Física no Ensino Médio

8/7/2019 Fsica no Ensino Mdio

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CINCIAS DA NATUREZA E MATEMTICAhttp://omnis.if.ufrj.br/~marta/fisica.pdf

cpia: tera-feira, 25 de novembro de 2008

Fsica no Ensino Mdio

Autores: Carlos Eduardo M de AguiarEduardo A. GamaSandro Monteiro CostaJaneiro de 2005

POR QUE ENSINAR FSICA NA ESCOLA MDIA?

A Fsica , em muitos aspectos, a mais bsica de todas as cincias naturais (pelo menos o

que os fsicos acham). Ela tem uma abrangncia notvel, envolvendo investigaes que vo desde aestrutura elementar da matria at a origem e evoluo do Universo. Usando uns poucos princpios

fsicos, podemos explicar uma grande quantidade de fenmenos naturais presentes no cotidiano, e

compreender o funcionamento das mquinas e aparelhos que esto nossa volta. A incluso da

Fsica no currculo do ensino mdio d aos estudantes a oportunidade de entender melhor a natureza

que os rodeia e o mundo tecnolgico em que vivem.

To importante quanto conhecer os princpios fundamentais da Fsica saber como

chegamos a eles, e porque acreditamos neles. No basta ter conhecimento cientfico sobre a

natureza; tambm necessrio entender como a cincia funciona, pois s assim as caractersticas elimites deste saber podem ser avaliados.

O estudo da Fsica coloca os alunos da escola mdia frente a situaes concretas que podem

ajud-los a compreender a natureza da cincia e do conhecimento cientfico. Em particular, eles tm

a oportunidade de verificar como fundamental para a aceitao de uma teoria cientfica que esta

seja consistente com evidncias experimentais. Isso lhes permitir distinguir melhor entre cincia e

pseudocincia, e fazer sua prpria avaliao sobre temas como astrologia e criacionismo. Eles

podero tambm reconhecer as limitaes inerentes investigao cientfica, percebendo que

existem questes fundamentais que no so colocadas nem respondidas pela Cincia.Um terceiro fator que, ao ter contato com a Fsica, os alunos da escola mdia faro uso de

linguagens e procedimentos de aplicao muito ampla. Objetos e mtodos utilizados

corriqueiramente o estudo de Fsica sistemas de unidades, grficos, modelos matemticos,

tratamento de erros experimentais fazem parte da maioria dos processos produtivos modernos, e a

familiaridade com eles um requisito importante para o acesso a mercados de trabalho de base

tecnolgica.

O QUE OS ALUNOS DEVEM APRENDER NO CURSO DE FSICA?

Ao terminar o ensino mdio, o aluno dever:
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Conhecer conceitos e princpios da Fsica, e ser capaz de us-los para explicar fenmenos

naturais e entender o funcionamento de mquinas e aparelhos.

Conhecer a definio operacional e o significado das grandezas fsicas mais importantes, e

familiarizar-se com suas unidades. Identificar essas grandezas em situaes concretas.

Reconhecer que a definio de uma grandeza fsica no arbitrria, mas tem razes em

experincias e idias prvias, e justificada por sua utilidade. Estar familiarizado com procedimentos bsicos de medida e registro de dados, e com os

instrumentos de medida mais comuns.

Compreender que a medida de uma grandeza fsica tem sempre um grau de incerteza, e ser

capaz de estimar este erro em situaes simples.

Ser capaz de estimar o valor de grandezas fsicas em situaes prticas.

Saber ler e interpretar expresses matemticas, grficos e tabelas. Ser capaz de descrever

uma relao quantitativa nessas formas, e de passar de uma representao para outra.

Compreender como modelos simplificados podem ser teis na anlise de situaes

complexas.

Reconhecer que teorias cientficas devem ser consistentes com evidncias experimentais,

levar a previses que possam ser testadas, e estar abertas a questionamento e modificaes.

Compreender em que sentido os princpios da Fsica so provisrios e mutveis, e perceber

como essas estruturas so aperfeioadas e estendidas em um processo de aproximaes sucessivas.

Reconhecer que explicaes sobre o mundo natural baseadas em crenas pessoais, f

religiosa, revelao mstica, supersties, ou autoridade podem ter utilidade pessoal e relevncia

social, mas no so explicaes cientficas.

