Prólogo ........................................................................................................................................................... 11
1. La enseñanza de la física. Aspectos didácticos ......................................................... 13
Objetivos de aprendizaje ............................................................................................................ 13
Glosario .............................................................................................................................................. 14
1.1. La didáctica de las ciencias experimentales: el punto de partida ............. 15
1.2. Métodos de enseñanza para las ciencias ............................................................... 15
1.2.1. Método de indagación en la enseñanza de las ciencias (IBSE) ........ 15
1.2.2. El proceso de la investigación ........................................................................ 21
1.2.3. La globalización: una necesidad a enfatizar de nuevo ....................... 23
1.3. Procedimientos para la enseñanza de las ciencias ............................................ 25
1.3.1. De la física cercana a la física recreativa .................................................. 25
1.3.2. Enunciar y resolver problemas: un nuevo enfoque ................................ 26
1.4. Las TIC en la enseñanza de las ciencias ............................................................... 32
1.4.1. La representación de los fenómenos: las simulaciones ........................... 33
1.5. Los medios audiovisuales en la enseñanza de la ciencia: elementos
motivadores que contextualizan el aprendizaje ................................................ 36
1.6. El laboratorio y los talleres científicos ................................................................... 38
1.6.1. El laboratorio ....................................................................................................... 39
1.6.2. Los talleres científicos ........................................................................................ 41
1.7. Las secuencias de enseñanza y aprendizaje (SEA): la programación
investigadora ...................................................................................................................... 42
1.8. La evaluación ..................................................................................................................... 47
Resumen ............................................................................................................................................. 51
Preguntas finales de autoevaluación ...................................................................................... 51
2. El movimiento y las fuerzas ................................................................................................. 53
Objetivos de aprendizaje ............................................................................................................ 53
Educación en valores .................................................................................................................... 54
Didáctica aplicada de la física en la educación secundaria
6
Glosario .............................................................................................................................................. 54
Experimento discrepante del capítulo 2: ¿Rodar o deslizar? ..................................... 55
2.1. El movimiento y su descripción vectorial ........................................................... 56
2.1.1. Celeridad y velocidad ....................................................................................... 59
2.1.2. Aceleración ............................................................................................................ 61
2.2. La razón del movimiento: la existencia de fuerzas .......................................... 67
2.2.1. El concepto de inercia: la primera ley de Newton ................................. 67
2.2.2. El concepto de fuerza: la segunda ley de Newton .................................. 70
2.2.3. No se puede tocar sin ser tocado: la tercera ley de Newton ................ 81
2.3. El uso de las leyes de Newton: combinación, descomposición
y predicción del movimiento .................................................................................... 84
2.3.1. Objetos unidos por cuerdas: el principio de DAlembert ..................... 87
2.4. Fuerzas de especial interés en el movimiento .................................................... 91
2.4.1. Fuerza centrípeta-centrífuga ......................................................................... 91
2.4.2. Fuerza a distancia: la fuerza gravitatoria ............................................... 94
2.4.3. Fuerza gravitatoria-fuerza centrípeta ........................................................ 96
2.4.4. Fuerza magnética como interacción ........................................................... 98
Resumen ............................................................................................................................................. 99
Preguntas finales de autoevaluación ..................................................................................... 100
3. Fluidos ................................................................................................................................................ 103
Objetivos de aprendizaje ............................................................................................................ 103
Educación en valores .................................................................................................................... 103
Glosario .............................................................................................................................................. 104
Experimento discrepante del capítulo 3: La pelota mágica y el embudo ........... 104
3.1. Estática de fluidos ........................................................................................................... 105
3.1.1. Concepto de presión ......................................................................................... 105
3.1.2. Hidrostática ......................................................................................................... 113
3.2. Dinámica de fluidos ....................................................................................................... 119
3.2.1. Ecuación de continuidad ................................................................................ 120
3.2.2. Principio de Bernoulli ...................................................................................... 121
Resumen ............................................................................................................................................. 128
Preguntas finales de autoevaluación ..................................................................................... 128
4. Energía ............................................................................................................................................... 131
Objetivos de aprendizaje ............................................................................................................ 131
Educación en valores .................................................................................................................... 132
Glosario .............................................................................................................................................. 132
Índice
7
Experimento discrepante del capítulo 4: La lata que vuelve ¿sola? ........................ 133
4.1. Concepto de energía. Unidades ................................................................................ 133
4.1.1. La energía conduce al concepto físico de trabajo ................................... 136
