objectius

Conèixer les propietats dels imants i explicar les causes del magnetisme natural.Conèixer l’efecte del corrent elèctric sobre l’agulla imantada d’una brúixola.Comprendre el concepte de camp magnètic i descriure el vector camp magnètic o inducció magnètica.Representar el camp magnètic mitjançant les línies d’inducció magnètica.Comprendre la llei de Biot i Savart i utilitzar-la per a calcular el camp magnètic creat per una càrrega en moviment, per un element de corrent, per una espira circular en el seu centre i per un fil rectilini indefinit.Comprendre el teorema d’Ampère i utilitzar-lo per a calcular el camp magnètic en l’interior d’una bobina o solenoide.Conèixer la força que el camp magnètic exerceix sobre una càrrega en moviment i les seves aplicacions en l’espectròmetre de massa i en el ciclotró.Calcular la força que el camp magnètic exerceix sobre un element de corrent, sobre un fil conductor de longitud L i sobre una espira.Determinar la força que s’exerceixen entre ells dos corrents paral·lels.Conèixer el comportament dels diferents tipus de material dins de camps magnètics i distingir, a partir d’aquest comportament, entre substàncies paramagnètiques, diamagnètiques i ferromagnètiques.Conèixer les característiques i les probables causes del camp magnètic terrestre.

Continguts

ConceptesFonts del magnetisme: propietats generals dels imants.Explicació del magnetisme natural.Descripció del camp magnètic. Vector camp magnètic o inducció magnètica.Fonts del camp magnètic: una sola càrrega en moviment, un element de corrent, una espira, un conductor rectilini indefinit o un solenoide pels quals circula corrent elèctric.Llei de Biot i Savart.Teorema d’Ampère.Acció del camp magnètic sobre: una càrrega en moviment, un element de corrent, un fil conductor

www.edebedigital.com - 65 -

Page 66: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

rectilini de longitud L i una espira.Aplicacions de la força de Lorentz: espectròmetre de massa i ciclotró.Força entre corrents paral·lels.Comportament dels diferents tipus de materials dins de camps magnètics: substàncies paramagnètiques, diamagnètiques i ferromagnètiques.Camp magnètic terrestre.

ProcedimentsExperimentació de forces magnètiques amb imants. Interpretació de les propietats d'un imant.Interpretació de l’experiència d’Oersted.Representació del camp magnètic: línies d’inducció magnètica.Càlcul del camp magnètic creat per una espira circular en el seu centre i per un fil rectilini indefinit a una determinada distància.Càlcul del camp magnètic creat per un solenoide en el seu interior.Càlcul de la força que un camp magnètic exerceix sobre una càrrega en moviment i del radi de la trajectòria que descriu aquesta càrrega.Resolució d’exercicis sobre espectròmetres de massa i sobre ciclotrons.Càlcul de la força que un camp magnètic exerceix sobre un fil conductor rectilini de longitud L pel qual circula corrent elèctric.Càlcul de la força exercida entre corrents paral·lels.

Actituds, valors i normesReconeixement de l’amplíssima aplicació del magnetisme en la tecnologia actual: emmagatzematge de la informació, acceleradors de partícules, isòtops radioactius amb aplicacions mèdiques...Reconeixement de la importància del coneixement del camp magnètic terrestre en diverses aplicacions, com l’orientació mitjançant la brúixola.Valoració de la importància en el desenvolupament de l’electromagnetisme de l’experiment d’Oersted i de la possibilitat de crear camps magnètics mitjançant corrents elèctrics.Reconeixement de la utilitat de les lleis de la física per a interpretar els fenòmens del nostre entorn.Apreciació del caràcter provisional de totes les teories científiques i en particular de les que fan referència a l'origen del magnetisme terrestre. Reconeixement de la necessitat de la seva contínua revisió com a element intrínsec d'aquest camp de coneixement.

www.edebedigital.com - 66 -

Page 67: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Activitats

• Els Objectius (pàg. 228) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a sàpiga què haurà d’aprendre.• L’Esquema de la unitat (pàg. 229) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar els diferents continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a pugui saber sempre en quina part de la unitat es troba.• La Preparació de la unitat (pàg. 229) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:-S’hi recorden conceptes com ara: la propietat dels imants d’atreure objectes de ferro, l’existència de dos pols en els imants, la repulsió de pols iguals i l’atracció de pols diferents, l’efecte magnètic dels corrents elèctrics, la definició d’intensitat de corrent i la seva unitat en el SI.-Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment i que s’usaran en aquesta unitat: idear una experiència que permeti d'identificar els pols nord i sud de diversos imants, descriure diferents mètodes per a imantar una barra d’acer, calcular la intensitat d’un corrent elèctric, definir camp de forces i explicar-ne la representació gràfica, calcular la força gravitatòria sobre una massa i la força elèctrica sobre una càrrega, investigar com es construeixen un timbre i un altaveu i redactar un informe seguint un guió donat.• En la unitat podem distingir-hi tres grans apartats: Magnetisme, Estudi del camp magnètic i Comportament de la matèria en els camps magnètics.

1. Magnetisme (pàg. 230 i 231)La unitat s’inicia explicant com es va descobrir el magnetisme, la seva gran utilitat actual, les Fonts del magnetisme i les propietats generals dels imants. Per entendre les causes del magnetisme va ser clau l’experiment d’Oersted, gràcies al qual es coneix actualment l’Explicació del magnetisme natural, tal com es descriu gràficament en la figura del marge. Els exercicis de la pàgina 231 permeten a l’alumne/a de consolidar els coneixements d’aquest apartat.

