C18. FÍSICA 10ª, 11ª e 12ª Classes PROGRAMAS DE 2.º CICLO DO ENSINO SECUNDÁRIO GERAL ÁREA DE CIÊNCIAS FÍSICAS E BIOLÓGICAS

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1 C18 PROGRAMAS DE FÍSICA 10ª, 11ª e 12ª Classes 2.º CICLO DO ENSINO SECUNDÁRIO GERAL ÁREA DE CIÊNCIAS FÍSICAS E BIOLÓGICAS

2 Ficha Técnica Título Programas de Física - 10ª, 11ª e 12ª classes (Área de Ciências Físicas e Biológias) Editora Editora Moderna, S.A. Pré-impressão, Impressão e Acabamento GestGráfica, S.A. Ano / Edição / Tiragem 2014 / 2.ª Edição / Ex. geral@editoramoderna.com 2014 EDITORA MODERNA Reservados todos os direitos. É proibida a reprodução desta obra por qualquer meio (fotocópia, offset, fotografia, etc.) sem o consentimento escrito da editora, abrangendo esta proibição o texto, as ilustrações e o arranjo gráfico. A violação destas regras será passível de procedimento judicial, de acordo com o estipulado no código dos direitos de autor.

3 ÍNDICE Introdução Geral à Disciplina no 2º Ciclo do Ensino Secundário Geral (Área de Ciencias Físicas e Biológicas) Objectivos Gerais da Disciplina no 2º Ciclo do Ensino Secundário Geral ª Classe - Programa da Disciplina Distribuição Temática por Trimestre e Horas Lectivas Conteúdos Programáticos Quadro de Distribuição dos Conteúdos por Objectivos e Tempos Lectivos ª Classe - Programa da Disciplina Distribuição Temática por Trimestre e Horas Lectivas Conteúdos Programáticos Quadro dos Objectivos Específicos Sugestões Metodológicas ª Classe - Programa da Disciplina Distribuição Temática por Trimestre e Horas Lectivas Conteúdos Programáticos Avaliação Bibliografia

4 10ª, 11ª E 12ª CLASSES INTRODUÇÃO À DISCIPLINA NO 2º CICLO DO ENSINO SECUNDÁRIO GERAL (ÁREA DE CIÊNCIAS FÍSICAS E BIOLÓGICAS) As Ciências Naturais e a Técnica determinam em grande medida, e de forma particular, a vida e o pensamento dos homens no século XXI. A Física, em particular, tem grande contributo no desenvolvimento operado ao longo dos séculos e deve também prestar um contributo essencial para a solução dos presentes e futuros problemas da ciência e técnica. O ensino da Física ocupa um lugar de importância fundamental entre as diversas disciplinas inseridas no Plano Curricular do Ensino Secundário. A função desta disciplina, dentro da educação e formação integral da personalidade do aluno, é uma das mais importantes. Pois, neste quadro, a física tem como objectivos, não só formar os conceitos científicos do mundo físico que nos rodeia, criar as bases para a compreensão das novas técnicas e tecnologias e ampliar o horizonte intelectual, mas também criar as bases para o estudo de uma série de disciplinas técnicas e especiais. Como uma disciplina científica natural supõe, que o ensino da Física tem que desenvolver-se sobre uma base experimental. A experiência deve constituir o ponto de partida do estudo da física. O estudo das leis físicas deve, nalguns casos, começar com a experiência e, em outros, concluir com esta. Em todo caso, a experiência tem que servir como fonte de aquisição de conhecimento e, não só, como objectivo. O presente programa de física apresenta uma estrutura diferente dos habituais, pois a estrutura utilizada corresponde ao modelo adoptado para os programas da Reforma Educativa. O professor tem na sua mão um instrumento orientador das suas actividades docentes e deverá procurar sempre reunir os pré-requisitos necessários nos alunos, para que estes possam assimilar os conteúdos, cumprindo com os objectivos específicos aí plasmado. O cumprimento de horas lectivas não deve ser rigoroso, dependendo da dinâmica real de aprendizagem de cada turma e os exercícios de aplicação são de planificação obrigatória e a cargo do professor. Recomendamos aos professores de Física a familiarização com os programas de Matemática, Química, Geografia, etc. 4

5 PROGRAMAS DE FÍSICA Desejamos a todos os utentes deste programa um bom trabalho e êxito nos resultados preconizados. Qualquer sugestão em forma de contributo é bemvinda. 5

6 10ª, 11ª E 12ª CLASSES OBJECTIVOS GERAIS DA DISCIPLINA NO 2 CICLO DO ENSINO SECUNDÁRIO GERAL O objectivo geral do estudo da física, neste ciclo, é transmitir aos alunos conhecimentos sobre fenómenos, factos, termos, leis, grandezas e modelos físicos, com as respectivas aplicações no quadro de uma formação geral aprofundada para uma formação superior; e criar também pressupostos para uma formação profissional fora do ensino superior. O desenvolvimento dos conteúdos programáticos deve orientar-se a partir das observações e experiências dos alunos, em particular, no seu dia-a-dia. Os alunos deverão desenvolver conhecimentos, capacidades, habilidades e aptidões, assim como visão e convicção sobre a Física, os métodos de trabalho, desenvolvimento como ciência, limites e as suas aplicações na técnica e ciência. Deve transmitir-se aos alunos os resultados do empenho de grandes físicos no mundo, na solução de grandes questões da ciência e humanidade, através do conhecimento da vida dos cientistas como parte da cultura da humanidade. A resolução de exercícios práticos, a interpretação de dados e gráficos, bem como as experiências de laboratório devem servir para desenvolver a abstracção, dedução, argumentação, previsão e a habilidade de manipulação dos objectos. 6

