Cómo funcionan funcionan
los juguetes
Lisa Greathouse
Tabla de contenido Dentro de tu juguete preferido ......................................... 4 La ciencia de los juguetes ................................................. 6 Máquinas simples .......................................................... 12 ¿Cómo funcionan los juguetes? ...................................... 21 La ciencia de los giros .................................................... 24 ¿Serás tú quien invente el próximo juguete genial? ......... 27 Apéndices ...................................................................... 28 Laboratorio: Haz tu propio molinete ................. 28 Glosario ............................................................. 30 Índice ................................................................. 31 Cientí�cos de ayer y de hoy ................................ 32 Créditos de las imágenes .................................... 32
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Juguetes que giran, se mueven y hablan Muchos de los juguetes que siguen siendo populares con el paso de los años tienen un funcionamiento interesante. Algunos ruedan, giran o flotan. Pueden tener piezas de distintos tamaños y formas que se pueden utilizar para construir cosas. Pueden tener pantallas donde, con sólo tocarlas, se crean imágenes. Muchos juguetes tienen sonidos, y algunos hasta hablan. ¡A veces parecería que los juguetes usan magia para funcionar! Algunos juguetes, como los sistemas de videojuegos, tienen máquinas compuestas en su interior. La mayoría de los juguetes que emiten sonidos o que se mueven por sí solos funcionan con electricidad. Pero algunos tienen máquinas simples adentro que les permiten funcionar sólo con la energía que proviene del niño que juega con ellos. Piensa en un carro de juguete que cruza la habitación a toda marcha después de que alguien lo hace rodar hacia atrás y luego lo suelta. Este juguete tiene un resorte en su interior que se enrosca más y más, hasta estar muy apretado, cuando se lleva el carrito hacia atrás. Al soltarlo, la energía del resorte se libera. Cuanto más hacia atrás se lleve el carrito, más lejos llegará al soltarlo. 22
Ju g ue te por ac ci de nt e ¿A
lg una v ez v iste un r esor te Slink y ba jar las escaler as? El inv ent or del Slink y estaba intentando f abr icar un r esor te que impidier a que los instr umentos de las embar caciones v ibr ar an. Un dí a, su ex per imento cay ó de un estante ¡y caminó hasta la cubier ta del bar co! En ese mom ento supo que ser ía div er tido ju g ar co n el r esor te. En la actualidad, el Slink y es u no de los ju g uetes más v endidos de todos los tiempos.
Un resorte y una máquina compuesta hacen caminar a este robot.
¿Qué tiene adentro? Tus juguetes pueden tener cables y baterías en su interior. La cobertura plástica de estos cables impide que las personas reciban descargas eléctricas.
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Laboratorio: Haz tu propio molinete Un molinete es un ejemplo de una máquina simple. Básicamente, se trata de una rueda y un eje. Para girar, los molinetes utilizan al viento como fuente de energía.
Ma te riale s ➥ un lápiz con pun ta a �lada ➥ tijeras ón ➥ papel de cons trucci blanco ➥ regla
➥ ➥ ➥
una grapa para papel un popo te (pajilla ) de plás tico cra yones, lápices de colores o marcadores
Procedimiento: 1. Corta un cuadrado de papel de construcción de 17.5 cm x 17.5 cm (7 pulgadas por 7 pulgadas). 2. Decora ambos lados del papel con los crayones, marcadores o lápices de colores. 3. Ubica una regla de manera diagonal sobre el cuadrado de papel, desde una esquina hasta la esquina opuesta. Sigue la línea diagonal que marca la regla y traza una línea de 7.5 cm (3 pulgadas) hacia el centro. Repite esto desde todas las esquinas, de manera que te queden cuatro líneas hacia el centro del cuadrado. 28
Científicos de ayer y de hoy
Augusta Ada King, Condesa de Lovelace (1815–1852)
Chavon Grande (1978– )
A la condesa de Lovelace se la conoce por haber ideado la máquina analítica, un modelo primitivo de computadora. La condesa escribió un completo conjunto de instrucciones para esta máquina. ¡Se considera que sus instrucciones fueron el primer programa de computadora del mundo!
Chavon Grande es ingeniera. Los ingenieros diseñan y construyen cosas. ¡Las atracciones de los parques de diversiones son sólo una de las tantas cosas que Grande ha hecho hasta ahora! En la actualidad, diseña muchas clases de estructuras. Una de sus principales tareas es asegurarse de que las estructuras protejan y respeten el medio ambiente.
