Física - plano de ensino geral 2013
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I. Apresentação A palavra "física" tem origem grega e significa natureza, daí dizer-se que a Física é uma ciência natural. E os fenômenos da Física são tão variados que informações do Universo através dos nossos sentidos, tais como por exemplo, luz dos relâmpagos, som dos trovões, noção de quente e frio, movimento dos corpos, motivaram a criação dos chamados ramos clássicos da Física, como a Mecânica, Óptica, Acústica, Termologia, Eletricidade e Eletromagnetismo, e a Física Moderna que estuda as partículas. A Física , portanto é um instrumento para a compreensão do mundo em que vivemos, possuindo assim uma beleza conceitual que pôr si só tornam o seu aprendizado agradável. Com esse programa pretendemos formular a Física de tal maneira a enfocar aspectos relevantes dos elementos vivenciais e mesmo cotidianos, através de seus princípios gerais com a consistência garantida pela percepção de sua utilidade e universalidade, sem deixar que sua beleza seja comprometida pelos tropeços na Matemática, com a qual a Física é freqüentemente confundida. II. Fundamentação teórica A aprendizagem é uma "modificação na disposição ou na capacidade do homem, modificação essa que pode ser retida e que não pode ser simplesmente atribuída ao processo de crescimento". (Gagné, 1971, p.3) Os elementos fundamentais do processo de aprendizagem consistem em: uma pessoa que aprende; a situação estimuladora; a resposta ou desempenho. "O processo de aprendizagem se realiza pois, quando a situação estimuladora afeta de tal maneira o aprendiz que o desempenho por ele apresentado antes de entrar em contato com esta situação se modifica, depois de ser nela colocado. A modificação do desempenho é que leva à conclusão de que a aprendizagem se realizou". (Gagné, 1971, p.4) As condições para que a aprendizagem ocorra são internas ao aprendiz, ou sejam, motivação, inteligência, habilidades, etc, pois algumas destas tem origem nas interações especiais em que ele estabelece e mantém com o meio ambiente (condições externas). Como resultados ou domínios de aprendizagem, que constitui as capacidades adquiridas e/ou modificadas, podemos citar: Informação verbal e conhecimento. Habilidades intelectuais. Estratégias cognitivas. Atitudes. Habilidades motoras. A informação verbal ou reconhecimento é adquirida quando o aprendiz pode enunciar (expor, relatar, explicar), oralmente ou por escrito, novos fatos, princípios e generalizações e as relações entre estes, sejam elas simples ou complexas. As habilidades intelectuais são organizadas hierarquicamente, numa estrutura em que as aprendizagens mais simples servem de suporte para as mais complexas na seguinte ordem: sinal; E-R; cadeia motora; associação verbal; discriminações; conceitos; princípios; solução de problemas. Aprender essas habilidades implica que o aprendiz consegue estabelecer associações entre estímulos ou entre estímulos e respostas, identificar semelhança e diferenças entre estímulos, formular conceitos, demonstrar princípios e solucionar problemas. Assim o aprendiz torna-se capaz de comparar, ordenar, classificar, descobrir, pensar, ou segundo a taxionomia de Bloom et alii (1972), ele será capaz de compreender (traduzir, interpretar, extrapolar), analisar (elementos, relações e princípios), aplicar, sintetizar e avaliar. As estratégias cognitivas determinam a criatividade de pensamento do indivíduo, sua fluência de pensamento e seu pensamento crítico, e aperfeiçoam-se continuamente com as ocasiões do indivíduo aprender, recordar, resolver problemas, definir ou propor problemas por si mesmo e criar. Portanto, a aprendizagem por meio de situações-problema inclui habilidades intelectuais previamente adquiridas, bem como informação relevante à solução dos problemas, que no seu âmbito incluem as estratégias voltadas para os processos ligados a : atenção (ouvir, ler, ver); codificação (estocar na memória); recuperação (evocar material já memorizado); transferência (usar conhecimentos e habilidades em novas tarefas de aprendizagem); pensamento produtivo (originar novas idéias). Para se formular objetivos de ensino, é necessário que se associem as