Compreender que os mtodos da Cincia no so os nicos que devem ser usados paraexplorar os mltiplos aspectos do mundo em que vivemos. Reconhecer o papel que a Filosofia e as

Artes desempenham na descoberta e interpretao de universos to importantes ao ser humano

quanto o dos fenmenos fsicos.

Ser capaz de comunicar de forma precisa e eficiente o resultado de suas atividades

relacionadas Fsica. Isto inclui organizar dados e escolher uma forma adequada para apresent-los,

fazer diagramas e esquemas grficos, e expressar-se de maneira lgica e bem estruturada.

ESTRUTURA CURRICULARA proposta curricular apresentada a seguir pressupe um ensino de Fsica que enfatize a

compreenso qualitativa de conceitos e no a memorizao de frmulas, e que esteja baseado na

discusso de fatos cotidianos e demonstraes prticas feitas em aula, e no na realizao repetitiva

de exerccios pouco relevantes. Tambm essencial que a Fsica no seja apresentada aos

estudantes como um conhecimento meramente introdutrio, que s ganhar sentido e utilidade

posteriormente nos cursos universitrios, que talvez nunca cheguem. Sem abandonar a construo

de bases para estudos mais avanados, o ensino de Fsica deve assumir o carter de terminalidade

que atribudo escola mdia.A estrutura curricular proposta tem uma ordenao que foge um pouco da tradicional na

primeira srie so abordados Temperatura, Calor e tica. Esta opo deve-se facilidade com que

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esses temas podem ser relacionados a fenmenos da vida cotidiana, possibilidade de se realizar

muitas demonstraes prticas, e ao uso de uma linguagem matemtica relativamente simples. A

Mecnica, que envolve conceitos mais abstratos e difceis, foi deixada para a segunda srie, quando

os alunos j tm uma certa maturidade e conseguem usar a matemtica com maior segurana. Esta

escolha tambm torna possvel tratar a Mecnica de forma um pouco mais profunda que a usual. Os

temas estudados na terceira srie so mais tradicionais:Eletromagnetismo e Ondas. Apesar da seriao pouco comum, existem vrios livros-texto de

boa qualidade e ampla utilizao que podem ser adotados sem problemas na implementao da

proposta curricular.

A presente proposta afasta-se um pouco da orientao sugerida nos Parmetros

Curriculares Nacionais no que diz respeito organizao dos contedos em temas estruturadores.

Uma das razes para isso a pequena disponibilidade de material didtico realmente compatvel

com os PCN, o que torna mais difcil a adaptao da prtica docente a uma reformulao que atinge

no apenas os contedos, mas tambm os enfoques e formas de apresentao.

A Fsica Moderna no foi includa no currculo proposto, contrariando algumas tendncias

recentes. Esta opo deve-se em boa parte ao fator tempo, pois tal incluso s poderia se dar com o

sacrifcio de tpicos essenciais prpria compreenso do tema.

Seriao:

1A SRIE 2A SRIE 3A SRIE

Temperatura e Calor

(~60%)

tica(~40%)

Mecnica

(100%)

Eletricidade e Magnetismo

(~60%)

Ondas(~40%)

(O nmero entre parnteses indica a parcela do tempo total dedicada a cada tema)

Detalhamento:

No que se segue, apresentamos os contedos de Fsica em detalhe. Os itens marcados com

um asterisco (*) so opcionais em cada srie, o professor dever escolher pelo menos um deles.

Um conjunto de orientaes gerais para a aplicao deste programa pode ser encontrado na prximaseo.

1. Temperatura e Calor

Temperatura; termmetros; escalas termomtricas.

Dilatao trmica.

Calor e energia interna.

Transferncia de calor: conduo, conveco, radiao.

Calor especfico.

Calor latente e mudana de fase. Trocas de calor e equilbrio trmico.

A equao de estado dos gases ideais.

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Interpretao molecular da presso e temperatura dos gases.

Trabalho e a Primeira Lei da Termodinmica.*

2. tica

Emisso, propagao, reflexo e absoro da luz.

Raios de luz; sombra.

A lei de reflexo da luz. Formao de imagem por um espelho plano.

Espelhos curvos. *

A velocidade da luz; ndice de refrao.

