Apresentação da coleção de Física

RSE – Plano da coleção de Ensino Médio - FÍSICA
Na Coleção de Física para o Ensino Médio, buscamos re-conceituar o ensino e a
aprendizagem da Física na perspectiva de contribuir com uma abordagem mais prazerosa,
significativa e atualizada, que propicie intercâmbio entre o conhecimento e o estudante, no sentido
de que este desenvolva seus próprios mecanismos para conquistar liberdade intelectual, com
autonomia advinda da confiança na sua capacidade de aprender e de enfrentar desafios, construindo
uma crítica em relação ao papel das ciências na sociedade contemporânea.
Na nossa perspectiva, os conteúdos formais deixam de ser o único foco de aprendizado,
abrindo espaço para a formação do jovem para uma leitura do mundo e suas complexidades. Além
dos conceitos, leis, compreensão e inter-relação de teorias, ferramentas culturais da Ciência Física,
procuramos desenvolver uma proposta que propicie trazer o aluno para uma discussão da Física
frente a contextos inseridos nos conflitos e indagações diárias, aproximando conteúdos da ciência
dos conteúdos da vida.
Alicerçados na Física Clássica, procuramos incluir a Física Moderna na discussão sempre
que possível, no nível elementar, mostrando ao aluno os limites da Física Clássica e as conquistas
científicas e tecnológicas que a Física Contemporânea desencadeou. Buscamos, assim, aproximar o
estudante da produção científica moderna, numa abordagem ao alcance de sua interpretação e
crítica.
Contextualizados na História e Filosofia das Ciências, no desenvolvimento tecnológico, nos
valores culturais e nos eventos cotidianos que fazem parte da vivência do estudante jovem,
explicitamos que a Ciência está em permanente reconstrução, bem como a sua estreita relação com
o contexto social, religioso, político e econômico. Os temas Universo e Fontes de Energia
se
caracterizam, nesta coleção, como conteúdos formais, bem como cenário para exploração e
entendimento das Físicas, Clássica e Moderna. Nosso objetivo é apresentar a Física na sua
essência, buscando a articulação com as demais áreas do conhecimento, sem a ousadia de esgotar
todas as idéias envolvidas.
Essa proposta considera que o aluno tem 3 (três) anos para “construir a Física”. Logo, os
conceitos mais abrangentes, importantes ou de difícil compreensão, são abordados em diferentes
capítulos, ao longo dos três volumes, oportunizando níveis de aproximação (adaptação e linguagem),
aprofundamento e manutenção.
Nesse sentido, apresentamos uma variedade de formas e abordagens preservando
algumas características marcantes:
- Valor à comunicação, oral e escrita: Buscamos legitimar a linguagem como ferramenta
para reflexão e comunicação da ciência Física. Essa proposta foi organizada com vistas a estimular
o estudante a superar as limitações em comunicar-se, a refletir sobre o que lê, ouve e escreve, a
explicar suas compreensões, oralmente e por escrito. Para apropriar-se de uma nova linguagem é
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preciso exercita-la. No caso da aprendizagem de Ciências, seu domínio envolve a construção de
explicações de fenômenos ou fatos observados, argumentação, criar modelos de situações através
da expressão oral e escrita, usando objetos, de desenho, tabelas, gráficos e linguagem algébrica.
Assim, consideramos importante promover a capacidade de utilizar as diferentes linguagens próprias
à Física para que habilidades de pensamento, tais como analisar, generalizar e inferir, sejam
desenvolvidas.
- Intercâmbio de idéias e aprendizagem: tanto o texto como as atividades propostas
impulsionam os estudantes a compartilharem idéias em grupos, em pares ou mesmo em grande
grupo (toda a turma de alunos). Conduzindo, de forma mais enfática, à geração de um ambiente
investigativo, conforme requer a abordagem de um componente curricular essencialmente científico,
a Física.
- Situação-problema: os problemas foram elaborados com características variadas.
Buscamos estimular a postura investigativa, com foco no desenvolvimento de estratégias e não
somente na resposta. Os problemas refletem a preocupação em levar o estudante a pensar sobre o
que faz, como e por quê, rompendo com as perguntas “qual é a fórmula?” ou “é para fazer igual ao
exemplo?”. Alguns testes de vestibulares têm, nessa coleção, sua resolução desenvolvida e
problematizada como exemplo das relações que o aluno muitas vezes precisa desenvolver para
superar testes de múltiplas escolhas. Essa estratégia é mais evidenciada a partir do segundo
volume, quando os estudantes ultrapassam as dificuldades para lidar com uma disciplina
essencialmente científica e de adaptação ao Ensino Médio, na 1a série.