7 10ª Classe Programa da Disciplina

8 10ª, 11ª E 12ª CLASSES DISTRIBUIÇÃO TEMÁTICA POR TRIMESTRE E HORAS LECTIVAS 10ª Classe Tema A - Trabalho e Energia Iº TRIMESTRE Subtema A1 - Trabalho como medida de energia transferida entre sistemas... 3 Subtema A2 - Lei de conservação da energia mecânica... 8 horas Subtotal horas IIº TRIMESTRE Tema B - Teoria Cinética de Gás Ideal Subtema B1 - Comportamento térmico dos gases horas Tema C - Termodinâmica Subtema C1 - Trabalho e Energia Termodinâmica... 1 Subtotal horas IIIº TRIMESTRE Tema C - Termodinâmica (continuação) Subtema C2 - Leis da Termodinâmica horas Tema D - Corrente Eléctrica em Regime Estacionário Subtema D1 - Electricidade... 8 horas Subtema D2 - Redes eléctricas... 8 horas Subtotal horas Total Anual horas 8

9 PROGRAMAS DE FÍSICA CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS Tema A - Trabalho e Energia Subtema A1 - Trabalho como medida de energia transferida entre sistemas Conteúdos: 1.1. Introdução 1.2. Conceito de Trabalho mecânico Trabalho de uma força e de uma resultante de forças. Unidades de trabalho Potência. Unidade de potência Energia cinética de um corpo em movimento de translação Trabalho de energia cinética Energia potencial gravítica Trabalho da energia potencial gravítica Energia potencial elástica. Trabalho da força elástica Energia Mecânica Forças conservativas e não conservativas. Subtema A2 - Lei de conservação da energia mecânica Conteúdos: 2.1. Quantidade de movimento Impulso de uma força. Unidades Lei de conservação da energia mecânica Choques elásticos e inelástico. Tema B - Teoria Cinética de Gás Ideal Subtema B1 - Comportamento térmico dos gases 9

10 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Conteúdos: 1.1. Introdução Conceito de gás ideal Equação da pressão na T.C.M. de gás ideal Conceito da temperatura segundo a T.C.M Escala absoluta de temperatura. Escalas termométricas Relação da temperatura com a velocidade das moléculas Equação de Clausius Clapeyron Aplicação da Equação de Estado de Gás Ideal aos Isoprocessos Leis dos gases. Lei de Boyle-Mariotte Lei de Charles e Gay-Lussac Representação e transformação gráfica dos processos: P-V, V-T e P-T. Tema C - Termodinâmica Subtema C1 - Trabalho e energia termodinâmica Conteúdos: 1.1. Introdução Termodinâmica. Conceito Trabalho da Termodinâmica nos Isoprocessos Quantidade de calor Equivalência entre trabalho e quantidade de calor Energia interna. Subtema C2 - Leis da termodinâmica Conteúdos: 2.1. Primeira (1ª) Lei da Termodinâmica Processo Adiabático. 10

11 PROGRAMAS DE FÍSICA 2.3. Aplicação da 1ª Lei da Termodinâmica aos Isoprocessos Processos Reversíveis e Irreversíveis Segunda (2ª) Lei da Termodinâmica, segundo Thompson Motor Térmico. Eficiência Térmica Ciclo de Carnot Refrigerador. Eficiência Térmica 2.9. Entropia Lei Zero da Termodinâmica. Tema D - Corrente Eléctrica em Regime Estacionário Subtema D1 - Electricidade Conteúdos: 1.1. Introdução. Conceito da corrente eléctrica Intensidade da corrente eléctrica Lei de Ohm para um circuito completo Tensão nos extremos da Resistência (d.d.p.). Potência dissipada Resistência de um condutor. Resistividade de uma substância. Subtema D2 - Redes eléctricas Conteúdos: 1.1. Introdução. Associação de resistências Leis de circuitos derivados Leis de Kirchhoff Leis dos Nodos Leis das Malhas Aplicação das leis de Kichhoff nas redes eléctricas. 11

12 10ª, 11ª E 12ª CLASSES QUADRO DE DISTRIBUIÇÃO DOS CONTEÚDOS POR OBJECTIVOS E TEMPOS LECTIVOS Tema A - Trabalho e Energia Subtema A1 - Trabalho como medida de energia transferida entre sistemas Objectivo Geral: Conhecer o calor como medida de energia transferida. Prérequisitos Trabalho e energia Lei de conservação de energia mecânica Quantidade de calor Quantidade de calor Objectivos específicos Conteúdos Meios Sugestões metodológicas 1.1. Definir o conceito de calor 2.1. Interpretar a primeira lei da termodinâmica e as diferentes transformações que ocorrem 2.2. Enunciar a 1ª lei da termodinâmica 3.1. Definir energia interna 3.2. Interpretar o conceito de energia interna e explicar as formas de variação 4.1. Argumentar as diferentes formas de variar a energia interna e o cumprimento da lei de conservação de energia 4.2. Representar gráficos p-v 1. Conceito de calor 2. 1ª lei da termodinâmica 3. Energia interna e a teoria cinético corpuscular 4. Energia transferida numa mudança de fase Vasos metálicos, cortiças, termómetro Realizar demonstrações no laboratório vaiando o estado de um gás por aquecimento Um carrinho Realização de uma demonstração com um carrinho na passagem do sistema de corpo do estado inicial para o final Tubo de ensaio, rolha de cortiça Realização de uma demonstração variando a energia interna da água Elaboração de tabelas e gráficos de p-v Tempo Instrumentos de avaliação Observação Testes práticos e escritos Observação Testes práticos 1 hora Observação 12

