FSICA

PROPOSTACURRICULARDO ESTADO DE SO PAULO

ENSINO MDIOFSICA

PROPOSTACURRICULARDO ESTADO DE SO PAULO

Proposta Curricular do Estado de So Paulo para a disciplina de Fsica

Ensino Mdio

FsicaProposta Curricular do Estado de So Paulo

10Por que e para que aprenderFsica hoje?*

O conhecimento cientfico desenvolvi- do na escola mdia deve estar voltado para a formao de um cidado contemporneo, atuante e solidrio, com os instrumentos para compreender a realidade, intervir nela e dela participar. O mundo de hoje, diferente da- quele de algumas dcadas atrs, e muito di- ferente daquele do incio do sculo passado, fruto das mtuas influncias entre a cincia, a tecnologia e a sociedade. Neste contexto de mudanas, a Fsica tem papel destacado ao longo dos quatro sculos da modernidade e, em especial, nas revolues tecnolgicas que mudaram profundamente a Histria.

Neste sculo mais recente, a quantida- de de inovaes e mudanas nas formas de produo, de comunicao e de relaciona- mento entre os indivduos, tem alcanado um nmero surpreendente, se comparado ao de outros perodos de nossa Histria. Tais modi- ficaes se manifestam, por exemplo, nas no- vas tecnologias presentes no cotidiano. Hoje,

ouvimos msica digitalizada, manuseamos computadores que operam com semicondu- tores, a iluminao pblica e as portas auto- mticas so acionadas por fotossensores, a medicina dispe de aparelhos de ressonncia magntica, as usinas nucleares so opes im- portantes na produo de energia em grande escala, fsseis e objetos cermicos antigos so datados por meio de contadores radioativos e o laser revolucionou as tcnicas mdicas.

O conhecimento fsico, tanto do micro- cosmo quanto do macrocosmo, vem sendo ampliado em decorrncia de rupturas com o conhecimento senso comum. Galileu e Newton iniciaram uma caminhada sem volta na representao e na interpretao dos fe- nmenos naturais. As modernas teorias fsicas tm servido de suporte para a produo de conhecimentos em um novo panorama cien- tfico e permitem leituras do mundo muito di- ferentes das explicaes espontneas daquilo que imediatamente percebido pelos senti- dos. muito mais difcil agir e compreender o cotidiano atual sem conhecimentos especia- lizados, sendo necessria a incorporao de

*Estas orientaes tomam como base os Parmetros Curriculares Nacionais de Fsica, mais especificamente o texto conhecido como PCN+. Partes daquele texto foram tomadas na ntegra, pois acredita-se que as orientaes aqui contidas colocam-se na mesma perspectiva de mudana na educao de Fsica do Ensino Mdio l iniciado. Essas orientaes, assim como aqueles Parmetros, buscam a aproximao entre o conhecimento fsico e o mundo vivenciado pelos adolescentes no incio deste sculo.

bases cientficas para o pleno entendimento do mundo que nos cerca.

Os alunos participam desse cotidiano modificado pela cincia e pela tecnologia, usufruindo das comodidades tecnolgicas e se deparando com nomes, conceitos e per- sonagens da cincia veiculados pela mdia. A fico cientfica estimula a imaginao do adolescente, instigando a busca pelo novo, pelo virtual e pelo extraordinrio. Nesse sen- tido, mesmo os jovens que, aps a concluso do Ensino Mdio, no venham a ter qualquer contato com prticas cientficas, ainda tero adquirido a formao necessria para com- preender o mundo em que vivem e participar dele, enquanto os que se dirigirem para as carreiras cientfico-tecnolgicas tero as bases do pensamento cientfico para a continuida- de de seus estudos e para os afazeres da vida profissional ou universitria.

