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III CADERNO DE APOIO PEDAGÓGICO - riorjgovbr

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CADERNO DE APOIO AO PROFESSOR Carlos Portela Rogério Nogueira

Documentos orientadores

Planificações

Apoio às atividades laboratoriais

Guiões de recursos multimédia

Física e Química A • Física

Índice Objetivos do Caderno de Apoio ao Professor

Componente de Física do Programa de Física e Química A – 10

objetivos e Metas Curriculares

fenómenos térmicos e radiação

Planificações

Apoio às Atividades Laboratoriais

fenómenos térmicos e radiação

fenómenos térmicos e radiação

Questões de exame agrupadas por domínio

Sugestões de bibliografia e sítios da internet

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

DZFJNZFGNZGFDNGFDZNGFNGFASNGFNGFSMNGF

Objetivos do Caderno de Apoio ao Professor

Este caderno fornece informação e recursos complementares para ajudar os professores que se encontrem a trabalhar com o manual escolar Novo 10 F,

O Caderno de Apoio ao Professor inclui: ͻ uma explicação das linhas orientadoras do manual

ͻ os conteúdos e Metas Curriculares da componente de Física,

orientações e sugestões da ͻ ͻ ͻ

ͻ ͻ ͻ ͻ

componente de Física do Programa

informação complementar sobre a abordagem de alguns conteúdos e do trabalho laboratorial

propostas de planificações a longo prazo,

material de apoio à componente laboratorial: respostas às questões pré e pós-laboratoriais do manual,

registos com medidas de todas as atividades laboratoriais,

questões para avaliação do cumprimento das Metas Curriculares,

e grelhas de avaliação dessa componente

4 testes,

questões de exame extraídas/adaptadas de Exame Nacional e agrupadas por subdomínio

apresentação da Aula Digital

Finalmente,

é possível encontrar uma bibliografia selecionada e brevemente comentada,

assim como um conjunto de endereços da internet

Atendendo à importância central do trabalho experimental em Física,

uma parte substancial da informação contida neste caderno está relacionada com o trabalho prático

Esperamos que essa informação ajude o professor,

ao proporcionar-lhe um conjunto diversificado de ideias e recursos que utilizará da maneira que julgar mais conveniente

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Apresentação do Projeto: linhas orientadoras A elaboração de um manual escolar de Física para o Ensino Secundário tem necessariamente como matriz o Programa da disciplina

Nele estão enunciados os objetivos e as metas que se pretendem atingir e os conteúdos a tratar

Neste manual respeita-se a componente de Física do Programa de Física e Química A,

o 868-B/2014 de 20 de janeiro,

Mas qualquer manual representa uma leitura do Programa entre várias possíveis

É uma interpretação enriquecida pelas conceções,

convicções e experiências que os autores possuem acerca do que é e do que deve ser o ensino e a aprendizagem no Ensino Secundário

Este Projeto,

os Recursos Multimédia disponíveis em ,o Caderno de Exercícios e Problemas e este Caderno de Apoio ao Professor,

assenta em linhas orientadoras que resumimos em cinco pontos essenciais

Pleno cumprimento do Programa O manual Novo 10 F aborda de forma sistemática e detalhada todos os conteúdos que são objeto de ensino definidos na componente de Física do Programa de Física e Química A para o 10

O nível de aprofundamento está de acordo com as Metas Curriculares

Além da abordagem proporcionada pelo texto principal e pelas ilustrações que o acompanham,

sugere-se um conjunto alargado e diversificado de atividades práticas que permitirão alcançar as finalidades,

os objetivos gerais de aprendizagem e as Metas Curriculares previstas para a disciplina

As unidades do manual iniciam-se com o enquadramento social dos temas a tratar,

a partir do qual se busca não só a motivação dos alunos,

mas também significados e sentidos para a aprendizagem

Alguns textos complementares,

aos quais se seguem questões,

podem servir de ponto de partida para abordagens que mostrem o impacto que os conhecimentos da física e da química e das suas aplicações têm na compreensão do mundo natural e na vida dos seres humanos: casos da vida quotidiana,

avanços recentes da ciência e da tecnologia,

contextos culturais onde a ciência se insira,

episódios da história da ciência e outras situações socialmente relevantes

Grau de aprofundamento conveniente Os manuais escolares que utilizem uma linguagem científica pouco rigorosa podem prejudicar a estruturação da aprendizagem,

contribuindo para formar ou desenvolver conceitos inadequados

Tais noções,

ao serem difundidas pelo ensino formal,

revelam-se muito resistentes à substituição pelas noções corretas

Vários estudos têm evidenciado as dificuldades que resultam de situações desse tipo

Por outro lado,

uma linguagem demasiado rigorosa pode não se adequar à capacidade do público-alvo,

chegando ao ponto de inibir a aprendizagem

O manual Novo 10 F está escrito numa linguagem rigorosa,

Escrever textos de Física numa linguagem rigorosa,

mas pedagogicamente adequada aos alunos do Ensino Secundário,

é uma tarefa difícil,

mas que pensamos ter conseguido

Nesta linha,

evitámos apresentar os assuntos de uma forma demasiado esquemática,

enunciando e comentando brevemente tópicos e subtópicos sucessivos,

o que apenas ajudaria os alunos que já os dominam suficientemente ou aqueles que procuram simplesmente uma memorização superficial

