FORÇAS E MOVIMENTO: AS LEIS DE NEWTON
MANUAL DE APOIO AO PROFESSOR
FORÇAS E MOVIMENTO:
AS LEIS DE NEWTON
FORÇAS E MOVIMENTO: AS LEIS DE NEWTON
ÍNDICE
1. JUSTIFICATIVA DA UNIDADE ... 4
2. OBJETIVOS ... 4
3. CONTEÚDO ... 4
4. COMPETÊNCIAS A SEREM DESENVOLVIDAS ... 4
5. REQUISITOS PRÉVIOS ... 5
6. SEQUÊNCIA DA APRENDIZAGEM ... 5
6.1 Analisar e motivar ... 5
6.1.1 Atividade em aula: Aquecimento ... 5
6.1.2 Recurso digital 1: Introdução a Forças e movimento. As leis de Newton ... 6
6.2 Analisar e experimentar ... 6
6.2.1 Atividade em aula: A preparação para o trabalho individual ... 6
6.2.2 Recurso digital 2: O que são as forças? ... 7
6.2.3 Recurso digital 3: As forças e os seus efeitos ... 7
6.2.4 Atividade em aula: Vamos fazer uma experiência com as forças a distância ... 8
6.2.5 Recurso digital 4: O movimento e as leis de Newton ... 8
6.2.6 Atividade em aula: Um, dois, três! Quem é o mais rápido da turma? ... 9
6.2.7 Recurso digital 5: A força da gravidade. ... 9
6.2.8 Recurso digital 6: A lei da gravitação universal no espaço ... 10
6.3 Elaborar ... 10
6.3.1 Atividade em aula: Gincana de física ... 10
6.4 Avaliar ... 11
6.4.1 Recurso digital 8: Avaliação de Forças e movimento: as leis de Newton ... 11
6.4.2. Recurso digital 9: Resumo de Forças e movimento: as leis de Newton ... 11
6.4.3 Atividade em aula: A reflexão sobre o conteúdo visto ... 11
7. CONCEITOS-CHAVE DA UNIDADE ... 12
8. UNIDADES RELACIONADAS ... 13
9. CALENDÁRIO ... 13
PROGRAMAÇÃO DIDÁTICA ... 14
10. BIBLIOGRAFIA ... 15
FORÇAS E MOVIMENTO: AS LEIS DE NEWTON
11. ANEXO I: A lei da gravitação universal ... 16 12. ANEXO II: Gincana de física ... 18
FORÇAS E MOVIMENTO: AS LEIS DE NEWTON
1. JUSTIFICATIVA DA UNIDADE
A unidade didática Força e movimento: as leis de Newton pertence à área das ciências naturais. O conteúdo desenvolvido se concentra nos tipos de força e nas leis que os regem. São respondidas perguntas como: Por que um corpo se move? Por que os objetos caem quando os soltamos? O que faz com que os corpos em repouso continuem em repouso até que alguém toque neles? No final, são comentadas as leis de Newton e falamos sobre a força gravitacional, responsável por fazer com que os planetas girem ao redor do Sol.
2. OBJETIVOS
Ao concluir esta unidade didática, o aluno terá condições de:
Compreender o sentido físico da força na natureza e ver alguns exemplos.
Identificar diferentes tipos de força e o seu efeito em determinadas situações.
Entender a diferença entre massa e peso.
Reconhecer a existência da força da gravidade e a sua diferença de valor em vários corpos celestes.
Relacionar o peso de um mesmo objeto com a grandeza dessa força.
3. CONTEÚDO
O conteúdo desta unidade didática está dividido nas seguintes seções:
Introdução: Forças e movimento. As leis de Newton
O que são as forças?
As forças e os seus efeitos
O movimento e as leis de Newton
A força da gravidade.
A lei da gravitação universal no espaço
Gincana de física
Avaliação: Forças e movimento. As leis de Newton
Resumo: Forças e movimento. As leis de Newton
4. COMPETÊNCIAS A SEREM DESENVOLVIDAS Competências DeSeCo, OCDE
Categoria 1: usar as ferramentas de forma interativa
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A habilidade de usar a tecnologia de forma interativa.
Competências do século XXI, ACTS21 Maneiras de pensar
Solução de problemas.
Aprender a aprender Ferramentas para trabalhar.
