2.2- Propuesta de medios de enseñanza alternativos para potenciar la actividad experimental en la de enseñanza de la Física en octavo grado

“Preparar al hombre para la vida en la escuela cubana no es formarlo  para cuando deja esta y se enfrente a la vida, es ante todo educarlo para servir a la comunidad “.  (C. Álvarez de Sayas 1992: 4).
De acuerdo a las  características de la muestra escogida, el diagnóstico expuesto en el epígrafe anterior y el déficit de medios de laboratorio, con el objetivo de contribuir al desarrollo del proceso de enseñanza aprendizaje de la Física se elaboraron medios de enseñanza alternativos en los que se definen los objetivos de cada uno de ellos, se proponen sugerencias metodológicas para el PGI permitiendo así su mejor ubicación dentro de la clase así como el sistema de preguntas a realizar para lograr el objetivo propuesto con dicho medio.
Al utilizar cada uno de estos medios el  PGI debe comenzar con una breve introducción donde precise lo que van a observar, las normas de seguridad y los recursos empleados en la confección del medio. Al concluir la presentación, el PGI hará una valoración donde tendrá en cuenta la opinión de los estudiantes acerca de la importancia que tiene este medio como modelo para la construcción de equipos para la vida.
ACTIVIDAD No 1 La cinta métrica
Unidad # 1                   Grado: 8vo
Objetivo: Construir una cinta métrica para emplearla en la medición de   longitudes relativamente grandes.
Instrumentos y materiales: Regla de 25 cm., hilo de hasta 5 m de longitud, bolígrafo, plumón y pequeñas porciones rectangulares de cartón.
Descripción de su elaboración.
Esta cinta puede ser construida por el docente o por algunos estudiantes a los cuales se les asigne la tarea de su realización.
Pueden emplearse diferentes variantes: una de ella consiste en tensar el hilo y comenzando por uno de sus extremos, hacer marcas en él, cada 25 cm., cada 4 marcas realizar una diferente a las demás, destacando así la longitud equivalente al metro. Esta cinta puede tener la longitud que se desee.
Otra forma puede ser, fijar en una tabla dos clavos a una distancia  de 25 cm. Y luego enrollar el hilo en ellos y marcar cada uno de los dobleces y otra marca diferente cada 4 distancias predeterminadas, con lo que diferenciamos el metro.
Para distinguir entre cada uno de los metros se recomienda usar los segmentos rectangulares de cartón con el número correspondiente a cada metro como se muestra en la figura 1. (ver PDF).

 

CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
 Este instrumento permite medir distancias relativamente grandes como la plaza de la escuela el largo y/o ancho del aula, las dimensiones del huerto, las distancias a recorrer en las prácticas de Educación Física.
Para lograr una mayor precisión en las mediciones se puede utilizar una regla de hasta 25 cm., graduada en milímetros para las posiciones intermedias entre las marcas establecidas en la cita creada. Se recomienda antes de realizar las mediciones se recomienda el estudio del anexo 1.
Ejemplo
Si el resultado está entre 3,25 y 3,50, se sitúa la regla a partir del valor 3,25 y se mide la distancia de este, a donde concluye el objeto a medir, el resultado final sería 3,25 más la distancia medida por la regla graduada, con lo cual se elimina el error que era de 25 0mm., a  1  mm.
Este instrumento contribuye a la realización de tareas propuestas en el texto, donde se precisa realizar  mediciones de longitud.
Con la ayuda de este instrumento se pueden realizar los ejercicios propuestos Ej 1.59 pág.  19, Ej 10 pág. 22, Ej . 1.65 pág. 21, Ej 2.25 pág. 26, Ej 2.17 pág.  27 y la actividad 2.21 pág 28. (Valdés. P, 2002)
ACTIVIDAD No 2 La probeta
Unidad # 1                   Grado: 8vo
Objetivo: Construir una probeta  para emplearla en la medición de volúmenes de cuerpos  irregulares.
Instrumentos y materiales: jeringuilla, tubo de lámpara fluorescente, instrumentos que permitan realizar marcas en el vidrio, tubo de desodorantes, puntilla, alfileres, cinta de papel, pegamento, esparadrapo, plastilina o jabón.
 Descripción de su elaboración.
Utilizar una jeringuilla, retirar el embolo y tapar la salida, luego colocarla en un tubo de desodorante recortado que le sirve de base.
Esta probeta puede ser de 5 cm3 o más y serviría para determinar volúmenes  de cuerpos muy pequeños como pedazos de piedras, vidrios, plásticos y otros.
Otra variante puede ser recortar un tubo de lámpara a una altura considerable, limpiar su interior, hasta retirar la pintura blanca, situarlo en una base de madera o tubo de desodorante.
Para lograr su graduación se vierten 5 cm3 de agua y se procede a marcar esas medidas, también se puede calcular el volumen de del cilindro realizando mediciones parciales según se quiera subdividir la probeta, para lo cual se usa la fórmula V = л r2 h, donde la altura puede cambiar si se desea como se muestra en la figura  2. (ver PDF).