- Experimentação: é apresentada como situação-problematizada, tornando-se um recurso
valioso para desenvolver um ensino de Física estimulante, promovendo a participação direta e
dinâmica de todos os alunos na montagem, formulação e verificação de hipóteses, condução,
execução, coleta e análise de dados, organização dos conhecimentos adquiridos e a aplicação
destes conhecimentos, manipulação de equipamentos, verificação de validade ou limites de validade,
conclusões, em um ambiente criativo, possibilitando o alargamento da capacidade crítica dos
estudantes.
A proposta metodológica dessa coleção é utilizar a peculiaridade motivadora de diferentes
tipos de leitura, para a abordagem dos conteúdos. O ponto de partida para o trabalho pedagógico é a
postura investigativa e crítica do estudante em relação aos temas apresentados ou outros que
venham a emergir das interações em sala de aula. Nesse sentido, os textos foram elaborados tendo
como parâmetro à abordagem de temas abrangentes, que incorporem o maior número possível de
elementos de aprendizagem. No início de cada capítulo são destacados os conteúdos foco. Estes
são aporte para que sejam estabelecidas as metas de estudo e como guia para que o aluno oriente
seus avanços. Porém, os conteúdos a serem explorados não estão concentrados no texto, mas
também, e principalmente, nas atividades propostas.
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Como organizador da proposta pedagógica, ressaltados, ao longo dos textos, links que
remetem o aluno a:
- “BOX CONCEITUAL”: evidencia e amplia conceitos, aborda informações importantes no
contexto da Física e os formalismos matemáticos essenciais.
- “BOX EXPLICATIVO”: amplia noções sobre o contexto, aborda informações importantes à
compreensão do texto e/ou desperta atenção para a relação entre os conceitos físicos e o texto em
que está inserido. Em especial, inclui conceitos das “outras físicas”, criando relações entre as físicas
e conexão entre assuntos de outros capítulos com o tema em estudo.
- “BOX INFORMATIVO”: com
informações complementares, dicas, curiosidades,
indicações de leituras e sites de interesse, dentre outras.
- “BOX EXPERIMENTO”: orienta, organiza e problematiza a manipulação experimental e a
investigação.
As atividades de reflexão, exercitação e resolução de problemas apresentam-se
destacadas nos blocos:
- PARA INTERPRETAR, REFLETIR E RESPONDER: induz o retorno ao texto, para
explorá-lo, ampliando a compreensão e o debate. Reúne propostas imediatamente relacionadas à
interpretação e a exploração dos conhecimentos e conceitos.
- QUESTÕES PARA REFLETIR, CALCULAR E RECRIAR: amplia a exploração do tema e
conceitos em propostas diversificadas, impulsionando o aluno para o enfrentamento de situações
que exigem um maior domínio dos conteúdos e da articulação desses com diferentes formas de
pensar, registrar e/ou formalizar matematicamente.
- DANDO ASAS À IMAGINAÇÃO: É um espaço de criação do aluno. Estimula a elaboração
de textos, dentre eles problemas.
- “EU, GÊNIO!”: Tem como objetivo instigar o aluno à reflexão sobre os conhecimentos que
já possui, lançando mão destes para examinar, discutir e julgar resoluções, elaborar estratégias e
decidir sobre determinada situação-problema, conflitando estruturas diferentes relacionadas ao
mesmo fato ou evento.
A proposta não é a de abandonar os tradicionais problemas de Física, mas de não torná-los
o único recurso de aprendizagem, evitando a vasta lista de enunciados, áridos de estímulo à
formação do pensamento científico, à reflexão sobre os significados, à criatividade e ao
desenvolvimento de habilidades para agir sobre desafios cada vez mais complexos.
- “DE VOLTA PARA O PASSADO!”: Incorporada no segundo livro, apresenta atividades
envolvendo conteúdos já estudados, inclusive de um ano para outro, permitindo que o aluno reveja
conceitos chaves e fundamentais da Física e possa correlacionar conceitos das diferentes físicas.
Este espaço caracteriza-se, ainda, como revisão para que o aluno se aproxime mais enfaticamente
dos desafios impostos pelas disputas para ingresso ao curso superior. A forma de abordagem dos
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exercícios, nesse bloco, orienta a forma com que testes de vestibulares podem ser explorados mais
significativamente.