Apropriação das tecnologias digitais.
5. REQUISITOS PRÉVIOS
O conteúdo desta unidade didática está voltado para alunos de 8 a 12 anos de idade. É recomendável, sempre que possível, permitir que os alunos façam atividades manuais com modelos simples para aproximá-los assim das ideias abstratas.
A ordem de apresentação do conteúdo foi pensada como uma sequência lógica, mas permite o uso independente de cada um dos tópicos. É recomendável que os alunos conheçam os conceitos de força e movimento antes de nos aprofundarmos nas leis que regem tais conceitos. Desta forma, terão um contexto claro no qual poderão se aprofundar sobre o tema e aprender.
6. SEQUÊNCIA DA APRENDIZAGEM 6.1 Analisar e motivar
6.1.1 Atividade em aula: Aquecimento
Antes de começar a trabalhar com o conteúdo digital, é recomendável explicar aos alunos o assunto que será visto e perguntar o que sabem sobre o tema.
Algumas das perguntas que podem ser feitas são: Como se movem as coisas? Por que os carros se movem? O que a força tem a ver com o movimento? Ao empurrarmos um carrinho, é uma força ou movimento? Acha que estão relacionados?
Depois de ouvir rapidamente as respostas dos alunos, são apresentados os objetivos desta unidade didática e o que saberão ao final de cada sessão. Por exemplo:
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“Daqui a alguns dias, vocês saberão o que é força e o que é movimento. Também entenderão o comportamento da força e do movimento graças às leis de Newton.”
Você também pode fixar um cartaz com os objetivos do tema na parede da sala. Desta forma, os alunos poderão fazer uma autoavaliação contínua e saber em todos os momentos o que ainda precisam aprender.
6.1.2 Recurso digital 1: Introdução a Forças e movimento. As leis de Newton
Comente rapidamente na aula as perguntas propostas no vídeo de apresentação. Peça que alguns alunos respondam estas perguntas por si sós antes de iniciar a avaliação do conhecimento prévio sobre o tema.
No final, seria interessante comentar as respostas sobre as perguntas de avaliação do conhecimento prévio e observar o que mais desperta o interesse dos alunos.
6.2 Analisar e experimentar AS DIFERENTES FORÇAS E AS SUAS LEIS
Ao longo desta seção, os alunos identificarão as diferentes forças e descreverão as leis de Newton.
Para tanto, são propostas as seguintes atividades:
6.2.1 Atividade em aula: A preparação para o trabalho individual
Para estimular o desenvolvimento da competência de aprender a aprender, é recomendável fazer uma preparação antes do trabalho individual com os recursos digitais. É necessário dar instruções claras sobre a ordem em que serão utilizados os recursos digitais, porque esta sequência foi definida segundo diferentes níveis de aprofundamento sobre o tema.
Faça a projeção do vídeo na parede para chamar a atenção dos alunos e depois peça que comentem o que viram em grupo. Estas são algumas perguntas recomendadas.
Do que fala este vídeo? O que puderam ver? Acharam interessante? Houve alguma palavra que não entenderam?
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Depois de um rápido debate, devem ser apresentadas as seguintes pautas:
"Agora assistirão ao vídeo nos seus dispositivos individualmente. O objetivo de vocês é anotar as ideias-chave do vídeo relacionadas às forças. Podem assistir ao vídeo quantas vezes desejarem e utilizar o botão
<<pausar>> quando ouvirem uma ideia que gostariam de anotar."
6.2.2 Recurso digital 2: O que são as forças?
No vídeo, os alunos encontrarão informações sobre o conceito de força e as suas características. Verão também como a força atua na interação entre os corpos, os tipos de força e o conceito do equilíbrio de forças. É um começo para ajudar a trabalhar os conceitos da unidade. Por isso, o professor pode pedir que assistam ao vídeo duas vezes. Na primeira, projetado em aula para a turma toda e, depois, individualmente.
6.2.3 Recurso digital 3: As forças e os seus efeitos
Este tópico é baseado no desenvolvimento da interpretação de texto por meio da leitura digital. O conteúdo trata dos seguintes pontos:
Força, energia e trabalho
As forças de contato e a distância
As forças de empuxo e o Princípio de Arquimedes
Este conteúdo permitirá aos alunos descobrirem curiosidades, como por
exemplo, quais são as duas forças do Universo que agem a distância. Os alunos poderão ainda se aprofundar sobre conteúdos básicos como as características de cada tipo de força.
