ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA DE VELAS Ano Letivo 2011/2012 Planificação Anual da Disciplina de Física 12º Ano de escolaridade Curso Científico – Humanístico de Ciência e Tecnologia Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 Finalidades da disciplina de Física As finalidades do ensino da disciplina de Física destina-se a cursos para prosseguimento de estudos ao nível superior (de caráter universitário ou politénico). Por isso pretende-se com esta disciplina: Contribuir para a cultura do aluno, proporcionando-lhe uma melhor compreensão do mundo, o que o ajudará, ao longo da vida, na tomada de decisões de modo fundamentado; Promover o interesse pelo conhecimento Científico e tecnológico, cuja importância na sociedade atual é indiscutível; Permitir ao aluno uma escolha mais informada da área científica para prosseguimento dos seus estudos; Oferecer um conjunto de conhecimentos científicos apropriado ao prosseguimento de estudos de nível superior. Objetivos gerais de aprendizagem e competências A disciplina de Física permitirá aos alunos não só consolidar e ampliar conhecimentos em algumas áreas da física, mas também contribuir para desenvolver capacidades e atitudes nos jovens. Por isso definem-se como objetivos gerais desta disciplina: Promover o conhecimento de conceitos, leis e teorias físicas e sua aplicação na explicação de fenómenos naturais e de dispositivos tecnológicos; Realçar as relações entre ciência e tecnologia e a sua importância; Desenvolver capacidades de observação, experimentação, avaliação, abstração e generalização; Desenvolver o raciocínio, o espírito crítico e a capacidade de resolver problemas; Desenvolver a imaginação e a criatividade na elaboração de trabalhos relacionados com ciência; Desenvolver hábitos de trabalho orientados por métodos científicos; Realçar a natureza do conhecimento científico, a forma como ele é construído e validado, distinguindo-o de outros tipos de conhecimento; Realçar o papel da física no desenvolvimento das sociedades e na qualidade de vida das populações, tendo também em conta preocupações éticas, já que esse desenvolvimento pode vir acompanhado de aspetos negativos (produção, impatos ambientais nocivos, etc.); Contribuir, ao lado das outras disciplinas do ensino secundário, para uma educação para a cidadania. Competências a desenvolver pelos alunos através da preparação, realização e avaliação de atividades práticas Página 2 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 A – Competências do tipo cognitivo Identificar o referencial teórico no qual se baseia o método utilizado num trabalho laboratorial; Formular hipóteses sobre um fenómeno suscetível de ser observado em laboratório; Conceber um procedimento experimental capaz de validar uma dada hipótese ou estabelecer relações entre variáveis; Prever a influência da alteração de um dado parâmetro no fenómeno em estudo; Avaliar a ordem de grandeza de um resultado; Reconhecer a existência de uma incerteza experimental associada a uma medição; Construir o modelo matemático que melhor traduza um fenómeno físico; Interrogar-se sobre a credibilidade de um resultado experimental confrontando-o com previsões do modelo teórico; Discutir a precisão de resultados experimentais; Discutir a exatidão de um resultado experimental face a um valor teórico tabelado; Extrapolar interpretações baseadas em resultados experimentais para outros fenómenos com o mesmo fundamento teórico. B – Competências do tipo processual Reconhecer material de laboratório e respeitar as regras para a sua utilização; Interpretar e seguir um protocolo; Construir uma montagem laboratorial a partir de um esquema ou de uma descrição; Recolher dados utilizando quer material de laboratório tradicional quer um sistema automático de aquisição de dados; Representar em tabela e graficamente um conjunto de medidas experimentais. Página 3 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 Previsão dos tempos lectivos Turma 12ºA Total de tempos letivos previstos 214 TEMPOS PARA GESTÃO DO PROFESSOR - +/-42 Apresentação 2 Dúvidas para as fichas de avaliação 12 Fichas de avaliação 12 Correção das fichas de avaliação 12 Atividades de final de período 9 Outros 11 DESENVOLVIMENTO PROGRAMÁTICO – +/-156 Componente de física Unidade 1 70 Unidade 2 46 Unidade 3 40 Nota: - A planificação está de acordo com o programa de Físico Química A homologado em 21 de novembro de 2004. - Os tempos letivos são de 45 minutos, sendo que as aulas de caráter prático – experimental são acrescidas de mais 45 minutos. - A calendarização efetuada poderá sofrer algumas alterações ao longo do ano letivo. Página 4 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 Unidade 1: Mecânica CalendarizaSubunidade Objetos de ensino Objetivos de aprendizagem Metodologia ção Nº de tempos • 1. Mecânica da paramétricas do • • - Deslocamento, velocidade média • Aceleração tangencial aceleração normal; raio mais do que uma curvatura dimensão Definir e representar geometricamente o vetor Obter as equações paramétricas do movimento • Reconhecer movimentos uniformes - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do conhecimento dos alunos e uniformemente variados a uma dimensão pela dependência temporal das equações e de - Segunda Lei de Newton (referencial fixo e referencial Interpretar o movimento a mais do que uma dimensão como a composição de movimentos a uma dimensão. e velocidade partícula em movimentos a cartesiano a partir da função t( r ) . partícula - Aceleração média e aceleração referencial posição num dado referencial. - Equação da trajectória 1.1- Cinemática e dinâmica da um conveniente a uma, duas ou três dimensões para a descrição de um dado movimento. - Referencial e vector posição - Equações movimento Escolher - Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. 