Energía Mecánica: Plan de Lección para Quinto Grado

QUINTO Grado - Unidad 6 - Sesión 13
Experimentamos cómo se transforman
diferentes formas de energía
en energía mecánica
¿Sabemos cómo se transforman las formas de
energía en energía mecánica?
Conocer y familiarizarse con la energía, manipularla y controlarla
a voluntad ha sido siempre una aspiración de la humanidad a lo
largo de la historia. Hoy, se conocen muchas formas en las que se
manifiesta la energía, la mayoría de ellas se han logrado manipular
y por tanto usar cotidianamente. Es importante que nuestros
estudiantes comprendan qué es la energía, cómo esta toma
diferentes formas y cómo puede transformarse de una forma en
otra. Por eso, en esta sesión experimentarán con algunas formas
de energía para obtener energía mecánica.
Antes de la sesión
Revisa el planeamiento y la secuencia de esta
sesión.
Reúne los materiales necesarios para que los
equipos puedan experimentar con la energía.
Materiales o recursos a utilizar
Un carrito a pilas.
Pilas para el carrito.
Un imán.
Clips.
Vela y fósforos.
Botecito pop-pop (construido en la sesión 11).
Objetos diversos (piedras, bolitas, etc.).
Cuaderno de experiencias y lapiceros.
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Quinto Grado - Unidad 6 - Sesión 13
Área curricular de Ciencia y Ambiente
Competencia(s), capacidad(es) e indicador(es)
a trabajar en la sesión
COMPETENCIAS
CAPACIDADES
Indaga mediante métodos
científicos situaciones que pueden
ser investigadas por la ciencia.
Problematiza situaciones.
INDICADORES
Formula preguntas que involucran
los factores observables, medibles
y específicos seleccionados,
que podrían afectar un hecho o
fenómeno.
Formula una hipótesis,
considerando la relación entre
la variable que va a modificar
(independiente), seleccionada por
el docente, y la que va a medir
(dependiente).
Momentos de la sesión
1.
INICIO
En grupo clase
10
minutos
Saluda a los estudiantes y recuerda junto con ellos que en la sesión
anterior se estudió el tema de los combustibles como fuente de
energía.
A continuación, invítalos a vivir una nueva experiencia para conocer
más sobre la energía. Esta vez, diles que experimentarán sobre las
transformaciones de la energía, ¡las cuales son asombrosas! Así que
conocerán más sobre ellas, pues ya saben que la energía siempre
está presente en las actividades de la vida cotidiana, como caminar,
correr, cocinar, hacer funcionar un televisor o un auto, etc.
En pequeños grupos
Organiza a los estudiantes en pequeños grupos y preséntales una
situación de manipulación de diversos materiales; puede ser un
carrito, un imán, clips, una bolita, entre otros.
Dales las siguientes indicaciones:
• Coloca el carrito sobre la mesa, luego empújalo. ¿Qué sucedió?
• Coloca un clip sobre la mesa, luego desliza el imán sobre la
mesa en dirección al clip. ¿Qué sucedió?
• Sostén una bolita a cierta altura y luego suéltala. ¿Qué sucedió?
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Quinto Grado - Unidad 6 - Sesión 13
2. DESARROLLO
70
minutos
Planteamiento del problema
En grupo clase
Después de efectuar las experiencias, los grupos de estudiantes
intercambian ideas y plantean sus preguntas en relación con lo
observado en el experimento. Comenta que, en todos los casos,
“algo” hizo que los objetos se movieran. Motívalos a que dialoguen
sobre lo ocurrido. Promueve su interés para que formulen
preguntas. Si las ideas no se encaminan por la vía esperada,
ayúdalos con las siguientes interrogantes:
• ¿Qué pasó con el carrito?
• ¿Qué ocurrió con el clip?
• ¿Qué sucedió con la bolita?
Haz notar lo siguiente: en todos estos casos, los objetos se movieron.
Aclara que un objeto se mueve cuando posee energía mecánica;
entonces, el carrito en movimiento, el clip en movimiento y la bolita en
movimiento tienen energía mecánica. Formula la siguiente pregunta:
¿de dónde obtuvieron estos objetos la energía para moverse?
Escucha qué contestan los estudiantes. Toma nota de las respuestas sin
afirmarlas o rechazarlas. Tal vez alguna de ellas coincida con las ideas
que siguen. En todo caso, invita a la reflexión a partir de las siguientes
preguntas: ¿no será que nuestra energía la pasamos al carrito para que
tenga energía mecánica y se mueva?; y el imán… ¿tendrá energía?;
sí así fuera, ¿habrá pasado algo de su energía al clip para que tenga
energía mecánica y se mueva?; ¿y en el caso de la bolita…?
