Prévia do material em texto
Física Física Volume 3 – Capítulo 4 APRESENTAÇÃO 1 O que são Campos elétricos? Será que a eletricidade pode se manifestar a distân- cia sem o suporte de cabos e fios? Pense um pouco. Em nosso mundo altamente conectado nem é preciso pensar muito para se dar conta que recebemos mensagens nos smartphones sem estarmos co- nectados fisicamente a nada, a voz e imagens nos noticiários chegam até nós da mesma forma pela ar. O que será que essas transmissões têm a ver com a eletricidade de circuitos elétricos simples, fios e cabos? O conceito de forças de Campo e um conceito essencial na física, está pre- sente nos estudos da gravidade e também no eletromagnetismo. Neste capí- tulo veremos algo que para muitos parece mágica, mas sim, cargas elétricas geram campos e esses campos podem agir sobre outras cargas mesmo a Campo elétrico Linhas de campo elétrico gerado por condutores cilíndricos BE TT M AN N/ CO RB IS /L AT IN ST OC K 2 FÍSICA | Física | Volume 3 – Capítulo 4 distância sem o suporte de fios ou cabos, interessante, não? Vamos iniciar um estudo que é a base de muitas tecnologias “sem fio” que utilizamos hoje em dia, o campo elétrico. Para melhor compreensão do tema é necessária uma revisão de conceitos básicos de geometria e trigonometria da Matemática e os conceitos de traba- lho de uma força e energia em Física. ! PÚBLICO-ALVO: Alunos da 3a série do ensino médio. DURAÇÃO: 5 aulas. EXPECTATIVAS DE APRENDIZAGEM: • Identificar variáveis relevantes na análise de situação-problema que envolva a eletricidade estática e princípios de eletrização de corpos • Utilizar os modelos atômicos propostos para a constituição da matéria para explicar diferentes propriedades dos materiais (tér- micas, elétricas, magnéticas etc.). • Compreender as interações entre cargas e campos elétrico. • Elaborar hipóteses e interpretar resultados, confeccionar relató- rios e pesquisa. EIXO TEMÁTICO PRESENTE NA PROPOSTA: Matéria e suas propriedades RECURSOS E MATERIAIS NECESSÁRIOS: • Giz • lousa • caderno • livro didático • notebook • projetor multimídia • realização de experimento proposto para o capítulo • Manual do professor 3FÍSICA | Física | Volume 3 – Capítulo 4 ` AULA 1 – Processos de eletrização Solicite aos alunos que, divididos em pequenos grupos (três ou quatro alunos), leiam de forma silenciosa o texto: “eletrostática: alguns eventos históricos” (página 76). Finalizada a leitura peça que os estudantes ainda em grupo, pensem um tema de pesquisa de aprofundamento de leitura. Na pesquisa feita para apresentação em classe, os alunos devem tratar de um assunto presente no texto e que não foi completamente esclarecido ou algo queiram saber mais. Na sequência realize com os alunos a leitura do tópico 1 (página 77) – Processo de eletrização — e ao final do texto solicite que resolvam as questões a respeito do tema (página 80). Após o término do tempo determinado para resolução, verifique com os alunos quais as questões que eles tiveram maior dificuldade ou facilidade para resolver. Faça na lousa a resolução dos exercícios. Finalize a aula com uma revisão dos conceitos e esclarecimento de dúvidas. PREPARAÇÃO Selecione exemplos complementares relativos ao tema próximos a realidade dos seus alunos; Explore atividade e simuladores virtuais para enriquecer a aula se contar com a possibilidade de utilização de computadores, um recurso muito interessante é o Phet Colorado, site de simuladores gratuitos disponíveis em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/category/physics Como uma parte do conteúdo a ser desenvolvido envolve a memorização e en- tendimento de relações matemáticas é interessante iniciar o capítulo com a revi- são de conceitos básicos de trigonometria e Geometria. Verifique se a defasagem dos alunos é muito grande em relação a geometria e trigonometria, for separe uma aula para tratar especialmente da revisão de con- teúdo, abordando o que mais os alunos necessitam para compreender o assunto. 