2. Estudi del camp magnètic (pàg. 232 a 243)En aquest apartat s’analitza a fons tot el que està relacionat amb la creació i els efectes del camp magnètic.Es defineix què s’entén per camp magnètic i es passa després a fer-ne una descripció mitjançant el vector camp magnètic o inducció magnètica. Es descriu gràficament el camp magnètic i la seva relació amb els vectors F i v, en què F és la força que el camp magnètic B exerceix sobre una càrrega que té la velocitat v.La unitat en què es mesura el camp magnètic, el tesla, es presenta en el marge de la pàgina 233; es

www.edebedigital.com - 67 -

Page 68: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

relaciona amb les unitats de les quals deriva i amb una altra unitat de camp magnètic més petita, el gauss.A continuació s’explica com es representa el camp magnètic mitjançant les línies d’inducció, de les quals es detallen les propietats. Els exercicis i la pràctica de la pàgina 233 permeten de consolidar la comprensió d’aquest apartat.A continuació s’analitza la part corresponent a les Fonts del camp magnètic, en què s’estudia com és el camp magnètic que creen diferents formes de corrents elèctrics senzills: una sola càrrega en moviment, un conductor circular o espira i un fil conductor recte i indefinit pels quals circula corrent elèctric.El valor del camp magnètic que crea un element de corrent ve donat per la llei de Biot i Savart, i se’n descriuen gràficament la direcció i el sentit mitjançant una figura. Un cop conegut el valor d’aquest camp, es pot calcular el que crea una sola càrrega q amb velocitat v i el del camp que crea un conductor de longitud no elemental mitjançant una integral.En l’exemple 1 es calcula la integral per al cas d’un conductor circular o espira, per la qual circula corrent elèctric. Això ens dóna el mòdul del camp magnètic, amb la seva direcció i el seu sentit, en el centre de l’espira. En l’exemple 2 es calcula la integral per al cas d’un fil conductor rectilini i indefinit pel qual circula una intensitat de corrent I, que ens dóna el mòdul, la direcció i el sentit del camp magnètic a qualsevol distància del fil. Els exercicis de la pàgina 235 serveixen a l’alumne/a per a consolidar aquests coneixements.Posteriorment s’explica el teorema d’Ampère, que representa en el camp magnètic el que representa el teorema de Gauss en el camp elèctric. El teorema d’Ampère permet de calcular el valor de la inducció magnètica en casos diferents dels anteriors, però sempre amb corrents elèctrics de geometria senzilla; aquest teorema complementa la llei de Biot i Savart.Tot seguit, en l’exemple 3, es demostra la utilitat del teorema d’Ampère amb el càlcul del camp magnètic creat dins d’una bobina o solenoide. Els exercicis de la pàgina 237 serveixen a l’alumne/a per a consolidar el teorema d'Ampère.Després de l’estudi de les fonts del camp magnètic, ve el de l’Acció del camp magnètic sobre càrregues elèctriques en moviment: força sobre una càrrega en moviment, força sobre un element de corrent i força entre corrents paral·lels.Es comença amb la descripció de la força sobre una càrrega en moviment; es dedueix experimentalment, essent la llei de Lorentz la que l’expressa matemàticament. La direcció en la qual resulta el vector força és perpendicular a les dels vectors B i v i ve donada per la regla de la mà dreta. En comptes de la regla de la mà dreta, el professor/a també pot recomanar l’ús de la regla del llevataps, com sempre que es tracta d’un producte vectorial; d’aquesta manera es pot aplicar sempre la mateixa regla, o bé alternar les dues, segons el criteri del professor/a.Com que els vectors F i v són perpendiculars entre ells, la trajectòria que seguirà una càrrega amb

www.edebedigital.com - 68 -

Page 69: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

velocitat inicial nulla o perpendicular al camp dins del camp B serà una circumferència, el radi de la qual depèn de la seva càrrega, de la seva massa, de la seva velocitat i del valor de B.Aquestes relacions es posen en pràctica en els exemples 4 i 5 i en els exercicis de la pàgina 239.La proporcionalitat directa entre el radi i la massa de la càrrega s’utilitza precisament per a mesurar masses de partícules (isòtops, per exemple) en l’espectròmetre de massa. Els exercicis de la pàgina 240 es refereixen a aquest aparell de mesura.La proporcionalitat directa entre el radi i la velocitat de la càrrega serveix per a entendre el procés que pateixen les càrregues que s’introdueixen en els ciclotrons o acceleradors de partícules. Tal com indica el seu nom, el que es pretén aconseguir és que les càrregues adquireixin grans velocitats. S'explica que la gran velocitat de les càrregues s’aconsegueix amb diferències de potencial alternes, que fan que la seva velocitat vagi augmentant a cada semivolta que fan en el ciclotró. Els exercicis de la pàgina 241 permeten a l’alumne/a d’aprofundir sobre el ciclotró i una variant seva, el sincrotró.Després de l’estudi de la força que exerceix el camp magnètic sobre una càrrega en moviment, es treballa la força magnètica sobre un element de corrent i sobre un conductor rectilini de longitud L. L’exemple 6 proposa el càlcul de la força sobre un fil conductor recte. En el marge de la pàgina 242 es descriu l’efecte de gir que produeix la força magnètica sobre una espira i una aplicació d’això, el galvanòmetre. Posteriorment s’analitza la força entre corrents rectilinis i paral·lels, combinant el que s’ha vist pel que fa al camp magnètic que crea un corrent rectilini i a l’efecte d’un camp magnètic sobre un corrent rectilini. En l’exemple 7 es proposa de calcular la força que s’exerceixen entre ells dos corrents d’aquest tipus. En el marge es troba una aplicació de la força entre corrents paral·lels, la definició d’ampere. Els exercicis de la pàgina 243 serveixen a l’alumne/a per a consolidar els coneixements que fan referència a la força sobre un corrent i a la força entre dos corrents paral·lels.

3. Comportament de la matèria en camps magnètics (pàg. 244 i 245)S’estudien ara els diferents tipus de materials segons el seu comportament dins d’un camp magnètic. Mitjançant uns esquemes explicatius es descriuen els tres tipus de substàncies: les paramagnètiques, les diamagnètiques i les ferromagnètiques. En els marges es troben nous conceptes d’interès relacionats amb el tema, com ara els superconductors, l’espín dels electrons, la susceptibilitat magnètica i la temperatura de Curie.Els exercicis proposats en la pàgina 245 serveixen per a consolidar els continguts relacionats amb el comportament de la matèria en camps magnètics.