- “SUMÁRIO DETALHADO”: Destaca-se no final de cada capítulo. Nessa proposta,
delegamos ao aluno a tarefa de organizar seus conhecimentos sobre o tema e os conteúdos em
foco. Nos primeiros capítulos do volume 1 os resumos foram orientados na perspectiva de ensinar o
aluno a esse fazer. Ao longo do livro, a expectativa é de que ele, aluno, desenvolva as habilidades
de sistematizar os conteúdos apreendidos e organizar seus estudos com autonomia.
Complementando, os “EXERCÍCIOS RESOLVIDOS”, inseridos entre as atividades dos
alunos, apresentam duas diferentes características, não necessariamente associadas, quais sejam:
como modelo de como organizar resoluções e como aproximação do aluno com situações mais
desafiadoras. A proposta solicita que tais exercícios sejam analisados de forma reflexiva.
O professor, avaliando o potencial de seus alunos, estabelece algumas das leituras e/ou
questões, para que sejam realizadas como tarefa de casa e para avaliação. Com o propósito de
auxilia-lo nessa e outras tarefas, o Livro do Professor busca promover uma reflexão sobre o ensino
de Física e apresenta sugestões para organização das atividades em sala de aula.
ENSINO MÉDIO - COLEÇÃO DE FÍSICA
1O ANO
UNIDADE I - UNIVERSO
CAPÍTULO 1 - A GRANDE EXPLOSÃO: BIG BANG
Conteúdos: Interpretação crítica de texto científico; Teoria do Big Bang; instante e intervalo de
tempo; notação científica; cálculo da densidade de uma substância homogênea.
CAPÍTULO 2 - GALÁXIAS
Conteúdos: Galáxia; Via-Láctea; distância e a unidade de medida ano-luz; tipos de galáxias; massa
e a unidade de medida massa-solar; noções de força da gravidade e Lei da Gravitação Universal;
noção de pressão; evolução (nascimento, vida e morte) das estrelas.
CAPÍTULO 3 - TERRA: UM ÍNFIMO PONTO NO ESPAÇO
Conteúdos: Configuração do Sistema Solar; Movimentos de Rotação, Translação e Precessão da
Terra; Fenômenos decorrentes dos movimentos da Terra e da Força Gravitacional; Medidas
(Distância e Massa); Período de evolução; Velocidade de rotação; Ordem de grandeza; Medidas
astronômicas
CAPÍTULO 4 - TERRA: A EVOLUÇÃO DO PENSAMENTO CIENTÍFICO
Conteúdos: Evolução histórica da visão do Universo: geocentrismo e heliocentrismo; eclipse lunar e
solar; sombra; Leis de Kepler; Metodologia Científica e Sistema internacional de unidades de
medida.
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UNIDADE II - ENERGIA
CAPÍTULO 5 - PRINCIPAIS FONTES DE ENERGIA
Conteúdos: Fontes de energia: Solar Fotovoltaica; Solar Térmica; Eólica; Biomassa; Hidroelétricas;
Geotérmicas e Energia Nuclear. Transformação de energia de uma forma em outra.
Capítulo 6 - “Na natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma”
Conteúdos: Conservação da energia, noções dos conceitos de energia mecânica, cinética e
potencial, relação massa-energia, fissão nuclear, reação em cadeia e fusão nuclear.
UNIDADE III - MECÂNICA: Conceitos Fundamentais
CAPÍTULO 7 - Geometria do Espaço-Tempo.
Conteúdos: Referencial, Sistemas de Coordenadas, Posição, Localização, Vetor, Grandeza Escalar,
Grandeza Vetorial, Representação vetorial, Trajetória, Deslocamento, Representação Gráfica do
Deslocamento, Tempo, Noções de Relatividade do Espaço-Tempo
CAPÍTULO 8 - Velocidade
Conteúdos: Velocidade Média, Velocidade Escalar Média ou Rapidez, Velocidade Vetorial, Média
das Velocidades, Velocidade Instantânea e Resolução de problemas envolvendo conceitos
fundamentais.
Capítulo 9 - Aceleração
Conteúdos: Aceleração, Aceleração Média, Aceleração instantânea, interpretação geométrica da
aceleração, Aceleração da Gravidade e Resolução de problemas envolvendo conceitos
fundamentais.
Capítulo 10 - Relatividade de Galileu a Einstein.