Créditos de las imágenes
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Portada: charles taylor/Shutterstock; p.1: charles taylor/Shutterstock; p.4: Gusto/Photo Researchers, Inc.; p.4-5: Gusto/Photo Researchers, Inc.; p.5: KRT/Newscom; p.6-7: Roger L./UPI Photo/Newscom; p.7: PRISMA/Newscom; p.8-9 (arriba): NASA; p.8-9: Cordelia Molloy/Photo Researchers, Inc.; p.8: Morgan Lane Photography/Shutterstock; p.10-11: Charles D. Winters/Photo Researchers, Inc.; p.10: Franck Boston/Shutterstock; p.11 (arriba): Tim Bradley; p.11 (abajo): Mauro Fermariello/Photo Researchers, Inc.; p.12: David R. Frazier Photolibrary, Inc./Alamy; p.13: empipe/Shutterstock; p.14-15: Tim Bradley; p.14-15 (abajo): TongRo Image Stock/Alamy; p.15: iStockphoto; p.16: Katrina Brown/Shutterstock; p.17 (izquierda): Fanfo/Shutterstock; p.17 Don Tran/Shutterstock; p.18 (abajo): Lara Barrett/Shutterstock; p.17-18: Ed Bock/CORBIS; p.19 STILLFX/Shutterstock; p.20 (arriba): Tom O’Connell/Alamy; p.20: Adrov Andriy/Shutterstock; p.20-21: as-foto/Shutterstock; p.22-23 (abajo): charles taylor/Shutterstock; p.23: Leonard Lessin/Photo Researchers, Inc.; p.22-23: Sheila Terry/Photo Researchers, Inc.; p.24-25 (arriba): Andraž Cerar/Shutterstock; p.24-25 (abajo): Tim Bradley; p.25: David Young-Wolff/Alamy; p.26-27: Philippe Psaila/Photo Researchers, Inc.; p.26-27 (abajo): The Granger Collection, Nueva York; p.29: kazberry/Shutterstock; p.32 (izquierda): National Physical Gallery, Teddington; p.32 (derecha): Rick Reason.
Teacher’s Guide Spanish version
Table of Contents Introduction and Research Base Why This Kit? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Why a Focus on Science? . . . . . . . . . . . 5 Guided Reading in the Elementary Classroom . . . . . . . . . . . . 7 Teaching Scientific Vocabulary . . . . . . . . 9 The 5 Es. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 How to Use This Product. . . . . . . . . . . .14 Reader Summaries . . . . . . . . . . . . . . . .17 Resource Video Clips . . . . . . . . . . . . . .19 Correlation to Standards . . . . . . . . . . . .20
Unit 1: How Toys Work and How Amusement Parks Work . . . . . . . . . .21 Timeline for the Unit . . . . . . . . . . . . . .21 Unit Learning Objectives. . . . . . . . . . . .21 Unit Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 Lab Lesson Plan . . . . . . . . . . . . . . . . .25
Cómo funcionan los juguetes Reader Lesson Plans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Data Analysis Activity Sheets . . . . . . . .30 Reader Quiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 How Toys Work Answer Key . . . . . . . . . .34
Cómo funcionan los parques de diversiones Reader Lesson Plans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Data Analysis Activity Sheets . . . . . . . .38 Reader Quiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 How Amusement Parks Work Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45
Unit 2: The Quest for Speed: Vehicles and The Quest for Personal Best: Individual Sports . . . . . . . . . . . . . .46 Timeline for the Unit . . . . . . . . . . . . . .46 Unit Learning Objectives. . . . . . . . . . . .46 Unit Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Lab Lesson Plan . . . . . . . . . . . . . . . . .50
© Teacher Created Materials
La búsqueda de la velocidad: Los vehículos Reader Lesson Plans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Data Analysis Activity Sheets . . . . . . . .55 Reader Quiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59 The Quest for Speed: Vehicles Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
La búsqueda personal por un récord: Los deportes individuales Reader Lesson Plans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 Data Analysis Activity Sheets . . . . . . . .64 Reader Quiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67 The Quest for Personal Best: Individual Sports Answer Key. . . . . . . .68
T A B L E O F C O N T E N T S
Unit 3: Bikes and Boards and Climbing and Diving . . . . . . . . . . . . . . . . . .69 Timeline for the Unit . . . . . . . . . . . . . .69 Unit Learning Objectives. . . . . . . . . . . .69 Unit Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70 Lab Lesson Plan . . . . . . . . . . . . . . . . .73
Bicicletas y tablas Reader Lesson Plans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Data Analysis Activity Sheets . . . . . . . .78 Reader Quiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82 Bikes and Boards Answer Key . . . . . . . . .83
Escalar y saltar Reader Lesson Plans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Data Analysis Activity Sheets . . . . . . . .87 Reader Quiz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90 Climbing and Diving Answer Key . . . . . . .91
Appendices Appendix A: References Cited . . . . . . . .93 Appendix B: Correlation to Standards . . .94 Appendix C: Contents of the Resource CDs . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
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Introduction and Research Base
Why a Focus on Science? Over three decades ago, the American Association for the Advancement of Science began a three-phase project to develop and promote science literacy: Project 2061. The project was established with the understanding that more is not effective (1989, 4). Shortly thereafter, in 1993, the Association developed benchmarks for science literacy. Since every state has its own science standards, these benchmarks were prepared as a tool to assist in the revision of the states’ science, mathematics, and technology curricula (1993, XV).