Evitámos também textos demasiado longos e pormenorizados,

Julgamos que a extensão do manual é equilibrada

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Adotámos uma escrita nem demasiado curta nem demasiado extensa,

útil para quem procura construir por si próprio significados e organizar conhecimentos da melhor maneira

Os quadros,

tabelas e figuras do manual estão sempre legendados e referidos no texto,

o que permite não só uma referência rápida,

mas também a atribuição às imagens de um sentido específico

Desta forma,

estarão sempre contextualizados

Não os entendemos como simples adereços gráficos do texto

O aspeto gráfico é para nós importante,

uma vez que um livro deve ser apelativo,

captando a atenção do leitor e facilitando a leitura

No entanto,

achamos que o conteúdo deve prevalecer sobre a forma

O nosso manual foi escrito a pensar acima de tudo nos alunos

Vemo-lo como um livro para consultar com frequência,

em articulação com as aulas e sob a orientação do professor,

um livro onde o aluno encontre respostas às suas dúvidas e dificuldades

Nos anexos do manual poderá encontrar-se informação relevante de apoio ao aluno: unidades e grandezas,

conceitos de matemática e utilização da calculadora gráfica

Adequação de atividades e questões A aprendizagem da Física,

como de resto a de qualquer outra ciência,

requer a realização de atividades por parte dos alunos

Não basta estar concentrado nas aulas ou ler atentamente o manual

É indispensável realizar determinadas tarefas que estão associadas ao desenvolvimento das capacidades e atitudes tão necessárias no trabalho em Física,

e sem as quais não há uma real compreensão desta ciência

Propomos,

a realização de atividades como a leitura e a interpretação de textos sobre ciência e sociedade,

a resolução de exercícios e problemas,

a pesquisa de informação histórica ou o trabalho laboratorial

Incluímos diversas questões resolvidas,

devidamente intercaladas no texto,

para que o aluno se vá familiarizando progressivamente com os vários processos e técnicas de resolução de questões científicas

No final de cada unidade,

apresentamos muitas e variadas questões complementares

Outras são apresentadas no Caderno de Exercícios e Problemas,

perfazendo cerca de 400 questões

As questões,

formuladas de forma clara e compreensível,

têm tipologias e formatos diversos e são representativas dos conteúdos constantes no Programa

o seu nível de dificuldade é diversificado e adequado à faixa etária dos alunos

Diversificação das opções de ensino e de aprendizagem O Projeto contempla a necessidade de diversificar as opções de ensino e de aprendizagem

A diversidade é,

porque sabemos bem como são diferentes as escolas e como,

são diferentes as turmas e os alunos

considera-se que os professores devem dispor de uma larga margem de manobra,

que lhes permita lidar com essa diferença da maneira que julgarem mais adequada

O elevado número de questões de tipologias diversas e de diferentes níveis de dificuldade,

permite ao professor selecionar as que julgue mais apropriadas à sua perspetiva de ensino e ao nível de aprendizagem que diagnosticou nos seus alunos

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Alguns textos e atividades podem ser utilizados como trabalhos complementares,

o que atende à necessidade de apoiar alunos com dificuldades particulares ou com maiores potencialidades

No final do manual Novo 10 F e do Caderno de Exercícios e Problemas existem questões globais para o aluno resolver

Valorização da componente laboratorial Entende-se o trabalho laboratorial como um componente privilegiado da educação científica,

pelo que o ensino da Física deve refletir esse princípio geral

Por isso,

e em consonância com o espírito do Programa,

atribui-se-lhe uma importância especial neste Projeto

Interpretámos as diversas propostas metodológicas de caráter experimental enunciadas no Programa para concretizar uma abordagem da Física com grau de profundidade adequado ao 10

o ano e que suscite a adesão do aluno à disciplina

A estrutura das atividades que preconizamos permite,

articular bem a componente laboratorial da Física,

contribuindo para uma melhor compreensão dos processos e métodos inerentes ao trabalho laboratorial

A nossa conceção da componente laboratorial de Física considera os seguintes aspetos: ͻ clarificação das principais ideias e conceitos para compreender as tarefas prático-laboratoriais

ͻ sugestão de procedimentos para a correta manipulação de equipamentos

ͻ estruturação das atividades laboratoriais a partir de questões,

despertem o interesse dos alunos

ͻ desenvolvimento das atividades laboratoriais tendo em conta a necessidade de explorar aspetos pré e pós-laboratoriais,

tão necessários à completa compreensão do trabalho proposto

ͻ inclusão de questões resolvidas e de questões por resolver,

nas atividades laboratoriais e nas questões no final de cada unidade

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Componente de Física do Programa de Física e Química A – 10

º ano De acordo com a Portaria n

a disciplina de Física e Química A faz parte da componente específica do Curso Científico-Humanístico de Ciências e Tecnologias

É uma disciplina bienal (10

dá continuidade à disciplina de Físico-Química (Ciências Físico-Químicas) do Ensino Básico (7

o anos) e constitui precedência em relação às disciplinas de Física e de Química do 12

O Programa desta disciplina está elaborado atendendo a uma carga letiva semanal mínima de 315 minutos,

sendo a aula de maior duração dedicada a atividades práticas e laboratoriais

Nesta aula,

com a duração máxima de 150 minutos,

a turma deve funcionar desdobrada

Cada uma das componentes,

Física e Química,

é lecionada em metade do ano letivo,

alternando-se a ordem de lecionação nos dois anos – o 10

o ano inicia-se com a componente de Química e o 11

o ano com a componente de Física – de modo a haver uma melhor rendibilização dos recursos,

designadamente os referentes à componente laboratorial

Finalidades,

objetivos e Metas Curriculares A disciplina «visa proporcionar formação científica consistente no domínio do respetivo curso» (Portaria n