operações ou comportamentos a determinados verbos: - habilidades motoras: executar - informação verbal: declarar, expor, explicar, relatar, afirmar, exprimir, especificar - habilidades intelectuais: demonstrar - atitudes: escolher Para o processo ensino-aprendizagem, sugere-se a seguinte hierarquia de aprendizagem: Sinal è S-R ou E-R è cadeia motora è associação verbal è discriminações è conceitos è princípios è resolução de problemas. Quanto a avaliação, esta será feita de acordo com os objetivos definidos no plano, segundo critérios ( e não segundo normas) a fim de medir o desempenho em questão. A função principal dessa avaliação é proporcionar um feedback ao aprendiz ( avaliação somativa e formativa). Bibliografia Ausubel, D.P. Educational Psychology – 1968. Bloom, B. S. et alii Taxionomia de objetivo educacional domínio cognitivo. Porto Alegre-Globo, 1972. Brunner, J. S. Uma teoria de aprendizagem. RJ: Bloch, 1969. Gagné, R. M. Como se realize a aprendizagem. RJ: Ao livro técnico, 1971. Saad, Ambrozina A. C. Proposta de um modelo institucional fundamentado na teoria de Gagné. Tese de livre docência- UFG, Goiânia, 1977. III. Professores e turmas Serão oferecidas para o primeiro ano do ensino médio, duas modalidades de física: Física Básica (geral e anual) e três turmas de Física acessória por semestre: no primeiro Física Ondas, Astronomia e Tópicos de Física I e no segundo Física Óptica, Física Moderna e Tópicos de Física II priorizando alunos das exatas e biológicas, num total de 30 alunos por turma. As turmas de física do ensino médio para 2010, serão ministradas pelos professores: 1) Alésio Isaac: 1ª série "A"e"B" e as acessórias Ondas Mecânicas e Óptica Geométrica. 2) Guilherme Colherinhas 2ª séries "A" e "B" e as acessórias Tópicos de Física I e II. 3) Khelbes Silva : 3ª séries "A" e "B" e as acessórias Astronomia e Física moderna.
IV. Ementas I. Física Básica 1ª serie do ensino médio - MECÂNICA - 120 aulas A) Conteúdo programático: a. Sistema Internacional de Unidades (SI) b. Estudo dos movimentos: conceitos: de movimento, referencial, partícula ou ponto material e trajetória. c. Movimento Uniforme ( MU): velocidade - relação entre distância e tempo; unidades - m/s e km/h; equações. d. Movimento Variado ( MV): velocidade média ( v m ); velocidade instantânea (v); aceleração; unidades de aceleração : m/s 2 ; equações. e. Queda livre: um caso de movimento variado: aceleração da gravidade (g); equações: v=g.t e d = g.t A.1. f. Estudo gráfico dos movimentos uniforme e variado: velocidade x tempo (vxt); distância x tempo (dxt); aceleração x tempo (axt); posição x tempo (sxt). g. Força e Movimentos: grandezas escalares e vetoriais; características de uma força: contato e ação a distância; intensidade, direção e sentido de uma força; unidade de medida de uma força: kgf (quilograma-força) e N (newton). h. Movimento Circular e Uniforme ( MCU ): velocidade linear e angular, período e freqüência; aceleração centrípeta; lei da gravitação universal e aplicações. i. 1 a Lei de Newton - Princípio da Inércia: inércia; resultante de duas forças: mesma direção e sentido, mesma direção e sentidos contrários e direções diferentes; forças em equilíbrio; força de atrito : estático e cinético. j. 2 a Lei de Newton: massa e inércia; massa e peso; aplicações. k. 3 a Lei de Newton - Princípio da Ação e Reação: força de reação normal de uma superfície ( normal); coeficientes de atrito estático e cinético. l. Gravitação universal: Leis de Kepler; lei da gravitação universal; corpos em órbita. B) Objetivos específicos O aluno deverá ser capaz de: Ter uma noção geral da Física, de seu campo de estudo e de seus problemas; Conhecer e analisar os movimentos, suas leis e propriedades gerais, especificamente o movimento uniforme e o movimento uniformemente variado; Entender o caráter vetorial da velocidade, da aceleração bem como dos fenômenos periódicos e dos movimentos circulares; Distinguir força e massa, discutir os princípios da dinâmica de Newton e conhecer as leis experimentais que regem o comportamento de forças, como: a de atrito, de escorregamento e a de resistência do ar; Entender o movimento dos corpos no vácuo e nas proximidades da superfície terrestre.