13 PROGRAMAS DE FÍSICA Tema D - Corrente Eléctrica em Regime Estacionário Subtema D2 - Redes eléctricas Objectivo Geral: Reconhecer a importância do estudo das redes eléctricas. Prérequisitos Resistência de condutor linear Lei de ohm Circuitos eléctricos Objectivos específicos Conteúdos Meios Sugestões metodológicas 1.1. Estabelecer a equação de um circuito em série constituído por um gerador, receptor e condutores atómicos 1.2. Referir as consequências sobre o circuito do facto de o motor poder ser travado 2.1. Enunciar as leis de Kirchnoff 2.2. Conhecer as expressões matemáticas da lei 1. Associação de resistências. Leis dos circuitos derivados 2. Leis de Kirchnoff Resistências, amperímetro fonte de energia Resistências, fonte de corrente, amperímetro Demonstração sobre representação de circuitos eléctricos Realização de circuitos com as resistências em série e em paralelo Tempo Instrumentos de avaliação Observação Observação Testes práticos e escritos 13

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15 11ª Classe Programa da Disciplina

16 10ª, 11ª E 12ª CLASSES DISTRIBUIÇÃO TEMÁTICA POR TRIMESTRE E HORAS LECTIVAS 11ª CLASSE Tema A - Forças e Movimentos Iº TRIMESTRE Subtema A1 - Movimento mecânico horas Subtema A2 - Interacções entre corpos horas Subtotal horas IIº TRIMESTRE Tema A - Forças e Movimentos Subtema A3 - Movimento oscilatório mecânico horas Tema B - Ondas e Luz Subtema B1 - Ondas e suas propriedades horas Subtotal horas Tema B - Ondas e Luz IIIº TRIMESTRE Subtema B2 - Fenómenos luminosos horas Subtotal horas Total Anual horas 16

17 PROGRAMAS DE FÍSICA CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS Tema A - Forças e Movimentos Subtema A1 - Movimento mecânico Conteúdos: 1.1. Generalidades sobre o movimento mecânico Breve revisão do movimento rectilíneo uniformemente variado Movimento Circular Uniforme Velocidade linear e angular. Relação entre as velocidades linear e angular Aceleração centrípeda. Componentes tangencial e normal da aceleração centrípeta Período e Frequência no movimento circular uniforme Movimento de queda livre. Aceleração de gravidade Movimento ascensional de um grave Movimento circular uniformemente variado. Subtema A2 - Interacções entre corpos Conteúdos: 2.1. Lei da Inércia (1ª Lei de Newton). Sistemas Inerciais Lei Fundamental da Dinâmica (2ª Lei de Newton) Aceleração. Unidade S I da Aceleração Lei da Acção e Reacção (3ª Lei de Newton) Quantidade de Movimento de Translação (Movimento Linear). Unidade S I do Momento Linear Variação do Momento Linear. Conceito de Força Impulso de uma força. Unidade S I do Impulso Lei da Conservação do Momento Linear. 17

18 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Subtema A3 - Movimento oscilatório mecânico Conteúdos: 3.1. Conceito do movimento oscilatório. Características Movimento Harmónico Simples. Características cinemáticas do M.H.S Oscilações Livres e Oscilações Amortecidas Oscilações forçadas Ressonância Pêndulo Simples Dinâmica do M.H.S. Sistema Corpo-Mola Energia de um Oscilador harmónico simples. Tema B - Ondas e Luz Subtema B1 - Ondas e suas propriedades Conteúdos: 1.1. Noção de Onda. Características do movimento ondulatório Classificação das Ondas Equação de Onda Progressiva Relação entre os parâmetros fundamentais na propagação das ondas Propriedades características das ondas. Reflexão das ondas Refracção das ondas Sobreposição de ondas. Interferência das ondas Difracção das ondas Ondas Estacionárias. 18

19 PROGRAMAS DE FÍSICA Subtema B2 - Fenómenos luminosos Conteúdos: 2.1. Natureza da luz Reflexão da luz. Leis da reflexão Refracção da luz. Índice de refracção Reflexão total. Fibras ópticas Dispersão da luz. Absorção e Difusão Lentes e as suas aplicações Interferência da luz. Interferência nas lâminas finas Difracção. Redes de Difracção Efeito Doppler Polarização da luz Carácter electromagnético da luz. 19

20 10ª, 11ª E 12ª CLASSES QUADRO DOS OBJECTIVOS ESPECÍFICOS Tema A - Forças e Movimentos Subtema A1 - Movimento mecânico Objectivo Geral: Compreender os tipos, formas e causas do movimento mecânico. Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação Noção de matéria, corpo físico, recta, espaço e tempo Reconhecer os conceitos básicos do movimento mecânico Enunciar os conceitos de movimento, espaço, tempo, corpo pontual, trajectória, deslocamento e velocidade. 1. Generalidades sobre o movimento mecânico. 2 aulas Testes orais Conhecer o movimento rectilíneo uniforme. Conhecer as equações da função da constante, linear do 1º e 2º grau. Noção de curva. Noção de trajectória e deslocamento. Noção de arco de circunferência. Noção de vector Reconhecer os aspectos característicos do movimento rectilíneo uniformemente variado Identificar o deslocamento, a velocidade e a aceleração no MRUV Representar gráficos s (t), v (t) e a (t) Diferenciar o movimento curvilíneo do movimento rectilíneo Identificar a trajectória e o deslocamento no movimento curvilíneo Expressar a velocidade linear e a velocidade angular no MCU Relacionar vector velocidade com velocidade escalar instantânea. 2. Breve revisão do movimento rectilíneo uniformemente variado. 3. Movimento circular uniforme. 4. Velocidade linear e angular. Relação entre as velocidades linear e angular. 3 aulas Testes orais 1 aula Testes orais 3 aulas Testes orais 20