A Fsica ensinada na escola deve, por- tanto, ser pensada como um elemento bsi- co para a compreenso e a ao no mundo contemporneo e para a satisfao cultural do cidado de hoje. No entanto, a escola mdia tem tido dificuldade em lidar adequadamente com os conhecimentos fsicos na perspectiva de uma formao para a cidadania. Isso fica evidenciado quando se analisam os currculos e programas de Fsica destinados ao Ensino M- dio. Tradicionalmente, a seleo desse conhe- cimento tem sido feita em termos de concei-

tos considerados centrais em reas especficas da Fsica, delimitando os contedos a serem abordados. Neles, os contedos escolares se configuram como uma amostragem de temas das principais teorias dos sculos XVII, XVIII e XIX, a saber: Mecnica, Termologia, ptica e Eletromagnetismo.

Isso tem resultado quase sempre em uma seleo tal, que os ndices dos livros di- dticos de Ensino Mdio se tornam, na verda- de, uma verso abreviada daqueles utilizados nos cursos de Fsica bsica do Ensino Supe- rior, ou uma verso um pouco mais estendida dos que vinham sendo utilizados na 8 srie do Ensino Fundamental. Tradicionalmente, os programas dos cursos de Fsica seguem, de maneira aproximada, as etapas de sua crono- logia: inicia-se pela Cinemtica (final do scu- lo XVII), avanando pela Dinmica, Hidrost- tica, Termologia (sculo XVIII), e atingindo a Termodinmica e o Eletromagnetismo (sculo XIX) nas etapas finais. Essa organizao cur- ricular reflete uma estrutura conceitual linear e hierrquica, pois considera o mais antigo como logicamente precedente. Mesmo levan- do em conta certa tradio, preciso transpor as fronteiras das teorias clssicas (produzidas at o final do sculo XIX) para contemplar os desafios da sociedade moderna, em termos de produo de energia e alimentos, preservao do meio ambiente, assim como de instrumen- tos para a sade, a informao e o lazer.

No momento atual, com o aumento da complexidade da sociedade, com a tecnologia integrada ao cotidiano, com os riscos ecolgi- cos ligados aos processos de produo em larga escala, precisamos, mais do que nunca, de co- nhecimento especializado para compreender e intervir no cenrio contemporneo. A cultura, a sociedade e a natureza se tornaram tecnocul- tura, tecno-sociedade e tecnonatureza, em grande parte pelo papel de destaque que o conhecimento especializado tem na atualidade. Cabe escola o desafio de tornar esse conheci- mento um instrumento de todos.

Seja pela opo de abordar o maior n- mero de tpicos dentro de um vasto repertrio de contedos de mais de 300 anos de Histria, seja pelas opes metodolgicas de implemen- tao em sala de aula, a Fsica escolar tem sido pensada numa perspectiva eminentemente interna aos seus interesses e necessidades. verdade que, ao produzir um currculo escolar, sempre ser necessrio fazer escolhas em rela- o ao que mais importante ou fundamental, estabelecendo para isso referncias apropria- das. Isso indica que toda proposta curricular refletir um projeto de ensino e formao, e dever ser avaliada em termos dos acertos e dos erros de sua real implementao.

De certa forma, a sinalizao inicia- da com a Lei de Diretrizes e Bases de 1996 e orientada pelos Parmetros Curriculares explcita quanto direo desejada. Mesmo

de maneira ainda irregular e parcial, essa si- nalizao vem sendo percebida pelos pro- fessores. O ensino de Fsica vem deixando de se concentrar na simples memorizao de frmulas ou repetio automatizada de procedimentos, em situaes artificiais ou extremamente abstratas. Existe hoje entre os educadores a conscincia de que preciso dar um significado ao que ensinado nas aulas de Fsica, explicitando seu sentido j no momen- to do aprendizado, na prpria escola mdia. Ao mesmo tempo em que essa conscincia aflora frente a tantas solicitaes, dimenses e recomendaes a serem simultaneamente contempladas, os professores tm se sentido perdidos, sem os instrumentos necessrios para as novas tarefas, sem orientaes mais concretas em relao a o que fazer.

Como modificar a forma de trabalhar sem comprometer uma construo slida do conhecimento em Fsica? At que ponto se deve desenvolver o formalismo da Fsica? Como transformar o antigo currculo? Que tipo de laboratrio faz sentido? Quais temas devem ser privilegiados? possvel abrir mo do trata- mento de alguns tpicos como, por exemplo, a Cinemtica? E na Astronomia, o que tratar? necessrio introduzir a Fsica Moderna?

