CurriCulares Comparativos SM...

Comparativos CurriCulares SM Física

A coleção Ser Protagonista Física e o currículo do Estado de Santa Catarina

material de divulgação de edições sm

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Apresentação

Gerência editorial: Angelo Stefanovits Elaboração das tabelas: Venerando Santiago de Oliveira Revisão: Equipe SM Assistência administrativa editorial: Alzira Aparecida Bertholim Meana, Camila de Lima Cunha, Fernanda de Araújo Fortunato, Flávia R. R. Chaluppe, Silvana Maria Siqueira

Professor,

Devido à inexistência de um currículo de abrangência nacional no país, o

momento da escolha de uma obra aprovada no PNLD pode se transformar

em uma fonte de incertezas para o professor das escolas públicas.

Os Comparativos Curriculares SM foram elaborados para auxiliá-lo a

tomar decisões com mais confiança e conhecimento. Organizados em

forma de tabelas, os comparativos listam os conteúdos recomendados na

Proposta Curricular de cada estado e indicam os capítulos e as seções

da coleção Ser Protagonista — Edição PNLD 2015 em que tais conteúdos

estão presentes.

Desejamos que sua escolha seja a mais adequada para você e seus alunos.

Edições SM


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FísicaEnsino médio

Comparativos Curriculares SM


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Física 1

ProPoStA CurriCulAr do EStAdo dE SANtA CAtAriNA ColEção SEr ProtAgoNiStA

MECÂNICA

“(...) A Mecânica, desenvolvida na primeira série, deveria começar pela dinâmica, especialmente pelas leis de conservação das quantidades de movimento e da energia, dirigindo-se sobretudo para os elementos de vivência diária, tais como veículos, máquinas e outros equipamentos, com sua propulsão e seu freiamento, evitando-se as introduções alongadas da cinemática, tão comum em nossas escolas, coibindo-se assim a abstração e matematização precoces. (...)O desenvolvimento de uma percepção da ideia de conservação das quantidades de movimento, por sua vez, deve preceder sua formulação como princípio, assim como deve preceder a própria formulação das leis de Newton. Ganhar consciência das regularidades que presidem a própria definição de quantidade de movimento e de energia é uma etapa extremamente importante. (...) A busca, pelos alunos, da “lógica” das regularidades da natureza, ao investigarem movimentos e inércias, forças conjugadas, torques recíprocos, enfim o desenvolvimento da compreensão do que se denomina mecânica, pode ser uma etapa decisiva na sua construção intelectual. A fenomenologia envolvida está toda ao seu alcance, em máquinas, autos e motos, ou num intrigante sistema solar, que desafiou por milênios a inventividade dos astrônomos e, hoje, pode ser visto como um bem azeitado e ajustado “mecanismo”, graças a leis universais percebidas por Kepler e formuladas por Newton. Neste início do ensino médio, uma maturidade cada vez maior para o raciocínio abstrato se associa à inquietude dos adolescentes, permitindo o ousado salto de qualidade que é acompanhar esta notável construção do espírito humano.Se a principal vantagem de se aprender a Mecânica na primeira série está no fato de seu conhecimento poder ser construído a partir de um sentido prático e vivencial macroscópico, que dispensa inicialmente modelagens do mundo microscópico ou submicroscópico. Outra razão é que ela, no enfoque adotado, privilegia o aprendizado de princípios gerais, como os de conservação das quantidades de movimento e da energia; ferramentas conceituais para as demais disciplinas da física e das demais ciências. (...)Mesmo que já pareça ambicioso, para se completar efetivamente uma reformulação de conteúdos no ensino de física da escola média, o programa acima esboçado ainda está incompleto. Pouco se tocou no microcosmo e nem se falou do macrocosmo. Na realidade, a primeira série já se prestaria a uma introdução à cosmologia, começando pelo sistema solar, como amplo e múltiplo exemplo sistêmico das leis de conservação, no domínio do campo gravitacional, podendo chegar até à compreensão da mecânica de nossa galáxia. (...)”

