da apresentação.
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XIX SIMPÓSIO NACIONAL DE ENSINO DE FÍSICA SNEF 2011 – MANAUS, AM UMA PROPOSTA DE ENSINO DE MECÂNICA CONTEXTUALIZADO COM A ASTRONOMIA E A ASTRONÁUTICA Hugo Henrique de Abreu Pinto* Sérgio Eduardo Silva Duarte* *CEFET / RJ – Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática. Introdução Que referências curriculares os professores de física devem utilizar no planejamento de seus cursos??? Reorientação curricular do Estado no Rio de Janeiro (2004): A presente proposta afasta-se um pouco da orientação sugerida nos Parâmetros Curriculares Nacionais no que diz respeito à organização dos conteúdos em temas estruturadores. NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO, O QUE SEGUIR ENTÃO: OS PCNs OU A REORIENTAÇÃO CURRICULAR??? Objetivo: contribuir para a aproximação entre os PCNs e os conteúdos tradicionais, através de uma experiência no ensino médio regular. Conteúdo curricular: mecânica. Tema estruturador: astronomia e astronáutica. Introdução Por que astronomia e astronáutica??? Ensino médio noturno: falta de motivação e altos índices de evasão. Tema “astronomia e astronáutica”: caráter motivador (evidência: aplicação de olimpíadas de astronomia e astronáutica). Aplicação das aulas: Uma turma de segundo ano do ensino médio (inicialmente 30 alunos) do Colégio Estadual Capitão de Fragata Didier Barbosa Vianna (cidade do Rio de Janeiro). Período de aplicação: todo o ano letivo de 2010. Carga horária: 1 aula por semana (1 aula = 80 min). Nesta apresentação: descreveremos os conteúdos e as atividades mais importantes das aulas dadas. PRIMEIRA AULA DO ANO: QUESTIONÁRIO DE CONHECIMENTOS PRÉVIOS ASTRONOMIA E ASTRONÁUTICA 4ª Questão A partir do que nós conhecemos sobre o Sistema Solar, por que ocorrem os dias e as noites? RESPOSTAS (Total de 15 alunos) resposta certa Por causa do movimento da Terra em torno do Sol. 13% 7% Por causa do movimento do Sol em torno da Terra. Por causa do movimento da Terra em torno de si mesma. 13% 67% Não responderam. 1º BIMESTRE: TEMA ESTRUTURADOR ASTRONOMIA E ASTRONÁUTICA Unidade temática 1 Unidade Temática 2 Qual é o tamanho do universo? Os corpos celestes se movimentam? (2 aulas) (3 aulas) UNIDADE TEMÁTICA 1: QUAL É O TAMANHO DO UNIVERSO? Objetivo: apresentar um “mapa do universo”, desde a Terra até as galáxias do universo. SISTEMA SOLAR (FORA DE ESCALA DE TAMANHO E DISTÂNCIA) ESCALAS DE TAMANHO ESCALAS DE TAMANHO ESCALAS DE TAMANHO ESCALAS DE DISTÂNCIA Distância aproximada da Terra ao Sol: Distância aproximada da Terra à Próxima Centauri: 150 000 000 km (150 milhões de quilômetros) 40 000 000 000 000 km (40 trilhões de quilômetros) ESCALAS DE DISTÂNCIA Distância aproximada da Terra ao Sol: Distância aproximada da Terra à Próxima Centauri: 8 minutos-luz 4 anos-luz SISTEMAS PLANETÁRIOS ESTRELA GLIESE 581 PLANETA GLIESE 581 E 25,5 anos-luz de distância SOL PLANETA TERRA A Via Láctea: entre 200 e 500 bilhões de estrelas. Fotograria tirada por Filipe da Veiga Ventura Alves, na Serra da Estrela, Portugual. GALÁXIAS GALÁXIAS Cada “mancha” na foto é uma galáxia. Imagem: Telescópio Huble. UNIDADE TEMÁTICA 1 CONCEITOS FÍSICOS TRABALHADOS Conceitos geralmente apresentados como “introdução à física”: Escalas de tamanho e distância. Unidades de medida (km e anos-luz). Ordens de grandeza. UNIDADE TEMÁTICA 2: OS CORPOS CELESTES SE MOVIMENTAM? Objetivo: utilizar a mecânica newtoniana para descrever e explicar movimentos astronômicos e astronáuticos. OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: SOL