Relatório da Subcomissão para estudo dos programas e das matrizes de competências para os exames do PISM/UFJF
As Ciências Naturais como a Física são corpos de conhecimentos que permitem construir uma compreensão racional da natureza e dos fenômenos naturais, expressa especialmente por meio de relações de causa e efeito entre grandezas.
Do ponto de vista instrumental, a educação científica no nível do Ensino Médio deve desenvolver a capacidade de aplicar conhecimentos e ferramentas de análise para a interpretação de fenômenos simples e a solução de problemas práticos no cotidiano, bem como de correlacionar conhecimentos e métodos próprios da Física e/ou de outros campos do conhecimento para analisar e interpretar fenômenos mais complexos. Na interpretação de fenômenos reais, devem ser enfatizadas a capacidade para formular modelos e para identificar os agentes físicos intervenientes e as escalas de tamanho apropriadas para descrevê-los.
Outros objetivos do ensino de Física comuns ao ensino das demais Ciências Naturais são os de (i) utilizar os recursos da lógica, da matemática e da estatística para a organização e a interpretação de informações, (ii) constituir uma cultura científico-tecnológica ao menos suficiente para acompanhar as rápidas transformações que se processam na vida prática, na vida profissional e na vida da sociedade e (iii) adquirir conhecimentos fundamentais para a participação do cidadão como sujeito das reivindicações, mobilizações e decisões coletivas na sociedade.
Nesse sentido, a Lei de Diretrizes e Bases da Educação Nacional (no 9394/1996) determina as diretrizes a serem seguidas pelos currículos do Ensino Médio e a Resolução no 03/98 da Câmara de Educação Básica do Conselho Nacional de Educação estabelece as áreas em que devem se agrupar os conteúdos curriculares desse nível de ensino, bem como as competências e habilidades gerais a serem desenvolvidas em cada área.
Os PCN-EM, editados em anexo à Resolução mencionada, explicitam os conhecimentos, as competências e habilidades a serem desenvolvidos no ensino de Física. As provas de Física do PISM devem avaliar fundamentalmente esses aspectos, respeitando cuidadosamente a maturidade cognitiva do estudante em cada série do Ensino Médio.
II. COMPETÊNCIAS E HABILIDADES A SEREM AVALIADAS
As provas do PISM terão o objetivo de avaliar as habilidades e competências conforme definidas no texto dos PCN-EM, a saber:
· Compreender enunciados que envolvam códigos e símbolos físicos. Compreender manuais de instalação e utilização de aparelhos.
· Utilizar e compreender tabelas, gráficos e relações matemáticas gráficas para a expressão do saber físico. Ser capaz de discriminar e traduzir as linguagens matemática e discursiva entre si.
· Expressar-se corretamente, utilizando a linguagem física adequada e elementos de sua representação simbólica. Apresentar de forma clara e objetiva o conhecimento apreendido, através de tal linguagem.
· Conhecer fontes de informações e formas de obter informações relevantes, sabendo interpretar notícias científicas.
· Elaborar sínteses ou esquemas estruturados dos temas físicos trabalhados.
· Desenvolver a capacidade de investigação física. Classificar, organizar sistematizar. Identificar regularidades. Observar, estimar ordens de grandeza, compreender o conceito de medir, fazer hipóteses, testar.
· Conhecer e utilizar conceitos físicos. Relacionar grandezas, quantificar, identificar parâmetros relevantes. Compreender e utilizar leis e teorias físicas.
· Compreender a Física presente no mundo vivencial e nos equipamentos e procedimentos tecnológicos. Descobrir o "como funciona" de aparelhos.
· Construir e investigar situações-problema, identificar a situação física, utilizar modelos físicos, generalizar de uma a outra situação, prever, avaliar, analisar previsões.
· Articular o conhecimento físico com conhecimentos de outras áreas do saber científico.
· Reconhecer a Física enquanto construção humana, aspectos de sua história e relações com o contexto cultural, social, político e econômico.
· Reconhecer o papel da Física no sistema produtivo, compreendendo a evolução dos meios tecnológicos e sua relação dinâmica com a evolução do conhecimento científico.
· Dimensionar a capacidade crescente do homem propiciada pela tecnologia.
· Estabelecer relações entre o conhecimento físico e outras formas de expressão da cultura humana.
· Ser capaz de emitir juízos de valor em relação a situações sociais que envolvam aspectos físicos e/ou tecnológicos relevantes.
Dentro da linha exposta acima, devem ser valorizados os conhecimentos matemáticos necessários à expressão das leis físicas e da medida das grandezas físicas, assim como a sua representação algébrica ou gráfica.
III. CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS E DESCRITORES DO QUADRO DE COMPETÊNCIAS E HABILIDADES
1. MOVIMENTO E EQUILÍBRIO
Vetores velocidade e aceleração. Movimentos retilíneos, uniforme e uniformemente variado. Movimento Circular uniforme. Cinemática vetorial. Movimentos sob a ação da gravidade. Movimento relativo.
Leis de Newton e aplicações: forças de atrito, lei de Hooke, resultante centrípeta.
