Eletromagnetismo no Ensino Médio

Introdução

Este planejamento foi elaborado para alunos do 2º ano do ensino médio, com a preocupação de envolvê-los no conhecimento da física. O objetivo é fazer com que eles participem das aulas de física realizando diferentes atividades. O propósito é fazer observações e construções de experimentos significativos do estudo da óptica. Criamos, com isso momentos diferenciados em sala de aula, nos quais os alunos conseguem interagir muito mais e expor naturalmente suas concepções espontâneas. Estas idéias dos alunos servirão para serem discutidas e confrontadas com outras situações do mesmo assunto , de modo que eles possam levantar conclusões e fazer reflexões, de modo que assegure muito um conhecimento científico mais verdadeiro.

Objetivo principal

Motivar o aluno a se interessar pela física, fazer com que ele aprenda como enxergamos e o que é a luz.

Conteúdos principais a serem trabalhados

Visão , comportamento da luz e a natureza da luz

Quero que meu aluno consiga responder no final do curso algumas questões importantes, como:

1- Como enxergamos os objetos?
2- Qual é o caminho da luz?
3- Como a luz se comporta ao atingir diferentes materiais?
4- Porque o lápis parece quebrado dentro de um copo com água?
5- O que acontece quando a luz branca incide num prisma ou em uma gota de água?
6- Porque os objetos têm determinadas cores?
7- Quais são os modelos de luz? Porque?
8- O que é uma onda e quais suas características?

Conteúdos que poderão ser contemplados com a aplicação das atividades

Visão
Câmara escura - sombra e penumbra
Olho humano

Comportamento da luz

Propagação retilínea da luz
Fonte de luz - Objetos luminosos e ilumidados
Reflexão da luz - Reflexão difusa
Leis da Reflexão da luz
Reflexão regular - Espelhos planos - Imagens virtuais e reais
Reversibilidade da luz
Estudo da óptica geométrica nos espelhos planos
Refração da luz - Formação da imagem de um objeto por refração
Velocidade da luz - índice de refração
Leis da refração da luz
Espectro da luz branca
Estudo das cores dos objetos

Natureza da luz

Modelos da luz - Partícula e onda Ondulatória - Estudo das características da onda
Freqüência, amplitude, velocidade e comprimento de onda
Reflexão, refração, difração e interferência da onda

Algumas concepções importantes dos alunos

Visão
A luz sai dos olhos e atinge o objeto
O olho é uma fonte de luz
O olho é um componente passivo do processo visual
A imagem de um objeto se movimenta até chegar no olho
A luz chega ao objeto e o olho vê
Conseguimos enxergar no escuro
Precisamos de luz para enxergar, mas ela é necessária apenas para chegar ao objeto

Comportamento da luz
A luz é finita
A luz chega no objeto, pára e acaba aí.
A luz se movimenta em linha curva
Existe diferentes tipos de luz, que depende da sua origem. A luz da vela é diferente da luz da lâmpada, que é diferente da luz do sol

Frequência
É o movimento da onda.
É o movimento.
É a força do movimento.
Frequência é uma coisa repetitiva.

Natureza da luz
Alguns alunos pensam na luz com o comportamento de bolinha, mas a idéia de pensar na luz como onda apresenta muita dificuldade.
Alguns alunos acreditam que a matéria se desloca junto com a onda

Para atingir estes objetivos o professor tem que realizar as seguintes atividades

1- Ler e categorizar as respostas, apresentá-las aos alunos,
2- Levar material para debater as respostas do questionário (laser, carrinho e lanterna),
3- Preparar uma aula especial para levantar as idéias sobre a câmara escura e levá-los a comparar com a câmara fotográfica e o olho humano,
4- Selecionar, resolver e discutir exercícios sobre câmara escura,
5- Corrigir, discutir e mostrar caminhos para melhorar os relatórios dos alunos ,
6- Preparar atividade com espelhos planos e as questões a serem respondidas,
7- Corrigir, entregar e discutir as respostas dos alunos,
9- Selecionar, resolver e discutir exercícios sobre espelhos planos,
10-Preparar prova individual sobre o conteúdo estudado,
11-Corrigir a prova com os alunos e fazer nova prova para os alunos que não atingiram o objetivo.
12- Preparar os seguintes experimentos:
-câmara escura
-estudo da reflexão da luz no espelho plano
-decomposição da luz branca no prisma
-tuboscópio
- pescaria (refração)
- caneta quebrada dento do copo (refração)
- caixa de óptica da Paula
- usando a bolinha de ping-pong e gude para verificar o modelo de partícula
- cuba de onda e estroboscópio
- Estudo da onda com a mola

Descrição das atividades que poderão ser aplicadas aos alunos

Obs. Os links para as atividades estão disponíveis ao longo do texto e ao final da página.