Introdução à Física (p. 8 a 29)

A importância das medições

Grandezas físicas e medidas

Grandezas escalares e grandezas vetoriais

Representações de medidas

Capítulo 1: Movimento uniforme (p. 32 a 52)

O movimento depende do referencial

Cinemática escalar

Cinemática vetorial

Movimento uniforme

Capítulo 2: Movimento uniformemente variado (p. 53 a 72)

Movimentos com velocidade variável

A equação horária da posição no MUV

A equação de Torricelli

Movimento acelerado e movimento retardado

Queda livre

Lançamento vertical

Lançamento oblíquo

Capítulo 3: Movimento circular (p. 73 a 91)

Período e frequência

Grandezas angulares

Movimento circular uniforme

Transmissão de movimento circular

1oano

Proposta Curricular do Estado de Santa Catarina ∙ Coleção Ser Protagonista


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(continuação)

MECÂNICA

Capítulo 4: Forças e leis de Newton (p. 102 a 148)

Força como interação

Inércia e a primeira lei de Newton

O princípio fundamental da dinâmica e a segunda lei de Newton

O princípio da ação e reação e a terceira lei de Newton

Aplicações das leis de Newton

Forças no movimento circular

Capítulo 5: Impulso e colisões (p. 149 a 169)

Quantidade de movimento

Impulso

Colisões

Capítulo 6: Energia e trabalho (p. 170 a 207)

Energia e trabalho

Trabalho de uma força

Energia cinética

Energia potencial e forças conservativas

Energia mecânica

Potência e rendimento

Capítulo 8: Equilíbrio (p. 240 a 253)

Relação entre equilíbrio e força

Torque

Centro de massa

Alavancas

Alavancas do corpo humano

FíSiCA 1


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Física 1


(continuação)

MECÂNICA

Capítulo 9: Estudo dos fluidos (p. 254 a 281)

O que são fluidos

Grandezas básicas no estudo dos fluidos

Princípios básicos no estudo dos fluidos

Flutuação

Alguns fenômenos básicos que envolvem fluidos líquidos

Tensão superficial / Capilaridade

Capítulo 7: Gravitação (p. 208 a 227)

Os primeiros modelos cosmológicos

Modelo aristotélico

Modelo ptolomaico

Modelo copernicano

O Sol volta para o centro depois de mil anos

Galileu e a defesa do modelo copernicano

Leis do movimento planetário (Kepler)

Lei da gravitação universal (Newton)

Movimento dos satélites artificiais

Velocidade orbital

Velocidade de escape

Texto: A Terra sem a Lua

Relação entre g e G

Variação de g com a altitude

Conteúdo trabalhado no volume 3 da coleçãoCapítulo 10: A Física do “muito grande” (p. 270 a 287)

Medidas astronômicas

Estrelas

Supernovas, pulsares e buracos negros


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TERMODINÂMICA“Talvez tão universal quanto a Mecânica, no sentido de estar presente em todas as situações e campos disciplinares, seja a Termodinâmica, tratada já no primeiro semestre da segunda série. Mais uma vez, é preciso olhar criticamente o que se comumente se ensina, a começar pelo que costuma denominar de “termologia”, em que as medidas de temperatura se restringem ao estudo dos termômetros clínicos de dilatação e a conversões de escala de discutível utilidade. Pelo contrário, é preciso evitar esta tradicional limitação, mostrando que diferentes faixas de temperatura exigem termômetros de diferentes naturezas, usando diferentes propriedades termométricas, como os termopares ou como o “termômetro óptico”, essencial, por exemplo, para fornos siderúrgicos. Ao mesmo tempo que se verifica a variação de propriedades dos materiais com a temperatura, se identificam propriedades que permitem a construção de termômetros. Pode-se dizer o mesmo dos pontos de mudança da fase da água.Na realidade, os aspectos mais interessantes da termodinâmica estão associados à transformação de energia térmica em mecânica, ou seja, à “conversão calor—trabalho”, onde é bastante significativa a introdução da primeira lei da termodinâmica, a da conservação da energia, e da segunda lei, a da degradação da energia. Ambas mais vantajosamente tratadas no estudo de máquinas térmicas reais, como a turbina e os motores a combustão interna e refrigeradores domésticos. Os ciclos ideais devem coroar e não substituir o aprendizado das máquinas reais. A compreensão de ciclos naturais, da água, dos ventos e do carbono, todos essencialmente influenciados pelo Sol, facilitará, em seguida, o conhecimento dos ciclos das máquinas térmicas.”

