sábado, 14 de abril de 2012


Metodologia de Ensino de Física no 7º ano – Luz e Visão

Objetivo:

O objetivo é apresentar uma aula de física com o tema Luz e Visão para alunos de 7º ano com aproximadamente 40 minutos de aula, usando linguagem simples e com diversos recursos didáticos para que eles possam entender melhor e saber a abrangência da física em diferentes aspectos no dia a dia.

Recursos Didáticos:

 Durante a apresentação contará com diversos recursos didáticos, intercalando-os para que assim consiga manter a atenção e o foco dos alunos e não se tornar uma aula exaustiva.

A aula começará com perguntas aos alunos sobre o tema a ser abordado (luz e visão). Assim saberá o quanto de conhecimento que os alunos já possuem a respeito do tema e, de preferência, despertá-los com a aula a ser dada. Depois das perguntas e respostas dos alunos, iniciará a aula teórica com o uso de:

Slides: a maior parte da apresentação será com o uso de Datashow. Em que os slides conterão bastantes imagens para auxiliar na assimilação e compreensão da teoria e com textos curtos, para que assim também possa mantê-los atentos e não se tornar uma aula exaustiva.

Vídeos: a aula também contará com este recurso, sendo que assim a aula tende a ser mais dinâmica, exemplificando e mostrando como a física se adequada mais com a realidade do que os alunos possam imaginar. De preferência mostrar vídeos curtos para que os alunos não dispersem ou fiquem cansados, deixando de prestar atenção no vídeo.

Experimentação: serão apresentadas algumas experiências bem simples e fáceis de fazer, sem nenhum risco de perigo, e podendo até se fazer em casa para os familiares. O uso deste recurso é importante, pois estas atividades auxiliam no ensino-aprendizagem dos alunos estimulando a participação ativa, despertando a curiosidade e o interesse deles, para que assim eles possam se envolver mais com o conteúdo que está sendo abordado.  E também, para que propicie um ambiente motivador, agradável, estimulante e desafiador, pois deste modo diminui a dificuldade de se aprender física, quando bem empregado à experimentação, os alunos desenvolvem habilidades e elaboram conhecimentos, atitudes e competências no que se diz respeito à Ciência.

Conclusão:

É esperado que os alunos entendam o conceito de luz e como ela está envolvida em vários aspectos da física e também no dia a dia das pessoas, assim como é o funcionamento do olho e  os problemas relacionados a visão.

Referências Bibliográficas:


Slides (Datashow):

- O PROCESSO DE CONSTRUÇÃO E DE USO DE UM MATERIAL POTENCIALMENTE SIGNIFICATIVO VISANDO A APRENDIZAGEM SIGNIFICATIVA EM TÓPICOS DE COLISÕES: APRESENTAÇÕES DE SLIDES E UM AMBIENTE VIRTUAL DE APRENDIZAGEM; Experiências em Ensino de Ciências – V4(2), pp.61-82, 2009.

- INFORMÁTICA NO ENSINO DE BIOLOGIA: LIMITES E POSSIBILIDADES DE UMA EXPERIÊNCIA SOB A PERSPECTIVA DOS ESTUDANTE; Experiências em Ensino de Ciências – V2(3), pp. 81-96, 2007.

- FORMAÇÃO INICIAL DE PROFESSORES: DESAFIOS E POSSIBILIDADES DO ENSINO DE REPRODUÇÃO E SEXUALIDADE NO ESTÁGIO CURRICULAR SUPERVISIONADO; Investigações em Ensino de Ciências – V16(3), pp. 509-528, 2011.

- ATIVIDADES EXPERIMENTAIS DE DEMONSTRAÇÕES EM SALA DE AULA: UMA ANÁLISE SEGUNDO O REFERENCIAL DA TEORIA DE VYGOTSK; Investigações em Ensino de Ciências – V10(2), pp. 2 27-254, 2005.

- CONFLITO OU CONVERGÊNCIA? PERCEPÇÕES DE PROFESSORES E LICENCIANDOS SOBRE ÉTICA NO USO DE ANIMAIS NO ENSINO DE ZOOLOGIA; Investigações em Ensino de Ciências – V13(3), pp.353-369, 2008.