Atividades para trabalhar os conteúdos da visão

1- Questionário diagnóstico
Objetivo: Estimular a curiosidade dos alunos, desenvolver o seu raciocínio do pensamento científico e conhecer o que eles pensam sobre luz e visão
Procedimento: Os alunos deverão responder questionário diagnóstico de óptica e a professora deverá discutir as respostas com os alunos
Material: Questionário diagnostic com 6 questões

2- Atividade com pó de giz
Objetivo: Introduzir as conceitos da visão e pensar onde tem luz.
Procedimento: A professora deverá fazer atividade com "pó de giz" e os alunos deverão desenhar e escrever o porquê do fenômeno O professor deverá categorizar e apresentar as idéias que surgiram dos alunos com as respostas do questionário e apresentar a atividade com o "pó de giz" que pode servir para análise destas respostas e introduzir a idéia da visão
Material: Laser, pó de gis, vela, fósforo.

3- Atividade da câmara escura
Objetivo: Levantar as idéias dos alunos sobre o que acontece na câmara escura e como temos a formação da imagem invertida
Conteúdos: Propagação retilínea da luz, fonte de luz, reflexão da luz , reflexão difusa e imagem
Procedimento: A professora deverá levar para os alunos atividade da câmara escura
Material: Câmara escura

4- Atividade do olho humano
Objetivo: Estimular o aluno a construir algo concreto que sirva como analogia simplificada de como acontece à visão
Conteúdos: Olho humano
Procedimento: Os alunos deverão fazer uma câmara escura com lata que irá servir como simplificação do olho humano e comparar com o funcionamento da máquina fotográfica
Material: lata de mantimento (Nescau), papel manteiga, durex e canetas
coloridas

5- Exercícios de câmara escura
Objetivo: Trabalhar quantitativamente com os alunos os conceitos da câmara escura
Procedimento: Os alunos deverão realizar exercícios de câmara escura juntamente com a professora
Material: Selecionar exercícios e problemas

6- Atividade do espelho plano na lousa
Objetivo: Verificar e discutir o que os alunos pensam sobre o caminho da luz quando ela atinge o espelho plano
Conteúdos: Reflexão da luz de forma qualitativa, reversibilidade da luz e introdução a óptica
Procedimento: A professora deverá fazer a atividade com espelho plano colado na lousa e os alunos deverão entregar um desenho com a explicação do que aconteceu.
Material: Espelho plano, durex, massa de modelar, palito de churrasco, bola de ping-pong

7- Atividade do tuboscópio
Objetivo: Estimular o aluno a pensar e refletir sobre a posição da imagem no espelho plano e dar significado mais concreto da necessidade do uso da normal
Conteúdos: Leis da reflexão e introdução da Normal
Procedimento: A professora deverá fazer atividade do tuboscópio e os alunos deverão desenhar como aconteceu o fenômeno
Material: Laser, tubo de papelão e espelho plano

8- Construção do caleidoscópio
Objetivo: Levar o aluno a manipular os materiais do estudo da óptica e explicar por meio de um relatório como enxerga as figuras formadas no caleidoscópio?
Conceitos: Propagação retilínea, fonte de luz e reflexão da luz
Procedimento: Os alunos deverão construir o caleidoscópio e fazer um relatório experimental
Material: três espelhos planos, pequenos objetos coloridos, papel para acabamento e cola ou durex

9- Construção do periscópio
Objetivo: Levar o aluno a manipular os materiais em estudo e explicar por meio de um relatório qual é o caminho da luz para enxergar o objeto como periscópio
Conteúdos: Propagação retilínea, fonte de luz e reflexão da luz
Procedimento: Os alunos deverão pesquisar, construir um periscópio e fazer um relatório experimental
Material: Dois espelhos planos e caixa de papelão ou cano de PVC

10- Aula síntese de propagação da luz e reflexão
Objetivo: Sistematizar todo o conteúdo trabalhado, tentando associar as idéias apresentadas dos alunos e comparar com o conteúdo científico
Conteúdos: Propagação retilínea, fonte de luz, reflexão da luz, espelho plano e
Reversibilidade da luz
Procedimento: A professora deverá fazer uma síntese do que foi discutido com os alunos

11- Exercícios de reflexão
Objetivo: Resolver problemas envolvendo reflexão da luz
Procedimento: Os alunos deverão fazer exercícios sobre reflexão da luz no espelho plano juntamente com a professora
Material: Selecionar exercícios e problemas

