Plan de clase de densidad y flotación con laboratorio
Actualizado el 2026-10-02
Este plan de clase de densidad y flotación usa un laboratorio virtual gratuito para que los estudiantes respondan con mediciones, y no con suposiciones, la pregunta más antigua del laboratorio escolar: "¿Por qué flotan algunas cosas?" Calculan la densidad a partir de la masa y el volumen, comparan bloques con la misma masa y el mismo volumen, identifican materiales misteriosos y luego pesan el agua que desplaza un bloque que flota. Todo está listo para usar: objetivos de aprendizaje, preparación, predicciones, una actividad paso a paso con las lecturas que deben obtener los estudiantes, un conjunto de cinco preguntas para el enlace del grupo, una ampliación sobre la flotación e ideas de diferenciación. Cada número sale de los propios modelos de las simulaciones.
La clase de un vistazo
- Nivel: grados 6–9 (11–15 años), ciencias físicas. La ampliación sobre la flotación es adecuada para grados 8–10.
- Tiempo: una clase de 55–60 minutos, más una ampliación opcional de 20 minutos.
- Conocimientos previos: masa en kilogramos, volumen en litros, división de decimales.
- Formato: parejas con portátiles, tabletas o teléfonos, o todo el grupo con un proyector.
- Simulaciones: Densidad: ¿se hunde o flota?. Ampliación: Flotación: laboratorio y formas.
Objetivos de aprendizaje
Al final de la clase, los estudiantes pueden:
- Calcular la densidad con D = m/V y expresarla en kg/m³.
- Predecir si un bloque flota o se hunde en agua comparando su densidad con 1000 kg/m³.
- Explicar por qué ni la masa sola ni el volumen solo deciden si algo flota.
- Identificar un material a partir de su densidad medida.
- Enunciar que un objeto que flota desaloja su propia masa de agua (principio de Arquímedes).
Qué hace la simulación
La simulación de densidad tiene tres pantallas.
- Introducción: un bloque en un tanque de 100 L. Elige un material: Espuma (150 kg/m³), Madera (800), Hielo (920), Ladrillo (2000), Aluminio (2700) o Hierro (7800), o Personalizado. Los deslizadores fijan la masa (0,1–30 kg) y el volumen (1–10 L). Con un material de la biblioteca, al mover un deslizador se mueve el otro, de modo que la densidad se mantiene fija. La lectura muestra D = m/V, "flota" o "se hunde", el volumen bajo el agua y el nivel de agua del tanque.
- Comparar: cuatro bloques, de A a D, con la misma masa, el mismo volumen o la misma densidad. Un deslizador fija el valor compartido. Toca un bloque para leer su m, V y D.
- Misterio: cinco bloques sin etiqueta. Arrastra uno a la balanza digital para leer su masa y al tanque para leer su volumen a partir del nivel del agua. Después los estudiantes eligen el material de una lista y pulsan Comprobar. Se puede mostrar u ocultar una tabla de referencia de densidades.
Unos cuantos detalles que conviene saber antes de clase:
- Los litros y los kilogramos facilitan la aritmética. 1 L de agua tiene una masa de 1 kg, así que D en kg/m³ es 1000 × (m en kg) ÷ (V en L).
- Los bloques que flotan engañan al tanque. En la pantalla Misterio, un bloque que flota solo muestra una parte de su volumen a menos que los estudiantes lo mantengan completamente sumergido (paso 4).
- Nuevos bloques reorganiza la pantalla Misterio. Las respuestas de este plan son para los bloques que aparecen cuando se abre la simulación.
Materiales y preparación antes de clase
Materiales: un dispositivo por pareja (o un proyector), las tablas de abajo en papel y una calculadora.
Preparación (10 minutos, una sola vez):
- Abre la simulación en la pantalla Introducción con Madera seleccionada. Estos son los valores por defecto: un bloque de 4,00 kg y 5,00 L.
- Haz clic en Compartir y crea un enlace para cada grupo, por ejemplo "Ciencias · Hora 1". Deja activado Mostrar tabla de densidades de referencia para la mayoría de los grupos.
- Opcional: en la pestaña Preguntas, introduce el conjunto de preguntas de abajo y asócialo al enlace. Las dos predicciones bloquean la simulación hasta que cada estudiante se compromete. Consulta la guía de Predecir, observar y explicar para la rutina.
- Publica el enlace, o ábrelo en modo presentación y muestra el código QR.