Equador Celeste Oeste Sul Norte Leste Sol culminando no primeiro dia de primavera e de outono, no Rio de Janeiro. OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: LUA Fotos da Lua tiradas durante uma noite. OBSERVAÇÕES A OLHO NÚ: ESTRELAS Fotos de estrelas tiradas durante uma noite inteira. SISTEMA SOL-TERRA-LUA Animação representando os movimentos de translação da Terra e da Lua. SISTEMA SOL-TERRA-LUA Globo terrestre com lanterna para simular os dias e as noites. COMO EXPLICAR O QUE VEMOS NO CÉU? Vídeo filmado dentro de um brinquedo de parque de diversões. POR QUE A TERRA (E OUTROS CORPOS) SE MOVIMENTAM? ASTRONÁUTICA O experimento do “foguete de garrafa pet”. fonte da foto da direita: http://www.fozbartolomeumitre.seed.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=182 ASTRONÁUTICA LEI DA AÇÃO E REAÇÃO Força que o combustível faz no foguete (ação) Força que o foguete faz no combustível (reação) ASTRONÁUTICA LEI DA INÉRCIA ASTRONÁUTICA PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA Força de resistência do ar (para frear). GRAVITAÇÃO UNIVERSAL GRAVITAÇÃO UNIVERSAL Programa do Modellus realizando o experimento mental da “montanha de Newton” com um satélite artificial. GRAVITAÇÃO UNIVERSAL Órbitas de um satélite, da Terra e da Lua, com o programa do Modellus. UNIDADE TEMÁTICA 2 CONTEÚDOS FÍSICOS TRABALHADOS Trajetória Referenciais Leis de Newton Gravitação Universal RESTANTE DO ANO LETIVO: MECÂNICA (ESTRUTURA TRADICIONAL) Com os temas do primeiro bimestre utilizados como elementos motivadores e exemplos. AULAS DO RESTANTE DO ANO Exemplo: questão da prova do 4º bimestre Solução E P P = m . g = 20 000 000 N FRES = E – P = 40 000 000 N FRES = m . a a = FRES / m Dado no problema: m = 2 000 000 kg E = 60 000 000 N a = 20 m/s2 = 2 g g = 10 m/s2 a=? Conclusões Possibilidade de ensino de física com temas estruturadores (pelo menos no primeiro bimestre), sem deixar de lado os conteúdos tradicionais. Registros da experiência em sala: evidências do caráter motivador do tema “astronomia e astronáutica”. Projeto em andamento: transformação das aulas em um hipertexto disponível na internet. www.hugo.pro.br Referências AGUIAR, C. E.; GAMA, E.; COSTA, S. M. Física no Ensino Médio, In Reorientação Curricular - Livro II Ciências da Natureza e Matemática. Governo do Estado do Rio de Janeiro, p. 157-166, 2005. ALBAGLI, S. Divulgação científica: informação científica para a cidadania? Ciência e Informação, Brasília, v. 25, n. 3, p. 396-404, set./dez. 1996. BRASIL. PCN+ Ensino Médio - Orientações Educacionais Complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais - Física. Ministério da Educação, p. 59-86, 2002. CANALLE, J. B. G. O Sistema Solar numa representação teatral. Caderno Catarinense de Ensino de Física, v. 11, n. 1, p. 27-32, 1994. CARVALHO, C. P. Alternativas para o trabalho pedagógico voltado ao ensino noturno. Série idéias, São Paulo: FDE, p. 75-89, 1998. CASAS, R. Contando estrelas. Observatório Astronômico Frei Rosário, UFMG, 1/2/1999. Disponível em: <http://www.observatorio.ufmg.br/pas08.htm> Acesso em: 30/9/2010. OLIVEIRA FILHO, K. S.; SARAIVA, M. F. O. Planetas extrasolares, In: Astronomia e Astrofísica, Departamento de Astronomia, Instituto de Física, UFRGS. Disponível em: <http://astro.if.ufrgs.br/esp.htm> Acesso em: 30/9/2010. SILVEIRA T. A. História do calendário. Departamento de Física e Química, PUC-Minas, junho 2001. Disponível em: <http://www.dfq.pucminas.br/spin/spin_ano1%20n2/ano1n2a.htm> Acesso em: 30/9/2010. ZIBAS, D. 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