Vídeos:


 - PRODUÇÃO DE UM RECURSO AUDIOVISUAL COM ENFOQUE CTS COMO INSTRUMENTO FACILITADOR DO ENSINO EXPERIMENTAL DE CIÊNCIAS; Experiências em Ensino de Ciências – V6(3), pp. 100-117, 2011.

- SUPORTES DIDÁTICOS E CIENTÍFICOS NA CONSTRUÇÃO DE CONHECIMENTOS SOBRE BIODIVERSIDADE: ÊNFASE AOS CONTEÚDOS DE ZOOLOGIA; Experiências em Ensino de Ciências – V5(2), pp. 135-145, 2010.

- O ESTUDO DE ENERGIA: UMA EXPERIÊNCIA DE ENSINO NA PERSPECTIVA CTS E O USO DE MÍDIA; Experiências em Ensino de Ciências – V5(1), pp. 21-29, 2010.

- UNIDADE DE APRENDIZAGEM SOBRE CITOLOGIA E NANOTECNOLOGIA: UM NOVO OLHAR AO SÉCULO XX; Experiências em Ensino de Ciências – V3(3), pp. 7-17, 2008.

Experimentação:


Princípios Fundamentais de Luz e Visão:


Luz:

O que é luz?
Muitos sábios de todas as épocas tentaram responder a esta questão.
Os gregos tinham ideia de que a luz emanava dos objetos e, ao atingir o olho do observador, permitia vê-los.
Entretanto, coube a Isaac Newton formular a primeira hipótese sobre a natureza da luz. Sua hipótese se baseava no fato de que a luz era constituída por corpúsculos que saíam do corpo luminoso e que, ao atingirem o olho, permitiam a observação dos objetos. Com esta teoria corpuscular, Newton explicava os fenômenos luminosos de reflexão e refração.
Nessa mesma época, viveu Christiaan Huygens, que apresentou a hipótese de a luz ser um fenômeno ondulatório - hipótese essa que demorou muitos anos para ser aceita devida ao prestígio de que Newton gozava perante a comunidade científica da época. Coube a Fizeau e a Foucault mostrar a validade da teoria Huygens, considerada verdade definitiva até o final do século XIX. Porém, em 1887, Hertz descobriu o efeito fotoelétrico, isto é, que um corpo carregado eletricamente, ao ser iluminado, desprende cargas elétricas negativas. Esse fenômeno só se explica se considerarmos a luz como de natureza corpuscular, o que foi explicado por Albert Einstein em 1905. 
É com essa duplicidade de comportamento da luz que a Física convive hoje, ou seja, ora a luz é uma partícula (corpúsculo) e ora é uma onda. Esta onda pode-se propagar em todos os meios, inclusive no vácuo (para a propagação da luz não há necessidade de matéria).
Os princípios e as leis da Óptica Geométrica formulados por Descarte permitem compreender a formação de imagens em espelhos planos, esféricos e em lentes; o funcionamento da lupa, da luneta, da máquina fotográfica, do microscópio, etc.
Com o estudo das reflexões luminosas pode-se compreender a fibra óptica, que revolucionou as telecomunicações e as técnicas de microcirurgia com raios laser.
Com o estudo da refração luminosa será possível compreender o "efeito estufa", que tanto preocupa o mundo e tem-se falado muito atualmente, e também o porquê das cores do arco-íris.
Divisão da Óptica:
A óptica tem por objetivo o estudo das prioridades da luz, isto é, como ela é produzida, propagada, detectada e medida.
A óptica é dividida em duas partes:
  • Geométrica: Estuda os fenômenos luminosos sem considerar a natureza íntima da luz, baseando-se na sua propagação retilínea e nas leis da reflexão e da refração. Esta parte estuda os fenômenos ópticos baseados na concepção de raios luminosos, com suas aplicações em lentes, espelhos, lunetas, telescópios, projetores, prismas, etc.
  • Física: estuda os fenômenos luminosos cuja explicação depende das teorias relativas à natureza da luz, ou seja, estuda precisamente os fenômenos ópticos em que a natureza da luz exerce o papel predominante, como a polarização, a difração, a interferência, os espectros, etc.
Corpo Luminoso e Iluminado:
Denomina-se luz ao agente físico responsável pelas sensações visuais.
Todos os corpos visíveis são fontes de luz e podem classificar-se em:
  • Fonte de luz primária ou corpo luminoso: é aquela que emite luz própria. Como exemplos, podemos citar o Sol, a chama de uma vela, um metal superaquecido, etc. Algumas dessas fontes de luz primária são permanentes, como no caso do Sol, enquanto outras são temporárias, como a chama da vela e o metal superaquecido.