Por isso,

definem-se como finalidades desta disciplina:

que lhes permitam distinguir alegações científicas de não científicas,

especular e envolver-se em comunicações de e sobre ciência,

extraindo conclusões e tomando decisões,

procurando sempre um maior bem-estar social

explicação e previsão dos seus múltiplos fenómenos,

assim como no desenvolvimento tecnológico e na qualidade de vida dos cidadãos em sociedade

De modo a atingir estas finalidades,

definem-se como objetivos gerais da disciplina:

aprofundar e ampliar conhecimentos através da compreensão de conceitos,

explicam e preveem fenómenos assim como fundamentam aplicações

resolução de problemas e comunicação de ideias e resultados nas formas escrita e oral

interpretar e produzir representações variadas da informação científica e do resultado das aprendizagens: relatórios,

modelos e simulações computacionais

validado e transmitido pela comunidade científica

Segundo o Despacho n

º 15971/2012,

as Metas Curriculares «identificam a aprendizagem essencial a realizar pelos alunos… realçando o que dos programas deve ser objeto primordial de ensino»

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

As Metas Curriculares permitem:

em particular para as provas dos exames nacionais

Desenvolvimento do Programa Apresenta-se a sequência dos conteúdos de Física do 10

incluindo as atividades prático-laboratoriais,

os respetivos objetivos gerais,

algumas orientações e sugestões,

e uma previsão do número de aulas por subdomínio

Consideramse,

O número de aulas previsto é indicativo e deve ser gerido pelo professor de acordo com as características das suas turmas

A componente de Física do 10

«Energia e sua conservação»

Existe um só domínio,

uma Física vez que os conceitos chave se referem à energia e à sua Domínio Energia e sua conservação conservação,

abordando-se as Energia e movimentos suas manifestações em sistemas mecânicos,

elétricos e Subdomínios Energia e fenómenos elétricos termodinâmicos

No estudo dos Energia,

fenómenos térmicos e radiação sistemas mecânicos aborda-se,

o conceito de centro de massa,

limitando o estudo a sistemas redutíveis a uma partícula (centro de massa)

Este subdomínio introduz conceitos necessários ao estudo de sistemas mecânicos,

cujo aprofundamento se fará no 11

e constitui pré-requisito para a abordagem de subdomínios posteriores

O estudo de sistemas elétricos permite consolidar aprendizagens anteriores e é um pré-requisito para trabalhos laboratoriais posteriores e para o estudo da indução eletromagnética no 11

O estudo de sistemas termodinâmicos permite alargar conhecimentos,

estabelecendo a ligação com o subdomínio anterior através do conceito de radiação e do seu aproveitamento para a produção de corrente elétrica

A vida moderna está repleta de aplicações da física: construções,

máquinas,

O enquadramento dos conteúdos da disciplina com essas aplicações ajudará a uma melhor compreensão quer dos conteúdos da disciplina quer das próprias aplicações,

e consolidará a visão da física como portadora de benefícios sociais,

ao mesmo tempo que reforçará o interesse do aluno

As referências a aplicações da física,

para além de serem um meio de consolidação de conhecimentos,

podem e devem ser usadas como ponto de partida e motivação para a abordagem aos conteúdos

Apresentam-se em seguida os conteúdos do 10

algumas orientações e sugestões e uma previsão da distribuição por tempos letivos

As atividades laboratoriais (designadas por AL) surgem identificadas nos respetivos subdomínios

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Energia e movimentos Este subdomínio deverá ser lecionado em cerca de 5 semanas (15 aulas)

Conteúdos e Metas Curriculares Objetivo geral: Compreender em que condições um sistema pode ser representado pelo seu centro de massa e que a sua energia como um todo resulta do seu movimento (energia cinética) e da interação com outros sistemas (energia potencial)

interpretar as transferências de energia como trabalho em sistemas mecânicos,

os conceitos de força conservativa e de força não conservativa e a relação entre trabalho e variações de energia,

reconhecendo situações em que há conservação de energia mecânica

Conteúdos

ͻ Energia cinética e energia

energia interna ͻ Sistema mecânico

redutível a uma partícula (centro de massa) ͻ O trabalho como medida

da energia transferida por ação de forças

trabalho realizado por forças constantes ͻ Teorema da Energia

Cinética ͻ Forças conservativas e não

o peso como força conservativa

trabalho realizado pelo peso e variação da energia potencial gravítica ͻ Energia mecânica e

conservação da energia mecânica ͻ Forças não conservativas e

variação da energia mecânica

METAS CURRICULARES 1

Indicar que um sistema físico (sistema) é o corpo ou o conjunto de corpos em estudo

Associar a energia cinética ao movimento de um corpo e a energia potencial (gravítica,

elástica) a interações desse corpo com outros corpos

Aplicar o conceito de energia cinética na resolução de problemas envolvendo corpos que apenas têm movimento de translação

Associar a energia interna de um sistema às energias cinética e potencial das suas partículas

Identificar um sistema mecânico como aquele em que as variações de energia interna não são tidas em conta