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No final da parte explicativa, há uma atividade para identificar os tipos de força em diferentes imagens (de contato ou a distância), arrastando o tipo de força para baixo da imagem correspondente. O objetivo da atividade é reforçar a aprendizagem sobre a força, os seus tipos e principais características.
6.2.4 Atividade em aula: Vamos fazer uma experiência com as forças a distância Esta atividade consiste em atrair um pino que está dentro de um copo com água, usando um ímã colocado fora do copo. É possível observar como o objeto se move ao deslocar o ímã, mesmo que não estejam em contato. Esta experiência permite que os alunos visualizem e façam experiências com as forças a distância.
As forças a distância, como a força magnética neste caso, parecem abstratas para os alunos, já que são invisíveis e muitas vezes os seus efeitos não podem ser percebidos.
6.2.5 Recurso digital 4: O movimento e as leis de Newton
A leitura interativa sobre o movimento e as leis de Newton está dividida nos seguintes tópicos:
Movimento e repouso
Rapidez, velocidade, movimento e deslocamento
Os tipos de movimento
As leis de Newton
Com este conteúdo, os alunos descobrirão curiosidades como o jogo Um, dois, três! Também poderão se aprofundar sobre conteúdos básicos como as definições de conceitos-chave e as diferenças entre conceitos que não podem ser confundidos, como por exemplo, os de velocidade e rapidez.
Ao final do segundo tópico explicativo, há uma atividade para relacionar alguns conceitos às suas definições. O objetivo dessa atividade é reforçar a aprendizagem sobre a diferença entre movimento, deslocamento, rapidez e velocidade.
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No final, há um exercício para relacionar as imagens às leis de Newton que elas representam. Como no caso anterior, a atividade ajuda a revisar ideias-chave, bem como a realizar uma autoavaliação e aprender com os próprios erros.
6.2.6 Atividade em aula: Um, dois, três! Quem é o mais rápido da turma?
Trata-se de um jogo que pode ser usado para diferenciar os estados de repouso e movimento: o Um, dois, três! Para torná-lo mais educativo ainda, podemos perguntar ao guardião quem não estava em repouso quando ele virou. E quando ele indicar alguém, perguntamos para a turma: por que não estava em repouso?
Esta atividade pode ser realizada com uma breve saída da sala, para usar o pátio, ou pode ser uma tarefa fora do horário escolar.
6.2.7 Recurso digital 5: A força da gravidade.
Esta seção se baseia no desenvolvimento da interpretação de texto e trata dos seguintes tópicos:
A força gravitacional
O peso e a gravidade
A gravidade e o movimento
As experiências de Galileu Este conteúdo permitirá que os alunos descubram curiosidades como por que os astronautas flutuam e também permitirá que se aprofundem sobre conhecimentos básicos como as definições de conceitos-chave.
Ao finalizar, há uma atividade para
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distinguir os objetos entre os que geram pouca resistência ou muita resistência do ar. A atividade ajuda a revisar ideias-chave, bem como a realizar uma autoavaliação e aprender com os próprios erros.
6.2.8 Recurso digital 6: A lei da gravitação universal no espaço
Este recurso contém uma infografia ou slide, presente no ANEXO I, que ilustra como os planetas orbitam e a sua relação com a lei de gravitação universal. Os alunos podem ampliar a imagem para ver melhor todos os detalhes e ler o texto.
O slide é o recurso ideal para trabalhar em grupos pequenos, fazendo perguntas aos alunos sobre as conclusões que podem tirar das imagens. Primeiro, os grupos devem ter um tempo para analisar o slide. Depois estas imagens podem ser projetadas na parede para que os alunos possam explicar as diferentes partes do slide.
6.3 Elaborar
6.3.1 Atividade em aula: Gincana de física
Esta atividade é representada em formato digital (Recurso digital 7, Anexo II) para que os alunos saibam que é dirigida a eles e que devem realizá-la. É uma combinação entre trabalho em grupo e individual, em que o professor atua como um guia e facilitador para o uso dos recursos.