Capítulo 1: Temperatura e calor (p. 10 a 29)

Conceitos básicos: temperatura e calor

Energia interna

Medidas de temperatura: escalas termométricas

Processos de transferência de calor

Transferência de calor por convecção

Os ventos e a convecção

Transferência de calor por irradiação

Exemplos de aplicação tecnológica da irradiação térmica

Texto: Por que respeito os céticos do aquecimento global

Capítulo 2: Transferência de calor (p. 30 a 65)

Variação de temperatura

Capacidade térmica e calor específico

O calor específico da água

Calorímetros e seus usos

Equilíbrio térmico e variação de temperatura

Dilatação e contração térmica

Dilatação dos sólidos

Dilatação dos líquidos

Dilatação dos gases

Mudança de estado físico

Influência da temperatura e pressão

Calor latente

Equilíbrio térmico e mudanças de estado

Curvas de aquecimento e de resfriamento

Diagrama de fases

2oano

FíSiCA 2


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Física 2


(continuação)

TERMODINÂMICA

Capítulo 3: Estudo dos gases (p. 72 a 94)

Modelo de gás ideal

Transformações termodinâmicas

Equação de estado dos gases ideais

Equação de Clapeyron

Teoria cinética

Capítulo 4: Leis da termodinâmica (p. 95 a 124)

Trabalho e calor trocados entre um gás e o meio

Energia interna de um gás ideal

A primeira lei da termodinâmica

Transformações termodinâmicas

Transformações cíclicas

A segunda lei da termodinâmica

Cálculo de rendimento de uma máquina térmica

O ciclo de Carnot

Irreversibilidade das transformações térmicas

Entropia

Máquinas térmicas: motores a combustão

Máquinas refrigeradoras


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ÓPTICA“O semestre seguinte, dedicado à Ótica, pode ser aberto com o estudo de fontes de luz, como lâmpadas, chamas, Sol, e dos registros de imagens, como a fotografia, as fotocopiadoras e as filmadoras de vídeo. Na realidade, isto abre uma série de questões sobre a natureza quântica da luz, não só por conta da fotoquímica e dos componentes baseados em semicondutores, o que não significa a resolução de complicadas equações, mas o desenvolvimento de conceitos. (...) É essencial a explicitação da natureza quântica da luz, pois é inaceitável tratá-la como onda clássica, como muitas vezes ainda se faz. De resto, as cores dos objetos e dos filtros de luz, e a forma como são percebidas pelos nossos olhos ou por equipamentos óticos, são efeitos quânticos, que não são compreensíveis de outra forma; isso sem mencionar o laser e outros processos mais especializados, já amplamente incorporados à tecnologia de nosso cotidiano, nas transmissões a cabo e nos CD’s.A tradicional ótica geométrica continua tendo seu lugar, no ensino médio, a começar pelo aprendizado do funcionamento do olho humano, das lentes corretoras e de como atuam sobre os defeitos da visão, antes de se aprender a compor lentes, em aparelhos mais complexos. Poderia ser iniciada a ótica por esta parte, mas o risco de se começar pela ótica geométrica, em lugar da ótica física, é semelhante ao risco de, na mecânica, fazer isto com cinemática, ou no eletromagnetismo com a eletrostática; pode-se perder um tempo precioso, tratando a luz como se fosse “um raio”, enquanto notáveis processos fundados na compreensão quântica da luz e já amplamente utilizados continuarão a só ser “descobertos” por poucos alunos, que eventualmente tenham acesso a revistas e livros de divulgação científica. (...)No segundo ano, já se introduz um modelo quântico de átomo, mas é no terceiro que caberia a introdução das forças nucleares, senão por outra razão, pelo menos para se explicar por que não explodem o núcleo com tantos prótons tão próximos, repelidos por uma brutal força coulombiana, tendo no denominador da expressão desta força o quadrado de uma distância infinitesimal. (...)”