Secuencia de la clase
1. Gancho y predicciones (7 minutos)
Proyecta la pantalla Introducción. Arrastra el bloque de madera bajo el agua y suéltalo: vuelve a subir y se asienta con un 80 % bajo el agua. Después pide a los estudiantes que se comprometan con dos predicciones, en papel o en el enlace:
- P1. "Un bloque de madera flota con el 80 % bajo el agua. Lo cortas por la mitad. ¿Cómo flota el medio bloque?"
- P2. "Un bloque de 4,0 kg flota en agua. ¿Cuántos litros de agua desplaza?"
Muchos estudiantes esperan que la mitad pequeña flote más alto, "porque es más ligera". Pocos tienen un número para P2. No corrijas a nadie todavía.
2. Densidad en la pantalla Introducción (12 minutos)
Las parejas eligen cada material, fijan el deslizador de volumen en 2,0 L y copian la lectura. Las tres últimas columnas son para ti; déjalas en blanco en la copia de los estudiantes.
| Material | V (L) | m (kg) | D (kg/m³) | Flota o se hunde | Bajo el agua | Nivel del tanque |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Espuma | 2,00 | 0,30 | 150 | flota | 0,30 L (15 %) | 100,3 L |
| Madera | 2,00 | 1,60 | 800 | flota | 1,60 L (80 %) | 101,6 L |
| Hielo | 2,00 | 1,84 | 920 | flota | 1,84 L (92 %) | 101,8 L |
| Ladrillo | 2,00 | 4,00 | 2000 | se hunde | 2,00 L (100 %) | 102,0 L |
| Aluminio | 2,00 | 5,40 | 2700 | se hunde | 2,00 L (100 %) | 102,0 L |
| Hierro | 2,00 | 15,60 | 7800 | se hunde | 2,00 L (100 %) | 102,0 L |
Pide a las parejas dos patrones. Buenas respuestas: "Todo lo que está por debajo de 1000 kg/m³ flota" y "En un bloque que flota, los litros bajo el agua son iguales a sus kilogramos; en un bloque que se hunde, son iguales a su volumen."
Ahora comprueba P1. Elige Madera y mueve el deslizador de volumen de 4,0 L a 1,0 L. La masa lo sigue (3,20 kg y luego 0,80 kg), la densidad se mantiene en 800 kg/m³ y el bloque flota siempre con el 80 % bajo el agua. Cortar un bloque no cambia de qué está hecho.
3. Misma masa, mismo volumen, misma densidad (10 minutos)
Cambia a la pantalla Comparar. Mantén Misma masa en 1,5 kg y toca cada bloque.
| Bloque | m (kg) | V (L) | D (kg/m³) | Resultado |
|---|---|---|---|---|
| A | 1,50 | 5,00 | 300 | flota |
| B | 1,50 | 1,88 | 800 | flota |
| C | 1,50 | 0,56 | 2700 | se hunde |
| D | 1,50 | 0,19 | 7800 | se hunde |
Misma masa, y sin embargo dos flotan y dos se hunden. Pulsa Mismo volumen (4,0 L): las masas pasan a ser 1,20, 3,20, 10,80 y 31,20 kg, y A y B siguen flotando. Por último pulsa Misma densidad y fija 800 kg/m³: los cuatro flotan, grandes o pequeños. Fija 1500 kg/m³: los cuatro se hunden.
La conclusión se escribe sola: ni la masa ni el volumen deciden, lo decide la densidad. La guía principal usa esta pantalla como demostración para todo el grupo si quieres una versión más corta.
4. Identifica los bloques misteriosos (12 minutos)
Cambia a la pantalla Misterio. Las parejas pesan cada bloque en la balanza, miden su volumen en el tanque, calculan D y eligen el material. La clave de respuestas para los bloques que aparecen cuando se abre la simulación:
| Bloque | m (kg) | V (L) | D (kg/m³) | Material |
|---|---|---|---|---|
| A | 7,80 | 1,00 | 7800 | Hierro |
| B | 23,40 | 3,00 | 7800 | Hierro |
| C | 10,80 | 4,00 | 2700 | Aluminio |
| D | 4,00 | 5,00 | 800 | Madera |
| E | 17,80 | 2,00 | 8900 | Cobre |
Fíjate en el bloque D. Al dejarlo caer en el tanque, flota y marca "4,00 L (parcial)", lo que da 1000 kg/m³ y ninguna coincidencia en la tabla. Las parejas que lo empujan por completo bajo el agua mientras lo sujetan leen "5,00 L (completo)" y obtienen 800 kg/m³. Es una habilidad real de laboratorio: un objeto que flota necesita un lastre o un empujón para medir su volumen. Observa también que A y B son los dos de hierro, con masas muy distintas.