Values, Attitudes, and Skills Scientists work under a distinctive set of values. Therefore, according to the American Association for the Advancement of Science, science education should do the same (1989, 133). Students whose learning includes data, a testable hypothesis, and predictability in science will share in the values of the scientists they study. Additionally, “science education is in a particularly strong position to foster three [human] attitudes and values: curiosity, openness to new ideas, and skepticism” (1989, 134). The Science Readers series addresses each of these recommendations by engaging students in thought-provoking, open-ended discussions and projects. Throughout their study, students continuously reflect on the contributions of important scientists and the advancements they have brought to society. Within the recommendations of skills needed for scientific literacy, the American Association for the Advancement of Science suggests attention to computation, manipulation and observation, communication, and critical response. These skills are best learned through the process of learning, rather than in the knowledge itself (1989, 135). This is exactly what happens when students engage in lesson labs and review labs conducted by others in the Science Readers program. Students follow formulas and calculations to compute numbers; they use calculators to apply computation skills quickly and accurately; they manipulate common materials and tools to make scientific discoveries; they express findings and opinions both orally and in writing; they read tables, charts, and graphs to interpret data; they are asked to respond critically to data and conclusions; and they use information to organize their own data and draw their own conclusions.
Inquiry-based Learning
I N T R O D U C T I O N A N D R E S E A R C H B A S E
Project 2061 recommends pedagogical practices where the learning of science is as much about the process as the result or outcome (1989, 147). Following the nature of scientific inquiry, students ask questions and are actively engaged in the learning process. They collect data and are encouraged to work within teams of their peers to investigate the unknown. This method of process learning refocuses the students’ learning from knowledge and comprehension to application and analysis. Students may also formulate opinions (synthesis and evaluation) and determine whether their processes were effective or needed revision (evaluation). The National Academy of Science views inquiry as “central to science learning” (p. 2 of Overview). In this way, students may develop their understanding of science concepts by combining knowledge with reasoning and thinking skills. Kreuger and Sutton (2001) also report an increase in students’ comprehension of text when knowledge learning is coupled with hands-on science activities. © Teacher Created Materials
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Introduction and Research Base
Teaching Scienti�c Vocabulary In learning science by doing science, students often find a stumbling block in scientific vocabulary. Scientists communicate with each other through publication of results and peer review; this communication is just as necessary to the scientific enterprise as gathering data or formulating hypotheses (Goldman and Bisanz, 2002). This vital communication is information dense and often employs specialized scientific vocabulary. These unfamiliar and often polysyllabic words can slow science students’ reading rates to a crawl as they struggle to understand each other, their texts, and even themselves. Vocabulary activities common to language arts and social studies curricula can find decreased utility in the science classroom. Looking up the definition of a difficult word often yields the student a crop of additional difficult words and no better understanding. Paraphrasing passages of scientific text can lead to student paralysis as they cannot find a foundation from which to work. Additionally, given the specialized nature of scientific terminology, there is little opportunity for students to use the vocabulary in their ordinary lives and to gain familiarity. Despite the aforementioned obstacles, science teachers can see positive results by making the development of scientific vocabulary a cornerstone of their curriculum. Vocabulary is a key variable in reader comprehension (National Institute of Child Health and Human Development 2000). The exploration of scientific vocabulary can also provide teachable moments and serve as a thematic hub around which learning may be organized. Perhaps most importantly, reading books rich in scientific vocabulary “fosters scientific understandings and teach(es) students how to express these ideas in scientific language” (Saul, 2004). In order to reap such benefits, the science teacher must foster familiarity with scientific vocabulary and lead students in relating the concepts behind that vocabulary. A classroom comfortable with “big words” and adept in relating them can then use their continuing exploration of scientific language to fuel their inquiry process.