• En l’apartat Física i societat (pàg. 246) es descriu el magnetisme terrestre, i s’hi analitzen

www.edebedigital.com - 69 -

Page 70: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

aspectes tan interessants com ara el funcionament de la brúixola, els pols magnètics de la Terra, que estan invertits respecte dels pols geogràfics, la declinació magnètica, la inversió del sentit Nord-Sud del camp magnètic de la Terra cada milió d’anys, la intensitat del camp magnètic terrestre i l’explicació, encara sense resoldre satisfactòriament, de la causa del magnetisme terrestre.Les activitats de Reflexiona permeten de treballar aquests aspectes del magnetisme terrestre.• En el Resum de fórmules (pàg. 247) es recorden els dos grans aspectes estudiats del camp magnètic: les seves fonts i la seva acció sobre càrregues elèctriques en moviment, a fi que l’alumne/a les tingui totes presents i classificades per tal de recordar-les i aprendre-les millor. Aquest resum s’ofereix mitjançant les diverses equacions estudiades i la corresponent descripció, en què se n’aprecia la utilitat.• Idees clau (pàg. 247), tal com indica el seu nom, pretén ser un resum de les idees principals que l’alumne/a ha d’interioritzar al llarg de la unitat.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 248 i 249) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre a raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: càlcul del camp magnètic en el centre d’un conductor semicircular i entre dos conductors rectilinis paral·lels i indefinits, determinació de la velocitat amb què uns ions de deuteri entren en un camp magnètic i del radi de l’òrbita que descriuen en un espectrògraf de massa; determinació de la freqüència de ressonància d’un ciclotró i de la velocitat màxima dels protons accelerats pel ciclotró.• En els Exercicis i problemes (pàg. 250 i 251) s’inclouen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:-Pensa i resol: són qüestions diverses i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons la seqüència de la unitat i de menys a més dificultat.-Prepara’t a fons: proposa problemes d’una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de complexitat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 251): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

www.edebedigital.com - 70 -

Page 71: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Seguint l’esquema del començament de la unitat, elaborar un resum amb les definicions i expressions corresponents de totes les magnituds que s’han estudiat, per ordre d’aparició.Descriure quin és l'origen de les propietats magnètiques dels imants naturals.Explicar les diverses maneres de crear un camp magnètic, detallant com és en cada cas el vector B pel que fa a mòdul, direcció i sentit.Calcular el camp magnètic que crea un fil rectilini i indefinit pel qual circula un corrent elèctric. (L’exercici 11 de la pàgina 235 és d’aquest tipus.)Calcular el camp magnètic que es crea en el centre d’una espira circular. (L’exercici 10 de la pàgina 235 és d’aquest tipus.)Calcular el camp magnètic en l’interior d’un solenoide. (L’exercici 13 de la pàgina 237 és d’aquest tipus.)Explicar les diverses formes en què el camp magnètic actua sobre les càrregues en moviment (en els casos d’una sola càrrega, un fil conductor, una espira), detallant com és la força en cada cas pel que fa a mòdul, direcció i sentit.Calcular la força que experimenta i el radi de la trajectòria que descriu una càrrega dins d’un camp magnètic. (L’exercici 18 de la pàgina 239, l’exercici 52 de la pàgina 250 i l’exercici 5 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Calcular la força que un camp magnètic exerceix sobre un fil conductor rectilini de longitud L pel qual circula corrent. (L’exercici 54 de la pàgina 250 és d’aquest tipus.)Calcular la velocitat i el radi de la trajectòria d’una partícula en un espectròmetre de massa. (L’exercici 53 de la pàgina 250 és d’aquest tipus.)Resoldre qüestions i exercicis sobre el ciclotró. (L’exercici 46 de la pàgina 250 és d’aquest tipus.)Explicar com és i com es calcula la força que s’exerceixen entre ells dos conductors rectilinis, indefinits i paral·lels.Calcular la força que s’exerceixen dos fils conductors pels quals circula corrent. (L’exercici 55 de la pàgina 250 és d’aquest tipus.)Explicar els diversos tipus de materials que existeixen pel que fa al seu comportament dins d’un camp magnètic.Descriure el camp magnètic terrestre.

www.edebedigital.com - 71 -

Page 72: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Unitat 10. Inducció electromagnètica

Objectius

Comprendre les experiències de Faraday i les seves conclusions sobre la inducció electromagnètica.Entendre què és el flux magnètic i saber-lo calcular.Saber què estableixen les lleis de Lenz i de Faraday, i també quina relació hi ha entre totes dues.Comprendre l’experiència de Henry i la seva relació amb les experiències de Faraday.Entendre el funcionament de l’alternador i la dinamo.Comprendre el fenomen de l’autoinducció i conèixer-ne la influència en els circuits d’intensitat variable.Comprendre el fenomen de la inducció mútua i conèixer-ne la utilitat en els transformadors.Conèixer els avantatges de la utilització de l’energia elèctrica en l’actualitat.Conèixer les diferents maneres de produir energia elèctrica i valorar-ne els avantatges respecte d’altres formes d’energia.Conèixer els aspectes bàsics de la teoria electromagnètica de Maxwell i el significat de l’espectre electromagnètic.Valorar la importància del descobriment de la inducció electromagnètica i les seves aplicacions.

Continguts

ConceptesExperiències de Faraday.Flux magnètic.Lleis de Lenz i Faraday.Experiència de Henry.Generadors i receptors elèctrics: alternador, dinamo, motor elèctric.Autoinducció.Coeficient d’autoinducció o inductància.Inducció mútua.Transformadors.Producció i transport del corrent elèctric.Teoria electromagnètica de Maxwell.Equacions de Maxwell.

www.edebedigital.com - 72 -

Page 73: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

ProcedimentsInterpretació de les experiències de Faraday.Càlcul del flux magnètic.Aplicació de les lleis de Lenz i Faraday.Interpretació de l’experiència de Henry.Càlcul de la fem generada en un alternador.Càlcul del coeficient d’autoinducció de bobines i de la fem induïda en bobines per una intensitat variable.Càlcul d’intensitats i voltatges de sortida de transformadors.Utilització d'aparells elèctrics per a efectuar mesuraments.

Actituds, valors i normesReconeixement de la contribució de la física al desenvolupament tecnològic.Valoració de la importància del coneixement de la inducció electromagnètica en el disseny i la construcció de molts aparells elèctrics.Valoració de la importància i la necessitat de l’energia elèctrica en l’actualitat.Valoració dels avantatges i inconvenients de les diverses formes d’obtenir energia elèctrica.Respecte pel medi ambient. Conscienciació de la necessitat de preservar-lo i de reduir l'emisssió de gasos contaminants a l'atmosfera.

Activitats

• Els Objectius (pàg. 252) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l’alumne/a sàpiga què aprendrà.• L’Esquema de la unitat (pàg. 253) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat per tal de desenvolupar els diferents continguts. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l’alumne/a pugui saber sempre en quina part de la unitat es troba.• La Preparació de la unitat (pàg. 253) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat.-S’hi recorden: què és el camp magnètic i la seva unitat en el SI; la manera de determinar el sentit de les línies d’inducció del camp magnètic creat per un element de corrent, l’expressió de la força que actua sobre una càrrega en moviment dins d’un camp magnètic i de la força que un camp magnètic exerceix sobre un element de corrent.-Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment

www.edebedigital.com - 73 -

Page 74: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

i que s’usaran en aquesta unitat: traçar les línies d’inducció dels camps magnètics creats per un corrent elèctric rectilini i indefinit i per un corrent elèctric circular, explicar què és un solenoide i dibuixar-ne un esquema que mostri com és el camp magnètic en el seu interior, calcular el valor de la inducció magnètica en l’interior d’un solenoide, dibuixar el vector força que un camp magnètic exerceix sobre un conductor i, finalment, confeccionar una llista d’activitats quotidianes que requereixen l’energia elèctrica.• En la unitat podem distingir-hi tres grans apartats: Inducció del corrent elèctric, Aplicacions de la inducció electromagnètica i Síntesi electromagnètica.