2 paramétricas respetivamente em te t . - Resolver e corrigir exercícios utilizando o • Distinguir entre trajetória e gráficos de coordenadas em função do tempo. manual • Representar graficamente a trajetória a partir das respetivas equações paramétricas do ligado à partícula) setembro (4º e 5º semanas) 8 tempos movimento. - Movimento circular • Distinguir vetor deslocamento. • Reconhecer que o vetor posição depende do referencial adotado, mas que o vetor posição de vetor Página 5 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 deslocamento é independente do referencial adotado. • Interpretar a velocidade como a derivada temporal do vetor posição. • Calcular velocidades e velocidades médias. • Interpretar a aceleração como a derivada temporal do vetor velocidade. • Calcular acelerações e acelerações médias. • Reconhecer que a velocidade pode variar em módulo e em direção. • Associar a aceleração à velocidade. componente variação do tangencial da módulo da • Associar a componente normal da aceleração à variação da direção da velocidade. • Decompor o vetor aceleração nas suas componentes: tangencial e normal. • Calcular a aceleração tangencial e a aceleração normal e exprimir a aceleração em função dessas componentes. • Associar a maior ou menor concavidade num dado ponto de uma trajetória ao raio de curvatura nesse ponto. • Identificar um movimento como uniforme, se a aceleração tangencial for nula, e uniformemente variado, se o seu valor for constante. • Associar movimentos sem aceleração normal a Página 6 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 movimentos retilíneos e com aceleração normal a movimentos curvilíneos. • Construir o diagrama de forças que atuam num corpo e obter a respetiva resultante. • Exprimir a Segunda Lei de Newton num sistema de eixos cartesiano fixo. • Exprimir a Segunda Lei de Newton num sistema de eixos ligado à partícula através das componentes: normal e tangencial. • Identificar as componentes: tangencial e normal da aceleração e da força resultante em movimentos circulares. • Interpretar a aceleração angular como a derivada temporal da velocidade angular. • Relacionar as acelerações: tangencial e angular no movimento circular. • Concluir que um movimento com aceleração angular nula é uniforme. • Relacionar as grandezas características num movimento circular: velocidade, velocidade angular, período, frequência, aceleração angular, aceleração normal e centrípeta, força normal e centrípeta. 1.2- Movimentos sob a acção de - Condições iniciais do movimento e tipos de trajectória uma força resultante - constante coordenadas cartesianas) de movimentos sujeitos à acção de Equações paramétricas (em • Deduzir as equações paramétricas (em coordenadas cartesianas) de um movimento sujeito a uma força resultante constante a partir da Segunda Lei de Newton e das condições iniciais. - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do conhecimento dos alunos. - Demonstrar e deduzir expressões outubro (1º e 2º semana) Página 7 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 uma força resultante constante com direcção diferente da velocidade • inicial Reconhecer que o movimento de uma partícula sujeita a uma força resultante constante com direção diferente da velocidade inicial pode ser decomposto num movimento - Projécteis uniformemente variado na direção da força resultante e num movimento uniforme na 8 tempos matemáticas/fórmulas de Física - Demonstrar horizontais que e os verticais lançamentos são casos particulares de projécteis. - Resolver e corrigir exercícios do manual. direção perpendicular. • • Determinar analiticamente a equação da - Visualizar e interpretar trajectórias de trajetória de uma partícula sujeita a uma força projécteis resultante constante com direção diferente da velocidade inicial a partir das equações gráficos representativos dos seus movimentos em cada eixo, variações das paramétricas. componentes tangencial e normal com o tempo, bem como variações do raio de Identificar o movimento de um projétil como um caso particular de um movimento sob ação de uma força constante quando é desprezável a no programa “Modellus”, curvatura. resistência do ar. • Determinar características do movimento de um projétil a partir das suas equações paramétricas. - Forças aplicadas e forças de 1.3- Movimentos de corpos sujeitos a ligações ligação - Forças de atrito; atrito estático e cinético entre sólidos - Aplicações da Segunda Lei de Newton em corpos com ligações; considerações energéticas • Identificar forças de ligação como responsáveis por restrições ao movimento. • - Expor a teoria no quadro (com levantamento diagnóstico do conhecimento Distinguir as forças aplicadas das forças de ligação em sistemas simples. dos alunos). • Identificar forças de atrito como forças de ligação. - Aplicar os vectores sobre os corpos em estudo e analisar gráfica e analiticamente Reconhecer que as forças de atrito entre sólidos tendem a opor-se à tendência de os componentes escolhidos • - Física em ação deslizamento entre as superfícies em contacto. • Distinguir atrito cinético de atrito estático. outubro - Demonstrar e segundo os eixos (2º,3º e 4º semanas) 16 tempos deduzir expressões Página 8 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 • Analisar situações em que o sentido da força de atrito coincide ou não com o sentido do movimento do centro de massa do corpo e interpretá-las. • • Reconhecer que as forças de atrito entre sólidos dependem dos materiais em contacto matemáticas/fórmulas de Física - Resolver e corrigir exercícios do manual TL I.1 − Máquina de Atwood TL I.2 − Atrito estático e cinético mas não da área (aparente) das superfícies de contacto. - Planificar a actividade