Para una segunda ronda, o para una clave de respuestas distinta por grupo, pulsa Nuevos bloques. Dos de los cinco bloques nuevos son siempre del mismo material.
5. Comprobación de salida (5 minutos)
Usa las preguntas 3–5 del conjunto de abajo. Después abre Ver respuestas y muestra juntas las columnas Predicción y Después de P1 y P2.
Conjunto de preguntas para esta clase
Introdúcelas en la pestaña Preguntas de la simulación. Instrucciones para los alumnos sugeridas: "Usa primero la pantalla Introducción. Lee m, V y D de la lectura bajo los deslizadores. Escribe las densidades en kg/m³."
1. Opción múltiple · Antes, como predicción · Volver a preguntar después de la simulación
- Pregunta: "Un bloque de madera flota con el 80 % bajo el agua. Lo cortas por la mitad. ¿Cómo flota el medio bloque?"
- Opciones: Más alto, con menos del 80 % sumergido / Igual, con el 80 % sumergido (correcta) / Más bajo, con más del 80 % sumergido / Se hunde
- Explicación: "Cortar el bloque reduce a la mitad su masa y su volumen, así que la densidad se mantiene en 800 kg/m³. La fracción bajo el agua es la densidad del bloque dividida entre la del agua: 800 ÷ 1000 = 80 %. En la pantalla Introducción, un bloque de madera de 4 L y uno de 1 L flotan ambos con el 80 % sumergido."
2. Número · Antes, como predicción · Volver a preguntar después de la simulación
- Pregunta: "Un bloque de 4,0 kg flota en agua. ¿Cuántos litros de agua desplaza?"
- Respuesta: 4,0, margen de error ± 0,1, unidad L
- Explicación: "Un bloque que flota se hunde hasta que el agua que desplaza pesa lo mismo que el bloque. 4,0 kg de agua tienen un volumen de 4,0 L. No importa lo grande que sea el bloque, mientras flote: el bloque de madera de 5 L de la pantalla Introducción tiene 4,00 L bajo el agua."
3. Número · Después de la simulación
- Pregunta: "Un bloque tiene una masa de 17,80 kg y un volumen de 2,00 L. ¿Cuál es su densidad?"
- Respuesta: 8900, margen de error ± 100, unidad kg/m³
- Explicación: "D = m/V = 17,80 kg ÷ 2,00 L = 8,9 kg por litro. Un litro son 0,001 m³, así que D = 8900 kg/m³. La tabla de referencia de la pantalla Misterio lo identifica como cobre, y se hunde porque 8900 es más que 1000."
4. Opción múltiple · Después de la simulación
- Pregunta: "En la pantalla Comparar con Misma masa, los bloques A y B flotan y los bloques C y D se hunden. ¿Por qué?"
- Opciones: A y B son más grandes, así que son más ligeros / A y B tienen una densidad inferior a 1000 kg/m³ (correcta) / C y D son más pesados / El agua es más profunda bajo C y D
- Explicación: "Los cuatro bloques tienen la misma masa, 1,5 kg, así que la masa no puede ser la razón. A (300 kg/m³) y B (800 kg/m³) son menos densos que el agua y flotan. C (2700) y D (7800) son más densos que el agua y se hunden."
5. Respuesta corta · Después de la simulación
- Pregunta: "En la pantalla Misterio, un bloque que flotaba dio una densidad de 1000 kg/m³. ¿Qué salió mal y cómo se arregla?"
- Respuestas aceptadas (opcional): *sumerg*
- Respuesta modelo: "El bloque flotaba, así que solo una parte estaba bajo el agua y el tanque mostraba un volumen demasiado pequeño. Eso hizo que la densidad pareciera mayor de lo que es. Empuja el bloque por completo bajo el agua mientras lo sujetas y lee el volumen completo: 5,00 L en lugar de 4,00 L da 800 kg/m³, madera."
Las preguntas 1 y 2 son las predicciones, que se vuelven a preguntar después de la simulación para que los estudiantes puedan comparar. La guía de evaluación formativa explica cómo leer los resultados entre grupos.
Ampliación: el principio de Arquímedes en el laboratorio de flotación
El laboratorio de flotación añade fuerzas. En su pantalla Laboratorio, los deslizadores fijan la densidad del líquido (300–3000 kg/m³), la gravedad (con botones de Luna, Tierra y Júpiter) y la masa y el volumen del bloque. Un vaso junto al tanque recoge exactamente el volumen de líquido que desaloja el bloque, y la lectura muestra el empuje F_A y el peso P en newtons.