1. Inducció del corrent elèctric (pàg. 254 a 261)La unitat s’inicia amb l’esment d’elements com les centrals elèctriques, els generadors, els motors elèctrics, els transformadors..., que són imprescindibles en la societat actual i que funcionen gràcies a la inducció del corrent elèctric. La descripció i explicació del fenomen de la inducció electromagnètica comença amb les Experiències de Faraday: moviment d’un imant en l’interior d’una bobina o solenoide pel qual passa corrent elèctric. Són experiències molt senzilles la descripció de les quals ajuda l’alumne/a a entendre des del començament la inducció electromagnètica. Després d’aquestes descripcions es defineix el concepte d’inducció electromagnètica.Els exercicis de la pàgina 255 es refereixen a la inducció electromagnètica.A continuació es defineix el concepte de Flux magnètic; es calcula en dos casos a fi de donar-ne l’expressió general. Després es dóna el nom de la unitat en què es mesura el flux magnètic en el SI, el weber, i la seva relació amb el tesla. En l’exemple 1 es calcula el flux magnètic que travessa una bobina. Els exercicis de la pàgina 256 serveixen perquè l’alumne/a consolidi els seus coneixements sobre el flux magnètic.A continuació s’enuncia la Llei de Lenz; es tracta d’una llei experimental que indica el sentit que té el corrent induït en cada cas. El contingut d’aquesta llei coincideix amb els canvis del sentit del corrent observats en les experiències de Faraday. Els exercicis de la pàgina 257 serveixen a l’alumne/a per a consolidar els seus coneixements sobre el sentit del corrent induït.Seguidament, la Llei de Faraday avaluarà la fem induïda que origina els corrents induïts descrits fins ara. És una llei experimental que dóna el valor de la fem induïda, del qual, al seu torn, en podem extreure el de la intensitat induïda. En els exemples 2 i 3 es proposa de calcular la fem induïda; en el primer cas la causa d’aquesta fem induïda és la variació del flux magnètic com a conseqüència del canvi de l’orientació del circuit respecte del camp magnètic, i en el segon cas la causa és la variació del flux magnètic com a conseqüència del canvi del mateix camp magnètic.Els exercicis de la pàgina 259 serveixen a l’alumne/a per a consolidar els coneixements sobre la llei de Faraday.

www.edebedigital.com - 74 -

Page 75: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Finalment, l’Experiència de Henry ens descriu una versió diferent de la inducció electromagnètica, però que arriba als mateixos resultats que la llei de Faraday. L’exemple 4, que es refereix a l’experiència de Henry, proposa de calcular la força magnètica que actua sobre cada electró d’una barra que es desplaça dins d'un camp magnètic uniforme, el camp elèctric en el seu interior, i la fem induïda. Els exercicis de la pàgina 261 serveixen a l’alumne/a per a consolidar aquests coneixements.

2. Aplicacions de la inducció electromagnètica (pàg. 236 a 243)Aquest apartat comença analitzant els Generadors elèctrics. Dins dels generadors es distingeix entre la dinamo i l’alternador. En tots dos dispositius necessitem el gir de les espires dins del camp magnètic perquè es produeixi corrent i energia elèctrica. En l’exemple 5 es posen en pràctica els resultats teòrics obtinguts per a la fem induïda en l’alternador. Dins dels receptors s’esmenta el motor elèctric entre tots els possibles per la seva relació amb el contingut d’aquesta unitat. El funcionament del motor elèctric està relacionat amb el del alternador, però en el motor el corrent elèctric que circula per les espires situades dins del camp magnètic és el que produeix el gir i l’energia mecànica.En la pàgina 263, en el marge s’explica en què consisteix un electroimant, aparell important que ha de conèixer l’alumne/a a causa de la seva gran utilitat.L'estudi dels generadors elèctrics es complementa amb el de dos dispositius el funcionament dels quals es basa en fenòmens magnètics: el galvanòmetre i el timbre elèctric. El funcionament de tots dos s'explica en el quadres de les pàgines 264 i 265.Els exercicis de la pàgina 265 serveixen a l’alumne/a per a consolidar els coneixements relatius a generadors elèctrics.A continuació s’estudia l’Autoinducció. Es descriu l’autoinducció causada en un circuit per les variacions de la intensitat que hi circula. Com a exemples, s’expliquen el contracorrent i l’extracorrent, produïts en el tancament i l’obertura d’un circuit; després es veuen la definició i la unitat en el SI del coeficient d’autoinducció o inductància. Es dedueix, com a exemple teòric, l’expressió del coeficient d’autoinducció d’una bobina de longitud l, de N espires i de superfície S. Seguidament, en l’exemple 6, es calcula aquest coeficient per a una bobina i la fem induïda en variar el corrent que hi circula. Els exercicis de la pàgina 267 serveixen a l’alumne/a per a consolidar els coneixements sobre l’autoinducció.Després de l’estudi de l’autoinducció ve el de la Inducció mútua. És l’efecte que ocorre en una bobina per la qual no passa corrent, quan per una bobina propera hi circula un corrent variable; aquest efecte consisteix en el fet que en la primera bobina s’indueix un corrent elèctric. El valor d’aquesta inducció generada depèn de l’anomenat coeficient d’inducció mútua. L’aplicació més important d’aquest fenomen consisteix en els transformadors, d’interès per a l’alumne/a per la seva

www.edebedigital.com - 75 -

Page 76: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

aplicació pràctica tan generalitzada. En l’exemple 7 es treballa amb les expressions deduïdes per a la tensió i la intensitat màximes del secundari d’un transformador.Els exercicis de la pàgina 269 serveixen a l’alumne/a per a consolidar aquests coneixements.L’apartat acaba amb l’anàlisi de la Producció i transport del corrent elèctric. La producció de corrent elèctric es pot aconseguir de diverses maneres: mitjançant l’energia de l’aigua que cau per un desnivell, mitjançant el vapor d’aigua a pressió, mitjançant la del vent, mitjançant la de les marees... Per això hi ha diversos tipus de centrals elèctriques. Es descriu en un quadre, mitjançant esquemes, el funcionament de les més utilitzades actualment: les hidroelèctriques, les tèrmiques i les nuclears. S’esmenten altres tipus alternatius de centrals elèctriques menys utilitzades fins ara, però que tenen l’avantatge que les seves fonts d’energia no s’exhaueixen i no contaminen: eòlica, solar, mareomotriu, geotèrmica... Després es representen les transformacions de tensió que tenen lloc en el transport de l’energia elèctrica.El punt Impacte mediambiental analitza els efectes perjudicials de les centrals elèctriques en l’entorn.Els exercicis de la pàgina 271 serveixen a l’alumne/a per a consolidar els coneixements sobre producció i transport del corrent elèctric.