12-Avaliação
Objetivo: Avaliar o planejamento
Procedimento: Os alunos deverão fazer uma avaliação individual

13-Atividade de pescaria
Objetivo: Estimular a curiosidade dos alunos e a pensar sobre a imagem formada na refração da luz
Procedimento: A professora deverá aplicar atividade da pescaria
Material: Assadeira de bolo, água, pequeno objeto que não flutue na água e palito de churraso

14- Atividade de refração da luz
Objetivo: Verificar em que direção é formada a imagem por refração e entender porque ocorre a mudança da direção da luz
Procedimento: Os alunos deverão realizar atividade do lápis quebrado (conforme artigo da revista)
Material: Copo com água e palito com indicação de pontos numerados com mesma distâncias entre eles.

15- Exercícios de refração da luz
Objetivo: Estudar quantativamente a refração
Procedimento: Os alunos juntamente com a professora irão fazer exercícios de reflexão da luz
Material: Selecionar exercícios e problemas para serem discutidos e resolvidos

16- Atividade experimental da decomposição da luz branca
Objetivo: Enxergar as cores que compõe a luz branca e discutir como e porque acontece
Procedimento: A professora vai tentar fazer a decomposição da luz branca e falar sobre o arco-íris
Material: Laser e prisma ou caneta bic.

17- Atividade com a caixa de óptica*
Objetivo: Pensar no porque da cor dos objetos
Procedimento: A professora vai levar para os alunos a "caixa de óptica" para ouvir os alunos sobre a cor dos objetos e colocar em discussão as idéias
Material: caixa de óptica

*Essa atividade foi idealizada pela profa. Paula

18- Construção do Disco de Newton
Objetivo: Levar o a construir um disco para verificar que a luz branca é composta de todas as cores
Procedimento: Os alunos irão construir o Disco de Newton e entregar relatório experimental
Material: cartolina, canetas coloridas e algum material para girar o disco

19- Desafio: Qual é o modelo da luz
Objetivo: Começar a pensar sobre o modelo de luz
Procedimento: Os alunos deverão responder:
Você conhece alguma coisa que tem o mesmo comportamento da luz? Por quê? Como?

20- Atividade utilizando bolinha de ping-pong e de gude para fazer medidas de ângulos
Objetivo: Pensar no modelo de partícula na reflexão e refração da luz
Procedimento: Os alunos agrupados deverão usar o modelo de partícula da luz para representar a reflexão e a refração

21- Discussões dos resultados
Objetivo: Comparar os resultados e fazer uma síntese do modelo
Procedimento: A professora deverá discutir os trabalhos dos alunos

22- Atividade com o fio de cabelo
Objetivo: Debater as idéias que justifica a figura da difração que a aparece nesse fenômeno e confrontar com o modelo de partícula
Procedimento: A professora deverá fazer a atividade com o fio de cabelo com os alunos e os alunos deverão responder:
O modelo de partícula da luz explica esse fenômeno? Como?

23- Atividade com a Cuba de ondas
Objetivo: Verificar o que acontece quando uma onda atinge um obstáculo
Procedimento: A professora poderá contar para os alunos que o modelo ondulatório explica o que acontece na experiência como fio de cabelo e apresentar a cuba de ondas

24- Conhecer a onda com uso da mola
Objetivo: Explorar a mola para entender melhor o que onda e aplicar atividade sobre a onda no pape sulfite
Procedimento: A professora deve propor um estudo da onda para conhecer melhor o modelo da luz. Para isso deverá ouvir os alunos sobre o comportamento da onda e apresentar a "mola" para manuseio dos alunos e fazer representações.

25- Exercícios de ondas
Objetivo: Resolver problemas envolvendo os conceitos freqüência, período, amplitude, comprimento de onda e velocidade da onda
Procedimento: Os alunos deverão resolver exercícios de ondas juntamente com a professora

26- Explorando a cuba de ondas
Objetivo: Observar, fazer medidas de freqüência e comprimento de onda. Calcular a velocidade da onda. Discutir os fenônemos da reflexão, refração, difração e interferência na cuba
Procedimento: A professora deverá usar a cuba de ondas para uma aula expositiva e os alunos deverão responder algumas perguntas
Material: Cuba de ondas

27- A onda no som
Objetivo: Conhecer a onda mecânica
Procedimento: Mostrar que a onda acontece em outros fenômenos físicos como o som e iniciar o estudo de acústica
Material: Mola elastica

Links para as atividades

Questionário diagnóstico
Atividade da câmara escura
Atividade com a caixa de óptica*