21 PROGRAMAS DE FÍSICA Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação Noção de círculo e da tangente. Noção de aceleração Expressar a aceleração centrípeta e os seus componentes Diferenciar a componente normal da componente tangencial da aceleração centrípeta. 5. Aceleração centrípeta. Componente tangencial e normal da aceleração centrípeta. 2 aulas Testes orais Noção de circunferência, velocidade angular Expressar o período e a frequência no movimentos curvilíneo uniforme Reconhecer o MCU como movimentos periódico. Movimento 7.1. Identificar o rectilíneo movimento de queda livre. uniformemente 7.2. Reconhecer a variado. aceleração da gravidade. Movimento de queda livre. Noção de período e frequência Diferenciar o movimento ascencional da queda livre Reconhecer o movimento curvilíneo uniformemente variado como um movimento não periódico. 6. Período e frequência no movimentos circular uniforme. 7. Movimento de queda livre. Aceleração de gravidade. 8. Movimento ascencional de um grave. 9. Movimento circular uniformemente variado. 3 aulas Testes orais 2 aulas Testes orais 2 aulas Testes orais 2 aulas Testes orais 21

22 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Tema A - Forças e Movimentos Subtema A2 - Interacções entre corpos Objectivo Geral: Compreender as causas e feitos da interacção dos corpos e as Leis que a regem. Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação Movimento rectilíneo 1.1. Enunciar a Lei da Inércia. 1. Lei da Inércia (1ª Lei 2 aulas Testes orais uniforme Desenvolver o conceito de Newton). Noção de referencial. de Inércia. Identificar a massa como medida da inércia de um corpo Interpretar situações com base nesta Lei Identificar sistemas inerciais. Sistemas inerciais. Noção de massa e aceleração, noção de inércia. Noção de velocidade e suas unidades. Noção de força como vector. 2ª Lei de Newton Enunciar e aprofundar 2. Lei a Lei Fundamental da Fundamental Dinâmica. da Dinâmica (2ª 2.2. Demonstrar a Lei Lei de Newton). da Inécia como caso particular da 2ª Lei Expressar a unidade S I da Força Expressar a unidade S I da aceleração Enunciar a Lei de Acção-Reacção Aplicar a a Lei de Acção-Reacção a situações correntes Expressar o movimento linear de uma partícula material e de um sistema de partículas Assinalar a respectiva unidade S I do movimento linear. 3. Aceleração. Unidades S I da aceleração. 4. Lei de Acção- Reacção (3ª Lei de Newton). 5. Quantidade de Movimento de Translação (Movimento Linear). Unidade S I do Movimento Linear. 3 aulas Testes orais 1 aula Testes orais 2 aulas Testes orais 3 aulas Testes orais 22

23 PROGRAMAS DE FÍSICA Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação Quantidade de movimento, 2ª Lei de Newton. 2 aulas Testes orais 2ª Lei de Newton, momento linear. Momento linear, impulso de uma força Relacionar força média e força instantânea com a variação do momento linear por unidade e tempo Reconhecer a variação do momento linear como fórmula geral da 2ª Lei de Newton Expressar o impulso de uma força Expressar as unidades S I do impulso Enunciar a Lei da Conservação do Momento Linear Explicar as suas implicações nas interacções entre os corpos. 6. Variação do Momento Linear. Conceito de Força. 7. Impulso de uma força. Unidade S I do impulso. 8. Lei da Conservação do Momento Linear. 3 aulas Testes orais 4 aulas Testes orais 23

24 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Tema A - Forças e Movimentos Subtema A3 - Movimento oscilatório mecânico Objectivo Geral: Compreender os conceitos de movimento oscilatório. Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação Noções de movimento rectilíneo e curvilíneo Esclarecer o conceito de movimento oscilatório Identificar as características do movimento oscilatório. 1. Conceito do movimento oscilatório. Características. 2 aulas Testes orais Noções de velocidade, aceleração, período e frequência. Funções seno e coseno. Noção de oscilação, força de atrito, Lei de Hooke, energia. Oscilações livres. Forças externas. Noção de frequência e amplitude. 2ª Lei de Newton. Noções de peso, seno, coseno de uma ângulo Enunciar e aprofundar a Lei Fundamental da Dinâmica Demonstrar a Lei da Inécia como caso particular da 2ª Lei Expressar a unidade S I da Força Esclarecer os conceitos de oscilações livres e oscilações amortecidas Identificar casos de oscilações livres e oscilações amortecidas na técnica Reconhecer as condições para a existência destas oscilações Esclarecer o conceito de oscilação forçada Explicar o fenómeno de ressonância e sua aplicação prática Identificar o movimento do pêndulo simples como um movimento oscilatório Descrever matemáticamente o movimento do pêndulo simples. 2. Movimento harmónico simples. Características cinemática e M.H.S. 3. Oscilações livres e oscilações amortecidas. 4. Oscilações forçadas. 4 aulas Testes orais 2 aulas Testes orais 1 aula Testes orais 5. Ressonância. 2 aulas Testes orais 6. Pêndulo simples. 4 aulas Testes orais 24