  • Fonte de luz secundária ou corpo iluminado: é aquela que reflete a luz recebida de outros corpos. Como exemplo, podemos citar a Lua, pois reflete a luz que recebe do Sol. No instante em que é acesa uma lâmpada num ambiente escuro, os objetos nele contidos passam a receber a luz e também a refleti-la, permitindo que sejam vistos. Portanto, são fontes de luz secundária a mesa, a cadeira, a parede, o livro, o tapete, etc.















Transparência, Translucidez e Opacidade:

As substâncias ou meios encontrados na natureza se comportam de diferentes maneiras em relação à propagação da luz.
  • Meio transparente é aquele que permite a propagação da luz através de si por distâncias consideráveis, isto é, permite a visualização nítida dos objetos através dele. Como exemplo, podemos citar o ar, o vidro, a água, etc.
  • Meio translúcido é aquele que permite a propagação da luz através de si, mas a espalha, de modo que os objetos vistos através dele não podem ser identificados, isto é, não permite a visualização nítida. Por exemplo, podemos citar o vidro fosco, papel de ceda, etc.
  • Meio opaco é aquele que impede a propagação da luz através de si, não permitindo a visualização dos objetos. Por exemplo, podemos citar a madeira, concreto, etc.
A baixo mostra-se, respectivamente, um exemplo de um meio transparente, translúcido e opaco.


Velocidade da Luz:

  • A velocidade da luz num meio material depende do tipo de luz que se propaga, isto é, para cada tipo de luz a velocidade de propagação num meio material é diferente. A baixo está em ordem decrescente, da maior velocidade para a menor velocidade da luz:


  • A velocidade da luz no vácuo é de aproximadamente 300 mil quilômetros por segundo.


Princípios da Óptica:

  • Princípio da propagação retilínea da luz: num meio homogêneo e transparente, a luz propaga-se em linha reta.


Um experimento que pode ser realizado em casa para verificar a propagação retilínea da luz é construir uma câmara escura. Este fenômeno descreve a base do funcionamento das câmaras fotográficas. No site a baixo encontra-se passo a passo de como construir este experimento: http://pontociencia.org.br/gerarpdf/index.php?experiencia=295

E se o meio não for homogêneo? Para isso iremos mostrar um vídeo que realiza um experimento mostrando o que ocorre com a luz quando propagada em um meio não homogêneo. Isto é o que acontece com o Efeito Miragem. Segue-se abaixo o link do vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=UmHa-RbofVM&feature=player_embedded

  • Princípio da independência dos raios de luz: após um cruzamento de raios luminosos, cada um segue o seu trajeto de início, sem modificar a trajetória do outro e nem interferir na cor.

  • Princípio da reversibilidade dos raios de luz: da mesma forma que uma pessoa consegue ver outra pessoa no espelho, esta também consegue vê-la.



Reflexão:

É o retorno de um feixe luminoso para o meio do qual é proveniente ao atingir uma superfície refletora.















Um experimento que pode ser realizado é pegar um espelho plano e uma lanterna (ou laser) e incidir a lanterna no espelho.

Cor de um Corpo:

A luz emitida pelo Sol (luz branca) é formada por várias luzes monocromáticas, das quais podemos destacar sete cores principais: vermelho, alaranjado, amarelo, verde, azul, anil e violeta.
A cor de um corpo iluminado é determinada pela constituição da luz que ele reflete difusamente. Se, por exemplo, um corpo iluminado com luz branca refletir a luz verde e absorver as demais, este corpo terá cor verde; quando um corpo iluminado com luz branca refletir a luz vermelha e absorver as demais, este corpo terá cor vermelha; quando iluminado com luz branca, absorvendo-a totalmente, terá cor preta; quando iluminado por luz branca, refletindo-a totalmente, terá cor branca.





























Cores Primárias e Secundárias:

As cores primárias são: azul, verde e vermelho.
Cores secundárias: amarelo (quando é a junção da cor verde + vermelho), magenta (azul + vermelho) e ciano (azul + verde).
Quando é a junção das três cores (azul + verde + vermelho) a cor que é formada, é o branco.