laboratorial TL I.1 Interpretar e aplicar as leis empíricas para as - Realizar a actividade laboratorial TL I.1 forças de atrito estático e cinético. • • Reconhecer que, em geral, o coeficiente de - atrito cinético é inferior ao estático. elaboração do relatório. Analisar movimentos de corpos sujeitos a ligações do ponto de vista energético e através da Segunda Lei de Newton. Analisar os resultados obtidos – - Planificar a actividade laboratorial TL I.2 - Realizar a actividade laboratorial TL I.2 - Analisar os resultados obtidos – elaboração do relatório. - Lei de Hooke e equação do movimento harmónico simples • pela frequência. - Características de um oscilador 2. Movimentos oscilatórios harmónico simples: período, frequência e frequência angular; elongação e amplitude - Velocidade e aceleração de um oscilador harmónico simples - Energia de um oscilador harmónico simples Reconhecer a periodicidade em movimentos oscilatórios e caracterizá-la pelo período ou • Identificar um movimento harmónico simples (MHS) com o movimento oscilatório de um corpo sujeito a uma força elástica. • • - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do conhecimento do aluno. - Aplicar os vectores sobre os corpos em Descrever o comportamento da força elástica estudo e analisar gráfica e analiticamente os componentes segundo os eixos através da Lei de Hooke. escolhidos Reconhecer a expressão x =Asin(ωt + φ) como solução da equação fundamental da dinâmica - Demonstrar e deduzir expressões outubro (4º semana) novembro Página 9 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 Movimento amortecido harmónico para o MHS e interpretar o seu significado. • - Física em ação Relacionar a frequência angular com a constante elástica e com a massa do oscilador no MHS. • • • Distinguir um parâmetro intrínseco do oscilador (frequência angular) das grandezas • - a aceleração por derivação da velocidade. elaboração do relatório. Analisar os resultados obtidos – Relacionar a fase na origem com a posição e a - Esclarecimento de dúvidas Interpretar gráficos de elongação, velocidade e - Ficha de avaliação de conhecimentos de aceleração em função do tempo. competências escrita. Determinar velocidades e acelerações no Interpretar a variação da energia potencial e da energia cinética de um MHS com o tempo e Analisar o movimento harmónico simples com base na conservação da energia mecânica. • - Planificar a actividade laboratorial TL I.3 Obter a velocidade por derivação da posição e com a elongação. • 8 tempos TL 1.3 − Pêndulo gravítico - Realizar a actividade laboratorial TL I.3 movimento harmónico simples. • - Resolver e corrigir exercícios do manual que dependem das condições iniciais do movimento (amplitude e fase inicial). velocidade iniciais do oscilador. • (1º e 2º semanas) matemáticas/fórmulas de Física Reconhecer que a amplitude dos osciladores - Entrega e correcção da ficha de avaliação. - Reavaliação de competências não adquiridas ou não apreendidas pelo aluno com apresentação oral ou resolução no quadro de exercícios não resolvidos ou mal resolvidos na ficha de avaliação. reais diminui com o tempo, ou seja, estão sujeitos a amortecimento. • Reconhecer que o pêndulo gravítico, para pequenas oscilações, é um exemplo de MHS. • Relacionar o período de oscilação de um pêndulo gravítico com o seu comprimento e Página 10 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 com a aceleração da gravidade. • Identificar o limite de aplicabilidade do modelo da partícula. • Distinguir, em sistemas discretos de partículas, aqueles que mantêm as suas posições relativas (corpos rígidos). • - Sistemas de partículas e corpo rígido partículas. • de massa - Momento linear de uma partícula • momento linear e de um sistema de partículas • de um sistema de partículas - Lei fundamental da dinâmica para um sistema de partículas • de e - Lei de conservação de momento linear - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do conhecimento dos alunos novembro - Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. (3º e 4º semanas) 10 tempos Determinar experimentalmente o centro de - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual. massa de placas. TL I.4 − Colisões Identificar o centro de massa de um corpo rígido em objectos com formas geométricas de elevada simetria. - Centro de massa - Velocidade e aceleração do centro 3. Centro massa Definir centro de massa de um sistema de Determinar analiticamente o centro de massa de um sistema de partículas. Caracterizar a aceleração e velocidade do centro de massa conhecida a sua posição em função do tempo. - Colisões elásticas e inelásticas; coeficiente de restituição • Calcular o momento linear de uma partícula e de um sistema de partículas. - Física em ação • Relacionar a resultante das forças sobre um - Planificar a actividade laboratorial TL I.4 - Realizar a actividade laboratorial TL I.4 - Analisar os resultados elaboração do relatório. obtidos – sistema de partículas com a derivada temporal do momento linear do sistema (Segunda Lei de Newton para um sistema de partículas). • Concluir que o momento linear de um sistema de partículas se mantém constante quando a resultante das forças exteriores for nula. • Explicar situações do dia-a-dia com base na Página 11 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 Lei da conservação do momento linear. • Classificar as colisões em elásticas, inelásticas e perfeitamente inelásticas, atendendo à variação da energia cinética na colisão. 