El Xarraire era el capità pirata més feroç i temible dels set mars. Deien que en els seus assalts i abordatges per tot el món, havia aconseguit reunir un tresor fabulós, el major que es coneixia. Com a bon pirata, Xarraire no es fiava de ningú, i sempre portava el seu tresor sota els seus peus, en l'enorme celler del seu vaixell.
Un dia, va sentir parlar d'un magnífic tresor que anava a creuar el mar en un dels vaixells més poderosos de la terra. Era un buc extremadament gran i estava molt bé armat, però gens li agradava més a Xarraire que enfonsar els vaixells més grans i seguir augmentant el seu tresor, encara que en el fons ja era tan ric que necessitaria moltes vides per gastar tant or i joies com guardava.
Així, el pirata va preparar acuradament l'assalt en mar obert. Com sempre, l'abordatge va ser un èxit i en poc temps estaven transportant el fabulós tresor al vaixell de Xarraire. Certament, era un tresor formidable, gairebé tan gran com el del propi pirata, i aquest es fregava les mans només de pensar a seguir multiplicant les seves riqueses.
Quan van haver-hi de carregat tot el tresor es van donar que el fragant vaixell de Xarraire s'enfonsava. Després d'una estona, un “brumete” de 13 anys va adonar-se de una possible solució: “Uns es poden anar amb una part del tresor, amagar-lo en una illa i tornar, mentre uns altres esperem aquí. Només hem de fer tres viatges, i ja ho tenim!”. Xarraire no ho va veure molt clar en un principi, havia nascut per navegar i abordar vaixells i no tenia molt raonament fora d'aquestes connotacions. A més a més, el seu tresor sempre ho havia acompanyat, però va intuir ràpidament que la solució del astut nen era molt bona. Així que va fer el que el nen havia dit, no sense fer ràpidament un mapa per tal de no oblidar-se de on deixava el seu apreciat tresor.
Uns dies més tard de la feina, en una taverna, va sentir parla d'un altre buc. El insaciable pirata, no va poder contenir-se i va anar a la seva trobada. Van haver de navegar centenars de milles nàutiques per tal d'arribar on estava el nou buc i poder fer la emboscada. Però una gran tempesta els va agafar per sorpresa al punt on las dues naus s'haurien de creuar unes hores més tard.
Xarraire no havia vist mai una tempesta amb tanta força i es va espantar, no sense raó. Uns minuts més tard, una enorme onada va desestabilitzar el vaixell i una segona onada va acabar de rematar-lo, amb tant mala sort que el temible Xarraire es va donar un cop al cap i es va afogar. Després d'aquell huracà alguns dels homes de Xarraire es van poder salvar agafant-se a trossos de fusta, entre ells el astut “brumete”. El noi, i alguns dels homes, tenien clar on hi havia terra ferme. Van veure una taula més gran, i uns minuts més tard ja estaven remant com bojos. Amb gran esforç i molt cansats van aconseguir pisar terra en un parell de dies. Tots estaven enormement contents, però hi havia un que estava més content que els altres ja que, per la seva astúcia, a la seva butxaca portava un mapa.
Xarraire no havia vist mai una tempesta amb tanta força i es va espantar, no sense raó. Uns minuts més tard, una enorme onada va desestabilitzar el vaixell i una segona onada va acabar de rematar-lo, amb tant mala sort que el temible Xarraire es va donar un cop al cap i es va afogar. Després d'aquell huracà alguns dels homes de Xarraire es van poder salvar agafant-se a trossos de fusta, entre ells el astut “brumete”. El noi, i alguns dels homes, tenien clar on hi havia terra ferme. Van veure una taula més gran, i uns minuts més tard ja estaven remant com bojos. Amb gran esforç i molt cansats van aconseguir pisar terra en un parell de dies. Tots estaven enormement contents, però hi havia un que estava més content que els altres ja que, per la seva astúcia, a la seva butxaca portava un mapa.
PROGRAMACIÓ: LA FORÇA DE LES CÀRREGUES ELÈTRIQUES
CONTEXT
Contextualització històrica inicial amb l’experiment de Benjamin Franklin. Un relat o un petit
fragment d’història sobre el concepte d’electricitat existent a l’època per tal de fer aflorar idees
prèvies. Si és possible, utilitzar també com a context d’aplicació la diferència de potencial en el
funcionament neuronal.