Fostering Familiarity with Scientific Vocabulary It is an easy and common mistake to assume that the vocabulary that students bring with them to the classroom is not adequate for the discussion of science. This is an especially tempting assumption when students come from underprivileged backgrounds or homes where English is not the primary language. Teachers may believe that students need to learn an entirely new vocabulary for the science classroom. Students are understandably hostile to such a wholesale replacement of how they define and discuss the world around them.
I N T R O D U C T I O N A N D R E S E A R C H B A S E
Students may be uncomfortable with scientific vocabulary because they have no way to connect it to what they already know. Instead of guiding students in working from scientific knowledge “back” to their everyday language, science teachers can do the reverse, starting with everyday language and working towards scientific vocabulary. By treating students’ experiences expressed in their own words as data, the class can use inquiry and exploration to develop hypotheses about the natural world. In such a way, students’ colloquial vocabulary “can be generative and transformative in promoting scientific understandings and talk in the dialogically oriented read-alouds” (Kress, 1999; Lemke, 1990).
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Unit 1: How Toys Work and How Amusement Parks Work Timeline for the Unit Cómo funcionan los juguetes
Cómo funcionan los parques de diversiones
Complete the Introductory Activity (page 22) as a class. Day 1
Day 2
Before Reading (pages 27–28) in reading groups
Before Reading (pages 35–36) in reading groups
Use: Las máquinas simples en el salón de clase activity sheet (page 30; page30.pdf)
Use: Sigue la pelota que rebota activity sheet (pages 38–39; page38.pdf)
During Reading (page 28) in reading groups
During Reading (pages 36–37) in reading groups
Use: Un descubrimiento asombroso activity sheet (page 31; page31.pdf)
Use: Vete de paseo activity sheet (pages 40–41; page40.pdf)
Un descubrimiento asombroso PDF file (asombroso.pdf)
Day 3
After Reading (page 29) in reading groups
After Reading (page 37) in reading groups
Use: El trabajo difícil se hizo más fácil activity sheet (page 32; page32.pdf)
Use: Volar como un ave activity sheet (pages 42–43; page42.pdf)
Prueba de la lectura (page 33; page33.pdf)
Volar como un ave PDF file (volar.pdf) Prueba de la lectura (page 44; page44.pdf)
Day 4
Complete the Lab activity (pages 25–26; molinete.ppt) as a class.
Day 5
Complete the Concluding Activity (page 23) as a class.
Unit Learning Objectives • Students use text features (glossary) to locate information. (Nonfiction Reading Objective) • Students use strategies to write for a variety of purposes. (Writing Objective) • Students know the relationship between the strength of a force and its effect on an object. (Science Objective) • Students apply understanding of numeration, multiplication, and division. (Mathematics Objective)
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How Toys Work and How Amusement Parks Work
Lab Lesson Plan: Make Your Own Pinwheel
Find full-color, step-by-step illustrations of the lab on the Teacher Resource CD.
Before the Lab
1
Review with students what they learned about simple machines and how they can make work easier.
2
Discuss different forces that move things by pushing or pulling (people, machines, wind, water, etc.). Explain that the students will make a pinwheel (wheel and axle) which is pushed by the wind.
Introduce the Lab
3 4
Read the introductory paragraph with students.
5
Read through all the procedures with the students at least once before they engage in the lab. Check their understanding of the required steps.
Read the list of materials. Provide each student or lab group with the necessary materials, or have the materials ready if you are going to complete the activity as a demonstration lesson in front of the class.
Conduct the Lab
6
Allow time for students or lab groups to conduct the lab. You can also follow the steps as a class if you are conducting a demonstration lab.