Indicar que o estudo de um sistema mecânico que possua apenas movimento de translação pode ser reduzido ao de uma única partícula com a massa do sistema,

identificando-a com o centro de massa

Identificar trabalho como uma medida da energia transferida entre sistemas por ação de forças e calcular o trabalho realizado por uma força constante em movimentos retilíneos,

qualquer que seja a direção dessa força,

Enunciar e aplicar o Teorema da Energia Cinética

Definir forças conservativas e forças não conservativas,

identificando o peso como uma força conservativa

Aplicar o conceito de energia potencial gravítica ao sistema em interação corpo + Terra,

a partir de um valor para o nível de referência

Relacionar o trabalho realizado pelo peso com a variação da energia potencial gravítica e aplicar esta relação na resolução de problemas

Definir e aplicar o conceito de energia mecânica

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ͻ Potência ͻ Conservação de energia,

dissipação de energia e rendimento ͻ AL 1

Movimento num

plano inclinado: variação da energia cinética e distância percorrida ͻ AL 1

Movimento vertical

de queda e ressalto de uma bola: transformações e transferências de energia

Concluir,

a partir do Teorema da Energia Cinética,

se num sistema só atuarem forças conservativas,

ou se também atuarem forças não conservativas que não realizem trabalho,

a energia mecânica do sistema será constante

Analisar situações do quotidiano sob o ponto de vista da conservação da energia mecânica,

identificando transformações de energia (energia potencial gravítica em energia cinética e vice-versa)

Relacionar a variação de energia mecânica com o trabalho realizado pelas forças não conservativas e aplicar esta relação na resolução de problemas

Associar o trabalho das forças de atrito à diminuição de energia mecânica de um corpo e à energia dissipada,

no aquecimento das superfícies em contacto

Aplicar o conceito de potência na resolução de problemas

Interpretar e aplicar o significado de rendimento em sistemas mecânicos,

relacionando a dissipação de energia com um rendimento inferior a 100%

Orientações e sugestões Num sistema mecânico apenas com movimento de translação o aluno deve indicar,

que ele se pode reduzir ao estudo de uma partícula,

a que se dá o nome de centro de massa

Não se pretende uma definição formal de centro de massa

Devem ser abordadas apenas situações em que o peso de um corpo possa ser considerado constante,

as dimensões da região em que o corpo se move devem ser muito menores do que o raio da Terra

Os contextos podem incluir situações que envolvam meios de transporte e movimentos de corpos (por exemplo,

corpos no ar com força de resistência do ar desprezável e não desprezável,

corpos apoiados em superfícies horizontais ou inclinadas,

corpos em calhas curvilíneas ou em montanhas-russas,

pêndulo gravítico simples,

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Energia e fenómenos elétricos Este subdomínio deverá ser lecionado em cerca de 3 semanas (9 aulas)

Conteúdos e Metas Curriculares Objetivo geral: Descrever circuitos elétricos a partir de grandezas elétricas

compreender a função de um gerador e as suas características e aplicar a conservação da energia num circuito elétrico tendo em conta o efeito Joule

Conteúdos ͻ Grandezas elétricas:

diferença de potencial elétrico e resistência elétrica ͻ Corrente contínua e

corrente alternada ͻ Resistência de condutores

resistividade e variação da resistividade com a temperatura ͻ Efeito Joule ͻ Geradores de corrente

contínua: força eletromotriz e resistência interna

curva característica ͻ Associações em série e em

paralelo: diferença de potencial elétrico e corrente elétrica ͻ Conservação da energia em

Características de

METAS CURRICULARES 2

Interpretar o significado das grandezas corrente elétrica,

diferença de potencial elétrico (tensão elétrica) e resistência elétrica

Distinguir corrente contínua de corrente alternada

Interpretar a dependência da resistência elétrica de um condutor filiforme com a resistividade,

característica do material que o constitui,

e com as suas características geométricas (comprimento e área da secção reta)

Comparar a resistividade de materiais bons condutores,

maus condutores e semicondutores e indicar como varia com a temperatura,

exemplos de aplicação (resistências padrão para calibração,

Associar o efeito Joule à energia dissipada nos componentes elétricos,

e que é transferida para as vizinhanças através de calor,

identificando o LED (díodo emissor de luz) como um componente de elevada eficiência (pequeno efeito Joule)

Caracterizar um gerador de tensão contínua pela sua força eletromotriz e resistência interna,

interpretando o seu significado,

e determinar esses valores a partir da curva característica

Identificar associações de componentes elétricos em série e paralelo e caracterizá-las quanto às correntes elétricas que os percorrem e à diferença de potencial elétrico nos seus terminais