TREBALL PER COMPETÈNCIES
Personal i interpersonal: L’error forma part de l’aprenentatge.
Comunicativa: Aprendre a comunicar fenòmens i fets amb rigor científic.
Digital: ús de simuladors per entendre o visualitzar millor els fenòmens.
Coneixement i interacció amb el món: apropiació dels models físics per aplicar-los a situacions que els siguin familiars.
Autonomia i iniciativa personal: ser partícip dels objectius, col·laborar en l’avaluació i participar activament a les classes.
OBJECTIUS D'APRENENTATGE
1. Identificar la càrrega elèctrica com una magnitud física fonamental i reconèixer que té el seu origen en les càrregues elementals atòmiques (electró i protó) i per tant es conserva.
2. Definir el concepte de camp elèctric i descriure’l per les línies de camp que el representen.
3. Deduir la Llei de Coulomb a partir dels conceptes de camp elèctric i càrrega elèctrica puntual i interpretar-la com un model similar a la Llei de la Gravitació Universal, trobant correspondències.
4. Comparar la diferència de magnitud entre la força elèctrica i gravitatòria en un àtom d’hidrogen (conjunt protó-electró).
5. Caracteritzar el camp elèctric i la força elèctrica com a magnituds vectorials i representar gràficament les seves possibles descomposicions en el pla cartesià.
6. Relacionar l’energia potencial elèctrica amb el potencial elèctric (recalcant origen conservatiu) i el treball elèctric (del camp o extern).
7. Posar en pràctica el criteri de signes en exercicis de diferències de potencials i càlculs de treball.
8. Simular camps elèctrics i diferències de potencial amb un applet.
9. Valorar que la participació a classe afavoreix la comunicació i el funcionament del grup, tant entre alumnes com entre aquests i els professors.
10. Arribar a apreciar el treball en grup com a recurs de millora.
11. Esquematitzar els continguts de la UD i autoavaluar el que s’ha après.
CONTINGUTS
Càrrega elèctrica, origen atòmic, conductors.
Llei de Coulomb: paral·lelisme amb la Llei de Gravitació Universal, permitivitat.
Vector camp elèctric, paràmetres que el determinen i línies de camp.
Vector força elèctrica, determinació a partir del camp i una càrrega.
Diferència de potencial elèctric, relació amb el camp, criteri de signes i línies equipotencials.
Treball elèctric, relació amb diferència de potencial i energia potencial, criteri de signes.
Representació de vectors i gràfiques cartesianes.
Tècniques de síntesi (esquemes, resums, etc.)
SEQÜÈNCIA D'ACTIVITATS I INDICACIONS DIDÀCTIQUES
Sessió 1 (Obj. 1, 9 i 10): Activitat de lectura d’un relat històric sobre B. Franklin. Full de lectura (individual + grups de 3 o 4) sobre el text per explicitar idees prèvies i intentar fer aflorar el concepte de càrrega com propietat elemental de la matèria, caracteritzada per l’electró i el protó (explicació teòrica). Exercici sobre la càrrega d’un material a la pissarra.
Entrega del full de material (S1.Lectura.pdf), lectura del text per part de l’alumnat i contestació de les 5 primeres preguntes (ex.2) de forma individual, amb una durada estimada de 15 minuts. Després se’ls deixa triar els grups de treball (de 3 a 4 persones) i fan l’exercici 3, on es posen en comú les respostes individuals i es contesten unes preguntes més d’indagació i idees prèvies (durada de 15 minuts). Després farem una presentació (Presentació_UD.pptx, diapositives 1-7) de la unitat indicant les activitats que farem i els criteris d’avaluació. Posteriorment la presentació segueix amb una breu explicació del concepte de càrrega i un exercici d’exemple, i aquí conclou la sessió.