Con estas ideas en mente, plantéales la siguiente pregunta de
investigación:
¿Cómo podemos transformar diferentes formas de energía en
energía mecánica?
Planteamiento de hipótesis
En grupos pequeños
Pide a los grupos que propongan sus hipótesis (posibles respuestas a
la pregunta de indagación). Para ello, cada estudiante movilizará sus
conocimientos previos.
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Quinto Grado - Unidad 6 - Sesión 13
Pídeles que lleguen a un acuerdo sobre las hipótesis formuladas.
Cuando lo hayan hecho, solicita que identifiquen cuáles son
los factores o variables que se van a manipular (variable
independiente); asimismo, cuál es el efecto que se va a observar
(variable dependiente). Plantea esta pregunta: ¿qué pondrán a
prueba y cuál será el efecto? El cuadro siguiente les ayudará a
responderla:
Variable
Descripción
¿Qué cambiarán o manipularán?
(Variable independiente)
Una forma de energía (calórica, eléctrica,
luminosa, magnética)
¿Qué ha de mantenerse igual?
Los materiales empleados
¿Cuál deberá ser el producto final?
(Variable dependiente)
Transformación en energía mecánica
(movimiento de un objeto)
¿Cómo evidenciarán la transformación?
Por el movimiento que se realice.
Elaboración del plan de indagación
En grupos clase
Pide a los grupos que respondan en su cuaderno de experiencias
las siguientes preguntas: ¿cómo piensan probar su hipótesis?, ¿qué
procedimientos realizarán?, ¿qué materiales van a necesitar? De esta
manera, los llevarás a especificar qué pasos van a considerar en su
experimentación.
Juntos efectúen un análisis de lo ocurrido con el carrito, el clip y la
bolita. Recuérdales lo dicho anteriormente: mientras se mueven, los
objetos tienen una forma de energía mecánica. Continúa con una
pregunta más simple: ¿es posible que los objetos se muevan al aplicar
en ellos alguna forma de energía?
En la siguiente tabla, analiza con los estudiantes lo ocurrido:
Forma de energía utilizada
(variable independiente)
Efecto
(variable dependiente)
Energía química (nuestra
energía)
El carrito se movió.
Interpretación
La energía química se
transformó en energía
mecánica, movimiento.
Energía magnética del imán El clip se movió.
La energía magnética del imán
se transformó en energía
mecánica (movimiento del clip).
Energía gravitatoria
La energía gravitatoria se
transformó en energía mecánica
(la bolita se movió hacia la
Tierra).
La bolita cayó.
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Quinto Grado - Unidad 6 - Sesión 13
Muestra los siguientes gráficos para que los observen, con el fin de que
les sirva de punto de partida en la realización de nuevos experimentos.
Elabora con ellos un resumen. De este modo
recordarán que la energía siempre se encuentra en
estos experimentos. Así:
• Cuando ejercimos fuerza en el carrito, una parte de nuestra
energía química se transformó en energía mecánica en el carrito,
lo que hizo que se moviera.
• Cuando la fuerza del imán atrajo al clip, una parte de la energía
magnética del imán se transformó en energía mecánica para que
se moviera.
• Cuando la Tierra atrajo la bolita y la hizo caer, un poco de
la energía gravitatoria de la Tierra se transformó en energía
mecánica en la bolita y la movió.
Puedes introducir un nuevo concepto: la forma de energía mecánica
que tienen los cuerpos en movimiento se denomina energía cinética.
En grupos pequeños
Enseguida, pide que revisen el mapa conceptual de las formas de
energía, que está en la página 176 de su texto Ciencia y Ambiente,
y que se pregunten a continuación: ¿a partir de alguna de estas
formas de energía se puede obtener energía mecánica?
FORMAS DE ENERGÍA
Electricidad
Magnetísmo
debida a
se manifiesta en
Cargas
eléctricas en
movimiento
Imanes
Luz
sus propiedades
generadas en
Pilas
Baterias
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Reflexión
Refracción
Hidroeléctricas
Sonido
cualidades
Tono
Timbre
Intensidad
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Con tu orientación, los estudiantes podrán plantear diversos
procedimientos; por ejemplo:
• Transformar la energía calórica en energía mecánica. Esto quiere
decir que el calor causa el movimiento de un objeto.
• Transformar la energía eléctrica en energía mecánica. En otras
palabras, la electricidad permite el movimiento del objeto.
• Transformar la energía luminosa en energía mecánica. Es decir,
que la luz hace posible que el objeto se mueva.
• Transformar la energía magnética en energía mecánica. Esto es,
que un imán dé movimiento a un objeto.
En las imágenes se representan algunas de dichas posibilidades.