O grande problema que respostas objetivas e gerais a todas essas perguntas no podem ser apresentadas porque talvez inexistam. Para a implementao dessas

novas orientaes, ou seja, para sua tradu- o em prticas escolares concretas, no existem frmulas prontas. Esse processo depende, ao contrrio, de um movimento contnuo de reflexo, investigao e atua- o, necessariamente permeado de dilo- go constante. Depende de um movimento permanente, com idas e vindas, por meio do qual possam ser identificadas as vrias dimenses das questes a serem enfrenta- das, um movimento a ser constantemente realimentado pelos resultados das aes realizadas. E para isso ser indispensvel estabelecer espaos coletivos de discusso. Essas discusses devero versar sobre os desafios e sobre formas de superao, so- bre os diferentes entendimentos e sobre as experincias vivenciadas a partir dessas no- vas propostas, incluindo-se possveis inter- pretaes, implicaes, desdobramentos, assim como tambm recursos, estratgias e meios necessrios a sua instaurao e seu desenvolvimento.

nesse sentido que encaminhamos essa discusso, com a advertncia explcita de que no ser possvel apresentar solues para todos os problemas e todas as inquie- taes. Trata-se, ao contrrio, de trazer ele- mentos que possam subsidiar os professores em suas escolhas e prticas, contribuindo, assim, para o processo de discusso. Para isso, buscou-se aprofundar e, sobretudo, concretizar melhor, tanto habilidades e com-

petncias como conhecimentos, atitudes e valores que a escola deveria ter por meta ao promover o Ensino Mdio.

O que ensinar?

A seleo de contedos a serem tra- balhados no Nvel Mdio, embora possa ser variada, deve ter como objetivo a busca de uma formao que habilite os estudantes a traduzir fisicamente o mundo moderno, seus desafios e as possibilidades que o intelecto humano oferece para representar esse mun- do. Para tanto so necessrios conhecimentos em Fsica, pois competncias e habilidades so- mente podem ser desenvolvidas em torno de assuntos e problemas concretos, que exigem aprendizagem de leis, conceitos e princpios construdos por meio de um processo cuida- doso de identificao das relaes internas do conhecimento cientfico.

Entretanto, no intervalo de tempo des- tinado, dentro da educao mdia, ao ensi- no de Fsica e s competncias e habilidades correlatas, fica impossvel tratar de todos os tpicos da Fsica; ser necessrio fazer esco- lhas que dependem da realidade escolar, e estabelecer os critrios que levem em conta os processos e fenmenos fsicos de maior relevncia no mundo contemporneo. Tam- bm preciso garantir o estudo de diferentes campos de fenmenos e diferentes formas de abordagem, privilegiando a construo de um

olhar investigativo sobre o mundo real.

Diferentes campos de fenmenos so tratados nas reas tradicionais da Fsica, como Mecnica, Termodinmica, ptica, Ele- tromagnetismo e Fsica Moderna. Essa diviso reflete uma unidade conceitual historicamen- te construda pela Cincia e tambm est em sintonia com a cultura dos professores de Fsi- ca atuantes no ensino. No entanto, preciso admitir a ampliao dos objetivos educacio- nais, no sentido de uma aprendizagem mais significativa. A ampliao pode ser feita em trs novos sentidos, a saber:

I. na perspectiva de sua construo histrica, e no apenas de sua explorao conceitual ou meramente formulstica, pois amplia o valor e o sentido dos contedos em sala de aula;

II. nas conexes que se estabelecem da Fsica com as necessidades e os desafios da so- ciedade moderna, pois despertam o inte- resse e a motivao do aprendiz;

III. na tomada dos fenmenos fsicos como desafios, pois estimulam a imaginao a se superar, gerando o prazer de aprender e o gosto pela Cincia.