Conteúdos: Velocidade Relativa; Postulados de Einstein; Diferença entre as equações de
velocidade relativa na Física Clássica e Física Moderna; Princípio da Correspondência; Dilatação
Temporal e Contração Espacial.
Capítulo 11 - Força
Conteúdos: Vetor força; Resultante de forças; Composição e decomposição de vetores força.
UNIDADE IV - OS PRINCÍPIOS DA DINÂMICA
CAPÍTULO 12 - PRINCÍPIO DA INÉRCIA
Conteúdos: Dinâmica: estudo dos movimentos considerando suas causas, Primeira Lei de Newton;
inércia; MRU (Movimento Retilíneo Uniforme); função horária e gráficos do MRU; Resolução de
problemas.
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CAPÍTULO 13 - PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA
Conteúdos: Segunda Lei de Newton; MRUV (Movimento Retilíneo Uniformemente Variado); Função
horária da velocidade, Função horária da posição e Equação de Torricelli; gráficos do MRUV; Força
Peso; aceleração da gravidade; Queda livre dos corpos; Resolução de problemas.
CAPÍTULO 14 - PRINCÍPIO DA AÇÃO E REAÇÃO
Conteúdos: Terceira Lei de Newton - ação e reação; Massa: Massa inercial e Massa gravitacional;
Massa Relativística; Aplicação das Leis de Newton; Plano inclinado; Forças específicas: Tração,
Normal, Peso, Força de atrito (cinético e estático).
UNIDADE V - LEIS DE CONSERVAÇÃO
CAPÍTULO 15 - TRABALHO DE UMA FORÇA CONSTANTE E ENERGIA
Conteúdos: Trabalho realizado por uma força constante;
Potência; Energia Cinética; Energia
Potencial Gravitacional; Energia Mecânica; Teorema Trabalho-Energia e Conservação da Energia
Mecânica.
CAPÍTULO 16 - TRABALHO DE UMA FORÇA VARIÁVEL E ENERGIA
Conteúdos: Lei de Hooke, Trabalho realizado por Força Variável, Energia Potencial Elástica,
Conservação da Energia Mecânica Total.
CAPÍTULO 17 - CONSERVAÇÃO DO MOMENTO LINEAR
Conteúdos: Quantidade de Movimento; Impulso, Teorema Impulso - Quantidade de Movimento;
Conservação da Quantidade de Movimento, Colisões Elásticas, Colisões Inelásticas, Resolução de
problemas.
2O ANO
UNIDADE I - TECNOLOGIA: DOS PROJÉTEIS AOS SATÉLITES
CAPÍTULO 1 - Lançamentos e órbitas: movimentos universais.
Conteúdos: Principia; Movimento de Projéteis; Experiência Interativa sobre Lançamento de
Projéteis, Velocidade de Escape, Órbita de um Satélite; Satélites, Movimento Circular Uniforme,
Aceleração Centrípeta, Período de Rotação, Freqüência, Buraco Negro.
CAPÍTULO 2 - Movimento Periódico
Conteúdos: Oscilações; Movimento Harmônico Simples; Funções da Posição, Velocidade e
Aceleração do MHS; Amplitude; Freqüência; Freqüência Angular; Diferença de Fase; Comprimento
de Onda; Período; Energia Cinética e Potencial no MHS; Viajando no Tempo; calendários: lunar,
solar, lunissolar; egípcio, judaico, romano, Juliano, gregoriano; Relógio: gnômon (relógio solar);
clepsidra (relógio de água); ampulheta (relógio de areia); relógio mecânico, relógio de quartzo e de
Césio; Pêndulo Simples; Experiência Sobre Determinação da Aceleração da Gravidade.
CAPÍTULO 3 - Rotação de um Corpo Rígido
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Conteúdos: Corpos Rígidos; Cinemática da Rotação; Velocidade Angular; Aceleração Angular;
Correlação entre Movimento Rotacional e Movimento de Translação; Relação entre Cinemática
Angular e Linear; Energia Cinética de Rotação e Momento de Inércia; Torque ou Momento de uma
Força; Equilíbrio de Corpos Rígidos; Noção de Centro de Massa e Centro de Gravidade; Momento
Angular; Conservação do Momento Angular.
UNIDADE II - TELECOMUNICAÇÕES E ONDAS MECÂNICAS
CAPÍTULO 4 - Noções de Física Moderna
Conteúdos: Onda Eletromagnética; Efeitos Biológicos Provocados pelas Ondas Eletromagnéticas
Ionizantes; Teoria dos Quanta; Dualidade Onda Partícula – Princípio de de Broglie; Microscópio
Eletrônico de Transmissão.