Refrao; a lei de Snell.

Formao de imagens por refrao.

Reflexo interna total.

Disperso; luz branca.

Lentes. *

O olho humano; defeitos de viso. *

Instrumentos ticos. *

3. Mecnica

A descrio do movimento

Posio e tempo; trajetria.

Velocidade e acelerao.

Representaes grficas do movimento.

Foras

Intensidade, direo e sentido das foras. Vetores.

A soma de foras.

Exemplos: foras de contato e atrito, peso, foras eletromagnticas.

Ao e reao.

Equilbrio.

Fora e movimento

As leis de Newton.

O conceito de massa. Movimento de uma partcula livre.

Movimento sob uma fora constante; projteis.

Movimento circular. *

Gravitao universal. *

Movimento oscilatrio. *

Conservao da energia

Trabalho e potncia.

Energia cintica. Energia potencial.

Conservao da energia mecnica.

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Conservao da quantidade de movimento *

Impulso.

Quantidade de movimento.

A terceira lei de Newton e a conservao da quantidade de movimento.

Hidrosttica *

Presso em fluidos. O princpio de Pascal.

Empuxo e o princpio de Arquimedes.

4. Eletricidade e Magnetismo

A carga eltrica.

Materiais condutores e isolantes.

Fora e campo eltrico.

Corrente eltrica.

Diferena de potencial.

A lei de Ohm; resistncia eltrica.

Baterias e outras fontes de tenso eltrica; fora eletromotriz.

Circuitos simples.

Potncia; o efeito Joule.

ms e campo magntico; linhas de campo; o campo magntico terrestre.

A experincia de Oersted; eletroms.

Fora magntica sobre uma corrente; motores eltricos. *

Induo eletromagntica; geradores eltricos e transformadores. *

5. Ondas

Fenmenos ondulatrios

Ondas mecnicas e eletromagnticas.

Velocidade de propagao.

Freqncia e comprimento de onda.

Princpio da superposio e interferncia.

Ondas estacionrias. * Reflexo e refrao de ondas.

Difrao.

Luz

Natureza ondulatria da luz.

O espectro eletromagntico.

Som

A velocidade do som.

Intensidade, altura e timbre. Escalas musicais. Ultrasom. Instrumentos musicais. *

Efeito Doppler. *

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ORIENTAES GERAIS

As orientaes abaixo so princpios gerais que se aplicam a todos os contedos da

disciplina. O que se deseja no enunciar um conjunto de regras, mas oferecer ao professor de

Fsica subsdios para uma reflexo sobre sua prtica docente. O ensino de Fsica deve enfatizar a compreenso de conceitos e a aplicao destes a

situaes concretas, e desestimular prticas como a memorizao de frmulas e sua utilizao

repetitiva em exerccios numricos artificiais.

Os alunos aprendem de forma muito mais eficiente se o que lhes for ensinado estiver

baseado no que eles j sabem. O ensino de Fsica deve ser planejado de forma que o conhecimento

dos estudantes possa crescer de forma lgica e ordenada, tornando-se mais profundo, e no apenas

mais extenso, a cada passo.

Ao entrar em contato com a Fsica, os estudantes j trazem concepes sobre o mundo

natural que so razoveis e teis a eles. Em alguns casos essas concepes diferem

significativamente dos conceitos e princpios fsicos que se deseja ensinar, e atuam como barreiras a

um aprendizado efetivo. O reconhecimento e explicitao desses conflitos deve ser parte

fundamental da prtica pedaggica no curso de Fsica.

A introduo de conceitos abstratos deve partir da anlise de situaes concretas, de

preferncia ligadas experincia cotidiana dos alunos. Isto no apenas facilita a aprendizagem

desses conceitos, mas principalmente estabelece uma ponte entre o mundo da teoria e aquele

vivenciado pelos estudantes.

Demonstraes em sala de aula e atividades de laboratrio permitem que os estudantescompreendam melhor os conceitos fsicos e os fenmenos aos quais eles se aplicam, e faam

experimentos que coloquem a teste as teorias que lhes foram apresentadas. Estas atividades do aos

alunos familiaridade com aparelhos e procedimentos de medida, desenvolvendo habilidades que so

de grande importncia para estudos posteriores ou para a insero no mundo do trabalho.