Vale ainda destacar duas dimenses importantes do conhecimento fsico, que, embora tratadas no ensino atual, o so de

forma pouco proveitosa para a formao dos estudantes, a saber: a matematizao e a experimentao. Essas duas dimenses destacam-se por estarem ligadas ao prprio nascimento da cincia moderna no sculo XVII. Numa tradio iniciada ainda na Idade Antiga, com Pitgoras, Plato e Aristteles, prosseguindo pela Idade Mdia com Roger Bacon e consolidada no Renascimento, a cincia criou uma nova forma de represen- tar o mundo, fazendo uso da experimenta- o controlada e da linguagem matemtica. Galileu tem sido considerado um sistematiza- dor no uso de montagens experimentais para testar hipteses e do uso da linguagem mate- mtica, como a da Geometria, para representar regularidades no comportamento da natureza fsica. Essas duas caractersticas no fazer cien- tfico so parte importante da diferena entre o conhecimento produzido por esta e outras formas de conhecer o mundo.

Por equvocos pedaggicos, a Matem- tica tem sido considerada um dos principais viles no ensino e na aprendizagem da Fsica. Para os estudantes, ela rene o pior de dois mundos: as dificuldades nas operaes ma- temticas e na interpretao de fenmenos naturais. Alis, o exerccio puro e simples dos instrumentos matemticos, como funes al- gbricas, equaes e recursos geomtricos, no garante o domnio das competncias necessrias para tratar matematicamente o mundo fsico; os alunos devem ser capazes de

interpretar fenmenos fsicos antes de preten- der express-los fazendo uso das estruturas oferecidas pela Matemtica. Por exemplo, ao escrever que um corpo em lanamento obl- quo descreve uma parbola, esta curva mate- mtica empresta sua forma para estruturar uma compreenso sobre o mundo. O mesmo acontece, por exemplo, no uso da funo se- noidal para representar as ondulaes sonoras e as ondas eletromagnticas.

A experimentao, por sua vez, tem sido identificada apenas com as prticas la- boratoriais e tem servido de pano de fundo para o exerccio do suposto mtodo cient- fico. No se deve descuidar da introduo do domnio emprico nas aulas de Fsica, mas isso pode ser feito de diversas manei- ras, como no uso de pequenos objetos e equipamentos simples do cotidiano, como cata-ventos, seringas de injeo, molas, alto-falantes e controles remotos, que po- dem servir para demonstrar determinados fenmenos sobre os quais se deseja iniciar uma discusso. O uso de filmes comerciais e didticos, envolvendo fenmenos naturais, tecnologias e montagens experimentais, tambm permite introduzir na sala de aula a dimenso emprica. A prpria vivncia dos estudantes, como participantes de um mun- do rico em fenmenos percebidos e objetos manipulveis, pode servir de contedo em- prico a ser tratado no ensino e na aprendi- zagem da Fsica. Entende-se dessa maneira

que a experimentao engloba muito mais do que as prticas laboratoriais, sendo esta ltima apenas uma entre vrias prticas in- ternas do fazer do fsico.

Com o compromisso de resguardar algu- mas tradies no ensino da Fsica mas de tambm inovar, buscando a mudana sem perder de vista o j consagrado, apresentamos os conjuntos de temas e contedos que sero desenvolvidos no currculo de Fsica no Ensino Mdio.

A Mecnica pode corresponder s com- petncias que possibilitam, por exemplo, ana- lisar movimentos de coisas que observamos, identificando suas causas, sejam carros, avies, foguetes ou mesmo movimentos das guas de um rio ou dos ventos, sejam sistemas nos quais os movimentos dependem da ampliao de foras, como as ferramentas e os utenslios. Tambm podem compor esse espao a anlise de sistemas que requerem ausncia de movi- mento, ou seja, o equilbrio, como o de uma estante de livros, de uma escada de apoio ou de um malabarista.

A Mecnica deve propiciar a compre- enso de leis de regularidades, expressas nos princpios de conservao, como os das quan- tidades de movimento e da energia, e tambm dar elementos para que os estudantes tomem conscincia da evoluo tecnolgica relaciona- da s formas de transporte ou do aumento da capacidade produtiva do ser humano. Essa viso

da Mecnica pode ser compreendida como o estudo do tema Movimentos: variaes e conservaes.