After the Lab
7
Have students apply the terms acelerar , desacelerar , celeridad , and velocidad along with Newton’s laws to answer these questions. • Para que el molinete gire más rápido, ¿qué debe pasar? (Una fuerza mayor debe empujarlo.) • Mientras el molinete gira más rápido, está _________________. (acelerando) • Mientras el molinete gira más lento, está_________________. (desacelerando) • Si los estudiantes saben cuántas veces el molinete gira en un minuto, podrían calcular la _________________ (celeridad) del molinete. • Si el molinete empieza y se para en la misma posición, ¿qué es su velocidad? (Cero giros por minuto)
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Cómo funcionan los juguetes Reader Cómo f unc ionan
Learning Objectives Students use text features (glossary) to locate information. (Nonfiction Reading Objective)
los juguet es
Students use strategies to write for a variety of purposes. (Writing Objective) Students know the relationship between the strength of a force and its effect on an object. (Science Objective) Students apply understanding of numeration, multiplication, and division. (Mathematics Objective) Lisa Gr eathouse
Materials • Cómo funcionan los juguetes Reader (juguetes.doc, juguetes.pdf; juguetes.ppt) • a heavy object, such as a dictionary • models or examples of simple machines • drawing paper and drawing materials • Las máquinas simples en el salón de clase activity sheet (page 30; page30.pdf) • Un descubrimiento asombroso PDF file (asombroso.pdf) • Un descubrimiento asombroso activity sheet (page 31; page31.pdf) • El trabajo difícil se hizo más fácil activity sheet (page 32; page32.pdf) • Prueba de la lectura (page 33; page33.pdf) • materials for the Lab activity (page 26)
Before Reading
1
Complete the Introductory Activity (page 22) with the whole class. Then, divide the students into reading groups. Above-grade-level students should read this reader.
2
Next, introduce vocabulary words students will encounter in the text. Write on the board, the three boldface words below. Take time to discuss each word. Have students share what they think the words mean and have them try to use the words in sentences. Go over the additional vocabulary and use the glossary in the back of the reader as needed.
Vocabulario prototipo
cuña
máquina simple
electrón
movimiento
rueda y eje
fuerza
palanca
tornillo
ingeniero
polea
trabajo
magnetismo
polo
átomo
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repeler
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How Toys Work
K R Nombre ___________________________________________________ O WLas máquinas simples en el salón de clase máquinas están por todas partes. Hacen el trabajo más fácil. Mira los S dibujos de los objetosLascomunes del salón de clase. Usa las palabras de abajo para etiquetar cada K máquina simple. R polea plano inclinado tornillo cuña rueda y eje A palanca P T N E M E S U M A D N A S Y O T W O H : 1 ¡No pares de buscar! Encuentra dos ejemplos más de máquinas simples en tu salón de clase. T I Enlístalas aquí. N _______________________________________________________________________________ U _______________________________________________________________________________ Instrucciones:
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How Toys Work
Nombre ___________________________________________________
Prueba de la lectura Instrucciones: Encierra
en un círculo la mejor respuesta.
1. Un inventor de juguetes usó el magnetismo para mover las partes de su juguete hecho de hierro (un metal). ¿Funcionará? a. Sí. Los imanes son atraídos al hierro. c. No. Los imanes no son atraídos al hierro. b. Sí. Los imanes son atraídos a todo tipo d. No. Los imanes solamente funcionan de metal. con la electricidad. 2. Un tapón y un tubo de acero son magnéticos. Henry no puede empujar el tapón dentro del tubo. La mejor explicación para esto es: a. El tapón está al revés. c. El tapón se expandió y ahora no cabe. b. El tapón es para otro tubo. d. No hay explicación para esto. 3. Jenna quiere mover una caja de libros de su cuarto al cuarto de su hermana. Para facilitar esto, Jenna puede: a. llevar pequeñas cantidades de libros al c. poner los libros en una carreta y cuarto de su hermana una a la vez. empujar la carreta al cuarto. b. hacer que su hermano mayor lleve la d. poner los libros en una polea y tirar de caja. ellos. 4. Para hacer que un juguete se mueva, alguien debe: a. aplicar una fuerza. c. hacer que ruede en un plano inclinado. b. instalar unas pilas. d. usar un imán. 5. Observa el dibujo. Estos hombres quieren mover un cajón a la camioneta. Lo mejor que pueden hacer es: a. poner el cajón en ruedas. b. sacar lo que está dentro del cajón y llevarlo a la camioneta. c. instalar una polea y levantar el cajón a la camioneta. d. colocar un plano inclinado entre el borde de la camioneta y el camino.
Instrucciones: Al
final de esta página, escribe dos a tres frases para responder a esta pregunta. Usa la información y los ejemplos de la lectura para explicar tu respuesta. 6. Una capa de plástico usualmente rodea los cables eléctricos. ¿Este es un paso importante en hacer juguetes?
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U N I T 1 : H O W T O Y S A N D A M U S E M E N T P A R K S W O R K 33
Unit 1: How Amusement Parks Work Volar como un ave
La primera ley de movimiento de Newton
La segunda ley de movimiento de Newton
La tercera ley de movimiento de Newton
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