4.Mecânica de fluidos 4.1. Hidrostática • Interpretar e aplicar o conceito de coeficiente de restituição. • Identificar e caracterizar fluidos. • Interpretar e aplicar os conceitos de massa volúmica e densidade relativa. • Reconhecer que num fluido incompressível a massa volúmica é constante. • Interpretar e aplicar o conceito de pressão. • Identificar unidades de pressão. - Noção de fluido • Distinguir pressão média de força de pressão. - Massa volúmica, densidade relativa, pressão e força de pressão • Reconhecer que a pressão num fluido depende da profundidade. - Lei fundamental da hidrostática - Lei de Pascal • Caracterizar a força de pressão exercida sobre uma superfície colocada no interior de um - Impulsão e Lei de Arquimedes - Equilíbrio de corpos flutuantes • Caracterizar o equilíbrio hidrostático. - Física em ação • Enunciar e interpretar a Lei fundamental da hidrostática. • Utilizar e explicar o funcionamento de líquido em equilíbrio. novembro - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do conhecimento dos alunos (4º e 5º semanas) - 8 tempos Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual. - Dedução da Lei fundamental da hidrostática para um líquido homogéneo, em equilíbrio. medidores de pressão como os manómetros e os barómetros. • Interpretar e aplicar a Lei de Pascal. • Interpretar o funcionamento de uma prensa hidráulica. Página 12 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 • Definir impulsão exercida sobre um corpo imerso num fluido. • Interpretar e aplicar a Lei de Arquimedes. • Identificar as condições de equilíbrio estático de um corpo flutuante. - Movimento dos fluidos em • Identificar regime estacionário como aquele 4.2. regime estacionário em que o vetor velocidade do fluido em cada Hidrodinâmica - Conservação da massa e equação da continuidade ponto é constante ao longo do tempo. • - Conservação de energia mecânica e equação de Bernoulli - Força de resistência em fluidos; coeficiente de viscosidade de um • líquido • - Esclarecimento de dúvidas. - Ficha de avaliação de conhecimentos de Identificar linha de corrente que passa num competências escrita. ponto com a trajetória de uma partícula do fluido que passa nesse ponto. - Entrega e correcção da ficha de avaliação. Reconhecer que duas linhas de corrente não se cruzam em nenhum ponto. - Reavaliação de competências não de um campo de velocidades. adquiridas ou não apreendidas pelo aluno com apresentação oral ou resolução no • Interpretar o significado de caudal. quadro de exercícios não resolvidos ou mal • Interpretar e continuidade. • Interpretar a equação de Bernoulli. • - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do conhecimento Explicar situações do dia-a-dia com base na dos alunos. - Física em ação Identificar as linhas de corrente como as linhas aplicar a equação de resolvidos na ficha de avaliação. dezembro (1º, 2º e 3º semana) 8 tempos equação de Bernoulli. • Interpretar a dependência da força de resistência com a velocidade de um corpo no - Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. seio de um fluido. • Reconhecer a existência de maior ou menor viscosidade num fluido. - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual. - Explorar exemplos do dia-a-dia em que seja notória a força de resistência em Página 13 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 fluidos. -Introduzir o conceito de viscosidade, dando exemplos que evidenciem que a força de resistência também depende da viscosidade. TL I.5 − Coeficiente de viscosidade de um líquido. - Planificar a actividade laboratorial TL I.5 - Realizar a actividade laboratorial TL I.5 - Analisar os resultados elaboração do relatório. 5. Gravitação obtidos – - Leis de Kepler • Enunciar e interpretar as Leis de Kepler. - - Lei de Newton da gravitação universal • Interpretar e aplicar a Lei de Newton da gravitação universal. levantamento diagnóstico do conhecimento dos alunos. - Constante de gravitação universal • Reconhecer que os dados de Kepler, por si só, e experiência de Cavendish - Campo gravítico - Força gravítica imponderabilidade e não permitem obter um valor para a constante de gravitação universal. peso; - Energia do campo gravítico - Velocidade orbital; velocidade de • Explicar a experiência de Cavendish. • Caracterizar o campo gravítico e indicar a respectiva unidade SI. • escape - Física em ação Traçar linhas de campo gravítico para uma - Expor a Demonstrar teoria e no quadro deduzir com expressões matemáticas/fórmulas de Física. - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual. - Exploração de PowerPoint sobre a Leis janeiro (1º e 2º semanas) 8 tempos de Kepler. massa pontual. • Representar o módulo do campo gravítico, função G(r) , para uma só massa pontual. • Reconhecer que o campo gravítico numa pequena zona à superfície da Terra se pode Página 14 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 considerar uniforme. • Distinguir peso de um corpo e força gravítica à superfície terrestre. • Explicar situações de imponderabilidade. • Indicar e aplicar a expressão da energia potencial gravítica. • Obter a expressão da velocidade de escape a partir da conservação da energia mecânica. • Aplicar a Lei da conservação da energia e a Segunda Lei de Newton ao movimento de satélites. Unidade II – Eletricidade e magnetismo Subunidade Objetos de ensino Objetivos de aprendizagem Calendarização Metodologia Nº de tempos 1. Campo e potencial elétrico - Carga elétrica e sua conservação • -Reconhecer que a carga elétrica se conserva. - Expor a teoria no quadro com - Condutores e isoladores - Eletrização por contacto e por • Distinguir materiais condutores de isoladores. • Explicar a eletrização por contacto e por levantamento diagnóstico conhecimento dos alunos influência - Polarização de um isolador • Definir dipolo elétrico. - Interações entre cargas e Lei de • Explicar a formação de dipolos elétricos em materiais isoladores. Coulomb; permitividade do vazio - Semelhança das leis de Coulomb e da gravitação de Newton - Campo elétrico influência. • Reconhecer os