25 PROGRAMAS DE FÍSICA Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação 2ª Lei de Newton, Lei de Hooke Descrever o movimento do sistema corpo-mola Comparar o movimento do pêndulo com o do sistema corpomola. 7. Dinâmica do M.H.S. Sistema Corpo-Mola. 4 aulas Testes orais Noções de energia potencial e cinética Explicar as transformações energéticas no movimento oscilatório em presença de forças dissipativas. 8. Energia de um oscilador harmónico simples. 4 aulas Testes orais 25

26 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Tema B - Ondas e Luz Subtema B1 - Ondas e suas propriedades Objectivo Geral: Desenvolver a noção de ondas e as suas propriedades. Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação Formas e tipos de movimento, oscilação mecânica Expressar o conceito de onda Reconhecer a equação de propagação das ondas. 1. Noção de onda. Características do movimento ondulatório. 2 aulas Observação. Testes práticos e escritos. Noção de onda e suas características. Funções periódocas (seno e coseno). Gráficos de funções periódicas. Noção de reflexão. Noção de refracção Identificar os 2. Classificação diferentes meios onde se das ondas. pode observar uma onda Identificar as diferentes maneiras de formação de ondas Descrever uma onda 3. Equação progressiva. de onda 3.2. Representar gráficos de progressiva. propagação de uma onda Representar a equação de propagação das ondas Representação das ondas transvesais e longitudinais Diferenciar as ondas transvesais e longitudinais Reconhecer a importância da reflexão e refracção da luz Distinguir reflexão regular e reflexão difusa Reconhecer as leis da refracção Reconhecer as leis da reflexão. 4. Relação entre os parâmetros fundamentais na propagação da onda. 5. Propriedades características das ondas. Reflexão das ondas. 6. Refracção das ondas. 1 aula Observação. Testes práticos e escritos. 2 aulas Observação. Testes práticos. 3 aulas Observação. Testes práticos. 2 aulas Observação. Testes práticos. 2 aulas Observação. Testes práticos. 26

27 PROGRAMAS DE FÍSICA Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação Propagação ondulatória da onda, comprimento de onda Verificar a passagem de uma onda através de duas fendas Reconhecer o efeito construtivo e destrutivo da interferência Reconhecer a aplicação técnica da interferência e sua importância. 7. Sobreposição de ondas. Interferência das ondas. 3 aulas Observação. Testes práticos. Interferência da onda, coerência da onda. Tipos de ondas Reconhecer a difracção da luz Identificar os máximos e mínimos Reconhecer a importância da difracção na óptica aplicada Saber como se produzem as ondas estacionárias Reconhecer o conceito de ondas estacionárias. 8. Difracção das ondas. 9. Ondas estacionárias. 2 aulas Observação. Testes práticos. 2 aulas Observação. Testes práticos. 27

28 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Tema B - Ondas e Luz Subtema B2 - Fenómenos luminosos Objectivo Geral: Conhecer a natureza e os fenómenos da luz. Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação Movimento rectilíneo. Movimento ondulatório Elaborar um quadro físico claro sobre as propriedades da luz Reconhecer a natureza dupla da luz. 1. Natureza da luz. 2 aulas Testes orais Movimento rectilíneo. Noção de reflexão. Velocidade da luz. Noção de densidade. Noção de reflexão da luz. Noção de feixe luminoso. Índice de refracção da luz. Noção espectro. Refracção da luz. Propagação ondulatória da luz, dispersão da luz Explicar a reflexão. 2. Reflexão da luz Leis da Reflexão Explicar a refracção da luz Identificar as características das leis de refracção da luz Distinguir a reflexão regular da reflexão difusa Explicar a reflexão total e sua aplicação Reconhecer a importância da reflexão e refracção da luz Esclarecer os fenómenos de dispersão, absorção e difusão da luz Reconhecer os tipos de lentes existentes, suas características e aplicações Explicar o fenómeno de interferência da luz Diferenciar a interferência em lâminas finas. 3. Refracção da luz. Leis da Refracção. Índice de Refracção. 4. Reflexão total. Fibras ópticas. 5. Dispersão da luz. Absorção e difusão da luz. 6. Lentes e suas aplicações. 7. Interferência da luz. Interferência nas laminas finas, 3 aulas Testes orais 3 aulas Testes orais 2 aulas Testes orais 2 aulas Testes orais 6 aulas Testes orais 2 aulas Testes orais 28

29 PROGRAMAS DE FÍSICA Pré-requisitos Objectivos específicos Conteúdos Tempos Instrumentos lectivos de avaliação Propagação ondulatória da luz. Interferância da luz. Coerência da luz Interpretar a difracção da luz Reconhecer a importância prática das redes de difracção nos estudos de espectroscopia. 8. Difracção. Redes de difracção. 3 aulas Testes orais Velocidade da luz. Interferência e difracção da luz. Transversalidade das ondas. Espectro luminoso Identificar o Efeito Doppler como um fenómeno luminoso Explicar a polarização da luz e sua importância Reconhecer a sua importância na ciência e técnica Identificar o carácter electromagnético da luz Reconhecer a aplicação de ondas electromagnéticas. 9. Efeito Doppler. 10. Polarização da luz. 11. Carácter electromagnético da luz. 1 aula Testes orais 2 aulas Testes orais 4 aulas Testes orais 29