Transformación de energía
calórica en mecánica
Transformación de energía eléctrica
en mecánica
Transformación de energía luminosa en
eléctrica y ésta en energía mecánica
Como parte de su experiencia, pueden usar algún objeto de sus
experimentos anteriores; por ejemplo, el botecito pop-pop.
Observa las imágenes que te pueden servir de referencia para
efectuar los experimentos, así como las que no se puedan plasmar
en la realidad debido a la falta de recursos económicos.
En grupos clase
Seguidamente, y a partir de sus
diseños, los estudiantes trabajan
en la pizarra una tabla similar a
la que desarrollaron antes. Luego
proceden a completarla todos
juntos.
Forma de energía utilizada
(variable independiente)
Transformación de energía magnética en energía mecánica
Efecto
(variable dependiente)
Energía calórica
Energía eléctrica
Energía solar
Energía magnética
Energía química
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Interpretación
Quinto Grado - Unidad 6 - Sesión 13
Análisis de resultados y comparación de las hipótesis
Formula la siguiente pregunta con el objetivo de que los estudiantes
puedan obtener datos durante el proceso de experimentación: ¿en
qué tipo de cuadro anotarán lo que han observado? Los estudiantes
decidirán, a medida que realizan la experimentación, el tipo de tabla
y de gráfico que van a usar.
Los grupos realizan las experiencias (según los recursos con que se
cuente) de acuerdo con sus diseños y completan los cuadros de datos
en función de sus variables seleccionadas. Recuérdales que todo debe
ser anotado en su cuaderno de experiencias.
A partir de los datos recogidos, pide a los estudiantes que analicen
los cuadros y elaboren gráficas, esquemas o dibujos en los que
muestren sus resultados y busquen tendencias o comportamientos
entre las variables estudiadas. Por ejemplo:
Deben contrastar y complementar sus resultados con los obtenidos
por otros grupos.
COMBUSTIBLE
VAPOR
ENERGÍA
CALÓRICA
AIRE
AGUA
COMBUSTIBLE (VELA)
CALDERA
ENERGÍA
MECÁNICA
VAPORIZADOR
Pide a los grupos que presenten los datos y la información que han
recogido en los experimentos. Acompáñalos mientras realizan sus
comparaciones, cuantificaciones, lectura de tablas y gráficos, y el
establecimiento de relaciones de orden y de magnitud.
Lo anterior los lleva a extraer sus primeras conclusiones:
• La energía calórica se puede transformar en energía mecánica.
• La energía eléctrica se puede transformar en energía mecánica.
• La energía luminosa se puede transformar en energía mecánica.
• La energía magnética se puede transformar en energía mecánica.
Posteriormente, de manera colectiva, y con tu guía, lleguen a
la siguiente conclusión: diversas formas de energía se pueden
transformar en energía mecánica.
Invítalos a buscar información sobre la utilización de las
transformaciones de las formas de energía para el funcionamiento
mecánico de equipos y artefactos empleados en la vida cotidiana.
Así, validan sus resultados con la información que obtienen.
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Quinto Grado - Unidad 6 - Sesión 13
Seguidamente, solicita que retomen la hipótesis inicial para que
establezcan una relación con los resultados y la información obtenida.
Estructuración del saber construido como respuesta al problema
Haz un breve resumen con la participación de tus estudiantes:
• La energía se puede definir como la capacidad para transformar,
poner en movimiento, trabajar u obrar. Por tanto:
• La energía es medible y cuantificable. Se mide con una unidad
denominada julio.
• La energía puede transformarse de una forma en otra.
• La energía mecánica, generalmente, se manifiesta en movimiento
realizado por el objeto que la posee.
• Las diversas formas de energía (calórica, eléctrica, magnética,
gravitatoria, solar, química) se pueden transformar en energía
mecánica, pero algunas son más eficientes y más fáciles de
transformar que otras.
Evaluación y Comunicación
En grupos clase
Cada representante de los equipos lee y justifica sus conclusiones.
3. CIERRE (valoración del aprendizaje)
10
minutos
Al final de la indagación, solicita que respondan qué forma de
energía se transforma en energía mecánica en los siguientes
casos: un automóvil que circula por la carretera, un ventilador en
funcionamiento, un molino de viento, una carreta tirada por caballos.
Además, propón las siguientes preguntas con el fin de que compartan
sus reflexiones: ¿pueden sugerir otros procesos que permitan
obtener resultados más confiables?, ¿pueden decir qué se podría
hacer para que la indagación sea mejor?, ¿sus resultados pueden ser
aplicados en otras indagaciones o solo son válidos para este caso?
Tarea a trabajar en casa
Solicita a los grupos que elaboren un tríptico en el que incluyan
los siguientes datos: una forma de energía, la manera en que
esta se transforma en energía mecánica, la facilidad con
que se puede transformar y el costo que puede tener dicha
transformación.
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