Lei da Gravitação Universal, leis de Kepler.
Momento de uma força (torque). Equilíbrio do corpo rígido.
(1) Definir e utilizar as velocidades e acelerações médias e instantâneas .
(2) Descrever os movimentos retilíneos, uniforme e uniformemente variado.
(3) Utilizar a cinemática vetorial para descrever os movimentos retilíneos e curvilíneos.
(4) Descrever o movimento circular uniforme.
(5) Compor movimentos e determinar o vetor velocidade de uma partícula em dois referenciais inerciais.
(6) Aplicar as leis de Newton para interpretar fenômenos envolvendo equilíbrio e movimento de partículas.
(7) Diferenciar referenciais inerciais e não inerciais.
(8) Compor e decompor forças coplanares.
(9) Definir o peso de uma partícula e a aceleração da gravidade, g, e descrever qualitativamente as variações de g com a altitude e com a latitude.
(10) Utilizar as Leis de Kepler para descrever qualitativamente os movimentos de planetas e satélites.
(11) Definir torque e utilizá-lo na interpretação de fenômenos mecânicos simples.
(12) Descrever o equilíbrio do corpo rígido.
(13) Analisar qualitativamente a lei da gravitação universal
2. LEIS DE CONSERVAÇÃO DA ENERGIA E DO MOMENTO LINEAR
Trabalho de uma força, potência. Energia cinética. Teorema da energia cinética.
Forças conservativas e dissipativas. Trabalho de forças conservativas e energia potencial. Conservação da energia mecânica.
Momento linear (quantidade de movimento). Forças internas e externas. Teorema do impulso. Conservação do momento linear. Colisões unidimensionais.
(14) Definir analiticamente o trabalho de uma força constante e graficamente o trabalho de uma força variável.
(15) Utilizar trabalho e potência na interpretação de fenômenos mecânicos.
(16) Definir a energia cinética e relacioná-la com o trabalho da força resultante.
(17) Caracterizar forças conservativas e dissipativas e definir energia potencial em termos do trabalho das forças conservativas.
(18) Definir energia potencial, gravitacional e elástica.
(19) Utilizar a Lei da conservação da energia para descrever fenômenos mecânicos.
(20) Definir momento linear e impulso e relacioná-los.
(21) Distinguir forças internas e forças externas atuantes sobre um sistema.
(22) Utilizar a lei da conservação do momento linear para descrever fenômenos mecânicos unidimensionais.
(23) Descrever colisões em uma dimensão.
1. MECÂNICA: ROTAÇÕES E FLUIDOS
Dinâmica das rotações. Momento angular. Conservação do momento angular.
Densidade. Pressão. Variação da pressão num líquido em equilíbrio. Princípio de Pascal. Empuxo e Princípio de Arquimedes.
Vazão. Equação da continuidade.
(24) Definir o momento angular e o momento de inércia de uma partícula e de um corpo rígido e descrever qualitativamente os seus efeitos na dinâmica das rotações em torno de um eixo fixo.
(25) Aplicar a lei de conservação do momento angular para interpretar fenômenos relacionados às rotações em torno de um eixo fixo.
(26) Definir e utilizar a densidade e a pressão, definir e utilizar a pressão atmosférica, sua medida e suas unidades e descrever a variação da pressão num líquido em equilíbrio.
(27) Aplicar o Princípio de Pascal para interpretar fenômenos em hidrostática.
(28) Definir empuxo e aplicar o Princípio de Arquimedes para determiná-lo e interpretar fenômenos em hidrostática.
(29) Definir a vazão de um fluido e aplicar a equação da continuidade para descrever o movimento de um fluido incompressível.
Temperatura e lei zero da termodinâmica. Medida da temperatura. Dilatação. Gases ideais. Equação de estado e transformações gasosas.
Calor. Transmissão do calor. Calorimetria. Trabalho numa transformação gasosa e primeira lei da termodinâmica. Noções sobre a segunda lei da termodinâmica.
As fases da matéria. Mudanças de fase.
(30) Definir a temperatura de um corpo e sua medida, utilizando diferentes escalas termométricas.
(31) Descrever a dilatação de sólidos e líquidos.
(32) Definir gases ideais e utilizar a equação de estado de um gás ideal para descrever as variações da pressão, do volume e da temperatura em processos isotérmicos, isobáricos, isocóricos e adiabáticos.
(33) Descrever qualitativamente a propagação do calor.
(34) Descrever as trocas de calor entre corpos, definir capacidade térmica, calor específico, calor sensível e calor latente e aplicá-los para resolver problemas e interpretar fenômenos relacionados com as trocas de calor.
(35) Definir trabalho numa transformação gasosa e determiná-lo analiticamente em transformações isobáricas e graficamente em outras transformações.
(36) Utilizar a primeira lei da termodinâmica para interpretar fenômenos termodinâmicos.
(37) Descrever qualitativamente a segunda lei da termodinâmica e suas aplicações simples.
(38) Caracterizar as fases da matéria, descrever as mudanças de fase e as variações das temperaturas de mudança de fase e interpretar diagramas de fase.