Variante para la determinación de volúmenes de cuerpos relativamente grande usando la jeringuilla, (Núñez Viera, 1980:311).
Tome una porción de esparadrapo de unos 5cm de longitud, o en su defecto una cinta de papel a la cual se le ha incrustado pegamento y péguelo a la pared exterior del frasco de forma que la cinta adhesiva quede en posición vertical.
Vierta agua en el interior del frasco hasta que ocupe la mitad del volumen del recipiente. Marque con un lápiz sobre la cinta el nivel que alcanza el líquido.
Introduzca con cuidado en el interior del recipiente el cuerpo del cual desee determinar su volumen. Tome la jeringuilla de 10 cm3 de capacidad y mójela con agua.
Introduzca la embocadura de la jeringuilla en el interior del agua que contiene el frasco. Extraiga agua de este recipiente mediante la jeringuilla hasta que el nivel del agua vuelva a ocupar la posición inicial al inicio del experimento.
Determine el valor de la apreciación de la jeringuilla. ¿Cuál es el valor del volumen del cuerpo considerando el error posible cometido?
El volumen del cuerpo es igual al volumen de agua que ha tomado con la jeringuilla, el cual se mide directamente con la escala de este instrumento. Es necesario evitar la formación de burbujas de aire en el interior de la jeringuilla durante la realización de esta actividad.
Determinación del volumen de un cuerpo pequeño.
Tome una de las puntillas y observe detalladamente su estructura. Píntela en su cuaderno de trabajo. Si fuese a determinar el volumen del clavo a partir de las fórmulas matemática necesarias, ¿En cuantos cuerpos de geometría regular debería dividirlos, cuáles son?
Intente determinar el volumen del clavo usando el método utilizado anteriormente.
Tome ambas jeringuillas y obstruya el canal de cada una con jabón o plastilina. Coloque las jeringuillas en posición vertical y vierta agua en ellas hasta que ocupe el ¾ partes del Volumen.
Introduzca el clavo dentro de la jeringuilla de 10 cm3. Determine su volumen. Tenga en cuenta la apreciación de esta jeringuilla. Procesa de forma semejante con la jeringuilla de 5 cm3 ¿Cuál de las medidas del volumen del clavo es más exacta ?. ¿Por qué?
¿Cómo determinaría el volumen de un alfiler con la jeringuilla de 5 cm3 de capacidad?
 
CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
Con este instrumento se pueden determinar volúmenes de cuerpos irregulares  pequeño, en caso de que sus dimensiones sean más pequeñas que la menor división del instrumento y estos sean aproximadamente iguales (bolas de bicicletas, granos, otros), en este caso se puede echar una cantidad suficiente, luego medir el resultado y dividir por la cantidad de cuerpos que se vertieron, el resultado será el volumen aproximado de cada uno de ellos. 
Se recuerda cumplir con las reglas establecidas para la realización adecuada de las mediciones (Anexo II).
Con esta probeta elaborada por los PGI generales integrales o los estudiantes, se pueden realizar diferentes tareas del texto, donde se hace imprescindible la determinación de volúmenes de cuerpos grandes o pequeños.
Con la ayuda de este instrumento se pueden realizar los ejercicios propuestos: Ej 10 pág. 22, Ej . 1.65 pág. 21, Ej 3.32 pág 55, Ej 3.23 pág 57, Ej 3.58 pág 70,Ej 3.59 pág 70. (Valdés. P.  y otros, 2002)
ACTIVIDAD No 3  El  dinamómetro
Unidad # 1                   Grado: 8vo
Objetivo: Construir un dinamómetro para medir fuerzas.                                                                                                       
Instrumentos y materiales: resorte, liga, pedazo de tubo de conduley u otro material, pedazo de tabla de 20 cm. largo por 5 cm. de ancho, clavo, pedazo de madera cilíndrica, materiales que permitan realizar marcas en madera.   
Descripción de su elaboración.
Se fija un clavo en la parte superior de la tabla descritas en los materiales, en la que se cuelga un resorte que tenga la mitad de la longitud de dicha tabla, en el extremo libre del resorte se le coloca un gancho que posea una flecha que marque la medición correspondiente, para graduarlo se van colocando cuerpos de 100, 200, 300 g, y se van marcando en la tabla esas medidas y otras intermedias que se deseen.
El cero en la escala le corresponde al extremo del resorte cuando este está libre sin ninguna carga y las otras marcas se corresponden con uno, dos, tres Newton, respectivamente, para los cuerpos de 100, 200, 300 g como se observa en la figura 3.
Una segunda variante sería la utilización de un tubo de cualquier material en el que se le introduce un resorte atado en uno de sus extremos y el otro se le fija un pedazo cilíndrico de madera de forma tal que cubra el resto del tubo que no está ocupado por el resorte, este cilindro es el que se debe graduar de igual forma que la primera variante Figura 4 (ver PDF).

CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
En ocasiones se puede utilizar una liga en lugar del resorte, pero tanto en uno como en otro caso se debe tener en cuenta que la constante elástica no sea extremadamente grande ni muy pequeña. Se debe garantizar que el rozamiento sea lo más pequeño posible por lo que las dimensiones del orificio por el que desplazará el alambre deben ser tales que permitan que este se desplace con una fricción mínima. Esto último se consigue si el cuerpo del gancho que pasa por el orificio no presenta deformación alguna.
Permite calcular diferentes tareas del texto como la fuerzas de gravedad, rozamiento, peso de cuerpos, masas, densidad y otras magnitudes.
Es necesario calibrar el instrumento, antes de realizar las mediciones, pues los resortes con el uso, van perdiendo su constante elástica u otros desajustes que pueden falsear la información buscada.   
Con la ayuda de este instrumento se pueden realizar los ejercicios propuestos: Ej 2.65 pág 40, Ej 2.68 pág 43, 2.54 pág 69. (Valdés. P.  y otros, 2002)
 ACTIVIDAD No 4
Unidad # 3                   Grado: 8vo
Construcción de un manómetro de líquido
Objetivo: Construir un manómetro de líquido para emplearlo en la medición de   la presión ejercida por gases y líquidos 
Instrumentos y materiales: tabla rectangular de 30 cm. de largo por 10 cm. de ancho, tabla de 10  cm. por 10 cm., manguera de suero, clavos, colorante agua y marcador. 
Descripción de su elaboración.
Hacer marcas en la tabla a distancia de un centímetro, se fija la manguera a la tabla de forma tal que adopte una forma de U, una de las variantes puede ser incrustando alambres en la tabla para sostenerla, verter agua coloreada en el interior de la manguera hasta la mitad de la escala aproximadamente.
 
CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
Este instrumento funciona cuando en una de las ramas del manómetro aumenta la presión del aire, se produce una diferencia entre los niveles del líquido en ambas ramas, esta será tanto mayor, cuanto mayor es la presión y representa el valor de la presión ejercida.
Si se utiliza agua su densidad es de 1000kg/ m3, la presión  para un cm., se puede calcular
P=ρ g h
ρ = 1000 kg / m3
g = 9,8 m / s2  
h= 1 cm. = 0,01  m
P = 1000kg/m3. 9,8  m/s2 . 0,01m
P = 98 kg m/s2 / m2
N = kg m/ s2  
Pa = N/ m2
P = 98 Pa
Si se aproxima g = 10m/s2, entonces ese valor sería de 100 Pa
La escala del manómetro no se debe graduar con valores fijos, ya que al utilizar otros líquidos el valor sería diferente.
Con este instrumento se pueden medir la presión ejercida por un líquido a deferentes profundidades, la presión de un gas contenido en un recipiente.
A partir de la utilización de este instrumento se podrá dar solución a tareas PGI propuestas en el texto, referidas a familiarizar a los estudiantes con el uso del manómetro de líquidos, se utiliza para introducir o demostrar otros conocimientos de la Física en la propia unidad
  Con la ayuda de este instrumento se pueden realizar los ejercicios propuestos: Ej 3.33 pág 63, 3.36 pág 64, 3.39 pág 64. (Valdés. P.  y otros, 2002)
 ACTIVIDAD No 5
Unidad # 3                   Grado: 8vo
Construcción de vasos comunicantes
Objetivo: Construir y un dispositivo para demostrar la ley de los vasos comunicantes.
Instrumentos y materiales: manguera de suero, pomos de diferentes formas  y tamaños, preferiblemente transparentes, aproximadamente 50 cm., de  hilo, dos tablas cuadradas de 10  por 10 cm., dos alambres de 20 cm., de largo
Descripción de su elaboración.
Recortar los fondos de los recipientes de plásticos y realizar un hueco en la tapa del mismo diámetro de la manguera de suero, se fijan dos varillas de alambre u otro material, perpendicular a las bases, se ata un hilo de una a otra varilla y se determina el nivel, usando la propia manguera, llenado esta de agua  y colocando el hilo a la misma altura de las columnas de agua dentro de la manguera como se muestra en la figura  5. (ver PDF)

CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
Sirve para demostrar la ley de los vasos comunicantes, utilizando diferentes variantes, una de las cuales puede ser acoplar un extremo el pomo de aceite y en el otro la manguera y determinar el nivel o colocar otro tipo de pomo y observar el mismo resultado, en ocasiones puede situarse dos recipientes, con el mismo efecto, se  puede variar  la posición de los recipientes respecto a la horizontal, comprobándose que no cambia el nivel.
Este experimento puede ser desarrollado por equipos de dos hasta cuatro estudiantes en actividades extractases o por el profesor en el aula, auxiliado por el monitor, vincular la teoriza con la práctica más cercana, al poder explicar fenómenos que ocurren el los sistemas de acueductos, sistema hidráulico de edificios o viviendas y diseñar experimentos sencillos para determinar el nivel del piso utilizando una manguera.
  ACTIVIDAD No 6
Unidad # 3                   Grado: 8vo
Construcción del globo de Pascal
Objetivo: Construir un dispositivo para demostrar la ley de Pascal.
Instrumentos y materiales: bola de un tubo de desodorante y una jeringuilla
Descripción de su elaboración.
Realizar en la bola, pequeños orificios del mismo diámetro (8 aproximadamente) y otro para acoplar la jeringuilla como se muestra en la figura 6.

CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
Se llena la jeringuilla de agua o de humo y se acopla a la esfera y luego se aprieta el embolo de esta y el agua o humo debe salir con la misma velocidad por todos los orificios, los huecos deben estar completamente limpios y sean finos para que el líquido o gas no se agote al instante, se debe lograr que el acople de la esfera sea hermética para evitar derrames de líquidos y que pueda salir disparada al apretar el embolo.
Con este experimento se resuelven tareas del texto, tales como la construcción de equipos como el descrito, prepara  a los estudiantes para comprender el funcionamiento de equipos como el esfigmomanómetro, mecanismos  hidráulicos.
Con la ayuda de este instrumento se pueden realizar los ejercicios propuestos: Ej 3.30 pág 60 (Valdés. P.  y otros, 2002)
    ACTIVIDAD No 7
Unidad # 3                   Grado: 8vo
Utilización de medios alternativos para demostrar la existencia de la presión atmosférica
Objetivo: Diseñar experimentos para demostrar la existencia de la presión atmosférica, utilizando medios alternativos.
Instrumentos y materiales: vaso de vidrio, tabla de 30cm de ancho por 60 de largo, aproximadamente, periódico u otro papel, fósforo, corcho o pedazo de madera, recipiente para echar agua.  
Descripción de su elaboración.
Variante número uno:
Tapa la boca de un vaso lleno de agua, con pedazo de cartulina y sujétala con la mano, invierte el vaso. A continuación suelta la cartulina.
CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
El tamaño de la cartulina no debe ser mucho mayor que el diámetro del vaso para evitar que el viento la desprenda.
Se debe usar un vaso preferiblemente de vidrio y que sea transparente para que pueda observarse el agua en su interior,  además se pueda manipular sin temor a que al apretarlo el agua se bote.
Variante número dos:
Coloca una tabla ancha sobre una mesa de forma tal que sobresalga,  aproximadamente, un tercio de ella, se coloca un periódico sobre la misma, sin que la cubra totalmente, y se golpea   en el extremo libre. La tabla se levanta fácilmente.
Se repite esta operación pero ahora el periódico la cubre totalmente. En este caso la tabla no se levantará al ser golpeada por el mismo legar.  
CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
Debe evitarse que el aire levante el periódico y tratar que el área de la tabla sea de las dimensiones indicadas o mayor para que la fuerza ejercida por la presión atmosférica sobre la tabla sea apreciable
Variante número tres:
Se vierte agua en un recipiente y sobre ella se coloca un pedazo de corcho o madera al que de le coloca verticalmente un fósforo y luego se enciende, se coloca un vaso invertido de manera que el fósforo, quede en su interior. Se observará que el nivel del agua en el interior del vaso es mayor que el resto del recipiente.

CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
Se recomienda que el vaso sea de vidrio y transparente para poder observar la columna de agua y evitar que se pueda quemar.
Estas tres demostraciones demuestran la existencia de la presión atmosférica y permiten fundamentar el funcionamiento de la electrobomba, bombas manuales, los absorbentes.
Favorece la realización de las tareas del texto donde se diseña y lleva a cabo experimentos relacionados con la existencia de la  presión atmosférica
Con la ayuda de este instrumento se pueden realizar los ejercicios propuestos: Ej 3.43 pág 65  (Valdés. P.  y otros, 2002)
ACTIVIDAD No 8
Unidad # 3                   Grado: 8vo
Construcción de un mecanismo para demostrar los sistemas hidráulicos
Objetivo: Construir un medio para demostrar el funcionamiento de algunos mecanismos hidráulicos, como el gato, la prensa y freno hidráulico. 
Instrumentos y materiales: dos jeringuillas de diferentes diámetros, manguera de suero, pomos plásticos pequeños, aceite o agua, Cuerpos de 200g de masa (al menos 4 de ellos)
Descripción de su elaboración.
Realizar un pequeño orificio en las tapas de los pomos de forma tal que se puedan acoplar las jeringuillas, y otro orificio en el costado de cada pomo de manera que permita pasar la manguera de suero de un pomo a otro y  fijarlo a cada una de las jeringuillas, luego se vierte aceite en cada una de las jeringuillas de forma tal que la de menor diámetro quede llana y la mayor hasta su mitad aproximadamente.
Se colocan tres de estos cuerpos sobre la jeringuilla grande y uno sobre la pequeña y se podrá observar que el cuerpo colocado en la jeringuilla pequeña levanta a los tres puestos encima de la jeringuilla mayor.

CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
La utilización de aceite en lugar de agua resulta más favorable pues el rozamiento es mucho menor y la masa de los cuerpos no debe ser  muy pequeña para evitar que el rozamiento impida el funcionamiento de este.
Favorece la explicación que realiza el texto sobre el funcionamiento de algunos mecanismos como el freno hidráulico, la prensa y el gato. 
Con la ayuda de este instrumento se pueden demostrar los experimentos mostrados el la Figura 3.14 A,B,C pág 62. (Valdés. P.  y otros, 2002)
   ACTIVIDAD No 9
Unidad # 5                   Grado: 8vo
Creación de un medio de enseñanza para demostrar la transformación de la energía potencial en cinética.
Objetivo: Construir un medio de enseñanza  y explicar su funcionamiento para demostrar la transformación de la energía potencial en cinética.
Instrumentos y materiales: Un carito pequeño de juguete, una cuchilla, hilo, fósforo y un trozo de madera rectangular de un Kg. de masa aproximadamente. 
Descripción de su elaboración.
 Doblar la cuchilla y unir sus extremos con el hilo, colocarla entre el carrito y el bloque de madera, a continuación se quema el hilo y al liberarse la cuchilla empuja al carrito, poniéndolo en movimiento, ver figura 9. (ver PDF)

 

 CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
La masa del carrito debe ser pequeña, la superficie donde se deslizará el carrito debe tener el menor rozamiento posible.
La cuchilla se puede fijar al madero o al carrito, indistintamente.
Este medio permite la realización de las tareas del texto referidos a las transformaciones de la energía potencial en cinética y pueden aplicarse en el funcionamiento de los relojes de cuerdas, los arpones, tirapiedras entre otros.
Con la ayuda de este instrumento se pueden realizar los ejercicios propuestos: Ej 4.23 pág 94  (Valdés. P.  y otros, 2002)
   ACTIVIDAD No 10
Unidad # 5                   Grado: 8vo
Objetivo: Construir un medio de enseñanza  para demostrar la transformación de la energía potencial gravitatoria en cinética.
Instrumentos y materiales: Cuerpos de masas 0,5 y 1,0 kg. Aproximadamente, de madera u otro material o pomos llenos de agua de medio litro y un litro respectivamente, recipiente, arena, tabla cuadrada de 10 cm. de lado, cuatro clavos o pedazos de alambre. 
Descripción de su elaboración.
Este experimento debe realizarse cerca de una pared con el propósito de realizar allí las mediciones de medio metro y un metro de altura respectivamente.
Se fijan los clavos en la tabla de forma tal que estén ubicados próximos a los vértices de los ángulos rectos de la tabla y se coloca sobre  el recipiente que contenga arena, se deja caer, ver figura 10.(ver PDF)

CONSIDERACIONES METODOLÓGICAS PARA SU APLICACIÓN
Se debe cernir bien la arena para evitar que algún cuerpo extraño altere el resultado del experimento, y en caso de no contar con clavos lo suficientemente largo, estos pueden ser sustituidos por alambres. Si como masas patrones se usan pomos llenándose agua se debe garantizar que estén tapados herméticamente.
 Como resultado de esta demostración se debe concluir:
La masa al proyectarse  contra la tabla con los clavos realiza un trabajo, pues esta última se pone en movimiento y penetra dentro de la arena.
El trabajo realizado sobre la tabla para introducir los clavos dentro de la arena es una medida de la energía potencial que poseía el cuerpo antes de dejarse caer.
El valor de la energía potencial depende de la posición del cuerpo respecto al nivel que se tome como referencia.
El valor de la energía potencial depende de la masa del cuerpo.
Con la ayuda de este instrumento se pueden realizar los ejercicios propuestos: Ej 4.17 pág 91, Ej 4.38 pág 99. (Valdés. P.  y otros, 2002)

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