El bloque por defecto es de 5 kg y 5 L, exactamente tan denso como el agua, así que la lectura dice "queda suspendido". Pide a las parejas que sigan esta secuencia, dejando que el bloque se asiente cada vez:
| Ajuste | Estado | Vaso | F_A (N) | P (N) |
|---|---|---|---|---|
| m = 4,0 kg, V = 5,0 L, agua, Tierra | flota | 4,00 L | 39,20 | 39,20 |
| mismo bloque, Luna | flota | 4,00 L | 6,40 | 6,40 |
| mismo bloque, Júpiter | flota | 4,00 L | 99,20 | 99,20 |
| mismo bloque, líquido 1600 kg/m³, Tierra | flota | 2,50 L | 39,20 | 39,20 |
| m = 10,0 kg, V = 5,0 L, agua, Tierra | se hunde | 5,00 L | 49,00 | 98,00 |
Preguntas para hacer:
- "¿Por qué F_A y P son iguales en todos los bloques que flotan?" Flotar significa que las fuerzas se equilibran, así que el empuje es igual al peso.
- "¿Por qué el bloque no flota más alto en la Luna?" La gravedad reduce el peso y el empuje en el mismo factor, así que los mismos 4,00 L de agua siguen equilibrando el bloque.
- "El bloque que se hunde descansa sobre una báscula en el fondo del tanque. ¿Qué marca?" 49,0 N: el peso menos el empuje, 98,00 − 49,00. Pregunta qué siente un buzo al levantar una piedra bajo el agua.
Para un informe de laboratorio completo, consulta cómo crear una actividad de laboratorio virtual.
Diferenciación
Apoyo:
- Usa solo Espuma, Madera, Ladrillo y Hierro en el paso 2, y da la tabla con los materiales ya escritos.
- En la pantalla Misterio, deja activada la tabla de referencia y haz solo los bloques A, C y E.
- Da inicios de frase: "El bloque flota porque su densidad es…" y "La masa sola no decide porque…"
- Empareja a los estudiantes de modo que uno arrastre los bloques y el otro anote, y luego cambien.
Ampliación para los más avanzados:
- Usa Personalizado en la pantalla Introducción para hacer un bloque que flote exactamente medio sumergido (por ejemplo, 2,5 kg y 5,0 L, 500 kg/m³) y luego explica la regla.
- Predice las masas del paso 3 "Mismo volumen" antes de pulsar el botón.
- En el laboratorio de flotación, encuentra el líquido más ligero del deslizador en el que el bloque de 4,0 kg y 5,0 L todavía flota (810 kg/m³; con 800 kg/m³ queda suspendido) y explica por qué se hunde con 700 kg/m³.
Estudiantes de inglés: las simulaciones están disponibles en seis idiomas. Crea un segundo enlace en el idioma del estudiante para que las etiquetas le resulten familiares mientras la discusión sigue en inglés.
Alineación con estándares
Esta clase encaja con la unidad de densidad de las ciencias físicas de secundaria básica y con los temas de densidad y empuje de GCSE Physics (currículo del Reino Unido). Los estándares estadounidenses NGSS no tienen ninguna expectativa de desempeño dedicada a la densidad ni a la flotación, así que no afirmamos ninguna. La clase sí ejercita tres prácticas de NGSS: planificar y llevar a cabo investigaciones, analizar e interpretar datos, y usar las matemáticas y el pensamiento computacional.
Para más ideas de física, consulta ideas de clases interactivas de física. Los docentes de química que usan la densidad para identificar sustancias encontrarán actividades relacionadas en ideas de clases interactivas de química.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la simulación usa litros y no centímetros cúbicos?
Los litros mantienen los números sencillos y enlazan directamente con los kilogramos de agua. Convierte para los estudiantes que necesiten cm³: 1 L = 1000 cm³, y 1000 kg/m³ = 1 g/cm³.
¿Por qué un bloque de exactamente 1000 kg/m³ se comporta de forma extraña?
Un bloque exactamente tan denso como el agua no tiene motivo para subir ni bajar, así que el resultado depende de dónde lo sueltes. Evita ese caso en la clase principal. El laboratorio de flotación lo etiqueta como "queda suspendido".
¿Pueden los estudiantes hacer esta clase en teléfonos?
Sí. Los estudiantes abren el enlace sin cuenta. Los deslizadores funcionan bien en pantallas táctiles; arrastrar en la pantalla Misterio es más fácil en una tableta o un portátil.