Sessió 2 (Obj. 2, 3,9 i 11): Qüestionari sobre el camp gravitatori (que en saben explicar, que no en
saben, amb quin nivell, quins dubtes tenen). Posada en comú i apuntar-ho a la pissarra. Paral·lelisme amb el camp elèctric (explicació teòrica amb les seves aportacions de concepte de camp), que hauria de servir perquè arribessin a la llei de Coulomb de la força elèctrica, per analogia amb la llei de la Gravitació Universal de Newton.
Entrega del full del qüestionari (S2.Qüestionari.pdf) perquè el vagin emplenant. Explicació de per a què servirà aquest instrument (esbrinar quins coneixements tenen del camp gravitatori per la seva similitud amb el camp elèctric: intensitat, potencial, línies de camp,...). Un cop emplenat (5 minuts) es posa en comú i a la pissarra es van apuntant les aportacions rellevants de cada alumne. Es pretén construir dues columnes a la pissarra perquè de forma molt més visual puguin apreciar les semblances entre la gravitació i el camp elèctric. En aquestes columnes haurà d’acabar sortint les següents relacions: ambdues són forces a distància, càrrega-massa (amb unitats SI), intensitat de camp gravitatori (g)-intensitat de camp elèctric (E),...(15 minuts més). En aquest punt es fa la presentació del concepte de camp (que ja han vist a la UD anterior) i propietats (Presentació_UD.pptx, diapositives 8-12). Amb això volem que arribin ells mateixos a deduir que existeix una llei equivalent a la Gravitació Universal en el camp elèctric (Llei de Coulomb). Tot seguit explicació teòrica de les 5 següents diapositives i resolució per part dels professors d’un problema tipus (S2i5.Problemes_tipus.pdf) i així finalitza.
Sessions 3 i 4 (Obj. 4, 5 i 9): Sessions de problemes sobre forces i camp elèctric.
Fer 5 grups de 3 i donar el mateix problema a cada grup (S3i4.Problemes.pdf), contextualitzat en l’àtom d’hidrogen, amb el qual es treballarà comparació entre força elèctrica i gravitatòria, camp elèctric i força elèctrica, generats per les dues càrregues. A la primera sessió els han de resoldre en grups (poden buscar informació a llibres o demanar-nos ajuda, i nosaltres procurarem sempre mantenir una conversa amb ells, amb preguntes obertes que els vagin marcant estratègies, donant pistes i marcant fites dins el propi problema per avançar pas a pas) . A la segona han d’exposar la resolució a la pissarra (un alumne sortirà a la pissarra per explicar la feina que ha fet el grup, 5 alumnes (un per grup) per 5 apartats que tindrà el problema). A més, als minuts finals de la segona sessió es passarà un full d’autoregulació (S4i8.Fulls_autoregulació.pdf, pàg. 1) que els ajudarà a explicitar els objectius. Aquest full tindrà tantes files com activitats s’han fet fins ara, i dues columnes. A la primera columna se’ls demanarà que escriguin paraules clau, per cada activitat (fila) feta fins llavors, i a la segona que connectin aquests conceptes amb verbs descriptors per acabar formulant una cosa semblant al que serien els objectius i així se’ls apropiïn.
Sessió 5 (Obj. 6 i 8): Explicació teòrica: entendre que és un camp conservatiu i arribar als conceptes de potencial, energia potencial elèctrica i treball elèctric, amb un powerpoint. Ens ajudarem amb exercicis tipus i un applet (http://phet.colorado.edu/sims/charges-and-fields/charges-and-fields_en.html), que servirà per recolzar l’explicació i perquè ells s’autoavaluïn tant de d’aquests exercicis com de posteriors activitats. Possiblement necessitarem una aula d’informàtica o el laboratori que compta amb ordinadors (un per grup de 3 més o menys).
Explicació amb l’ajuda de la presentació del powerpoint (diapositives 18-22) intercalant-la amb la resolució de diferents apartats dels problemes tipus (S2i5.Problemes_tipus.pdf) de forma progressiva (durada de 40-35 minuts). Després comprovar (durant uns 15-20 minuts) els resultats amb l’ajuda d’un applet.