fatores de que depende a força entre duas cargas. do - Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual. janeiro (2º e 3º semanas) 10 tempos -Observação de “espectros” de campos Página 15 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 Condutor eletrostático em equilíbrio • Enunciar e aplicar a Lei de Coulomb. • Reconhecer a mesma dependência das forças - Campo elétrico no interior e à superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático - Poder das pontas eléctricos. eletrostática e gravitacional com o inverso do quadrado da distância. • - Física em ação - Utilizar simulações computacionais para obter linhas de campo eléctrico. Identificar a permitividade do vazio na expressão da Lei de Coulomb e reconhecer que o seu valor é obtido por via experimental. • Definir campo elétrico a partir da força de Coulomb e da carga elétrica e indicar a respetiva unidade SI. • Interpretar e aplicar a expressão do campo elétrico criado por uma carga pontual. • Representar graficamente o módulo do campo elétrico num ponto, criado por uma carga pontual, em função da distância à carga. • Reconhecer que o campo elétrico num ponto resulta da contribuição das várias cargas presentes. • Determinar o campo elétrico resultante da contribuição de várias cargas pontuais. • Identificar um campo elétrico uniforme. • Indicar como se pode produzir experimentalmente um campo elétrico uniforme. • Prever o comportamento de um dipolo elétrico num campo elétrico uniforme. • Descrever Millikan. • Associar equilíbrio eletrostático à ausência de e interpretar a experiência de Página 16 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 movimentos orientados de cargas. • Caracterizar a distribuição de cargas num condutor em equilíbrio eletrostático. • Caracterizar o campo elétrico no interior e na superfície exterior de um condutor carregado em equilíbrio eletrostático. • Associar um campo elétrico mais intenso à superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático a uma maior distribuição de carga por unidade de área. 1.2. Energia e potencial elétrico • Explicar o “efeito das pontas”. - Energia no campo elétrico - Potencial elétrico • Reconhecer que conservativas. - Superfícies equipotenciais • Reconhecer que o potencial é uma função escalar conhecimento dos alunos. que permite caracterizar os campos vetoriais conservativos em cada ponto. - Demonstrar e deduzir expressões - Energia elétrica condensador - Física em ação armazenada: as forças elétricas são • Indicar e aplicar a expressão da energia potencial eletrostática de duas cargas pontuais. • Definir e aplicar a expressão do potencial elétrico criado por uma carga pontual. • Reconhecer que o potencial elétrico num ponto resulta da contribuição das várias cargas presentes. • Determinar o potencial elétrico resultante da contribuição de várias cargas pontuais. • Relacionar o trabalho realizado por forças do campo entre dois pontos quaisquer com a diferença de potencial entre esses pontos. - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do matemáticas/fórmulas de Física. - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual. - Utilizar simulações computacionais para obter superfícies equipotenciais e linhas de campo. janeiro (3º e 4º semanas) fevereiro TL II.1 − Campo elétrico e superfícies equipotenciais TL II.2 − Condensador plano (1º semana) 10 tempos Página 17 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 • Estabelecer a relação entre o eletrão-volt e o Joule. • Definir superfícies equipotenciais e caracterizar a direção e o sentido do campo relativamente a essas superfícies. • - Planificar a actividade laboratorial TL II.1 Reconhecer que as superfícies equipotenciais - Realizar a actividade laboratorial TL II.1 fornecem a mesma informação que as linhas de campo quanto à caracterização do campo numa - Analisar os resultados obtidos – certa região do espaço. elaboração do relatório. • Relacionar o campo elétrico e o potencial elétrico, no caso do campo uniforme. • Descrever movimentos de cargas elétricas num campo elétrico uniforme. - Planificar a actividade laboratorial TL II.2 - Realizar a actividade laboratorial TL • Identificar o condensador como um dispositivo que armazena energia. II.2 • Definir capacidade de um condensador e indicar - Analisar os resultados obtidos – elaboração do relatório. a unidade SI. • Identificar os fatores de que depende a capacidade de um condensador plano e a energia nele armazenada. 2. Circuitos elétricos 2.1 Corrente elétrica - Mecanismo de produção de corrente elétrica - Intensidade de • Identificar aplicações dos condensadores no diaa-dia. • Interpretar corrente elétrica como um movimento orientado de cargas. corrente e • diferença de potencial - Resistência de um condutor e resistividade a Concluir que só há corrente elétrica num circuito quando nos seus terminais existir uma diferença de potencial. • Explicar o mecanismo da corrente elétrica em - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico conhecimento dos alunos do - Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. fevereiro (1º e 2º - Lei de Ohm Página 18 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 - Física em ação. condutores metálicos, distinguindo velocidade de arrastamento dos eletrões da velocidade de - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual. propagação do sinal (campo elétrico) ao longo do condutor. - • Distinguir alternada. • Definir intensidade de corrente em regime estacionário, diferença de potencial e resistência corrente contínua de corrente de um condutor. • Interpretar e aplicar a Lei de Ohm. • Indicar as características de que depende a Pesquisa documental sobre semanas) 4tempos o comportamento de materiais com resistência variável cuja aplicação na indústria eletrónica é cada vez maior. TL II.3 − construção e calibração de um termómetro de fio de cobre - Planificar a actividade laboratorial TL II.3 resistência de um condutor. • Distinguir resistência de resistividade. - Realizar a actividade laboratorial TL • Reconhecer a dependência da resistividade da maioria dos condutores com a temperatura. II.3 - Analisar os resultados obtidos – elaboração do relatório. - Esclarecimento de dúvidas - Ficha de avaliação de conhecimentos de competências escrita. - Entrega e correcção da ficha de avaliação. - Reavaliação de competências não adquiridas ou não apreendidas pelo aluno com apresentação oral ou resolução no quadro de exercícios não resolvidos ou Página 19 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 mal resolvidos na ficha de avaliação. 