Interpretar a conservação da energia num circuito com gerador de tensão e condutores puramente resistivos,

através da transferência de energia do gerador para os condutores,

determinando diferenças de potencial elétrico,

energias dissipadas e potência elétrica do gerador e do condutor

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Orientações e sugestões Os significados das grandezas corrente elétrica,

e de diferença de potencial elétrico (tensão elétrica),

devem ser revisitados interpretando as respetivas expressões matemáticas sem,

estas constituírem objeto de resolução de exercícios

A dependência da resistividade dos materiais com a temperatura deve ser analisada sem recorrer a quaisquer expressões ou modelos teóricos,

privilegiando a interpretação de informação (em texto,

tabelas ou gráficos) e as aplicações dessa dependência

A abordagem das associações de resistências em série ou em paralelo,

limitada ao máximo de três resistências,

deve focar-se na análise e interpretação das diferenças de potencial elétrico e das correntes elétricas,

sem se proceder ao cálculo de resistências equivalentes

Como a energia elétrica e as suas diversas aplicações são vitais na sociedade atual,

na abordagem dos conceitos pode recorrer-se a contextos como,

alimentação de dispositivos elétricos móveis ou medição de temperaturas

Sublinha-se que o fenómeno resultante do movimento de cargas elétricas se denomina corrente elétrica e que este mesmo nome está adotado na legislação portuguesa (Decreto-Lei n

o 128/2010 de 3 de dezembro) para a grandeza física que se mede com um amperímetro,

a qual em normas anteriores se chamou intensidade de corrente elétrica

Os contextos em que se utiliza o termo corrente elétrica permitirão estabelecer a distinção entre os dois conceitos,

Energia,

fenómenos térmicos e radiação Este subdomínio deverá ser lecionado em cerca de 5 semanas (15 aulas)

Conteúdos e Metas Curriculares Objetivo geral: Compreender os processos e mecanismos de transferências de energia entre sistemas termodinâmicos,

interpretando-os com base na Primeira e na Segunda Lei da Termodinâmica

Conteúdos ͻ Sistema,

sistema termodinâmico ͻ Temperatura,

térmico e escalas de temperatura ͻ O calor como medida da

energia transferida espontaneamente entre sistemas a diferentes temperaturas 12

METAS CURRICULARES 3

Distinguir sistema,

fronteira e vizinhança e definir sistema isolado

Identificar um sistema termodinâmico como aquele em que se tem em conta a sua energia interna

Indicar que a temperatura é uma propriedade que determina se um sistema está ou não em equilíbrio térmico com outros e que o aumento de temperatura de um sistema implica,

um aumento da energia cinética das suas partículas

Indicar que as situações de equilíbrio térmico permitem estabelecer escalas de temperatura,

aplicando à escala de temperatura Celsius

Relacionar a escala de Celsius com a escala de Kelvin (escala de temperatura termodinâmica) e efetuar conversões de temperatura em graus Celsius e kelvin

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

ͻ Radiação e irradiância

ͻ Mecanismos de

transferência de energia por calor em sólidos e fluidos: condução e convecção

ͻ Condução térmica e

ͻ Capacidade térmica

mássica

ͻ Variação de entalpia de

ͻ Primeira Lei da

Termodinâmica: transferências de energia e conservação da energia

ͻ Segunda Lei da

Termodinâmica: degradação da energia e rendimento

ͻ AL 3

Radiação e

potência elétrica de um painel fotovoltaico

ͻ AL 3

Capacidade

térmica mássica

ͻ AL 3

Balanço

energético num sistema termodinâmico

Identificar calor como a energia transferida espontaneamente entre sistemas a diferentes temperaturas

Identificar a energia transferida espontaneamente entre sistemas a diferentes temperaturas como calor

Descrever as experiências de Thompson e de Joule identificando o seu contributo para o reconhecimento de que o calor é energia

Distinguir,

na transferência de energia por calor,

a radiação – transferência de energia através da propagação de luz,

sem haver necessariamente contacto entre os sistemas – da condução e da convecção que exigem contacto entre sistemas

Indicar que todos os corpos emitem radiação e que à temperatura ambiente emitem predominantemente no infravermelho,

dando exemplos de aplicação desta característica (sensores de infravermelhos,

termómetros de infravermelhos,

Indicar que todos os corpos absorvem radiação e que a radiação visível é absorvida totalmente pelas superfícies pretas

Associar a irradiância de um corpo à energia da radiação emitida por unidade de tempo e por unidade de área

Identificar uma célula fotovoltaica como um dispositivo que aproveita a energia da luz solar para criar diretamente uma diferença de potencial elétrico nos seus terminais,

produzindo uma corrente elétrica contínua

Dimensionar a área de um sistema fotovoltaico conhecida a irradiância solar média no local de instalação,

o número médio de horas de luz solar por dia,

o rendimento e a potência a debitar

Distinguir os mecanismos de condução e de convecção

Associar a condutividade térmica à taxa temporal de transferência de energia como calor por condução,

distinguindo materiais bons e maus condutores do calor

Interpretar o significado de capacidade térmica mássica,

aplicando-o na explicação de fenómenos do quotidiano

Interpretar o conceito de variação de entalpias mássicas de fusão e de vaporização

Determinar a variação de energia interna de um sistema num aquecimento ou arrefecimento,

aplicando os conceitos de capacidade térmica mássica e de variação de entalpia mássica (de fusão ou de vaporização),

interpretando o sinal dessa variação

Interpretar o funcionamento de um coletor solar,

a partir de informação selecionada,

e identificar as suas aplicações

Interpretar e aplicar a Primeira Lei da Termodinâmica

Associar a Segunda Lei da Termodinâmica ao sentido em que os processos ocorrem espontaneamente,

Efetuar balanços energéticos e calcular rendimentos

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Orientações e sugestões Na apresentação das experiências de Benjamin Thompson e de Joule deve mostrar-se como é que se reconheceu e comprovou que o calor era energia,

apontando as razões que levaram Thompson a concluir que calor não poderia ser uma substância (o calórico),