O estudo dos movimentos de objetos na superfcie da Terra, seja dos movimentos balsticos, dos satlites artificiais, da Lua em torno da Terra ou dos planetas em torno do Sol, tradicionalmente apresentados como exemplos de movimentos circulares ou de foras centrais, pode ser organizado em um contexto mais abrangente das interaes gravitacionais. Nesta abordagem, ser preci- so desenvolver competncias para lidar com as leis de conservao (do momento angu- lar) e de elementos indispensveis para uma compreenso da cosmologia, permitindo ao estudante refletir sobre a presena humana no tempo e no espao universal, adquirindo uma compreenso atualizada das hipteses, modelos e formas de investigao da origem e da evoluo do Universo. Assim, Univer- so, Terra e vida passam a constituir um se- gundo tema.

Identificar fenmenos, fontes e siste- mas que envolvem a troca de calor no coti- diano, assim como as medidas do calor, se constitui numa forma de entender o com- portamento da matria com as variaes de temperatura. Os diferentes processos de tro- cas de calor (conduo, conveco e irradia- o) e seus respectivos modelos explicativos permitem ao estudante entender a natureza

do calor e suas formas de manifestao. Re- conhecer o processo histrico de unificao entre calor e trabalho mecnico e o princpio de conservao da energia amplia a discus- so, feita no primeiro ano, da compreen- so do calor como forma de trocar energia, e habilita o tratamento dos ciclos trmicos em fenmenos atmosfricos. Finalmente, as mquinas trmicas tornam-se objeto para entender o uso da cincia e da tecnologia na ampliao das atividades produtivas, no aumento do conforto cotidiano e nos riscos ambientais. Assim, Calor, ambiente e usos de energia passam a constituir um terceiro tema.

O estudo tradicional das ondas mec- nicas e eletromagnticas ganha novo sentido quando relacionado ao contexto da msica e da comunicao. Pode-se tratar com o con- ceito de onda sonora as formas de vibrao dos materiais na construo de instrumentos musicais, o funcionamento do ouvido hu- mano e a diferenciao entre rudos e sons significativos ou expressivos. Ao lado disso, as ondas eletromagnticas so ferramentas intelectuais importantes para o entendimen- to dos modernos sistemas de comunicao, como as emisses de rdio, as telefonias fixa e mvel e a propagao de informaes atra- vs de cabos pticos.

As cores so objetos da arte e da cincia, na medida em que podem ser entendidas nos

dois sistemas de conhecimento. Apreci-las na arte e na Fsica depende de entender sua natureza, sua relao com a luz, com o meio e com a percepo do olho huma- no. Finalmente, a produo e o tratamento de imagens so alguns dos principais temas da atualidade. Desde as cmeras analgi- cas at as modernas imagens digitais em equipamentos eletrnicos, h um grande numero de tpicos passveis de serem trata- dos pela Fsica. Assim, Som, imagem e co- municao passam a constituir um quarto tema.

Os fenmenos eltricos e magnticos encontram-se presentes no cotidiano de to- dos, em uma infinidade de equipamentos e aparelhos cujo funcionamento depende de correntes eltricas. Lmpadas, eletrodomsti- cos, aparelhos de som, celulares, assim como os complexos sistemas de gerao e distribui- o de energia eltrica so possveis em vir- tude dos campos eletromagnticos no inte- riorfundamental da matria. Os componentes eletrnicos de processamento e armazenamen- to da informao so outros assuntos propcios a um tratamento fsico neste bloco.

A proposta de temas e sua distribuio ao longo dos trs anos do Ensino Mdio :

dos materiais condutores e isolantes. Assim, Equipamentos eltricos passam a constituir um quinto tema.

Matria e radiao so o sexto e ltimo tema, que visa a aproximar os estudantes do Ensino Mdio dos desenvolvimentos recentes da Fsica. Nesse tema, ser tratada a organiza- o microscpica da matria e sua relao com as propriedades macroscpicas conhecidas, a exemplo das condutividades trmica e eltrica. A radiao e as formas de emiti-la e absorv- la so responsveis por parte importante das tecnologias modernas e seus benefcios, como em certas lmpadas e equipamentos de trata- mento e diagnstico mdico e com os perigos de que preciso ter conscincia.