3. Síntesi electromagnètica (pàg. 272 i 273)Com a conseqüència de tot el que s’ha vist fins aquest punt, es dedueix l’estreta relació que existeix entre els camps elèctrics i els magnètics. El desenvolupament matemàtic d’aquestes idees va conduir Maxwell a una descripció unificada dels fenòmens elèctrics, magnètics i òptics: la teoria electromagnètica. Es descriuen els resultats més importants d’aquesta teoria i es recorden les ones electromagnètiques, de les quals es representen els camps elèctric i magnètic i es reprodueix l’espectre electromagnètic.Seguidament s’analitzen les anomenades Equacions de Maxwell, les quatre equacions en què Maxwell va resumir totes les lleis de l’electricitat i del magnetisme. Algunes ja són conegudes per l’alumne/a. La seva descripció s’efectua en forma de quadre, i en les figures corresponents l’alumne/a hi troba una representació gràfica de totes elles. Els exercicis de la pàgina 273 serveixen a l’alumne/a per a consolidar aquests coneixements.

• En l’apartat Física i societat (pàg. 274) s’analitzen més utilitats de la inducció electromagnètica, a part de les que ja s’han estudiat: els micròfons, que duen a terme la conversió elèctrica del so, i els forns d’inducció a alta freqüència, que utilitzen la calor generada pels corrents induïts d’alta freqüència.Les activitats de Reflexiona permeten de treballar aquestes dues aplicacions. • En el Resum (pàg. 275) es presenta una taula organitzada segons les seqüències d’aprenentatge

www.edebedigital.com - 76 -

Page 77: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

amb les descripcions, definicions i/o expressions matemàtiques que s’han vist en aquesta unitat. La seva finalitat és que l’alumne/a repassi i consolidi els coneixements que han aparegut al llarg de la unitat.• En la Resolució d’exercicis i problemes (pàg. 276 i 277) s’inclouen una sèrie d’exercicis resolts en els quals l’alumne/a trobarà models per a aprendre i raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: càlcul de la fem induïda en una bobina i de la intensitat i la càrrega total que circula quan un camp magnètic inverteix el seu sentit; càlcul de la fem i la intensitat induïdes en un circuit de dimensions variables i de la força que actua sobre una barra mòbil del circuit; càlcul del coeficient d’autoinducció d’una bobina toroïdal i de la fem que s’hi indueix en variar la intensitat de corrent; i, finalment, càlcul de la fem induïda en una espira quan varia la intensitat de corrent d’un conductor rectilini proper i del coeficient d’inducció mútua entre tots dos conductors.• En els Exercicis i problemes (pàg. 278 i 279) s’inclouen una sèrie d’exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l’autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:-Pensa i resol: són qüestions diverses i exercicis d’aplicació immediata.-Practica el que has après: són problemes ordenats segons la seqüència de la unitat i de menys a més dificultat. -Prepara’t a fons: proposa problemes d’una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de complexitat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 279): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Seguint l’esquema del començament de la unitat, elaborar un resum amb les definicions i expressions que corresponen a tots els fenòmens que s’han estudiat, per ordre d’aparició.Descriure els experiments de Faraday i de Henry.Explicar què estableixen les lleis de Lenz i de Faraday, posant un exemple en què es vegi la necessitat del signe menys en la segona d’aquestes lleis.Efectuar exercicis de càlcul de flux magnètic i d’aplicació de la llei de Faraday. (Els exercicis 61, 62 i 63 de la pàgina 278 són d’aquest tipus.)Efectuar exercicis de càlcul de la inducció electromagnètica en una barra metàl·lica situada dins d’un camp magnètic. (L’exercici 17 de la pàgina 261 i l’exercici 5 de Comprova el que has après

www.edebedigital.com - 77 -

Page 78: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

són d’aquest tipus.)Descriure l’alternador explicant el seu funcionament i l’expressió de la fem que genera.Explicar les diferències entre un alternador i un motor elèctric.Resoldre exercicis de càlcul de la fem i la intensitat induïdes en alternadors. (L’exercici 65 de la pàgina 278 i l’exercici 70 de la pàgina 279 són d’aquest tipus.)Explicar què són la inducció i l’autoinducció, indicant-ne les diferències i semblances.Explicar què és la inducció mútua i la seva aplicació en els transformadors.Resoldre exercicis de transformadors en què es relacioni la intensitat i la tensió de sortida amb les d’entrada. (L’exercici 67 de la pàgina 278 i l’exercici 3 de Comprova el que has après són d’aquest tipus.)Esmentar les diverses aplicacions de la inducció electromagnètica.Dur a terme una invetigació amb l'objectiu de descriure alguna central elèctrica: el seu funcionament i les transformacions energètiques que hi tenen lloc.Explicar el significat del fragment de text de la primera pàgina de la unitat, extret del diari de Faraday.

www.edebedigital.com - 78 -

Page 79: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

PRÀCTIQUES DEL BLOC III

Experiència 7. Descàrrega d'un condensador

ObjectiuComprovar que en la descàrrega d'un condensador mitjançant una resistència es verifica la caiguda exponencial de la tensió entre les armadures amb una constant de temps igual al producte de la resistència per la capacitat.

ProcésEn primer lloc, els alumnes muntaran el circuit de càrrega del condensador i, un cop el professor/a hagi revisat la instal·lació, tancaran l'interruptor per tal de començar la càrrega del condensador. Quan la lectura del voltímetre indiqui que el condensador ja està completament carregat, desconnectaran la font d'alimentació, amb la qual cosa obtindran el circuit de descàrrega del condensador. Durant la descàrrega, els alumnes anotaran en una taula les lectures del voltímetre corresponents a diferents instants de temps. A continuació, representaran gràficament el logaritme neperià de la tensió en funció del temps i, a partir del pendent de la recta resultant, determinaran la constant de temps i compararan el valor obtingut amb el valor teòric calculat multiplicant R i C.