2.2. Trocas de energia num circuito elétrico - Lei de Joule • Associar o gerador a um elemento do circuito que transfere energia para o circuito. - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do - Força eletromotriz e potência de • Associar o recetor a um elemento do circuito para onde é transferida energia. conhecimento dos alunos • Explicar o efeito de Joule com base em considerações energéticas. um gerador - Resistência interna de um gerador e potência útil de um gerador - Diferença de potencial nos • Aplicar a Lei de Joule. • Interpretar o significado de força eletromotriz de um gerador. • Definir potência de um gerador. • Reconhecer a existência de resistência interna terminais de um gerador - Força contraelectromotriz de um recetor num gerador e determinar a potência que ele pode disponibilizar para o circuito. - Resistência interna de um recetor • e potência útil de um recetor - Diferença de potencial terminais de um recetor nos - Física em ação • Determinar a diferença terminais de um gerador. Interpretar o de potencial significado de - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual TL II.4 − Característica de um gerador e de um recetor fevereiro (2º e 3º semanas) 4 tempos - Planificar a actividade laboratorial TL II.4 nos força contraelectromotriz de um recetor. • - Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. - Realizar a actividade laboratorial TL II.4 - Analisar os resultados obtidos – Reconhecer a existência de resistência interna elaboração do relatório. num recetor e concluir que a potência transferida para o recetor é superior àquela que ele pode disponibilizar. • Determinar a diferença de potencial nos terminais de um recetor. 2.3. Equações dos circuitos - Circuito simples com gerador e recetor − Lei de Ohm generalizada • Aplicar a Lei de Ohm generalizada a um circuito simples com gerador e recetor. - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do elétricos - Associação de resistências - Carga e descarga de um circuito • Determinar resistências equivalentes. conhecimento dos alunos • Identificar as curvas características de carga e Página 20 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 RC - Física em ação descarga de um circuito RC. - Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. fevereiro (3º, 4º e 5º - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual semanas) 8 tempos TL II.5 − Construção de um relógio logarítmico - Planificar a actividade laboratorial TL II.5 - Realizar a actividade laboratorial TL II.5 - Analisar os resultados obtidos – elaboração do relatório. • 3. Ação de campos - Origens do campo magnético -Espectros de campos magnéticos magnéticos sobre cargas em produzidos por correntes e ímanes - Ação de campos magnéticos sobre movimento e correntes cargas em movimento - Ação simultânea de campos • magnéticos e elétricos sobre cargas • Reconhecer a ação de um campo magnético sobre cargas em movimento. • Caracterizar a força magnética que atua sobre em movimento - Espectrómetro de massa e ciclotrão - Experiência de Thomson e relação e/m do eletrão - Ação de campos magnéticos sobre Representar as linhas de campo magnético criadas por um íman em barra ou por uma - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do corrente elétrica que atravessa um fio retilíneo longo, uma espira ou um solenoide. conhecimento dos alunos Caracterizar a direção e o sentido do campo magnético a partir das linhas de campo. uma carga elétrica móvel num campo magnético uniforme. • Reconhecer que a força magnética que atua sobre uma carga elétrica, ao contrário da força elétrica, - Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual março (1º, 2º e 3º semanas) - Esclarecimento de dúvidas 10 tempos - Ficha de avaliação de conhecimentos de competências escrita. Página 21 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 correntes elétricas - Campo magnético terrestre depende do movimento dessa carga. • - Física em ação Concluir que a energia de uma partícula não é - Entrega e correcção da ficha de avaliação. alterada pela atuação da força magnética. • Justificar os tipos de movimentos de uma carga elétrica móvel num campo magnético uniforme. • Reconhecer a ação combinada de um campo elétrico e magnético sobre uma carga elétrica móvel. • quadro de exercícios não resolvidos ou mal resolvidos na ficha de avaliação. - elétrica móvel sob a ação conjunta de um campo elétrico uniforme e um campo magnético magnético nas vizinhanças de uma corrente eléctrica que percorre um uniforme condutor filiforme longo, uma espira circular e um solenóide. através da Lei de Lorentz Interpretar o funcionamento do ciclotrão e do espectrómetro de massa. • adquiridas ou não apreendidas pelo aluno com apresentação oral ou resolução no Caracterizar a força que atua sobre uma carga F = qE + qv × B . • - Reavaliação de competências não Observar “espectros” do campo - Pesquisa documental sobre o campo magnético terrestre. Reconhecer a importância histórica