30 10ª, 11ª E 12ª CLASSES SUGESTÕES METODOLÓGICAS Tema A - Forças e Movimentos O tratamento deste tema baseia-se nos conhecimentos adquiridos pelos alunos, no estudo da mecânica, ao longo do 1º ciclo. Os conceitos centrais do tema são os termos movimento e força. Pretende-se abordar as formas e os tipos de movimento mecânico, enaltecendo e aprofundando o carácter vectorial das grandezas velocidade, aceleração e força. Através de experiências, destacar a diferença entre as velocidades e acelerações linear e angular, respectivamente. O professor deverá representar graficamente as relações de dependência entre as distintas grandezas físicas. A força é tratada como grandeza dinâmica; a Lei da Inércia como um caso especial da Lei Fundamental da dinâmica. É importante referenciar a vida e obra de Isaac Newton, sob ponto de vista do contributo na construção de um Sistema da Mecânica como ciência e enaltecer o seu contributo na Física Experimental e na Matemática. O Movimento Oscilatório deve ser abordado como uma outra forma do movimento mecânico e, em especial, como mudança periódica e temporal de uma grandeza física. O tratamento da diferença entre oscilações livres, forçadas, bem como oscilações amortecidas deve ser feito com base no conhecimento da noção de energia mecânica, que os alunos aprenderam nas classes anteriores. Tema B - Ondas e Luz Neste tema, continuamos a abordar e aprofundar os conceitos do movimento mecânico e energia, estudando outra forma do movimento, a saber, o movimento ondulatório. A abordagem deste tema deverá ter como base a cinemática, os alunos deverão compreender a onda como um processo de transmissão de energia que pode ser descrita através da mudança no tempo e no espaço, de forma periódica, de uma grandeza física. Os alunos deverão compreender as características fundamentais do movimento ondulatório e aprender a representar graficamente algumas grandezas físicas características de uma onda mecânica. 30

31 PROGRAMAS DE FÍSICA Na segunda parte do tema, pretende-se aprofundar o estudo com a luz como uma das formas de existência da onda. Deve-se fazer uma comparação entre as propriedades da onda mecânica e as da luz, para concluir com a caracterização da luz como onda, através do estudo da difracção, interferência e polarização. Finalmente, apresenta-se o espectro electromagnético da luz. 31

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33 12ª Classe Programa da Disciplina

34 10ª, 11ª E 12ª CLASSES DISTRIBUIÇÃO TEMÁTICA POR TRIMESTRE E HORAS LECTIVAS 12ª CLASSE Tema A - Forças e Movimentos Iº TRIMESTRE Subtema A1 - Dinâmica de uma partícula em movimento Subtema A2 - Dinâmica de um sistema de partículas materiais Subtema A3 - Mecânica dos fluidos Subtotal horas IIº TRIMESTRE Tema B - Electricidade e Magnetismo Subtema B1 - Corrente eléctrica Subtema B2 - Campo magnético da corrente eléctrica em regime estacionário Tema C - Fenómenos que envolvem Campos Electromagnéticos Variáveis Subtema C1 - Indução electromagnética Subtotal horas IIIº TRIMESTRE Tema C - Fenómenos que envolvem Campos Electromagnéticos Variáveis Subtema C2 - Corrente eléctrica alternada sinusoidal Subtema C3 - Oscilações electromagnéticas Subtema C4 - Ondas electromagnéticas Subtotal horas Total Anual horas 34

35 PROGRAMAS DE FÍSICA CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS Tema A - Forças e Movimentos Subtema A1 - Dinâmica de uma partícula em Movimento Objectivo Geral: Conhecer o movimento de uma partícula em movimento. Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos 1. Caracterizar o movimento curvilíneo de uma partícula material Identificar os casos particulares do movimento de um projéctil Identificar o movimento de uma partícula material actuada por uma força com direcção não coincidente com o movimento curvilíneo Identificar componentes normal e tangencial do vector força e do vector aceleração Reconhecer o significado físico das componentes normal e tangencial do vector aceleração. 4. Reconhecer a relatividade do movimento Reconhecer o princípio de relatividade de Einstein Diferenciar o princípio de relatividade de Galileu com o de Einstein. Identificar as características do movimento de uma partícula material sujeita às forças de atrito. 1. Movimento curvilíneo de uma partícula actuada por uma força constante. 2. Movimento de um projéctil. 3. Componentes normal e tangencial do vector aceleração. 4. Movimento relativo de uma partícula material. 5. Princípio de relatividade de Einstein. 6. Movimento de uma partícula material sujeita a forças de atrito. 1 hora 35

36 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Tema A - Forças e Movimentos Subtema A2 - Dinâmica de um Sistema de Partículas materiais Objectivo Geral: Conhecer o movimento de um sistema de partículas materiais. Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos 1. Reconhecer o Centro de massa de uma partícula como característica fundamental de um sistema de partículas. 2. Descrever a Lei Fundamental de Newton para o sistema de partículas Descrever a Lei da Conservação do Momento Linear Distinguir diferentes situações da sua aplicação Reconhecer o momento angular de um sistema de partículas Reconhecer a variação do momento angular Reconhecer o momento de uma força. 5. Descrever o momento angular de um corpo rígido móvel em torno de um eixo fixo em relação a um referencial inercial. 6. Descrever a Lei da Conservação do Momento Angular. 1. Centro de massa de um sistema de partículas. Seu movimento. 2. Lei Fundamental de Newton para um sistema de partículas. 3. Conservação do momento linear de um sistema de partículas. 4. Aplicações. 5. Momento angular de um sistema de partículas. 6. Variação do momento angular. Momento de uma força. 7. Momento angular de um corpo rígido móvel em torno de um eixo fixo em relação a um referencial Inercial. 8. Lei da Conservação do momento angular. 4 horas 36