AvaluacióLes qüestions de la pàgina 281 serveixen a l'alumne/a per a refermar la comprensió del procés de la pràctica i interpretar els resultats.

Experiència 8. Camp magnètic d'una bobina

ObjectiuComprovar que una bobina per on circula un corrent elèctric crea un camp magnètic que se superposa al terrestre i, a partir de l'angle de desviació d'una brúixola a diferents distàncies del centre de la bobina, verificar l'expressió teòrica de la inducció magnètica.

ProcésEls alumnes situaran la brúixola a una certa distància del centre de la bobina (en un principi desconnectada de la xarxa elèctrica), de manera que l'agulla de la brúixola sigui perpendicular a l'eix de la bobina. Aleshores, faran circular una determinada intensitat de corrent per la bobina i anotaran l'angle que es desvia l'agulla de la brúixola. A partir de l'angle i del valor conegut de la

www.edebedigital.com - 79 -

Page 80: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

inducció magnètica terrestre es pot determinar la inducció magnètica de la bobina. Aquest mateix procés el repetiran per a diferents punts, i amb les dades obtingudes verificaran si es compleix l'expressió teòrica de la inducció magnètica de la bobina.

AvaluacióLes qüestions de la pàgina 282 serveixen a l'alumne/a per a refermar la comprensió del procés de la pràctica i interpretar els resultats.

Experiència 9. Inducció electromagnètica. Primera experiència de Faraday

ObjectiuComprovar que la variació del flux magnètic que travessa una bobina indueix una intensitat de corrent elèctric en la bobina mateixa i que aquesta intensitat de corrent depèn del nombre d'espires de la bobina, de la velocitat del moviment de l'imant i de la intensitat del camp magnètic de l'imant.

ProcésEls alumnes treballaran per parelles. Un dels alumnes introduirà i extraurà l'imant del centre de la bobina de forma manual, tractant que la velocitat de l'imant sigui fixa. L'altre anotarà les lectures de l'amperímere resultants del moviment d'aproximació i allunyament de l'imant respecte de la bobina. Repetint el procés amb imants de diferent potència, amb bobines de diferent nombre d'espires i amb diferents velocitats de l'imant, es pot veure de quina manera la intensitat induïda varia amb els factors esmentats.

AvaluacióLes qüestions de la pàgina 283 serveixen a l'alumne/a per a refermar la comprensió del procés de la pràctica i interpretar els resultats.

www.edebedigital.com - 80 -

Page 81: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

BLOC IV. FÍSICA MODERNA

Unitat 11. Física quàntica

Objectius

Interpretar correctament els experiments que van suposar l'inici de la teoria quàntica.Comprendre la radiació tèrmica del cos negre i la hipòtesi de Planck.Entendre en què consisteix l'efecte fotoelèctric i l'explicació donada per Einstein.Conèixer l'efecte Compton.Descriure els diferents tipus d'espectres atòmics i conèixer la fórmula de Rydberg per al de l'hidrogen.Entendre el model de l'àtom de Bohr i les seves limitacions.Entendre la hipòtesi de De Broglie i la dualitat ona-partícula.Assimilar el principi d'indeterminació de Heisenberg i les seves conseqüències.Interpretar la mecànica quàntica com una generalització de la mecànica clàssica i conèixer-ne les diverses formulacions.Comprendre la interpretació probabilística inherent al concepte d'orbital.Conèixer l'existència de l'espín en totes les partícules subatòmiques i en el fotó.Descriure el funcionament de la cèl·lula fotoelèctrica, del microscopi electrònic i del làser.Conèixer l'existència dels semiconductors i superconductors, així com les seves utilitats pràctiques.Reconèixer i valorar l'aspecte canviant i evolutiu de la ciència.Valorar la importància dels resultats de la mecànica quàntica des del punt de vista teòric del coneixement de la matèria i des del punt de vista pràctic de les seves aplicacions tècniques.

Continguts

ConceptesRadiació tèrmica del cos negre. Potència emesa. Llei de Stefan-Boltzmann. Llei del desplaçament de Wien. Hipòtesi quàntica de Planck. Efecte fotoelèctric. Teoria quàntica d'Einstein. Efecte Compton.

www.edebedigital.com - 81 -

Page 82: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Espectre atòmic de l'hidrogen. Fórmula de Rydberg. Model atòmic de Bohr. Espectre de l'hidrogen. Dualitat ona-partícula. Hipòtesi de De Broglie i experiment de la doble escletxa. Principi d'indeterminació de Heisenberg. Formulacions de la mecànica quàntica. Funció d'ona. Equació de Schrödinger.Caràcter probabilístic dels resultats de la mecànica quàntica. Efecte túnel. Orbitals atòmics. Relació entre orbitals i nombres quàntics.Moment angular intrínsec o espín. Bosons i fermions. Aplicacions de la mecànica quàntica. La cèl·lula fotoelèctrica, el microscopi electrònic i el làser. Semiconductors. Superconductors.

ProcedimentsCàlcul de quàntums d'energia. Càlcul de les magnituds pròpies de l'efecte fotoelèctric: treball d'extracció, freqüència llindar, energia cinètica màxima i potencial de detenció o de frenada.Relació entre la longitud d'ona, la freqüència i l'energia dels fotons. Càlcul de les longituds d'ona pròpies de les línies de l'espectre de l'hidrogen. Càlcul de la longitud d'ona de De Broglie associada a les partícules. Càlcul de la indeterminació en la posició i en la velocitat.

Actituds, valors i normesReconeixement de la importància dels descobriments de nous fenòmens físics en el desenvolupament de la ciència. Apreciació del caràcter provisional de totes les teories científiques i en particular de les de la física quàntica. Reconeixement de la necessitat de la seva revisió contínua com a element intrínsec d'aquest camp de coneixement.Valoració de la utilitat dels coneixements de la mecànica quàntica per a comprendre el funcionament de molts dispositius de tecnologia actuals. Valoració de la importància de la investigació científica en el desenvolupament de la tecnologia i en el benestar de la societat.