Para demonstrar com mais clareza como é formada estas cores secundárias, iremos mostrar um vídeo que segue no link a baixo: http://www.youtube.com/watch?v=0DaXxKzQHP0


Refração:

É a passagem da luz de um meio para o outro.
Verifica-se que, quando a incidência for oblíqua, a refração é acompanhada de desvio de direção, o que não acontece se a incidência for perpendicular.



Por causa da refração, um peixe visto da margem de um rio parece mais perto do que realmente está. Ou quando estamos dentro de uma piscina parece que estamos mais gordo do que realmente somos. Isso tudo é ocasionado porque tem uma mudança de velocidade da luz, já que tem uma mudança de meio (do ar para a água).




         

Um experimento que pode ser feito na sala de aula é pegar um copo com água e colocar uma caneta, ou lápis. E observar como o lápis parece estar torto ou quebrado na superfície da água.




Outro experimento que pode ser realizado é colocar uma moeda em um copo não transparente e afastar-se até não conseguir ver mais a moeda no fundo do copo. Depois de não conseguir enxergar mais a moeda, coloca-se água até conseguir ver novamente a moeda. Um vídeo que mostra como se fazer esta experiência seria: http://www.youtube.com/watch?v=sczshH-s47o


Refração do raio de luz ao passar da água para o ar.


Uma brincadeira interessante para se realizar em sala de aula, seria usar um vídeo que contém um enigma que testa os conhecimentos dos alunos em relação à refração:

Alguns vídeos interessantes que fala mais a respeito de Refração são:

Difração:
É a curvatura da onda que ocorre quando uma porção da frente de onda é cortada por uma barreira ou obstáculo, ou seja, quando uma onda encontra um obstáculo que possui uma abertura, a parte da onda que passa pela abertura, é difratada (ocorre um alargamento dos feixes de luz) na região que fica do outro lado do obstáculo. E quanto menor for a abertura do obstáculo, maior será a difração dos feixes de luz.


Um experimento fácil de fazer é colocar a mão na frente da boca e falar. Assim, a onda transmitida pela fala contorna a mão (sofre difração) e faz com que seja possível ouvir o que é dito. Mas a onda da luz que transmitiria a visão da boca não sofre difração, ou seja, não é possível ver a boca, apenas o som que dela sai. Um vídeo que mostra isto é: http://www.youtube.com/watch?v=9BQmWicideg
Exercícios:
1) O que é luz?
Segundo a física moderna, luz é um agente físico de comportamento dualístico, em que ora é uma partícula e ora é uma onda.
2) O que é uma fonte de luz primária? Dê exemplos.
Fonte de luz primária ou corpo luminoso é aquela que emite luz própria. Como exemplos, podemos citar o Sol, a chama de uma vela, um metal superaquecido, fogo, lâmpada, vaga-lume, raio, etc.
3) O que é uma fonte de luz secundária? Dê exemplos.
Fonte de luz secundária ou corpo iluminado é aquela que reflete a luz recebida de outros corpos. Como exemplo, podemos citar a Lua, pois reflete a luz que recebe do Sol. No instante em que é acesa uma lâmpada num ambiente escuro, os objetos nele contidos passam a receber a luz e também a refleti-la, permitindo que sejam vistos. Portanto, são fontes de luz secundária a mesa, a cadeira, a parede, o livro, o tapete, etc.
4) O que é um meio óptico transparente, translúcido e opaco?
Meio transparente é aquele que permite a propagação da luz através de si por distâncias consideráveis, isto é, permite a visualização nítida dos objetos através dele. Como exemplo, podemos citar o ar, o vidro, a água, etc. Meio translúcido é aquele que permite a propagação da luz através de si, mas a espalha, de modo que os objetos vistos através dele não podem ser identificados, isto é, não permite a visualização nítida. Por exemplo, podemos citar o vidro fosco, papel de ceda, etc. Meio opaco é aquele que impede a propagação da luz através de si, não permitindo a visualização dos objetos. Por exemplo, podemos citar a madeira, concreto, etc.
5) Se um corpo iluminado com luz branca refletir a luz verde e absorver as demais, qual será a sua cor? E se um corpo iluminado com luz branca refletir a luz vermelha? E se o corpo iluminado absorver todas as cores? E se refletir todas as cores, qual será a sua cor?

As cores serão respectivamente verde, vermelho, preto e branco.