Sessions 6 i 7 (Obj. 5, 6 i 7): Fer 6 parelles i un grup de 3, amb un problema diferent cada una. L’han de resoldre cooperativament (aplicarem la mateixa metodologia que a la sessió 3) i a l’hora d’exposar-lo als companys (segona sessió) també ho faran cooperativament, tot i que només un sortirà a la pissarra, els companys l’ajudaran aquest cop (ho fem així perquè vegin la diferència amb les sessions 3 i 4, on es trobaran més sols). Rúbrica de coavaluació i autoavaluació per veure com ha anat el treball en grup.
Procediment pràcticament idèntic a les sessions 3 i 4 amb la única diferència que tindrem en compte els grups d’aquestes sessions 3 i 4 per si s’han de modificar o no, en funció de com hagi anat. A l’inici de la sessió 7 els repartirem uns fulls (S7.Coavaluació&autoavaluació.pdf) que serviran en part per coavaluar-se (mentre exposen) i per autoavaluar-se tant individualment en el seu rol a dins del grup com per autoavaluar-se com a grup (al final, 5 minuts).
Sessió 8 (Obj. 9, 10 i 11): Sessió de síntesi i de dubtes, a partir de les notes que tenim de
coavaluació i l’autoavaluació, i també del que hem vist en la resolució de problemes. Format de
pluja d’idees, en aquest cas de dubtes, i resoldre’ls entre tots, no només nosaltres, sinó que
s’ajudin entre ells si algú entén millor un concepte que un altre company. Al final de la sessió
passar per segon cop el full d’autoregulació per les activitats fetes entre la sessió 4 i aquesta.
Aquesta sessió possiblement es pot solapar amb la 7 per l’exposició de problemes dels 7 grups. Per
tant uns 20 minuts o una mica més del començament es dedicaran a acabar l’exposició, que a la
vegada ens serveix ja per anar resumint i sintetitzant, ja que els problemes són força similars i és
com un repàs. El temps que sobri (exceptuant els 5 minuts finals) es dedicarà a dubtes que tinguin
els propis alumnes i a fer un petit resum dels continguts esquematitzat, centrant-nos en el que pot
sortir a l’examen. Aquests últims 5 minuts es reserven per tornar a passar el full d’autoregulació
com es fa a la sessió 4 (S4i8.Fulls_autoregulació.pdf, pàg. 2), amb la mateixa intenció de que captin
els objectius.
Sessió 9: Examen escrit d’avaluació final.
Passarem un examen (S9.Examen.pdf) amb 3 qüestions i un problema, no excessivament
complicats ni llargs, ja que 55 minuts no donen per molt.
CRITERIS GENERALS D'ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
Nivells i ritmes d'aprenentatge: distribució dels grups en funció del coneixement que en tenim
d’ells i de la primera avaluació que els fem.
Tipus d’aprenentatge: alternar recursos visuals, de lectura o auditius a l’hora d’exposar, així
com recursos digitals a l’hora de treballar (applet), ja que els són més pròxims.
Interessos i motivacions: contextualitzar l’inici de la UD, els problemes i alguna activitat
d’aplicació.
CRITERIS GENERALS D'AVALUACIÓ
Sap representar línies de camp donada una distribució (molt senzilla) de càrregues puntuals.
Utilitza correctament la llei de Coulomb i el tractament del camp elèctric, sense oblidar el seu caràcter vectorial.
Fa ús de les unitats adequades en cada moment.
És ordenat i net en la resolució de problemes i quan fa una entrega.
Utilitza bé la representació gràfica en el pla cartesià, triant un origen, dibuixant uns eixos i uns sentits i ser coherents amb aquests al llarg del problema.
Comunica amb claredat les seves idees davant públic.
És capaç d’identificar les informacions clau davant d’un text o enunciat de problema, i li assigna les variables corresponents a cada informació.
Utilitza un procediment correcte i coherent a l’hora de resoldre problemes.
Distingeix el potencial del camp per la seva naturalesa escalar i el relaciona amb l’energia (treball).
CRITERIS D’AVALUACIÓ SUMATIVA
Examen 60%
Exercicis 10%
Cooperació als exercicis 10%
Participació a l’aula 20%
CONNEXIÓ AMB ALTRES MATERIES
Matemàtiques: vectors i representació cartesiana, equacions, derivades
Tecnologia: diferència de potencial