37 PROGRAMAS DE FÍSICA Tema A - Forças e Movimentos Subtema A3 - Mecânica dos fluidos Objectivo Geral: Conhecer as propriedades características dos fluidos. Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos 1.1. Conhecer os conceitos fundamentais da mecânica dos fluidos Enunciar a lei fundamental da hidroestática Enunciar a lei de Arquimedes Determinar experimentalmente a lei de Arquimedes Analisar a importância da equação de continuidade Determinar exerimentalmente a equação de continuidade Deduzir a equação de Bernoulli Medir a pressão estática, total e dinâmica do ar. 1. Lei fundamental da hidroestática. 2. Lei de Arquimedes. Equilíbrio de corpos flutuantes. 3. Lei da continuidade. 4. Equação de Bernoulli. 37

38 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Tema B - Electricidade e Magnetismo Subtema B1 - Corrente eléctrica Objectivo Geral: Compreender a interacção gravitacional e electrostática dos corpos. Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos Definir a grandeza corrente eléctrica e suas unidades. 1. Conceito da corrente eléctrica. Unidades da corrente eléctrica. 1 hora Definir a Lei de Ohm para um circuito completo. Aplicar a Lei de Ohm na resolução problemas qualitativos e quantitativos correspondentes. Definir a grandeza Tensão nos extremos da resistência. Determinar a Tensão dissipada pelos condutores Óhmicos. Resolver problemas quantitativos correspondentes Compreender as diversas formas de associação de resistências. Conhecer o cálculo da resistência total. Resolver problemas de cálculo de resistência total nos circuitos associados Compreender as redes eléctricas. Resolver problemas de cálculo de resistências nas redes eléctricas. 2. Lei de Ohm para um circuito completo. 3. Tensão nos extremos da resistência. Potência dissipada. 3 horas 3 horas 4. Associação de Resistências. 3 horas 5. Redes eléctricas. 38

39 PROGRAMAS DE FÍSICA Tema B - Electricidade e Magnetismo Subtema B2 - Campo magnético da corrente eléctrica em regime estacionário Objectivo Geral: Conhecer o campo magnético como uma forma de campo electromagnético. Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos Conhecer as características fundamentais da força do campo magnético. 1. Vector de Campo magnético B 1 hora Representar graficamente o campo magnético através das linhas de campo. Aplicar as regras para a determinação do sentido do campo magnético. Conhecer a magnitude do Vector Campo magnético. Compreender a acção das cargas eléctricas num campo magnético. Compreender a acção das cargas eléctricas num campo eléctrico e magnético. Conhecer campo magnético criado pela corrente eléctrica. Compreender a interacção magnética entre dois condutores de corrente eléctrica. 2. Espectros de campos magnéticos (íman, dipolo, condutor de corrente, bobina e solenoide) 3. Regras para a determinação do sentido do campo magnético 4. Acção de um campo magnético sobre um elemento de corrente estacionário e sobre uma carga eléctrica em movimento 5. Movimento das cargas num campo magnético 6. Movimento das cargas sob acção simultânea de um campo eléctrico e de um campo magnético 7. Campo magnético de uma corrente rectilínea 8. Interacção entre correntes eléctricas paralelas 1 hora 1 hora 1 hora 39

40 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Tema C - Fenómenos que envolvem Campos Electromagnéticos Variáveis Subtema C1 - Indução electromagnética Objectivo Geral: Conhecer o fenómeno de indução electromagnética. Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos Compreender a origem de uma corrente induzida. 1. Fluxo Magnético. 1 hora Conhecer a Lei de Ohm Definir a indução electromagnética. Definir a fórmula da Lei de indução electromagnética. Interpretar fisicamente a Lei de Lenz. 2. Indução electromagnética. Sentido da corrente induzida. Lei e Lenz. Definir a FEM. 3. Força-Electromotriz Induzida 1 hora Compreender o fenómeno da autoindução. Comprovar experimentalmente a Lei da indução electromagnética e a existência de fenómeno de autoindução. Conhecer a origem das correntes de Focault. Conhecer a Bobina de indução. Compreender as transformações estáticas. 4. Auto-Indução. Indução-Mútua 5. Correntes de Foucault. Bobina de indução. 6. Transformadores Estáticos. 1 hora Compreender o funcionamento de Geradores e Motores. 7. Geradores e Motores. 1 hora 40

41 PROGRAMAS DE FÍSICA Tema C - Fenómenos que envolvem Campos Electromagnéticos Variáveis Subtema C2 - Corrente eléctrica alternada sinusoidal Objectivo Geral: Compreender a produção da corrente alternada e sua importância na vida moderna. Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos Compreender a produção da corrente eléctrica. Reconhecer a importância da produção da corrente eléctrica. Compreender os efeitos da corrente eléctrica de baixa frequência. Definir a grandeza intensidade da corrente eléctrica. Definir a grandeza diferença de potencial. Conhecer os diferentes circuitos da corrente eléctrica alternada. Conhecer as fases da intensidade da corrente. Conhecer as fases da d.d.p. Compreender a diferença de fases entre a intensidade da corrente e a d.d.p. em circuitos de corrente alternada. Descrever os circuitos simples Rl.RC e RLC. Interpretar fisicamente as equações que caracterizam os processos oscilatórios nos circuitos R,L,C e RLC Identificar a relação entre as grandezas da corrente eléctrica nos circuitos de corrente alternada. 1. Produção da corrente alternada sinusoidal 2. Efeitos da corrente eléctrica alternada de baixa frequência 3. Intensidade e diferença de potencial eficaz 1 hora 4. Circuitos em corrente alternada 5. Diferença de fase entre a intensidade da corrente e a d.d.p em circuitos de corrente alternada 6. Impedância. Lei de Ohm em corrente alternada (RL,RC,RLC) 4 horas 41