Visão:

O olho humano é um órgão sensorial fotorreceptor que percebe a luz, as cores, as formas, os movimentos, etc.
O olho humano pode ser comparado a uma máquina fotográfica e tem, aproximadamente, 20 mm de diâmetro.
É na íris que se caracteriza a cor do olho e que se encontra a pupila.
A pupila se contrai quando está em um ambiente muito iluminado, e quando está em um ambiente escuro a pupila é dilatada.
A refração dos raios luminosos nas diversas partes do olho é que produz a focalização da imagem na retina. E a imagem formada na retina é invertida.


Alguns vídeos interessantes para se passar é:
http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=WuIHenFCZCI&NR=1
http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=Gea3hWWaiJg&feature=endscreen
O Caminho da Luz:
Os raios luminosos incidentes na superfície externa da córnea são refratados devido a sua curvatura.
Atrás da córnea existe um fluído claro (praticamente incolor) chamado humor aquoso.
A seguir vem a íris (um diafragma que controla a tamanho da abertura da pupila) por onde entra a luz.
Depois de ter atravessado a córnea, o humor aquoso e a pupila, a luz encontra o cristalino que funciona como uma lente.
Na sequência, o raio luminoso atinge o humor vítreo, uma substância clara e gelatinosa que preenche todo o espaço entre o cristalino e a retina.
Finalmente, o raio luminoso chega à retina, formando a imagem que é invertida.
Depois de formar a imagem na retina, as informações luminosas são transformadas em sinais elétricos que escoam pelo nervo óptico até o centro da visão (região do cérebro).
O cérebro trata de decodificar estes sinais elétricos e nos mostrar a imagem do objeto focalizado.
Defeitos da Visão:
  • Miopia: a pessoa possui uma deficiência na visão para objetos distantes e uma visão normal para objetos pertos. Isto é causado pelo alongamento do olho, o que faz a imagem se formar antes da retina. Para corrigir usa-se lente divergente.





    • Hipermetropia: a pessoa possui uma deficiência na visão para objetos pertos e uma visão normal para objetos distantes. Isto é causado pelo encurtamento do olho, o que faz a imagem se formar depois da retina. Para corrigir usa-se lente convergente.

















    • Astigmatismo: é ocasionada por uma curvatura irregular da córnea ou uma forma irregular do cristalino que produz uma imagem distorcida e/ou borrada na retina. Para corrigir usa-se lente cilíndrica.


















    • Presbiopia: o cristalino se torna menos flexível e sua capacidade de acomodação se reduz. É popularmente conhecida como "vista cansada". Para corrigir usa-se lente convergente bifocal.







    Exercícios:

    1) Qual a importância da retina? E qual é a ordem de propagação da luz até formar a imagem na retina?

    É na retina em que é formada a imagem.
    Primeiro os raios luminosos incidem na córnea, depois passa pelo humor aquoso, íris (pupila), cristalino, humor vítreo e retina.

    2) A frase "A reflexão dos raios luminosos nas diversas partes do olho é que produz a focalização da imagem na pupila. E a imagem formada na pupila é direita." está correta? Se caso for falsa, corrige-a.

    A refração dos raios luminosos nas diversas partes do olho é que produz a focalização da imagem na retina. E a imagem formada na retina é invertida.

    3) Qual a diferença entre miopia e hipermetropia?

    A pessoa que tem miopia possui uma deficiência na visão para objetos distantes e uma visão normal para objetos pertos. Isto é causado pelo alongamento do olho, o que faz a imagem se formar antes da retina. Para corrigir usa-se lente divergente. Já a pessoa que possui hipermetropia tem uma deficiência na visão para objetos pertos e uma visão normal para objetos distantes. Isto é causado pelo encurtamento do olho, o que faz a imagem se formar depois da retina. Para corrigir usa-se lente convergente.

    4) Como seria um olho com astigmatismo?

    É um olho que possui uma curvatura irregular da córnea ou uma forma irregular do cristalino que produz uma imagem distorcida e/ou borrada na retina. Para corrigir usa-se lente cilíndrica.

    5) Descreva como é um olho com presbiopia.

    É um olho que possui um cristalino que se torna menos flexível e sua capacidade de acomodação se reduz. Para corrigir usa-se lente convergente bifocal.

    Observação: Alguns textos foram tirados do livro Física novo Fundamental (Volume único) - Borjorno & Clinton.