CAPÍTULO 5 – Ondas Mecânicas
Conteúdos: Tipos de Ondas; Ondas Periódicas; Princípio de Superposição; Descrição Matemática
das Ondas; Experiência Sobre Ondas Estacionárias Transversais; Velocidade de uma Onda
Transversal; Energia Transportada por uma Onda; Som e Audição
CAPÍTULO 6 – Ondas Sonoras
Conteúdos: Ondas Estacionárias Longitudinais; Velocidade de uma Onda Longitudinal; Intensidade
do Som; Instrumentos de Sopro; Efeito Doppler; Ondas de Choque; Mecanismo da Produção da
Fala; Mecanismo da Audição Humana.
CAPÍTULO 7 – Formação de Imagens
Conteúdos: Ultra Som; Geração e Detecção do Ultra Som; Propriedades das Ondas Ultra Sônicas;
Aplicações do Ultra Som na Medicina; Aplicações do Ultra Som na Indústria.
UNIDADE III - ESTRUTURA DA MATÉRIA (a base desta unidade é o que antigamente chamavam
de hidrostática e hidrodinâmica).
CAPÍTULO 8 - Natureza Atômica da Matéria
Conteúdos: Hipótese Atômica; Elementos Atômicos no Big Bang; O Elétron; O Núcleo Atômico (O
Próton, O Nêutron, Quarks); Moléculas (Biomoléculas); Antimatéria; Matéria Escura; Microscopia
Eletrônica de Tunelamento (Imagem Atômica).
CAPÍTULO 9 - Sólidos
Conteúdos: Densidade; Experiência Sobre Densidades; Tensão e Deformação; Experiência Sobre
Tensão Superficial; Módulo de Elasticidade; Tensão e Deformação Volumétrica; Tensão e
Deformação de Cisalhamento; Microscopia Eletrônica de Varredura (Imagem Atômica)
CAPÍTULO 10 - Fluídos
Conteúdos: Pressão; Experiência Sobre o Princípio de Arquimedes; Princípio de Pascal;
Pressão Atmosférica ao Nível do Mar; Pressão Atmosférica em Grandes Altitudes; Efeitos Biológicos
da Pressão Atmosférica a Grandes Altitudes.
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CAPÍTULO 11 - Escoamento de Fluidos (Líquidos e Gases)
Conteúdos: Principio de Bernoulli; Aplicações do Principio de Bernoulli; Plasmas; Energia do
Plasma.
UNIDADE IV - TERMODINÂMICA
CAPÍTULO 12 - Temperatura e Calor
Conteúdos: Temperatura; Calor; Termômetros; Expansão Térmica; Quantidade de Calor;
Calorimetria; Experiência Sobre o Calorímetro de Newton; Transição de Fase; Mecanismos de
Transferência de Calor; Circuitos Integrados (Semicondutores)
CAPÍTULO 14 - Primeira Lei da Termodinâmica
Conteúdos: Sistemas Termodinâmicos; Trabalho Realizado Durante Variação de Volume; Estados
Termodinâmicos; Energia Interna e a Primeira Lei da Termodinâmica; Processos Termodinâmicos;
Gás Ideal; Processo Adiabático de um Gás Ideal.
CAPÍTULO 15 - Segunda Lei da Termodinâmica
Conteúdos: Processos Termodinâmicos; Máquinas Térmicas; Máquinas de Combustão Interna;
Refrigeradores; Segunda Lei da Termodinâmica; Ciclo de Carnot; Entropia; Interpretação
Microscópica da Entropia; Fontes de Energia.
3O ANO (O detalhamento será definido posteriormente)
UNIDADE I – ELETRICIDADE
Capítulo 1 - Corrente Elétrica e Força Eletromotriz
Capítulo 2 – Circuitos Elétricos
Capítulo 3 – Força Elétrica e Campo Elétrico
Capítulo 4 - Potencial Elétrico
UNIDADE II – MAGNETISMO
Capítulo 5 – Magnetismo
Capítulo 6 - Campo Magnético
Capítulo 7 - Indução Eletromagnética
Capítulo 8 – Corrente Alternada
UNIDADE III – NATUREZA DE PROPAGAÇÃO DA LUZ
Capítulo 9 – Ótica Geométrica
Capítulo 10 - Instrumentos Óticos; visão.
Capítulo 11 - Interferência
Capítulo 12 – Difração
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