42 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos Conhecer a grandeza potência. Definir a potência média. Determinar o factor de potência nos circuitos de corrente alternada sinusoidal. Conhecer a corrente trifásica. Reconhecer a importância da corrente trifásica. 7. Potência média em circuitos de corrente alternada sinusoidal. Factor de Potência. 1 hora 8. Corrente Trifásica 42

43 PROGRAMAS DE FÍSICA Tema C - Fenómenos que envolvem Campos Electromagnéticos Variáveis Subtema C3 - Oscilações electromagnéticas Objectivo Geral: Compreender os fenómenos de oscilações electromagnéticas. Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos Explicar a transformação de energia num circuito oscilante fechado. Interpretar fisicamente o processo de transformações energéticas num circuito fechado. Definir a frequências das oscilações próprias num circuito fechado. Descrever o processo de Oscilações electromagnéticas na presença de elementos dissipativos de energia. Explicar o fenómeno de ressonância eléctrica Explicar o processo de obtenção de oscilações não-amortecidas com o auxílio de gerador. Descrever as características de correntes de altas frequências e suas aplicações. Explicar a importância de circuitos oscilantes abertos. Descrever o fenómeno de radiação ou emissão de ondas. 1. Transformação de energia num circuito oscilante fechado. 2. Frequência de oscilações próprias. 3. Oscilações electromagnéticas amortecidas. 1 hora 4. Ressonância eléctrica. 1 hora 5. Obtenção de oscilações nãoamortecidas com o auxílio de gerador de válvula. 6. Correntes de altas frequências e sua aplicação. 7. Circuitos oscilante aberto. Radiação. 1 hora 43

44 10ª, 11ª E 12ª CLASSES Tema C - Fenómenos que envolvem Campos Electromagnéticos Variáveis Subtema C4 - Ondas electromagnéticas Objectivo Geral: Compreender a importância das ondas electromagnéticas. Objectivos específicos Conteúdos Tempos lectivos Descrever a produção e propagação de ondas electromagnéticas. Definir as ondas electromagnéticas. Definir a equação das ondas electromagnéticas. Interpretar os deferentes tipos de campos associados às ondas electromagnéticas. Descrever as Micro-ondas e sua aplicação. Explicar a hipótese de Maxwell e suas implicações. Descrever a experiência de Hertz e sua implicação na Comunicação radiofónica. 1. Propagação de ondas electromagnéticas. 2. Campos eléctricos e magnéticos associados à onda electromagnética. 1 hora 3. Micro-ondas. 1 hora 4. Hipótese de Maxwell. 5. Experiência de Hertz. Comunicação radiofónica. Descrever o espectro electromagnético. 6. Espectro electromagnético. 1 hora Descrever o espectro óptico. 7. Espectro Óptico. 1 hora 44

45 PROGRAMAS DE FÍSICA AVALIAÇÃO A Física, como uma disciplina natural e experimental, deve ser administrada com a orientação prática, a fim de desenvolver habilidades para a resolução de problemas teóricos, práticos, experimentais, qualitativos e quantitativos, até ao nível de reprodução com variantes e aplicação relacionadas com vários aspectos da ciência e técnica. O professor procurará, por um lado, elaborar questões para desenvolver o pensamento funcional e lógico na análise de factos, leis e conceitos físicos e, por outro, deverá desenvolver várias actividades práticas, que permitam ao aluno manusear instrumentos, aparelhos e materiais diversos para a análise e estudos de fenómenos e factos físicos. Os exercícios de aplicação deverão acompanhar sempre as abordagens teóricas. As tarefas para casa e os trabalhos de grupo são outras formas de avaliação que se recomendam aos professores. O professor deverá sempre resolver algumas variantes como modelos, com diferentes níveis ou grau de dificuldade, antes de recomendar aos alunos exercícios de aplicação como trabalho independente. Os mecanismos de atribuição de notas e cotação são objectos de tratamento específico no novo sistema de avaliação (veja o guia de avaliação) na reforma educativa. 45

46 10ª, 11ª E 12ª CLASSES BIBLIOGRAFIA BUKHOVTSEV, B.; KLIMONTOVITCH, Iu.; MIAKICHEV, G. - Física - 3; Editora Mir Moscovo, CABEÇAS, Maria - Física 12º Ano Resumo das Matérias, ASA Editores II, S.A., HERMIDA, Javier; VIEIRA, Juan - Física 10º Grado, Orientaciones Metodológicas para las Demonstraciones y Práticas de Laboratórios, Havana, INDIAS, Maria - Curso de Física II, Lehrplan Gymnasium Physik Klassen 6-12; Saechsisches Staatsministerium fuer Kultus; SDV GmbH, Dresden, Ministério da Educação - Física Ensino Médio 9ª Classe, CIP, RPA. MORA, Carlos; GARCIA, Ernesto - Física Quarto Curso de SOC, Ministério de Educación, Editorial Pueblo y Educación, PEREZ, Esther; VALDÉS, Angel - Física 9º Grado, Editora Pueblo y Educación, Cindad de la Habana, PIORISHKIN, A.; MINCHENKOV, E. - Física Curso Introductório, Editorial Mir Moscu, URSS, RODRIGUES, Margarida; DIAS, Fernando - Física, Forças e Movimentos 10º Ano, Porto Editora, RODRIGUES, Margarida; DIAS, Fernando - Física, Energia e Corrente Eléctrica 11º Ano, Porto Editora, Unterrichtshilfen Physik Klasse 10, Graphischer Grossbetrieb Leipzig, YAVORSKI, B; DETLAF, A. - Prontuário de Física, URSS,