2ª Série do ensino médio (TURMAS A e B) è 120 aulas anuais A. Conteúdo programático A.1. Calor e termodinâmica a. Estados da matéria: sólido, líquido e gasoso. b. Temperatura: medidas e escalas termométricas ( Celsius e Kelvin). c. Dilatação térmica dos sólidos: linear, superficial e volumétrica. d. Dilatação volumétrica dos líquidos e dilatação irregular da água. e. Comportamento dos gases nas transformações: isotérmica, isobárica e isovolumétrica. f. Lei da transformação de um gás ideal. g. Equação de estado de um gás ( pV = nRT). h. Calor: conceitos e unidades. i. Calor específico. j. Quantidade de calor. k. Transferência de calor: condução, convecção e radiação - aplicações. l. Mudanças de fase: fusão e solidificação; vaporização e condensação; evaporação e sublimação. m. 1 a lei da termodinâmica- equação e trabalho na compressão e expansão. A.2. Óptica geométrica Conceitos fundamentais: raios e feixes de luz, meios ópticos, fontes de luz, fontes pontuais e extensas, princípios de propagação da luz. Reflexão da luz e Espelhos planos: leis da reflexão, campo visual de um espelho plano, associação de espelhos planos. Espelhos esféricos: focos, construção geométrica das imagens, equações Refração da luz: velocidade da luz, cor da luz, índice de refração, leis da refração, dispersão da luz, ângulo limite, reflexão total. Lentes esféricas: classificação, comportamento óptico, focos, construção geométrica de imagens, equações, óptica da visão. A.3. Ondas mecânicas a. Conceitos de ondas: natureza, dimensões, tipos de ondas, ondas periódicas, amplitude, freqüência, velocidade de propagação, fenômenos ondulatórios e interferências. b. Acústica: ondas sonoras, infra-som e ultra-som, velocidade do som, qualidades fisiológicas do som, reflexão, refração, e difração, reverbação e eco, efeito Doppler. B. Objetivos específicos O aluno deverá ser capaz de: Definir temperatura, identificar uma escala termométrica e resolver problemas que envolvam mudanças de escala, Conceituar calor e capacidade térmica, calcular a variação da quantidade de calor de um corpo submetido uma variação de temperatura, Explicar o que acontece durante as mudanças de fase de uma substância, Explicar os fenômenos que ocorrem durante a propagação do calor, Diferenciar as várias transformações gasosas bem como resolver problemas que envolvam transformações gasosas, Enunciar as Leis da termodinâmica e aplicá-las na resolução de problemas, Explicar a diferença entre óptica geométrica e óptica física, definir e classificar as fontes luminosas, meios transparentes, translúcidos e opacos, citando as propriedades de cada um, Definir reflexão regular, difusa e enunciar as leis da reflexão, Conceituar espelho plano e esférico, relacionar os elementos de um espelho, construir graficamente a imagem fornecida por espelhos planos e esféricos, explicar o que é campo de um espelho e determinar características da imagem fornecida por um espelho e determinar gráfica e analiticamente a imagem fornecida, Explicar o que é refração da luz, citar a Lei de Sneel-Descartes, definir índices de refração relativo e absoluto, escrever e aplicar as fórmulas que relacionam o índice de refração com velocidade de propagação da luz, definir ângulo limite de refração, explicar o fenômeno da reflexão total e explicar o fenômeno da elevação aparente das estrelas, a miragem e arco íris, Citar a definição de lente e dizer e dizer quais são os elementos de uma lente esférica, dar a classificação e nomenclatura das lentes, escrever e aplicar as equações de Halley e de Gauss, resolver problemas sobre lentes e associação de lentes, Explicar o que uma perturbação e como se propaga, classificar as ondas quanto à sua modalidade e quanto à natureza da perturbação, definir fonte de onda, pulso e trem de onda, escrever e interpretar a equação de onda, resolver problemas que envolva a equação de onda.