Activitats

• Els Objectius (pàg. 286) mostren la intenció de la unitat. Es presenten perquè l'alumne/a sàpiga què aprendrà.

www.edebedigital.com - 82 -

Page 83: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

• L'Esquema de la unitat (pàg. 287) té com a finalitat presentar el recorregut que se seguirà en la unitat a l'hora de desenvolupar els diferents continguts de què consta. Aquest esquema es reprodueix al començament de cada apartat, de manera que l'alumne/a pugui saber sempre en quina part de la unitat es troba.• La Preparació de la unitat (pàg. 287) proposa el treball previ a l’estudi de la unitat:—Es recorden els conceptes de quantitat de moviment, energia cinètica, radiació electromagnètica, longitud d'ona, freqüència, partícules subatòmiques, nombre atòmic i àtom de Rutherford.—Es proposen activitats que permeten de posar en pràctica els coneixements adquirits anteriorment i que s'usaran en aquesta unitat: trobar la quantitat de moviment d'un cos, calcular l'energia cinètica d'una partícula, determinar la variació de l'energia cinètica d'un cos, definir ona electromagnètica i descriure’n les característiques, calcular la freqüència d'una radiació electromagnètica, enumerar les principals característiques de l'electró, el neutró i el protó i resumir les característiques dels principals models atòmics.• En la unitat podem distingir-hi dos grans apartats: Limitacions de la física clàssica i Mecànica quàntica.

1. Limitacions de la física clàssica (pàg. 288 a 295)La unitat comença amb l'estudi de tres fenòmens físics que, a finals del segle XIX, van posar en dubte les lleis clàssiques aplicades a la interacció entre la radiació electromagnètica i la matèria.El primer dels tres que s'estudia és la Radiació tèrmica del cos negre. En primer lloc s'explica què s'entén per radiació tèrmica i per cos negre. A continuació s'estableixen les dues lleis que compleix la radiació del cos negre: la llei de Stefan-Boltzmann, per al càlcul de la potència emesa, i la llei del desplaçament de Wien, per al càlcul de la longitud d'ona per a la qual es produeix una major emissió d'energia. Aquesta segona llei s'acompanya de la figura corresponent per tal de facilitar-ne la comprensió. Amb la finalitat d'interpretar els fets experimentals, Planck va formular dues hipòtesis, en les quals introdueix la idea de l'àtom oscil·lant (que es comporta com un oscil·lador harmònic) i el concepte de quàntum d'energia. En l'exemple 1 es treballa amb un àtom oscil·lant, del qual es calcula el valor d'un quàntum de la seva energia i el de l'amplitud màxima que adquireix en la seva oscil·lació.El segon dels tres fenòmens esmentats és l'Efecte fotoelèctric, observat per Hertz el 1887. S'analitza el fet que aquests resultats no es poden explicar mitjançant la teoria electromagnètica clàssica, sinó mitjançant la teoria quàntica d'Einstein. La confirmació definitiva de l'existència dels fotons va tenir lloc amb el descobriment de l'efecte Compton, que es descriu en el quadre de la pàgina 292, juntament amb una representació gràfica

www.edebedigital.com - 83 -

Page 84: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

d'aquest efecte. En l'exemple 2 es treballa amb l'efecte fotoelèctric i les magnituds funció treball, freqüència llindar, energia dels fotons i energia cinètica màxima dels electrons arrencats.Finalment, el tercer dels tres fenòmens comentats és el dels Espectres atòmics. En aquest punt es presenten els espectres d'absorció i d'emissió de les substàncies químiques. Rydberg va estudiar el de l'hidrogen i va deduir l’anomenada fórmula de Rydberg, que permet calcular les diverses longituds d'ona de les línies de l'espectre. Tot seguit es presenta de quina manera Bohr aplica la teoria quàntica als àtoms i als seus nivells energètics i aconsegueix d’explicar les línies espectrals i la fórmula de Rydberg quantitzant l'energia que poden tenir els electrons en les seves òrbites. D'aquesta manera, l'alumne/a troba justificat el model atòmic de Bohr, encara que també se li esmenten les limitacions que presenta i que seran superades per nous models. L'exemple 3 proposa de treballar amb la fórmula de Rydberg per tal de conèixer les longituds d'ona de les línies espectrals de la sèrie de Balmer. Els exercicis de la pàgina 295 serveixen perquè l'alumne/a refermi els seus coneixements.

2. Mecànica quàntica (pàg. 296 a 304)Es tracta d'una nova teoria que van desenvolupar els físics arran de resultats experimentals com els que s'acaben d'estudiar.Es comença amb l’anàlisi de la Dualitat ona-partícula. Es refereix a l'extensió a tota la matèria coneguda de la hipòtesi de la doble naturalesa de la llum, com a ona i com a partícula. En resulta la relació entre la quantitat de moviment de la partícula i la seva longitud d'ona associada. Com a prova experimental de l'encert de la hipòtesi, l'alumne/a té en el marge la descripció de l'experiment de Davisson i Germer, en què es comprova l'existència de les ones associades als electrons per difracció d'aquests en un vidre iònic. També en el marge es fa esment del microscopi electrònic, mostra de la utilitat de la concepció d'ones associades als electrons. Al final de la unitat es troba una descripció més detallada d'aquest microscopi.Una altra prova del caràcter ondulatori dels electrons la té l'alumne/a en l'experiment de la doble escletxa amb electrons, que s'acompanya amb unes imatges representatives.Els exemples 4 i 5 resulten molt interessants, ja que s’hi calcula la freqüència i la longitud d'ona de De Broglie de les ones associades a uns electrons i a una bola de billar. Els exercicis de la pàgina 297 serveixen a l'alumne/a per a refermar aquests coneixements. A continuació s'estudia un altre aspecte característic de la mecànica quàntica: el Principi d'indeterminació de Heisenberg. En la vida quotidiana no es detecten les conseqüències d'aquest principi a causa del petit valor de la constant h. A més, a aquest nivell no se’n pot oferir a l’alumne/a cap demostració, motiu pel qual únicament pot memoritzar-ne l’expressió i posar-la en pràctica, tal com es fa en l'exemple 6, en què es calcula la indeterminació en el moment lineal i en la posició d'una bola de billar. Els exercicis de la pàgina 298 serveixen a l'alumne/a per a