Neste caso, a atividade se divide em três partes que podem ser realizadas no pátio. A primeira consiste em explicar a lei da ação e reação com um jogo que demonstra a terceira lei de Newton.
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A segunda atividade é o jogo da corda que ajuda a trabalhar o conceito de tensão, porque antes de começá-lo devemos nos certificar que os alunos dominem os conceitos de força e tensão.
Por último, jogamos frisbee, que permite estudar o efeito da força da gravidade e a resistência do ar. Antes de lançar o disco, podemos propor uma pequena demonstração da resistência do ar.
Deixamos o frisbee cair de forma plana ou inclinada, de modo que seja possível observar que ao cair inclinado ele cairá mais rápido devido à menor superfície exposta à resistência do ar.
6.4 Avaliar
6.4.1 Recurso digital 8: Avaliação de Forças e movimento: as leis de Newton
A avaliação faz parte do processo de aprendizagem e deve ser entendida desta forma pelos alunos.
Os resultados da avaliação ajudam os professores a melhorar as metodologias de ensino e responder de forma individualizada a cada um dos alunos, de acordo com as suas necessidades.
A prova com dez perguntas é uma ferramenta de autoavaliação para os alunos e aponta as suas dificuldades dentro de um contexto seguro e não competitivo. As perguntas estão divididas em três níveis de processos cognitivos. Em cada nível, há perguntas relativas ao conjunto dos recursos que fazem parte desta unidade didática.
6.4.2. Recurso digital 9: Resumo de Forças e movimento: as leis de Newton
O resumo reúne as ideias desta unidade didática representadas em um vídeo de animação. Serve para ajudar os alunos a verificar se apreenderam de fato o conteúdo que obrigatoriamente deveriam ter fixado. É recomendável lembrar aos alunos que, caso haja algo que não tenham compreendido ou fixado, poderão revê-lo nos recursos digitais.
6.4.3 Atividade em aula: A reflexão sobre o conteúdo visto
Com o objetivo de estimular os processos de metacognição (o conhecimento que temos sobre os nossos próprios processos cognitivos ou sobre o nosso processo de aprendizagem), os alunos
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O que aprendi sobre este tema?
O que achei mais interessante?
Sobre o que gostaria de aprender mais?
Para que posso utilizar este conhecimento na minha vida diária?
Achei interessante o trabalho dos cientistas que estudam este tema?
As respostas podem ser reunidas em uma pasta individual que cada aluno desenvolve durante o estudo deste tema, reunindo as suas anotações e comentários sobre as atividades de análise e experiências.
7. CONCEITOS-CHAVE DA UNIDADE FORÇAS DE CONTATO
São as resultantes da interação de dois corpos, com contato físico entre eles.
ATRITO
É a resistência que uma superfície oferece quando um corpo desliza sobre ela. É uma força na direção oposta ao movimento de um corpo.
TENSÃO
É a força exercida ao puxar um corpo para movê-lo. Por exemplo, o boi puxando um carro.
FORÇA NORMAL
É a força que um corpo exerce sobre outro corpo em repouso.
RESISTÊNCIA
É uma força exercida por fluidos, como o ar e a água, contra os objetos que se movem no seu interior. Opõe-se ao seu movimento, como a fricção ou o atrito.
FORÇA APLICADA
É a força exercida sobre um corpo, como chutar uma bola ou pressionar o teclado.
REPOUSO
É o estado de um corpo que não muda de posição no espaço durante um determinado período de tempo.
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8. UNIDADES RELACIONADAS
Esta unidade está relacionada às seguintes unidades:
A terra no universo.
9. CALENDÁRIO
É importante que o professor revise e adapte a ordem de aprendizagem para:
O calendário letivo.
As necessidades e habilidades dos alunos.
O currículo oficial.
A seguir é apresentado um exemplo de proposta de programação, que pode servir como base no caso da utilização de todos os recursos e realização de todas as atividades da unidade:
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PROGRAMAÇÃO DIDÁTICASequência Conteúdo Tipo de atividade Tempo
Analisar e
motivar Introdução ao tema
Atividades em
aula Aquecimento
30’
Recurso digital 1 A introdução
Analisar e experimentar
Definição de força
Atividades em
aula A preparação para o trabalho individual
50’
Recurso digital 2 O que são forças?