Capítulo 7: Reflexão da luz (p. 198 a 229)

Modelos para a luz

Princípios de propagação da luz

Sombra e penumbra

Reflexão da luz: tipos e leis

Espelhos planos / Espelhos esféricos

As cores

Cores primárias

Capítulo 8: Refração da luz (p. 230 a 250)

Índice de refração

Leis da refração da luz

Efeitos da refração da luz

Modelos sobre a refração da luz

Reflexão total / Fibras ópticas

Dispersão da luz / O arco-íris

Refração da luz na atmosfera

Capítulo 9: Lentes esféricas (p. 251 a 271)

Tipos de lentes esféricas

Lentes convergentes e lentes divergentes

Formação de imagens com lentes esféricas

Telescópio refrator

Microscópio óptico composto

Projetores ópticos

FíSiCA 2


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Física 2


(continuação)

ÓPTICA

Conteúdo trabalhado no volume 3 da coleçãoCapítulo 9: A Física do “muito pequeno” (p. 240 a 269)

Estrutura da matéria

O átomo de Dalton

O átomo de Thomson

O átomo de Rutherford

As limitações do modelo atômico de Rutherford

O átomo de Bohr

Interpretação do modelo de Bohr

O modelo contemporâneo do átomo

Física quântica / O trabalho de Planck

A dualidade onda-partícula


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ELETROMAGNETISMO E FÍSICA MODERNA“A terceira série será quase toda dedicada ao Eletromagnetismo, começando vantajosamente por um primeiro tratamento formal de sistemas resistivos e, em seguida, por sistemas motores, que são os dois grandes conjuntos de fenômenos com que iniciamos o aprendizado desta disciplina. O que se falou da cinemática e da ótica geométrica também vale, como mencionado anteriormente, para a eletrostática. Deixá-la para depois e com menos ênfase poupa tempo, e dá mais sentido de realidade ao estudo do eletromagnetismo. A existência das cargas elétricas pode ser assumida desde cedo, mas são as correntes elétricas que constituem uma realidade mais vívida e perceptível, por isso, é importante iniciar por elas.É preciso, desde logo, garantir uma compreensão integrada de fenômenos elétricos e magnéticos, o que deveria ser feito com a presença de geradores e motores reais, que podem ser precedidos por medidores analógicos, tendo por base galvanômetros. Só isso já constitui uma revolução no “velho” ensino médio da eletricidade que, na prática, se restringe a um estudo da eletrostática, de circuitos de corrente contínua, e de efeitos resistivos de correntes e, mesmo assim, terminando sem dar aos alunos critérios para definir por que um dado circuito deve ser protegido por um fusível para 10 e não para 30 ampéres, e sem dar a mínima ideia nem de como se opera uma chave disjuntora, que hoje substitui o fusível. Motores e geradores elétricos... nem pensar! Que dizer de rádio e TV?Para tratar a eletrônica da telecomunicação e da informação, a presença dos semicondutores apresenta uma fenomenologia não explicável pelo eletromagnetismo clássico. Assim como a fotoquímica e a fotoeletricidade são fundamentais para se compreender a fotografia e a videogravação, seria artificial tratar sistemas de informação e comunicação com os velhos diodos e válvulas termiônicas, simplesmente para evitar o caráter quântico. Na realidade, não só os semicondutores, como também a própria existência de condutores e isolantes não é explicada sem o modelo quântico. (...)No segundo ano, já se introduz um modelo quântico de átomo, mas é no terceiro que caberia a introdução das forças nucleares, senão por outra razão, pelo menos para se explicar por que não explodem o núcleo com tantos prótons tão próximos, repelidos por uma brutal força coulombiana, tendo no denominador da expressão desta força o quadrado de uma distância infinitesimal. (...)O espectro de radiações nucleares alfa, beta e gama pode ser tratado, de início, fenomenologicamente, lado a lado com as radiações eletromagnéticas penetrantes, como os raios X, abrindo-se espaço para uma rediscussão da dualidade onda partícula nas radiações “duras”, para as modelagens do núcleo e para a introdução das interações nucleares fracas e fortes. Independentemente da sequência, o que parece mais essencial é procurar mostrar as interações nucleares, seu alcance e intensidade, juntamente com as interações gravitacional e eletromagnética, mostrando os domínios em que cada força é hegemônica e os domínios em que elas competem.”