www.edebedigital.com - 84 -

Page 85: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

refermar aquests coneixements. Després s'estudia com els científics van tractar de disposar d'un procediment general que interpretés el comportament d’aquestes partícules microscòpiques. Es van desenvolupar dues Formulacions de la mecànica quàntica, la mecànica quàntica matricial i la mecànica quàntica ondulatòria, totalment equivalents. L'alumne/a, amb el nivell de coneixements que té, no pot arribar a comprendre bé el contingut d'aquestes formulacions, com l'equació de Schrödinger, de manera que cal tenir en compte que per a ell tot això és purament descriptiu. El mateix s’esdevé amb el tractament probabilístic i amb l'efecte túnel, que s'expliquen a continuació. En arribar als orbitals atòmics i a la quantització de l'energia dels electrons, del seu moment angular i de la component z d’aquest moment, l'alumne/a ho relaciona tot amb coneixements previs que posseïa respecte de l'estructura de l'àtom i la distribució dels seus electrons; és a dir, amb els nombres quàntics i els símbols utilitzats per a referir-se als diversos orbitals atòmics i a les energies que tenen els electrons en aquests orbitals.Tot això està treballat en l'exemple 7, en què es calculen l'energia, el mòdul del moment angular i els valors possibles de la component z d'aquest moment per a l'orbital 3d de l'àtom d'hidrogen. Els exercicis de la pàgina 301 serveixen a l'alumne/a per a refermar aquests coneixements.Continua l'apartat amb els Resultats de la mecànica quàntica: l'espín. La primera idea que s'hi exposa és que, arran del desdoblament observat en algunes línies dels espectres, es veu la necessitat d'introduir un altre nombre quàntic que indiqui l'orientació del moment angular intrínsec de l'electró respecte d’un camp magnètic extern.La segona idea que s'hi exposa és que totes les partícules: electrons, protons, neutrons, fotons, partícules alfa... tenen espín. El valor de l'espín pot variar, tal com es veu en la taula de la pàgina 303, en què es classifiquen les partícules en dos grups: els bosons (fotons, per exemple), d'espín enter i que no compleixen el principi d'exclusió de Pauli, i els fermions (electrons, per exemple), d'espín semienter i que sí que el compleixen.Els exercicis de les pàgines 302 i 303 serveixen a l'alumne/a per a refermar aquests coneixements.La unitat acaba amb les Aplicacions de la mecànica quàntica que poden resultar més familiars a l'alumne/a i que el poden ajudar a adonar-se del fet que les teories quàntiques han contribuït a l’evolució de la tecnologia. Les aplicacions que es veuen són la cèl·lula fotoelèctrica, el microscopi electrònic i el làser.

• En Física i societat (pàg. 305) es descriuen les característiques dels semiconductors i dels superconductors.Les activitats de Reflexiona permeten de treballar aquest tema.• En el Resum de fórmules (pàg. 306) es presenta un esquema organitzat segons les seqüències

www.edebedigital.com - 85 -

Page 86: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

d'aprenentatge amb les expressions matemàtiques que s'han vist en aquesta unitat. La seva finalitat és que l'alumne/a repassi, consolidi i interioritzi les fórmules que han aparegut al llarg de la unitat.• Idees clau (pàg. 306), tal com indica el seu nom, pretén ser un resum de les idees principals que l'alumne/a ha d'haver interioritzat en acabar la unitat.• En la Resolució d'exercicis i problemes (pàg. 307) s'inclouen una sèrie d'exercicis resolts en els quals l'alumne/a trobarà models per a aprendre a raonar. S’hi posen en pràctica els continguts següents: càlcul de la funció treball, de la freqüència llindar d'un metall i de la velocitat màxima dels electrons que són arrencats per efecte fotoelèctric; càlcul de l'energia dels fotons corresponents a determinades línies de l'espectre de l'hidrogen.• En els Exercicis i problemes (pàg. 308 i 309) s'inclouen una sèrie d'exercicis per a comprovar i consolidar els coneixements adquirits en la unitat i aplicar-los a noves situacions. Aquests exercicis van acompanyats de la solució per tal d’afavorir el procés de l'autoavaluació. Els exercicis estan classificats en diverses categories:—Pensa i resol: són qüestions diverses i exercicis d'aplicació immediata.—Practica el que has après: són problemes ordenats segons la seqüència de la unitat i de menys a més dificultat.—Prepara't a fons: proposa problemes d'una dificultat més gran que els anteriors. Presenten un grau més elevat de complexitat i són únicament per als alumnes interessats en un major aprofundiment.• Comprova el que has après (pàg. 309): pretén ser una autoavaluació. Les qüestions i problemes proposats permeten de repassar el més essencial de la unitat.

Avaluació

Seguint l'esquema del principi de la unitat, elaborar un resum amb les definicions i expressions corresponents a tots els fenòmens que s'han estudiat, per ordre d'aparició.Enunciar la hipòtesi de Planck i descriure què es pretenia explicar amb aquesta hipòtesi.Descriure l'efecte fotoelèctric, explicant que la teoria ondulatòria no el pot explicar i sí que pot fer-ho la teoria d'Einstein.Descriure l'efecte Compton.Explicar el model de l'àtom de Bohr i les seves limitacions.Explicar la hipòtesi de De Broglie i la dualitat ona-partícula.Descriure el principi d'indeterminació de Heisenberg i les seves conseqüències.Descriure les semblances i les diferències entre òrbites i orbitals.

www.edebedigital.com - 86 -

Page 87: A continuació se citen els objectius i continguts que es ... · Web viewA l’hora de procedir a estructurar en unitats didàctiques la distribució i concreció d’objectius, continguts

Programació d’aula Física II Batxillerat

Classificar els diferents nombres quàntics explicant-ne el significat.Calcular freqüències i energies de fotons. (L'exercici 47 de la pàgina 308 és d'aquest tipus.)Resoldre exercicis sobre l'efecte fotoelèctric en què se’n determinin les magnituds característiques: treball d'extracció, freqüència llindar, energia cinètica màxima i potencial de detenció o de frenada. (L'exercici 48 de la pàgina 308 i l’exercici 5 de Comprova el que has après són d'aquest tipus.)Resoldre exercicis de transicions entre nivells energètics de l'àtom d'hidrogen en què es determini l'energia i la freqüència dels fotons emesos. (L'exercici 6 de Comprova el que has après és d'aquest tipus.)Resoldre exercicis de càlcul de la longitud d'ona de De Broglie. (L'exercici 49 de la pàgina 308 és d'aquest tipus.)Aplicar el principi d'incertesa per tal de trobar la indeterminació en la posició i en la quantitat de moviment de les partícules. (L'exercici 50 de la pàgina 308 i l’exercici 8 de Comprova el que has après són d'aquest tipus.)Explicar el significat del text d'Albert Einstein de la primera pàgina de la unitat.

www.edebedigital.com - 87 -