da experiência de Thomson e fundamentar a determinação da razão e/m do eletrão. • Reconhecer a ação de campos magnéticos sobre correntes elétricas. • Caracterizar a força magnética que atua sobre uma corrente elétrica imersa num campo magnético uniforme. • Identificar características do campo magnético terrestre e a sua origem. Página 22 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 Unidade III – Física Moderna Calendarizaçã Subunidade Objetos de ensino Objetivos de aprendizagem Metodologia o Nº de tempos - Referenciais de inércia e referenciais acelerados - Validade das Leis de Newton - Transformação de Galileu 1. Relatividade 1.1. Relativida de galileana - Invariância e relatividade de uma grandeza física • Definir referencial de inércia, ou inercial, como aquele em que se verifica a Lei da inércia. • Distinguir referencial inercial de referencial não inercial. • Reconhecer que as Leis da mecânica newtoniana só são válidas nos referenciais de inércia. • Identificar em que condições um referencial ligado à Terra pode ser considerado inercial. • Reconhecer que a descrição de um movimento conhecimento dos alunos - Demonstrar e deduzir expressões matemáticas/fórmulas de Física. depende do referencial. • - Invariância das Leis da mecânica: Princípio da Relatividade de Galileu - Física em ação - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do • Identificar as condições iniciais de um movimento num referencial ligado à Terra e num referencial que se move com velocidade o manual. constante em relação a ele e escrever as respetivas equações paramétricas. excertos do Diálogo de Galileu Galilei. Reconhecer que as equações paramétricas de um - Visualizar trajectórias de corpos ligados a referenciais inerciais distintos movimento têm a mesma forma em diferentes referenciais de inércia. • - Resolver e corrigir exercícios utilizando março (3º e 4º semana) - Análise de documentos sobre 6 tempos utilizando simulações. Reconhecer que a formada trajetória de um movimento depende do referencial de inércia onde é feita a sua descrição. • Indicar e interpretar a expressão da Transformação de Galileu. Página 23 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 • Inferir a regra da adição de velocidades a partir da Transformação de Galileu. • Interpretar o invariante. • Reconhecer que as grandezas físicas massa, comprimento e tempo são invariantes no quadro conceito de grandeza física da mecânica newtoniana. • Enunciar o Princípio da Relatividade de Galileu. • Relacionar o Princípio da Relatividade de Galileu com a invariância das Leis da mecânica. • Relacionar o Princípio da Relatividade de Galileu com a indistinguibilidade entre repouso e movimento retilíneo e uniforme. • Relacionar o Princípio da Relatividade de Galileu com a inexistência de referenciais privilegiados e a equivalência dos vários observadores inerciais. • Distinguir entre conservação e invariância de uma grandeza física. - Origens da relatividade restrita - Postulados da relatividade restrita 1.2. Simultaneidade de acontecimentos, dilatação do tempo Relatividade e contração do espaço - Relação entre massa e energia einsteiniana - Origens da relatividade geral - Princípio da Equivalência - Física em ação • Reconhecer que o facto de as leis do eletromagnetismo não serem as mesmas em todos os referenciais de inércia esteve na origem da relatividade restrita. • Identificar a relatividade restrita como uma teoria que se deve aplicar a movimentos com velocidades elevadas (próximas da da luz). • Enunciar e interpretar relatividade restrita. os postulados da - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico do abril conhecimento dos alunos - Demonstrar e deduzir expressões (3º e 4º matemáticas/fórmulas de Física. semanas) - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual. 8 tempos - Pesquisa documental sobre as Página 24 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 • Reconhecer o carácter relativo da noção de simultaneidade para observadores ligados a implicações da teoria da relatividade em cosmologia. referenciais que se movem com velocidades próximas da da luz. • Definir intervalo de tempo próprio. • Reconhecer o efeito de dilatação temporal e aplicar a respetiva expressão. • Definir comprimento próprio. • Reconhecer o efeito de contração espacial e aplicar a respetiva expressão. • Reconhecer que a teoria newtoniana é um caso particular da relatividade restrita no limite das baixas velocidades ( v <<c ). • Indicar evidências experimentais da relatividade restrita. • Indicar e interpretar a expressão que relaciona a massa e a energia. • Reconhecer a insuficiência da teoria da gravitação de Newton e o aparecimento da teoria da relatividade geral. • Reconhecer que as interações gravíticas são interpretadas, na relatividade geral, como uma deformação do espaço-tempo. • Indicar que a relatividade geral descreve fenómenos em referenciais acelerados. 