Tipos de força
Recurso digital 3 As forças e os seus efeitos
Atividade em 50’
aula
Vamos fazer uma experiência com as forças a distância!
O movimento e as leis de Newton
Recurso digital 4 O movimento e as leis de Newton Atividades em 70’
aula
Um, dois, três! Quem é o mais rápido da turma?
A força gravitacional
Recurso digital 5 A força da gravidade:
massa e peso 50’
Recurso digital 6 A lei da gravitação
universal no espaço 50’
Elaborar Aplicação do
conhecimento Atividades em
aula Gincana de física 75’
FORÇAS E MOVIMENTO: AS LEIS DE NEWTON
Avaliar Autoavaliação e reflexão
Recurso digital 8 A avaliação
40’
Recurso digital 9 Resumo Atividades em
aula A reflexão sobre o conteúdo visto
10. BIBLIOGRAFIA
Wilson, J.D. y Buffa, A.J. (2003). Física. Prentice Hall Mexico. México. ISBN 9789702604259.
Livro de física com explicações e exemplos de problemas com explicações.
Novelli, L. (2011). Newton y la manzana de la gravedad. S.A. Editex. ISBN 9788497719544.
Livro em que Newton narra em primeira pessoa as suas experiências, a sua vida e as suas descobertas, com desenhos e toques de humor para aproximá-lo dos leitores jovens.
Meani, A. (2002). El gran libro de los experimentos. San Pablo. ISBN 9788428522663.
Livro com experiências simples com ar, água, luz, movimento de corpos, magnetismo, entre outros.
Conteúdo didático criado e desenvolvido para a Fundación ProFuturo pela Elesapiens Learning & Fun (www.elesapiens.com) com a colaboração do Departamento
de Didática das Ciências Sociais e Experimentais da Universidade de Córdoba, em particular com a colaboração dos professores: Prof. Manuel Mora Márquez, Jorge Alcántara Manzanares, José Carlos Arrebola Haro, Mónica Calderón Santiago, Silvia Medina Quintana, José Antonio López Fernández, Mª Pilar Gema Rodríguez Ortega,
Sebastián Rubio García, e Jerónimo Torres Porras.
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11. ANEXO I: A lei da gravitação universalFORÇAS E MOVIMENTO: AS LEIS DE NEWTON
12. ANEXO II: Gincana de físicaGincana de física
ATIVIDADE 1
ATIVIDADE
Gincana de física
Gincana de física ATIVIDADE 2
A terceira lei de Newton diz que se empurrarmos a parede, ela também nos empurrará com a mesma força. Vamos verificar isso!
DESENVOLVIMENTO
Um skate, uma cadeira com rodinhas ou até uma tábua com rodas.
Uma parede.
Uma fita métrica.
Prepare a fita métrica esticada no chão da parede até onde ela alcançar.
Primeiro, sente-se no skate encostado na parede e
Observe na fita métrica quantos metros você percorreu e compare o seu resultado com o dos seus colegas. Para cada unidade de distância percorrida (metros ou centímetros), você recebe um ponto. Quem venceu?
ATIVIDADE 1 Açao e reaçao
MATERIAIS
Gincana de física
ATIVIDADE 3
Vamos somar forças de tensão para desequilibrar as da equipe adversária.
DESENVOLVIMENTO
Uma corda.
Um espaço sem obstáculos.
Faça um risco no chão para delimitar o campo de cada equipe. Agora cada equipe deve ficar de um lado do risco, mantendo uma distância de 2 metros.
Ambas as equipes seguram a corda e quando o professor der o sinal, começarão a puxar a corda tentando fazer com que a equipe adversária cruze o risco no chão e invada o seu campo.
Vence o grupo que conseguir.
ATIVIDADE 2 Cabo de guerra
MATERIAIS
Gincana de física ATIVIDADE 4
Tudo cai por conta do efeito da gravidade, mas a forma dos objetos faz com que se comportem de maneira diferente.
Pesquisaremos a resistência do ar.
DESENVOLVIMENTO
Um frisbee ou um objeto similar de plástico (pode ser um chapéu leve).
Uma cesta.
Marque no chão um ponto específico de onde será feito o lançamento do frisbee. O objetivo é fazer com que ele caia dentro da cesta.
Posicione a cesta a 5 metros desse ponto de lançamento.