Simulaes em computador podem ajudar os estudantes a formar modelos mentais de

conceitos abstratos ou de fenmenos de difcil visualizao. Mais importante ainda, o computador

permite que os estudante tenham acesso a instrumentos de modelagem matemtica poderosos e

fceis de usar. Com isso eles podem desenvolver e explorar seus prprios modelos de fenmenosfsicos, tornando-se participantes mais ativos na construo de seu conhecimento. Existem

programas de modelagem de tima qualidade, gratuitos, com documentao e material de apoio em

portugus, e que podem ser obtidos via Internet. Um exemplo bem conhecido o Modellus

(http://phoenix.sce.fct.unl.pt/modellus).

O material de estudo que os alunos utilizam fora de sala de aula no pode restringir-se a

anotaes de caderno e apostilas. essencial a uma aprendizagem slida de Fsica que os

estudantes usem sistematicamente um livro-texto, e que este no seja apenas uma coleo de

frmulas e problemas retirados de exames vestibulares. Uma grande quantidade de material didtico de boa qualidade est disponvel na Internet.

Esses recursos so de fcil acesso e podem complementar o material de estudo usado na escola.

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importante que o ensino de Fsica esteja articulado ao de Matemtica, Qumica e

Biologia, de modo a dar aos estudantes uma viso integrada dessas disciplinas e de como elas

podem contribuir, cada uma sua maneira, para o estudo comum de problemas concretos.

Tambm importante que os estudantes tenham uma perspectiva histrica do

desenvolvimento da Fsica, de modo a perceber como estruturas sociais, econmicas e culturais

podem influenciar, e ser influenciadas, pela evoluo da Cincia. Eles devem aprender a ver oconhecimento passado dentro de seu contexto histrico, e no de forma depreciativa luz do

conhecimento atual.

Os estudantes devem ser estimulados a comunicar a colegas, professores e outros, em

diferentes formas e mdias, o resultado de suas atividades relacionadas Fsica.

As revistas especializadas em ensino de Fsica podem dar uma contribuio importante ao

aperfeioamento da prtica docente. Elas trazem desenvolvimentos recentes de materiais e

metodologias educacionais, discutem tpicos atuais de Fsica e descrevem novas formas de ensinar

temas tradicionais. Essas revistas so um meio de comunicao importante dentro comunidade de

professores de Fsica, e sua utilizao pode ajudar a superar o isolamento profissional em que

muitos se encontram. Algumas tm verses eletrnicas disponveis gratuitamente na Internet, como

a Fsica na Escola e a Revista Brasileira de Ensino de Fsica, ambas editadas pela Sociedade

Brasileira de Fsica. O Caderno Brasileiro de Ensino de Fsica tambm est na Internet, mas apenas

com o resumo dos artigos.

SUGESTES DE LEITURA PARA O PROFESSOR

1. Fsica na Escola, revista dedicada aos professores do ensino mdio, editada pela

Sociedade Brasileira de Fsica. Verses eletrnicas dos artigos esto disponveis na Internet, emwww.sbfisica.org.br.

2. Revista Brasileira de Ensino de Fsica, revista dedicada aos professores do ensino mdio

e superior, editada pela Sociedade Brasileira de Fsica. Verses eletrnicas dos artigos esto

disponveis na Internet, em www.scielo.brou www.sbfisica.org.br.

3. Caderno Brasileiro de Ensino de Fsica, revista dedicada aos professores do ensino mdio

e superior, editada na Universidade Federal de Santa Catarina. Os resumos dos artigos esto na

Internet, em server.fsc.ufsc. br/ccef/.

4. Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Mdio, resoluo CEB/CNE/MEC de 26de junho de 1998.

5. PCN + Ensino Mdio: Orientaes Educacionais Complementares aos Parmetros

Curriculares Nacionais (MEC/ SEMTEC, 2002)

6. A Contribuio da Fsica para um Novo Ensino Mdio, M.R.G. Kawamura e Y.

Hosoume, Fsica na Escola, v. 4, n. 2, pp. 22-27 (2003).

7. National Science Education Standards, National Research Council (U.S.), disponvel em

books.nap.edu/html/ nses/.

Outros sites:

http://www.feiradeciencias.com.br/

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