3. ÓTICA GEOMÉTRICA
(39) Aplicar as leis da reflexão e da refração ao estudo de interfaces planas e esféricas entre dois meios e à interpretação de fenômenos óticos.
(40) Descrever a formação de imagens em espelhos e lentes delgadas.
(41) Aplicar a ótica geométrica para descrever o funcionamento do olho humano e de instrumentos óticos como microscópios, câmeras fotográficas, projetores e telescópios.
1. ELETRICIDADE E MAGNETISMO
Cargas elétricas. Lei de Coulomb.
Campo elétrico. Potencial elétrico. Energia potencial eletrostática.
Capacitores. Descrição qualitativa dos dielétricos.
Corrente elétrica. Resistência elétrica e lei de Ohm. Circuitos elétricos. Noções de corrente alternada.
Indução magnética. Lei de Biot-Savart. Lei circuital de Ampère.
Fluxo magnético. Leis de Faraday e de Lenz.
(42) Descrever cargas elétricas, eletrização, conservação e quantização da carga elétrica.
(43) Definir isolantes e condutores elétricos.
(44) Utilizar a lei de Coulomb para interpretar fenômenos elétricos.
(45) Definir campo elétrico e utilizá-lo para interpretar fenômenos elétricos simples.
(46) Definir potencial elétrico, diferença de potencial e energia potencial eletrostática e utilizá-los para interpretar fenômenos elétricos.
(47) Definir capacitância, descrever o comportamento de capacitores. Descrever associações simples de capacitores e, qualitativamente, o efeito de um dielétrico sobre a capacitância de um capacitor.
(48) Definir corrente elétrica, potência elétrica, resistência elétrica e resistividade e utilizá-las para interpretar fenômenos elétricos.
(49) Descrever resistores e associações simples de resistores e aplicar a lei de Ohm para interpretar fenômenos.
(50) Descrever circuitos elétricos de corrente contínua.
(51) Descrever qualitativamente a corrente alternada.
(52) Descrever qualitativamente os campos magnéticos produzidos por ímãs, por cargas em movimento, e o campo magnético terrestre.
(53) Utilizar as leis de Biot-Savart e de Ampère para descrever qualitativamente o campo magnético produzido por condutores retilíneos e circulares percorridos por correntes elétricas contínuas.
(54) Descrever a interação entre cargas e campos magnéticos uniformes e utilizá-la para interpretar fenômenos e aplicar a força de Lorentz para interpretar fenômenos.
(55) Descrever qualitativamente a força entre condutores retilíneos e paralelos percorridos por correntes contínuas.
(56) Definir fluxo magnético, força eletromotriz e corrente induzida e aplicar as leis de Faraday e de Lenz para resolver problemas e interpretar fenômenos.
(57) Descrever qualitativamente transformadores e motores elétricos.
Movimento harmônico simples. Pêndulo simples.
Ondas mecânicas. Som.
(58) Descrever o movimento harmônico simples e o pêndulo simples.
(59) Descrever a propagação de ondas e de pulsos e determinar a velocidade de propagação, a amplitude, a freqüência e o comprimento de onda.
(60) Descrever a reflexão e a refração de ondas e aplicar as suas leis para interpretar fenômenos.
(61) Descrever qualitativamente a interferência, a difração e a ressonância.
(62) Definir ondas longitudinais e transversais e a polarização de ondas transversais.
(63) Descrever qualitativamente o efeito Doppler e aplicá-lo para interpretar fenômenos.
(64) Descrever a produção e a propagação de ondas mecânicas e descrever ondas numa corda.
(65) Descrever o som e sua natureza ondulatória. Descrever ondas sonoras num tubo. Descrever qualitativamente o fenômeno de batimentos.
(66) Definir nível sonoro e as qualidades fisiológicas do som e utilizá-los para interpretar fenômenos.
(67) Descrever ondas eletromagnéticas e sua propagação, o espectro eletromagnético, a dispersão de ondas e a polarização de uma onda eletromagnética.
(68) Descrever a natureza ondulatória da luz, e, qualitativamente, os fenômenos de interferência e difração.
(69) Descrever a propagação da luz através de prismas, a dispersão da luz e o espectro eletromagnético.
3. NOÇÕES DE FÍSICA MODERNA
Comportamento corpuscular da luz. Efeito fotoelétrico. Dualidade partícula-onda.
Modelo atômico de Bohr. Espectros atômicos.
Núcleo atômico. Radiações nucleares.
(70) Descrever a radiação eletromagnética, descrever e interpretar qualitativamente o efeito fotoelétrico.
(71) Descrever a dualidade partícula-onda e utilizá-la para interpretar fenômenos simples.
(72) Descrever os níveis de energia dos elétrons e as transições entre níveis no modelo atômico de Bohr.
(73) Descrever qualitativamente a composição do núcleo atômico e a instabilidade nuclear. Descrever as partículas alfa e beta e os raios gama, sua emissão e seus efeitos.
(74) Discutir a simultaneidade de eventos para interpretar a dilatação do tempo e a contração do comprimento.
(75) Descrever a massa e a energia relativísticas e aplicá-las à interpretação de fenômenos simples.