4.2. La energía de los cuerpos: la energía mecánica ................................................. 138
4.2.1. Energía cinética .................................................................................................. 139
4.2.2. Energía potencial ............................................................................................... 139
4.2.3. Energía mecánica y su conservación ........................................................... 140
4.2.4. Transferencias y transformaciones de la energía: distintos casos ....... 145
4.3. Estudio energético de los sistemas: problemas más relevantes .................. 151
4.3.1. Sistemas enlazados ............................................................................................. 151
4.3.2. El péndulo ............................................................................................................. 153
4.3.3. El péndulo balístico y el concepto de la cantidad de movimiento 153
4.3.4. Máquinas simples .............................................................................................. 155
4.3.5. Potencia y rendimiento .................................................................................... 159
4.3.6. Rendimiento o eficiencia ................................................................................. 161
Resumen ............................................................................................................................................. 162
Preguntas finales de autoevaluación ..................................................................................... 163
5. Electricidad y magnetismo .................................................................................................... 165
Objetivos de aprendizaje ............................................................................................................ 165
Educación en valores .................................................................................................................... 166
Glosario .............................................................................................................................................. 166
Experimento discrepante del capítulo 5: El circuito magnético abierto
y cerrado .............................................................................................................................. 167
5.1. Electricidad ........................................................................................................................ 168
5.1.1. Fenómenos electrostáticos ................................................................................ 168
5.1.2. Las fuerzas fundamentales de la naturaleza ........................................... 170
5.1.3. Principios de electrostática .............................................................................. 173
5.1.4. Electrodinámica (circuitos eléctricos) ......................................................... 186
5.2. Magnetismo ....................................................................................................................... 200
5.2.1. El campo magnético de la Tierra: un protector de la vida ................. 205
5.2.2. Electroimán .......................................................................................................... 206
5.3. Inducción electromagnética ....................................................................................... 206
5.3.1. El alternador y las centrales eléctricas: la base de la civilización
actual ...................................................................................................................... 211
5.3.2. Ejemplos actuales del empleo de la inducción electromagnética ...... 212
Resumen ............................................................................................................................................. 213
Preguntas finales de autoevaluación ..................................................................................... 214
Didáctica aplicada de la física en la educación secundaria
8
6. La propagación del sonido, la luz y el calor: las ondas ...................................... 217
Objetivos de aprendizaje ............................................................................................................ 217
Educación en valores .................................................................................................................... 218
Glosario .............................................................................................................................................. 218
Experimentos discrepantes del capítulo 6 ......................................................................... 219
6.1. Las ondas y el sonido .................................................................................................... 220
6.1.1. El sonido ................................................................................................................ 224
6.2. La luz ..................................................................................................................................... 230
6.2.1. Fenómenos ópticos de la luz ........................................................................... 238
6.2.2. Lentes y sus usos .................................................................................................. 248
6.3. Calor ...................................................................................................................................... 255
6.3.1. Relación del calor con la materia ................................................................ 258
6.3.2. Propagación del calor ....................................................................................... 269
Resumen ............................................................................................................................................. 274
Preguntas finales de autoevaluación ..................................................................................... 275
7. Fuentes de energía ...................................................................................................................... 277
Objetivos de aprendizaje ............................................................................................................ 277
Educación en valores .................................................................................................................... 278
Glosario .............................................................................................................................................. 278
Experimento discrepante del capítulo 7: ¿luz y movimiento o calor y movimiento?.. 279
7.1. Fuentes de energía .......................................................................................................... 280
7.1.1. Origen y recorrido histórico de la energía ................................................. 280
7.1.2. Fuentes y formas de energía ........................................................................... 281
7.1.3. Energías renovables ............................................................................................ 285
7.1.4. Energías no renovables ..................................................................................... 297
7.2. Relación entre fuentes de energía y medioambiente ..................................... 308
Resumen ............................................................................................................................................. 311
Preguntas finales de autoevaluación ..................................................................................... 312
Bibliografía ............................................................................................................................................... 315
Índice
9
Contenidos digitales
Anexos web
II. Formulario
II. Datos, constantes físicas y unidades
Vídeos
Webgrafía