As partculas elementares permitem questionar a elementaridade do tomo e a ne- cessidade de rever o sonho, perseguido desde antes da Antiguidade grega, de encontrar o bloco fundamental da matria. Os compo- nentes eletrnicos de processamento e arma- zenamento da informao so outros assuntos propcios a um tratamento fsico neste bloco.

A proposta de temas e sua distribuio ao longo dos trs anos do Ensino Mdio mostrada na tabela seguinte.

1 Srie2 Srie3 Srie

1 semestre

Movimentos: varia- es e conservaes

Calor, ambiente e usos de energia

Equipamentos eltricos

2 semestreUniverso, Terra e vidaSom, imagem e comunicaoMatria e radiao

Nos quadros que seguem apresentamos uma proposta de organizao dos contedos

escolares por meio de cada tema estruturador, dos contedos gerais e especficos.

Proposta Curricular da disciplina de Fsica

Ensino Mdio

1 Srie Tema: Movimentos: variaes e conservaes

Contedos geraisContedos especficos

1 Bimestre

Grandezas do movimento: identificao, caracterizao e estimativa de valores Movimentos que se realizam no cotidiano e as grandezas relevantes para sua observao (distncia percorrida, percurso, velocidade, massa, tempo etc.);

Caractersticas comuns e formas de sistematizar os movimentos (segundo trajetrias, variaes de velocidade etc.);

Estimativas e escolha de procedimentos adequados para realizao de medidas (por exemplo, uma estimativa do tempo de percurso entre duas cidades por diferentes meios de transporte ou da velocidade mdia de um entregador de compras).

Quantidade de movimento linear:variao e conservao Modificaes nos movimentos como conseqncia de interaes (por exemplo, para que um carro paradopasse a se movimentar, necessria uma interao com o piso);

Causas da variao de movimentos, associadas s intensidades das foras eao tempo de durao das interaes (por exemplo, os dispositivos de segurana);

Conservao da quantidade de movimento e a identificao deforas para fazer anlises, previses e avaliaes de situaes cotidianas que envolvem movimentos.

Leis de Newton As leis de Newton na anlise de partes de um sistema de corpos;

Relao entre as leis de Newton e a lei da conservao da quantidade de movimento.

2 Bimestre

Trabalho e energia mecnica Trabalho de uma fora como uma medida da variao do movimento, inclusive nas situaes envolvendo atrito;

Formas de energia mecnica e sua associao aos movimentos reais;

Avaliao dos riscos da alta velocidade em veculo por meio dos parmetros envolvidos na variao do movimento.

Equilbrio esttico e dinmico Condies necessrias para a manuteno do equilbrio de objetos, incluindo situaes no ar ou na gua;

Processos de amplificao de foras em ferramentas, instrumentos ou mquinas;

Processos fsicos e a conservao do trabalho mecnico;

Evoluo histrica dos processos de utilizao do trabalho mecnico (como, por exemplo, na evoluo dos meios de transporte ou de mquinas mecnicas) e suas implicaes na sociedade.

14

1 Srie Tema: Universo, Terra e vida

Contedos geraisContedos especficos

3 Bimestre

Universo: elementos que o compem Os diferentes elementos que compem o Universo e sua organizao a partirde caractersticas comuns em relao a massa, distncia, tamanho, velocidade, trajetria, formao, agrupamentoetc. (planeta, satlite, estrela, galxia, sistema solar etc.);

Modelos explicativos da origem e da constituio do Universo, segundo diferentes culturas, buscando semelhanas e diferenas em suas formulaes.

Interao gravitacional O modelo explicativo das interaes astronmicas: campo gravitacional; a ordem de grandeza das massas na quala interao gravitacional comea a fazer sentido;

Movimentos prximos da superfcie terrestre: lanamentos oblquos e movimentos orbitais;

Validade das leis da Mecnica (conservao da quantidade de movimento linear e angular) nas interaes astronmicas.

4 Bimestre

Sistema Solar Transformao da viso de mundo geocntrica para a heliocntrica, relacionando-a s mudanas sociais que lhe so contemporneas, identificando resistncias, dificuldades e repercusses que acompanharam essa transformao;

Campos gravitacionais e relaes de conservao na descrio do movimento do sistema planetrio, dos cometas, das naves e dos satlites;

As inter-relaes Terra-Lua-Sol.