Na experiência de Joule,

interpretar o aumento de energia interna como resultado do trabalho realizado sobre o sistema e concluir que esse aumento de energia interna poderia ser obtido por absorção de energia por calor

Para exemplificar o aumento da energia interna por realização de trabalho,

pode usar-se um tubo de cartão,

com esferas de chumbo no seu interior e as extremidades tapadas com rolhas de cortiça,

que será invertido repetidamente na vertical

as medidas da massa das esferas,

da altura do tubo e das temperaturas das esferas,

antes e após um certo número de inversões,

permitirão calcular o trabalho do peso e a variação de energia interna

A componente laboratorial deve reforçar as aprendizagens relativas ao subdomínio anterior

Na abordagem da Segunda Lei da Termodinâmica deve recorrer-se a exemplos que mostrem que as máquinas funcionam sempre com dissipação de energia,

não utilizando toda a energia disponível na realização de trabalho

Deve destacar-se também que ocorre diminuição da energia útil nos mais diversos processos naturais e que este é o critério que determina o sentido em que evoluem esses processos

Não se deve introduzir o conceito de entropia na formulação da Segunda Lei da Termodinâmica

Avaliação O processo de avaliação desta disciplina decorre dos princípios gerais da avaliação: deve ser contínua,

apoiada em diversos instrumentos adaptados às aprendizagens em apreciação,

ter um carácter formativo – não só para os alunos,

para controlo da sua aprendizagem,

como reguladora das suas opções de ensino – e culminar em situações de avaliação sumativa

O aluno deve ser envolvido na avaliação,

desenvolvendo o sentido crítico relativamente ao seu trabalho e à sua aprendizagem,

da promoção de atitudes reflexivas e do recurso a processos metacognitivos

Os critérios de avaliação definidos em Conselho Pedagógico,

sob proposta dos departamentos curriculares,

devem contemplar os critérios de avaliação da componente prática-laboratorial,

designadamente as atividades laboratoriais de caráter obrigatório

De acordo com o estabelecido no ponto 5 do art

são obrigatórios momentos formais de avaliação da dimensão prática ou experimentais integrados no processo de ensino

de acordo com a alínea c) do mesmo ponto,

na disciplina de Física e Química A a componente prático-laboratorial tem um peso mínimo de 30% no cálculo da classificação a atribuir em cada momento formal de avaliação

Dada a centralidade da componente prática-laboratorial na Física e na Química identificam-se nas Metas Curriculares,

para cada uma das atividades laboratoriais,

descritores específicos e transversais,

os quais devem servir como referência para a avaliação do desempenho dos alunos nessas atividades

Para responder aos diversos itens dos testes de avaliação,

os alunos podem consultar um formulário

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Planificações Indicações gerais O Programa do 10

o para a componente de Física apresenta um único domínio,

a Energia e sua conservação,

que se desenvolve em três subdomínios,

Energia e movimentos,

Energia e fenómenos elétricos e Energia,

fenómenos térmicos e radiação

Para cada subdomínio são sugeridas respetivamente 15 aulas,

a que corresponde um total aproximado de 13 semanas

No entanto,

de acordo com o calendário escolar,

o número de semanas de metade de ano letivo,

que corresponde à componente de Física,

Por isso,

de acordo com a previsão do Programa,

haverá cerca de 3 semanas para uma gestão flexível,

a concretizar tendo em atenção o projeto educativo de cada escola (visitas de estudo a laboratórios,

museus/centros de ciência etc

as características de cada turma e eventuais situações imprevistas

Com o intuito de elaborar um guia que enquadrasse os conteúdos em toda a extensão do período letivo disponível para a Física,

assim como possíveis momentos formais de avaliação (testes),

concebeu-se uma tabela de calendarização para 16 semanas

Contudo,

ponderando a necessária flexibilidade,

distribuíram-se os conteúdos e os momentos formais de avaliação por 13 semanas,

indo ao encontro do sugerido no Programa

A opção tomada para as tabelas de calendarização,

foi a de deixar livre aproximadamente uma semana por cada subdomínio

No plano de aulas,

as aulas que correspondem a esta situação estão indicadas com «Gestão flexível»

A tabela de calendarização a médio prazo,

é de fácil leitura

E o enquadramento nas semanas letivas que essa tabela perspetiva para os subdomínios e para a distribuição e desenvolvimento adotados nos conteúdos no manual certamente facilitará a organização do trabalho

O plano de aulas por semana inclui sugestões para as três aulas de cada semana e um desenvolvimento para cada uma dessas aulas,

privilegiando-se uma ligação ao manual e a propostas do projeto

Para complementar as propostas do manual foram elaboradas duas fichas de diagnóstico,

duas fichas formativas para cada um dos subdomínios e uma ficha formativa que inclui conteúdos dos três subdomínios

Na planificação sugere-se que a primeira ficha de diagnóstico seja usada para diagnóstico,

ao se iniciar a componente de Física e a segunda ficha no final

Para as fichas formativas também se indica um possível momento de implementação

De igual forma,

no sentido de apoiar o trabalho dos professores,

elaboraram-se para este projeto propostas de testes de avaliação para cada um dos subdomínios e um teste global

Na planificação a médio prazo e para as planificações semanais apenas se sugerem possíveis momentos de uso destes instrumentos de avaliação por subdomínio