2. - A quantização da energia de • Enunciar e Equivalência. • Reconhecer a insuficiência das teorias clássicas interpretar o Princípio da - Expor a teoria no quadro com maio Página 25 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 Introdução à física quântica na explicação da radiação do corpo negro. PlancK - A teoria dos fotões de Einstein • Associar o Postulado de Planck à emissão e - Dualidade onda-corpúsculo para a luz absorção de energia em quantidades discretas pelos constituintes de corpos a uma certa - Radiação ionizante temperatura. ionizante e não • Enunciar e aplicar a relação de Planck. • matéria: efeito fotoelétrico, efeito de Compton, produção e Indicar as teorias clássicas da luz e reconhecer o papel predominante da teoria ondulatória. • Indicar fenómenos que evidenciem propriedades • - Dualidade onda-corpúsculo para a matéria. Relação de De Broglie - Princípio de Incerteza e Mecânica • - Demonstrar e deduzir expressões 14 tempos o manual - Esclarecimento de dúvidas ondulatórias da luz. - Ficha de avaliação de conhecimentos Relacionar a insuficiência da teoria ondulatória de competências escrita. Associar a teoria dos fotões à natureza corpuscular da radiação eletromagnética, cuja energia é definida pela relação de Planck. • (1º, 2º e 3º semanas) - Resolver e corrigir exercícios utilizando da luz na explicação do efeito fotoelétrico com a formulação da teoria dos fotões de Einstein. Quântica - Física em ação do matemáticas/fórmulas de Física. - Interação da radiação com a aniquilação de pares - Raios X levantamento diagnóstico conhecimento dos alunos Associar o comportamento corpuscular da luz ao efeito fotoelétrico e o comportamento ondulatório a interferência. fenómenos de difração e • Interpretar a dualidade onda-partícula para a luz. • Reconhecer que a radiação interage com a - Entrega e correcção da ficha de avaliação. - Reavaliação de competências não adquiridas ou não apreendidas pelo aluno com apresentação oral ou resolução no quadro de exercícios não resolvidos ou mal resolvidos na ficha de avaliação. matéria, podendo ser mais ou menos absorvida por esta. • Definir radiação ionizante. • Distinguir radiação eletromagnética ionizante da não ionizante. • Indicar efeitos da interação da radiação não Página 26 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 ionizante com a matéria. • Caracterizar qualitativamente a interação da radiação com a matéria no efeito fotoelétrico, no efeito de Compton e na produção e aniquilação de pares de partículas. • Explicar o efeito fotoelétrico com base na teoria dos fotões de Einstein. • Interpretar e aplicar a expressão do efeito fotoelétrico. • Indicar aplicações fotoelétrico. • Indicar a importância dos efeitos da interação da radiação com a matéria na obtenção de imagens tecnológicas do efeito para diagnósticos na medicina. • Identificar os raios X como radiação ionizante. • Identificar que um mecanismo de produção de raios X se baseia no processo inverso do efeito fotoelétrico. • Indicar aplicações dos raios X. • Interpretar os espectros atómicos com base na emissão e absorção de fotões e reconhecer a contribuição de Bohr nesta interpretação. • Associar o comportamento ondulatório da matéria a fenómenos de difração e interferência. • Interpretar a dualidade onda-partícula para a matéria. • Indicar e interpretar a relação de De Broglie. • Reconhecer que a dualidade onda-partícula Página 27 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 fundamenta o Princípio de Incerteza. • Enunciar e interpretar o Princípio de Incerteza. • Reconhecer que foi o carácter dual da luz e da matéria que esteve na base da física quântica − a teoria física que descreve o comportamento da matéria à escala atómica e subatómica. - Energia de ligação nuclear e • estabilidade dos núcleos - Processos de estabilização dos 3. Núcleos atómicos e radioatividade inferior à soma das massas dos seus nucleões. núcleos: decaimento radioativo - Propriedades das emissões • radioativas (alfa, beta e gama) • - Lei do decaimento radioativo - Período de decaimento (tempo médio de vida) - Atividade de uma amostra radioativa - Fontes naturais e artificiais de radioatividade Efeitos radioatividade biológicos da - Dose de radiação absorvida e dose equivalente biológica - Detetores de radiação ionizante - Aplicações da radiação ionizante -Reações nucleares: fusão nuclear e cisão nuclear - Física em ação Reconhecer, através da equivalência entre massa e energia, que a massa total de um núcleo é • - Expor a teoria no quadro com levantamento diagnóstico conhecimento dos alunos do Associar a um núcleo uma dada energia de - Demonstrar e deduzir expressões ligação. matemáticas/fórmulas de Física. Reconhecer a existência de núcleos instáveis que se transformam espontaneamente e relacioná-la com a energia de ligação desses núcleos. - Resolver e corrigir exercícios utilizando o manual Associar a emissão de partículas alfa, beta ou de - Esclarecimento de dúvidas radiação gama a processos de decaimento radioativo. - Ficha de avaliação de conhecimentos • Reconhecer a existência de radiação ionizante do tipo eletromagnético e corpuscular. • Caracterizar os vários tipos de emissão radioativa, seja na forma de radiação ou de competências escrita. - Entrega e correcção da ficha de avaliação. corpuscular. - Reavaliação de competências não • Reconhecer a conservação da carga total e do número de nucleões numa reação nuclear. adquiridas ou não apreendidas pelo aluno com apresentação oral ou resolução no • Indicar e aplicar a lei exponencial de decaimento radioativo. quadro de exercícios não resolvidos ou • maio (4º semana) junho ( 1º e 2º semanas) 12 tempos mal resolvidos na ficha de avaliação. Definir tempo médio de vida de uma amostra radioativa e relacioná-la com a constante de Página 28 de 29 Planificação anual Física – 12ºano Ano letivo 2011/2012 decaimento. • Associar a atividade de uma amostra radioativa à rapidez de desintegração e indicar a unidade SI. • Definir dose de radiação absorvida e respetiva unidade SI. • Definir dose equivalente biológica e respetiva unidade SI. • Identificar fontes naturais e artificiais de radiação ionizante. • Indicar detetores de radiação ionizante. • Indicar efeitos da radiação ionizante nos seres vivos. • Avaliar as vantagens e desvantagens da utilização de radiação ionizante. • Descrever e interpretar o processo de fusão nuclear. • Descrever e interpretar o processo de cisão nuclear. • Referir vantagens e desvantagens das aplicações da energia nuclear. A professora da disciplina de Física, _________________________________ (Anabela Azevedo da Rosa) Página 29 de 29