Capítulo 1: Carga elétrica (p. 10 a 30)

Carga elétrica: história, modelo atômico e propriedades

Condutores e isolantes

Processos de eletrização

Capítulo 2: Campo e força elétrica (p. 31 a 53)

Força elétrica

Campo elétrico

Energia potencial elétrica

Potencial elétrico

Capítulo 3: Corrente elétrica (p. 54 a 79)

Corrente elétrica e condutividade em metais

Resistência elétrica e a 1a lei de Ohm

Resistividade elétrica e a 2a lei de Ohm

Eletricidade, resistência e choques elétricos

Potência elétrica

Resistência elétrica e efeito Joule

Cálculo de consumo de energia elétrica

3oano

FíSiCA 3


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Física 3


(continuação)

ELETROMAGNETISMO E FÍSICA MODERNA

Capítulo 4: Circuitos elétricos (p. 80 a 113)

Definição de circuitos elétricos

Associação de resistores

Circuitos residenciais

Geradores

Receptores

Capítulo 6: Campo e força magnética (p. 136 a 166)

Magnetismo em ímãs e bússolas

Campo magnético

Força magnética

Movimento de uma partícula em um campo uniforme

Campos magnéticos de correntes elétricas em fios retilíneos

Campo magnético de uma espira circular

Campo magnético em um solenoide

Eletroímã

Galvanômetros e motores elétricos

Capítulo 7: Indução eletromagnética (p. 167 a 200)

A descoberta da indução eletromagnética

Lei de Faraday

Geradores de corrente alternada

Lei de Lenz

Campo elétrico induzido

Campo magnético induzido

As leis de Maxwell


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(continuação)

ELETROMAGNETISMO E FÍSICA MODERNA

Capítulo 8: Produção e consumo de energia elétrica (p. 201 a 225)

O que é energia

Usinas geradoras de eletricidade

O caminho da energia: das usinas às residências

A energia chega às residências

O problema da escassez mundial de energia

Energias renováveis e energias não renováveis

A importância de economizar energia elétrica

Princípios que conduzem à economia de energia elétrica

Texto: Urbanização, energia e eletricidade

Capítulo 9: A Física do “muito pequeno” (p. 240 a 269)

O átomo de Bohr

Interpretação do modelo de Bohr

A dualidade onda-partícula

O modelo contemporâneo do átomo

A Física das partículas elementares

Tipos de partículas elementares

Quarks e léptons / Hádrons

Física nuclear / A descoberta da radioatividade

FíSiCA 3


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Física 3


(continuação)

ELETROMAGNETISMO E FÍSICA MODERNACapítulo 9: A Física do “muito pequeno” (p. 240 a 269)

Decaimento radioativo

Alteração do núcleo atômico

Fissão e fusão nuclear

Efeitos biológicos da radiação ionizante

Aplicações tecnológicas

ELETRôNICA E INFORMáTICA § Propriedades e papéis dos semicondutores nos dispositivos microeletrônicos § Elementos básicos da microeletrônica; armazenamento e processamento de dados

(discos magnéticos, CDs, DVDs, leitoras e processadores) § Impacto social e econômico contemporâneo da automação e da informatização

Esses conteúdos não são trabalhados explicitamente na coleção.


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