Os recursos da plataforma multimédia Aula Digital – animações,

PowerPoint,

resolução animada de exercícios,

testes interativos e vídeos – devem ser utilizados,

de forma a promover o papel ativo do aluno

Os recursos multimédia devem ser acompanhados de um guião de exploração didática (escrito ou oral) que inclua ações diversificadas a realizar pelos autores

devem ser utilizadas estratégias de exploração desses recursos que envolvam um constante questionamento dos alunos sobre as suas observações,

solicitando a interpretação de imagens,

fórmulas,

Podem igualmente ser usados no final de uma discussão,

como síntese ou revisão de alguns pontos essenciais

O objetivo é que o Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

desempenho dos alunos traduza os conhecimentos a adquirir e as capacidades que se querem ver desenvolvidas,

de acordo com o estabelecido nas Metas Curriculares

As atividades práticas (resolução de exercícios e de problemas,

trabalho laboratorial e outras) devem ser feitas pelos alunos,

individualmente ou em pequeno grupo

Este trabalho prático será orientado pelo professor,

que dará os esclarecimentos individuais adequados,

para que cada aluno adquira os desempenhos pretendidos

Na resolução de exercícios devem ser destacados os procedimentos comuns a adotar (organização dos dados,

esquema do que é solicitado e expressões algébricas das grandezas envolvidas),

assim como os aspetos fundamentais das grandezas físicas mobilizadas em cada exercício ou problema

Pelo que já foi referido,

é evidente que esta calendarização não pode ser seguida rigidamente

De igual forma se reforça que apenas se apresentam sugestões para o desenvolvimento das aulas

A calendarização e as sugestões para as aulas servirão como um bom orientador do trabalho a desenvolver com o manual e com o projeto que o compõe

Todavia,

à realidade de cada escola/professor/turma caberá a necessária adaptação da calendarização e dos materiais disponibilizados

Sugestões de boas práticas na atividade docente x Incentivar o estudo

x Resumir o que os alunos deveriam ter aprendido

x Fazer perguntas para suscitar justificações e explicações

x Fazer perguntas para verificar se os alunos aprenderam

x Encorajar todos os alunos a melhorar o seu desempenho

x Elogiar os alunos pelo seu bom desempenho

x Propor tarefas que constituam um desafio

x Relacionar novos conteúdos com conhecimentos anteriores

x Solicitar aos alunos que escolham os seus próprios processos de resolução

x Tornar a física um assunto relevante para os alunos

x Gerir a aula de modo a evitar a indisciplina

x Ensinar física utilizando uma abordagem exploratória e investigativa (inquiry)

x Resolver problemas e exercícios

calculadoras ou smartphones durante as aulas (para processar dados,

traçar gráficos e utilizar modelações e simulações)

Abreviaturas e siglas usadas AD – Aula Digital AL – Atividade Laboratorial Anm – Animação AnmL – Animação laboratorial CAP – Caderno de Apoio ao Professor fig

– páginas PWP – PowerPoint TI – Teste Interativo TL – Trabalho de Laboratório TPC – Trabalho Para Casa

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Recursos de 20 Aula Digital Documentos PowerPoint (PWP)

Página (M)

Energia e movimentos 1

Energia interna

Trabalho de uma força constante

variação da energia potencial gravítica e energia potencial gravítica

forças conservativas e conservação da energia mecânica

variação da energia mecânica e dissipação de energia

energia dissipada e rendimento

Medições e incertezas associadas

Energia e fenómenos elétricos 1

Corrente contínua e corrente alternada

Efeito Joule

Balanço energético num circuito

Energia,

fenómenos térmicos e radiação 1

Sistema isolado

equilíbrio térmico e escalas de temperatura

Painéis fotovoltaicos

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Animações (Anm)

Página (M)

Cálculo da energia cinética

Tipos fundamentais de energia

Centro de massa

Cálculo do trabalho de uma força

Cálculo do trabalho do peso

Cálculo do trabalho da resultante das forças através do Teorema da Energia Cinética

Forças conservativas e não conservativas

Cálculo da energia mecânica de um sistema

Potência e rendimento

Cálculo da potência e do rendimento em sistemas mecânicos

Cálculo da incerteza absoluta e da incerteza relativa

Grandezas elétricas: diferença de potencial elétrico e corrente elétrica

Efeito Joule

Cálculo da força eletromotriz e da resistência interna a partir da curva característica

Cálculo das grandezas elétricas de um gerador e de um condutor

Temperatura e equilíbrio térmico

Transferências de energia por calor

Emissão e absorção de radiação

Cálculo da irradiância

Condução e convecção

Cálculo da capacidade térmica mássica

Cálculo da variação de energia interna de um sistema

Cálculo do balanço energético de um sistema

Simulações

Página (M)

Trabalho de uma força

Trabalho do peso

Conservação da energia mecânica

Resistência elétrica de um condutor

Associações de componentes elétricos em série e em paralelo

Capacidade térmica mássica

Variação de energia interna de um sistema

Atividades

Página (M)

Trabalho do peso

Conservação e variação da energia mecânica

Medições e incertezas associadas

Balanço energético num circuito

Associação de resistências em série e em paralelo

Irradiância de um corpo

Variação das entalpias de fusão e de vaporização

Balanços energéticos

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Animação laboratorial

Página (M)

Folha de cálculo AL 1

Página (M) 50 54

Testes interativos

Página (M)