O Universo, sua origem e compreenso humana Teorias e modelos propostos para origem, evoluo e constituio do Universo, alm das formas atuais para sua investigao e os limites de seus resultados, no sentido de ampliar a viso de mundo;

As etapas da evoluo estelar (formao, gigante vermelho, an branca, supernova, buraco negro etc.);

Estimativas das ordens de grandeza de medidas astronmicas para situar a vida em geral, e vida humana em particular, temporal e espacialmente no Universo;

Avaliao cientfica das hipteses de vida fora da Terra;

Evoluo dos modelos sobre o Universo (matria, radiao e interaes) a partir de aspectos da evoluo dos modelos da cincia;

Algumas especificidades do modelo cosmolgico atual (espao curvo, universo inflacionrio, Big Bang etc.).

2 Srie Tema: Calor, ambiente e usos de energia

Contedos geraisContedos especficos

1 Bimestre

Fenomenologia: calor, temperatura e fontes Fenmenos, fontes e sistemas que envolvem a troca de calor no cotidiano;

Formas de controle de temperatura realizadas no cotidiano;

Estimativas e medidas de temperatura, escolhendo equipamentos e procedimentos adequados para isso;

Procedimentos adequados para medio do calor.

Trocas de calor e propriedades trmicas da matria Propriedades trmicas dos materiais(dilatao/contrao; conduoe armazenamento de calor; calor especfico e capacidade trmica) envolvidos em sistemas ou processos trmicos do cotidiano;

Quantificao do calor envolvido em processos termodinmicos reais;

Diferentes processos de trocas de calor(conduo, conveco e irradiao) e identificao dos seus respectivos modelos explicativos (calor como processo e calor como radiao trmica).

Aquecimento e clima Ciclos de calor no sistema terrestre (clima, fenmenos atmosfricos e efeito estufa);

Avaliao cientfica das hipteses sobre aquecimento global e suas conseqncias ambientais e sociais.

2 Bimestre

Calor como energia Processo histrico da unificao entre calor e trabalho mecnico e o Princpio de Conservao da Energia;

A conservao da energia em sistemas fsicos (como por exemplo, nas trocas de calor com mudana de estado fsico, nas mquinas mecnicas e a vapor).

Mquinas trmicas Caracterizao do funcionamento das mquinas trmicas em termos de ciclos fechados;

Calculo da potncia e do rendimento de mquinas trmicas reais;

Impactos sociais e econmicos das mquinas trmicas no processo histrico de desenvolvimento da sociedade (revoluo industrial).

Entropia e degradao da energia Fontes de energia na Terra, suas transformaes e sua degradao;

O ciclo de energia no Universo esua influncia nas fontes de energia terrestre;

Balanos energticos de alguns processos de transformao da energia na Terra.

As necessidades energticas como problema da degradao da energia.

2 Srie Tema: Som, imagem e comunicao

Contedos geraisContedos especficos

3 Bimestre

Som: fontes, caractersticas fsicas e usos Diferenas fsicas entre rudos, sons harmnicos e timbre e suas fontes de produo;

Caracterizao fsica de ondas mecnicas, por meio dos conceitosde amplitude, comprimento de onda, freqncia, velocidade de propagao e ressonncia;

Problemas do cotidiano que envolvem conhecimentos de propriedades de sons;

Elementos que compem o sistema de audio humana, os limites de conforto e a relao com os problemas causados por poluio sonora.

Luz: fontes e caractersticas fsicas Processos de formao de imageme as propriedades da luz, como a da propagao retilnea, da reflexo e da refrao;

Sistemas que servem para melhorar e ampliar a viso: culos, lupas, telescpios, microscpios etc.

4 Bimestre

Luz e cor As diferenas entre cor luz e cor pigmento;

A luz branca como luz composta policromtica;

As trs cores primrias (vermelho, verdee azul) no sistema de percepo de cores no olho humano e em equipamentos;

O uso adequado de fontes de iluminao em ambientes do cotidiano.