4 FÍSICA | Física | Volume 3 – Capítulo 4 ` AULA 2 – Lei de Coulomb Inicie a aula, fazendo um experimento simples de eletrização, vai se bastante interessante como motivação ao pensamento a respeito da carga elétrica dos corpos. Com um canudinho de refrigerante, limpo e seco e um pedaço de folha de seda (ou ainda ou guardanapo de papel, daqueles de bar), atrite o canudinho sempre num mesmo sentido, por exemplo, num movimento de cima pra baixo. Depois de atritar por um certo tempo, o pedaço de papel contra o canudo, encos- te delicadamente o canudo em uma parede vertical. Perceba que o canudo não cai. Pergunte aos alunos por que isso acontece? Quais forças estão agindo sobre o canudo? Faça a leitura compartilhada do texto Lei de Coulomb (página 81) com os alunos e posteriormente solicite que façam os exercícios propostos (página 82). Para finalizar a aula, peça que os alunos pesquisem, em grupo, processos de ele- trização por contato e por atrito e realizem um pequeno um experimento simples a respeito tema e preparem uma apresentação para uma próxima aula. ` AULA 3 – Campo elétrico Inicie a aula comentando os exercícios da aula anterior e reforçando os principais conceitos apresentados. Na sequência, solicite que os alunos apresentem seus trabalhos a respeito da pesquisa de eletrização. Verifique se algum dos grupos conseguiu explicar de forma consistente porque o canudo perdeu a neutralidade elétrica estabelecendo uma relação entre um modelo explicativo para a matéria (átomo) e o fenômeno Físico. Promova a leitura do texto: Campo Elétrico, se necessário interrompa a aula para recordar o conceito de vetor. Se não houver dúvidas siga a explicação do vetor campo elétrico, ressalte suas principais características. Busque na Internet alguma animação ou vídeo aula que possa favorecer ao en- tendimento dos alunos sobre o tema, que para alguns certamente parecerá muito abstrato. Finalize a aula apresentando as características dos campos elétricos formados por cargas puntiformes e os campos elétricos uniformes (páginas 84 a 86). Soli- cite que os alunos realizem os exercícios propostos ao final do tópico (página 87) como tarefa. 5FÍSICA | Física | Volume 3 – Capítulo 4 AULA 4 – Potencial elétrico e energia potencial elétrica Inicie a aula com a correção dos exercícios dados na aula anterior. Faça uma revisão geral dos conceitos apresentados na aula anterior e, se neces- sário, resolva alguns exercícios complementares a respeito de campos formados por cargas puntiformes e campos uniformes. Faça uma leitura compartilhada com os alunos do tópico 4 – Potencial elétrico e energia potencial elétrica (páginas 88 e 89), apontando as relações entre a me- cânica e a eletrostática, força elétrica vetorial e energia potencial elétrica escalar. Encerre a aula propondo que os alunos realizem exercícios de aplicação (página 89). ` AULA 5 – Relação entre as representa- ções do campo elétrico Proponha aos alunos uma leitura individual e silenciosa do tópico 5 – Relação en- tre as representações do campo elétrico (páginas 90 e 91), após a leitura conduza uma releitura do texto enfatizando os pontos principais da geometria do campo e a relação ddp campo elétrico. É possível também ao final da leitura propor aos alunos que façam uma pesquisa a respeito do trabalho de Millikan – Experimento da gota de óleo. Como avaliação dos conteúdos o solicite que os alunos entreguem uma análise do experimento: Atração e Repulsão elétrica (página 93) ou a resolução dos exer- cícios do boxe Retomando (páginas 93 e 94) . 6 FÍSICA | Física | Volume 3 – Capítulo 4 Compreendem a relação entre carga elétrica e campo. Resolvem situações problemas associadas ao deslocamento de uma carga em um campo uniforme. Explicam os princípios básicos da eletrização de corpos. Conceituam campo elétrico e força elétrica. Reconhecem a expressão matemática da lei de Coulomb e reconhecem seu sig- nificado físico. ACOMPANHAMENTODE APRENDIZAGEM