Energia interna

Trabalho de uma força constante

variação da energia potencial gravítica e energia potencial gravítica

forças conservativas e conservação da energia mecânica

variação da energia mecânica e dissipação de energia

energia dissipada e rendimento

Corrente contínua e corrente alternada 1

Efeito Joule 1

Balanço energético num circuito 1

Sistema isolado

equilíbrio térmico e escalas de temperatura

Painéis fotovoltaicos

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Testes interativos

Página (M)

Vídeos

Página (M)

Escolha de lâmpadas

Temperatura

Termografia

Células fotovoltaicas

Painéis fotovoltaicos

Isolamento térmico

Coletor solar

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Planificação a médio prazo Energia e sua conservação Conteúdos

Semanas

Energia e movimentos (18 aulas)

Ficha de Diagnóstico

Energia interna

Trabalho de uma força constante

Fichas Formativas e testes Diagnóstico

Ficha 1 – Energia e movimentos

Ficha 1

variação da energia potencial gravítica e energia potencial gravítica

forças conservativas e conservação da energia mecânica

variação da energia mecânica e dissipação de energia

energia dissipada e rendimento AL 1

Movimento num plano inclinado: variação da energia cinética e distância percorrida

Movimento vertical de queda e ressalto de uma bola: transformações e transferências de energia

Ficha 2 – Energia e movimentos

Teste 1 – Energia e movimentos

Conteúdos

Semanas

Energia e fenómenos elétricos (12 aulas)

Corrente contínua e corrente alternada

Efeito Joule

Balanço energético num circuito

Ficha 3

Características de uma pilha

Ficha 4 – Energia e Fenómenos Elétricos

Ficha 4 X

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Fichas Formativas e testes

Ficha 3 – Energia e Fenómenos Elétricos

Teste 2 – Energia e Fenómenos Elétricos

Ficha 2

Teste 2 21

Conteúdos

Semanas

Energia fenómenos térmicos e radiação (18 aulas)

Sistema isolado

equilíbrio térmico e escalas de temperatura

Painéis fotovoltaicos

Ficha 5 – Energia e Fenómenos Térmicos

Ficha 6 – Energia e Fenómenos Térmicos

Capacidade térmica mássica

Ficha 5

Radiação e potência elétrica de um painel fotovoltaico

Fichas Formativas e testes

X Ficha 6

Balanço energético num sistema termodinâmico

Ficha 7 – Energia e Sua Conservação (ficha global)

Ficha 7

Teste 3 – Energia,

Fenómenos Térmicos e Radiação

Teste 3

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Planos de aulas semana o N

1 Aulas n

Sumário: Apresentação da componente de Física

Transferência de energia: fonte de energia e recetor de energia

Ficha de Diagnóstico 1

Conteúdos: Energia e o seu papel no desenvolvimento social humano

Metas Curriculares: 1

apresentação Recursos: da estrutura e organização do Manual

Informação sobre as fichas e os testes: data de realização

tipologia e organização das questões

duração e critérios gerais de classificação dos testes

Indicações sobre a organização do estudo ao longo do ano

Breve discussão do papel da energia na sociedade moderna (alguns aspetos da história recente da produção e consumo de energia) com base na interpretação do texto e figuras da p

Identificar a fonte e o recetor de energia (analisar a fig

10 do M)

Ficha de Diagnóstico 1 (60 min)

Observações: Pode destacar-se a importância da energia na

Avaliação: Registo de intervenção e participação

Comportamento

Revolução Industrial e o papel da eletricidade no mundo atual

Ficha de Diagnóstico 1

Com o TPC pretende-se uma revisão dos conhecimentos incluídos Sugestões aos alunos: TPC – a) Quantos e quais são os tipos nas metas 3

movimentos e fundamentais de energia e de que fatores depende a energia o cinética

55 do M

ano: tipos fundamentais de energia e fatores de que dependem

Aulas n

Sumário: Correção do TPC

Energia cinética de um corpo

Energia potencial e interações entre corpos

Energia interna de um sistema

Sistema mecânico

Aplicação dos conceitos na resolução de questões

Conteúdos: Energia cinética e energia potencial

Sistema mecânico

Metas Curriculares: 1

Conservação de energia

Atividades/Estratégias: Correção da Ficha de Diagnóstico 1

Apresentação do TPC pelos

Recursos:

alunos e síntese das principais conclusões (esquematização das conclusões,

ou Anm Tipos fundamentais de energia)

Destacar as unidades SI

Apresentação de alguns tipos de energia potencial (analisar a fig

12 do M)

Resolução de dois exercícios de cálculo da energia cinética: determinação da energia cinética e do módulo da velocidade (interpretar a Questão Resolvida 1 da p

Desafio aos alunos: conversão de valores de velocidade km/h para m/s e vice-versa

Atividade prática: questões 1,

3 e 4 da p

55 e TI 1

A partir da questão Pode um carro considerar-se um sistema mecânico

? identificar o que é um sistema mecânico (contextualizar com as figs

5 e 6 da p

14 do M)

11- 14,

Avaliação: Registo de intervenção e participação

Comportamento e atitudes

Sugestões aos alunos: TPC – Questões 2 e 5 da p

55 do M

Editável e fotocopiável © Texto | Novo 10 F

Aulas n

Sumário: Correção do TPC

Modelo do centro de massa

A grandeza trabalho e o seu significado físico

Determinação do trabalho realizado por forças constantes em movimentos retilíneos

Aplicação dos conceitos na