3ª Série do ensino médio ( TURMAS A e B ) - 120 aulas anuais A. Conteúdo programático A.1. Eletricidade a. Carga elétrica: isolantes e condutores, processos de eletrização, eletroscópio, lei de Coulomb. b. Campo elétrico: linhas de força, distribuição de cargas em um condutor, blindagem eletrostática, poder das pontas, relâmpago e trovão, pára-raios. c. Corrente elétrica: sentidos da corrente elétrica, intensidade, diferença de potencial, associação de pilhas, corrente contínua e alternada, Efeitos da corrente elétrica. d. Resistência elétrica: Leis de Ohm, associação de resistores, potência de um aparelho elétrico, efeito Joule, curto-circuito, fusível, instrumentos de medidas. e. Campo elétrico: campo de uma carga puntual, campo de uma esfera eletrizada, campo elétrico uniforme. f. Gerador e receptor: força eletromotriz, força contra-eletromotriz, equação do gerador, rendimento de um gerador, curva característica do gerador, associação de geradores, equação do receptor, curva característica do receptor, rendimento de um receptor. A.2. Eletromagnetismo Eletromagnetismo: ímã, inseparabilidade dos pólos, forças entre os pólos de um ímã, bússola, campo magnético de um ímã, linhas de força. Força magnética: a experiência de Oersted, campo magnético de um condutor retilíneo, campo magnético de uma espira e de um solenóide, eletroímã, substâncias ferromagnéticas, forças magnéticas sobre cargas em movimento. Indução eletromagnética: corrente elétrica induzida, transformador. B. Objetivos específicos O aluno deverá ser capaz de: a. comparar e distinguir os diferentes processos de eletrização, resolver equações relativas ao assunto, compreender e aplicar a Lei de Coulomb, b. entender que a intensidade de campo elétrico é uma grandeza vetorial,traçar linhas de força e prever o sentido do movimento de uma carga colocada em um campo uniforme, c. comparar e distinguir as fórmulas e unidades de energia potencial elétrica, potencial elétrico, diferença de potencial elétrico e trabalho elétrico, d. distinguir resistor e resistência elétrica, interpretar o gráfico que relaciona tensão e intensidade de corrente elétrica, e. distinguir associação em série da associação em paralelo, verificar as conveniências e inconveniências do uso de uma ou de outra, f. identificar geradores e receptores, comparar, distinguir e aplicar suas equações, levantar e interpretar as suas curvas características e determinar seus rendimentos, g. comparar e distinguir campo elétrico e campo magnético familiarizando-se com as regras de determinação do sentido das linhas de força do campo, bem como determinar as forças magnéticas, h. verificar com atenção a Lei de Lenz que determina o sentido da corrente elétrica induzida e a Lei de Faraday que serve para calcular a força eletromotriz induzida. V. Metodologia a. a parte teórica de cada conteúdo é dada através de aula expositiva; e a parte prática quando pertinente, será aplicada em sala de aula, visto que no momento não contamos com laboratório. b. os exercícios básicos de cada conteúdo serão resolvidos procurando, num processo de discussão, identificar cada elemento teórico estudado; c. a critério do professor para as aulas posteriores os alunos deverão trazer resolvidos os demais exercícios da lista apresentada pelo livro texto, bem como de listas complementares extra-livro. Os exercícios em que os alunos encontrarem dificuldades, serão discutidos em grupo ou individualmente, onde as dúvidas serão eliminadas com a participação de colegas e do professor; d. será oferecido plantão para tirar dúvidas em dois dias da semana pelos professores titulares, no período vespertino, e também atendimento em outros dois dias através do monitor e ou estagiários; e. a critério do professor os exercícios resolvidos deverão ser entregues, sendo considerados como uma das avaliações da produtividade do aluno; f. em cada escala acontecerão duas avaliações escritas ( provas e/ou testes) que juntamente com as outras atividades desenvolvidas pelo aluno, darão subsídios para o conceito ( nota ) final desta escala. g. durante duas escalas haverá a supervisão dos estágios, sendo que numa escala os estagiários observam as nossas aulas para terem contato com a metodologia usada e para familiarização com a turma e numa segunda escala estes estagiários serão os regentes da turma, porém sempre com a presença do professor titular da turma.
LIVRO TEXTO: COMPREENDENDO A FÍSICA volumes 1, 2 e 3 – ALBERTO GASPAR EDITORA ´ATICA GOIÂNIA, janeiro/2012
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