Ondas eletromagnticas O modelo eletromagntico da luz como uma representao possvel das cores na natureza;

Emisso e absoro de diferentes cores de luz;

Evoluo histrica dos modelos de representao da luz (luz como ondas eletromagnticas).

Transmisses eletromagnticas Produo, propagao e deteco das ondas eletromagnticas;

Princpio de funcionamentodos principais equipamentos de comunicao com base na propagao de ondas eletromagnticas (rdio, telefonia celular, fibras pticas);

Evoluo histrica dos meios e da velocidade de transmisso de informao e seus impactos sociais, econmicos ou culturais.

3 Srie Tema: Equipamentos eltricos

Contedos geraisContedos especficos

1 Bimestre

Circuitos eltricos Diferentes usos e consumos de aparelhos e dispositivos eltricos residenciais e os significados das informaes fornecidas pelos fabricantes sobre suas caractersticas;

O modelo clssico de matria e de corrente na explicao do funcionamento de aparelhos ou sistemas resistivos;

Dimensionamento do custo do consumo de energia em uma residncia ououtra instalao, propondo alternativas seguras para a economia de energia;

Os perigos da eletricidade e os procedimentos adequados para o seu uso.

Campos e foras eletromagnticos Propriedades eltricas e magnticas da matria e as formas de interao por meio de campos;

Ordens de grandeza das cargas eltricas, correntes e campos eltrico e magntico no cotidiano.

2 Bimestre

Campos e foras eletromagnticos As formas de interao da eletricidade e do magnetismo e o conceito de campo eletromagntico (lei de Oersted, lei de induo de Faraday);

Evoluo histrica das equaes do eletromagnetismo como a unificao das teorias eltricas e magnticas.

Motores e geradores Funcionamento de motores, geradores eltricos e seus componentes evidenciando as interaes entreos elementos constituintes ou as transformaes de energia envolvidas.

Produo e consumo de energia eltrica Processos de produo da energia eltrica em grande escala (princpios de funcionamento das usinas hidroeltricas, trmicas, elicas, nucleares etc.) eseus impactos ambientais (balano energtico, relao custo-benefcio);

Transmisso da eletricidade a grandes distncias;

Evoluo da produo, do uso social e do consumo de energia, relacionado- os ao desenvolvimento econmico, tecnolgico e qualidade de vida ao longo do tempo.

3 Srie Tema: Matria e radiao

Contedos geraisContedos especficos

3 Bimestre

Matria: suas propriedades e organizao Modelos atmicos e de organizaode tomos e molculas na constituio da matria para explicao das caractersticas macroscpicas observveis;

Constituio e organizao da matria viva, suas especificidades e suas relaes com os modelos fsicos estudados;

Os modelos atmicos de matria(Rutherford, Bohr).

tomo: emisso e absoro da radiao A quantizao da energia para explicara absoro e a emisso da radiao pela matria.

O problema da dualidade onda-partcula;

Sistematizao das radiaes no espectro eletromagntico e sua utilizao pelas tecnologias a elas associadas (por exemplo, em laser,emisso e absoro de luz, fluorescncia e fosforescncia etc.).

Ncleo atmico e radioatividade Transformaes nucleares que do origem radioatividade e o reconhecimento de sua presena na natureza e em sistemas tecnolgicos;

A natureza das interaes e a dimenso da energia envolvida nas transformaes nucleares para explicar o seu uso (por exemplo, em indstria e medicina);

Radioatividade e radiaes ionizantes e no-ionizantes: efeitos biolgicos, ambientais e medidas de proteo.

4 Bimestre

Partculas elementares Evoluo no tempo dos modelos explicativos da matria: do tomo grego aos quarks;

Existncia e diversidade de partculas subatmicas;

Processos de identificao e deteco de partculas subatmicas;

Natureza das interaes e a dimenso da energia envolvida nas transformaes de partculas subatmicas (relao massa- energia).

Eletrnica e informtica Semicondutores: sua presena em componentes eletrnicos e suas propriedades nos equipamentos contemporneos;

Elementos bsicos da microeletrnicano processamento e no armazenamento de informaes (processadores, discos magnticos, CDs etc.);

Impacto social e econmico da automao e informatizao na vida contempornea.