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1ª Aula: Levantamento das pré - concepções espontâneas com pré - teste.

Objetivos​

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  • Levantar concepções espontâneas dos estudantes sobre os conceitos de Temperatura, Calor e Transferência de Calor.

  • Analisar a capacidade dos alunos em aplicar os conceitos de Temperatura, Calor e Transferência de Calor.

  • Motivar os alunos a trabalhar em grupo.

  • Estimular a discussão sobre conceitos de Física.

  • Mostrar aplicações dos conteúdos que serão estudados.

 

Metodologia

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  • Iniciar com pré - teste individual com questões objetivas.

  • Pedir aos estudantes para formar grupos com até 5 alunos para pré - teste em grupo com questões dissertativas.

  • Compartilhar as respostas do pré - teste em grupo com a sala.

  • Incentivar cada grupo a ler uma das questões e os outros grupos a colaborar com suas respostas.

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Por que o momento do pré - teste coletivo e o compartilhar as respostas é importante?

  • A Teoria da Interação Social de Lev Vygotsky afirma que o aprendizado do aluno é fortemente ligado ao seu contexto cultural e social e dessa forma está diretamente relacionado com a interação aluno - aluno e aluno - professor.

  • Alguns alunos possuem maior facilidade de aprender algo vindo de seus pares do que diretamente do professor. Não há nenhum problema nisso, pois o papel do professor é de mediador, tanto no momento em que eles estão respondendo quando no momento do compartilhamento das respostas com o restante da sala.

  • É importante o professor estar atento a formação dos grupos para que sejam heterogêneos e permitam a troca de conhecimentos entre os estudantes mais capazes e aqueles com mais dúvidas.

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  • Ao final da aula o professor deve recolher as respostas dos pré - testes para analisar as concepções espontâneas dos alunos. As folhas com as perguntas podem ficar com os alunos para que o professor possa comentá-las nas próximas aulas.

  • Orientar os alunos a fazer a tarefa desta 1ª aula que consiste em uma pesquisa sobre os assuntos da próxima aula e a assistir vídeos sobre aplicações dos conceitos de transmissão de calor.

  • O ato de pesquisar conceitos da próxima aula e aprofundar aquilo que foi estudado em sala consiste em um ensino investigativo no qual os estudantes são estimulados a participar ativamente do seu processo de aprendizado.

 

Questões do pré - teste individual

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1) Associamos a existência de calor

(A) a qualquer corpo, pois todo corpo possui calor. 
(B) apenas àqueles corpos que se encontram "quentes". 
(C) a situações nas quais há, necessariamente, transferência de energia.

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2) Calor é

(A) energia cinética das moléculas. 
(B) energia transmitida somente devido a uma diferença de temperaturas. 
(C) a energia contida em um corpo.

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3) No interior de um quarto que não tenha sido aquecido ou refrigerado durante vários dias

(A) a temperatura dos objetos de metal é inferior à dos objetos de madeira. 
(B) a temperatura dos objetos de metal, das cobertas e dos demais objetos é a mesma. 
(C) nenhum objeto apresenta temperatura.

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4) A água (a 0 ºC) que resulta da fusão de um cubo de gelo (a 0 ºC), contém, em relação ao gelo

(A) mais energia 
(B) menos energia 
(C) a mesma energia

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5) Uma mistura de gelo e água a 0 ºC, é mantida isolada a essa temperatura. Nessas condições

(A) funde-se todo o gelo 
(B) funde-se parte do gelo 
(C) não funde gelo

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6) O que se modifica quando uma porção de água que já está fervendo passa, por ebulição, para o estado de vapor?

(A) A sua energia interna. 
(B) O calor contido nela. 
(C) A sua temperatura.

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7) Quando as extremidades de uma barra metálica estão a temperaturas diferentes

(A) a extremidade à temperatura maior contém mais calor do que a outra. 
(B) o calor escoa da extremidade que contém mais calor para a que contém menos calor. 
(C) há transferência de energia por movimento desordenado de átomos e/ou moléculas.

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8) A energia interna de um corpo pode ser associada com

(A) calor 
(B) energia cinética de átomos e/ou moléculas 
(C) energias potenciais de átomos e/ou moléculas

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9) Complete a seguinte frase:

"O aumento de temperatura que você percebe quando esfrega suas mãos é resultado de ___________ . Conseqüentemente há condução de __________ para o interior das mãos, resultando, em função disso, um aumento de ___________ .

(A) trabalho, calor, energia interna. 
(B) calor, energia, temperatura. 
(C) trabalho, temperatura, calor.

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10) Objetos de metal e de plástico são colocados no interior de um "freezer" que se encontra a -20ºC. Depois de alguns dias, pode-se afirmar que a temperatura dos objetos de plástico é

(A) maior que a dos objetos de metal. 
(B) menor que a dos objetos de metal. 
(C) igual à dos objetos de metal.

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Questões do pré - teste em grupo

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1) Sorvetes e bebidas geladas estão no cardápio da humanidade há milhares de anos. Disserte como faziam nossos antepassados para ter sorvete e cerveja gelada em pleno verão? Podem ser usados desenhos nas respostas.

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2) Existem cidades na Líbia as temperaturas passam dos 50 °C e no Canadá cidades que as temperaturas podem chegar em -50 °C. Elenque quais são as características de uma casa com bom conforto térmico para essas duas situações. Quais são elementos comuns na construção das duas. Podem ser usados desenhos nas respostas.

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3) Processadores de um computador podem atingir até 150 °C caso o sistema de resfriamento pare de funcionar. Descreva como abaixar a temperatura dos componentes internos de um computador e eletroeletrônicos em geral. Podem ser usados desenhos nas respostas.

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4) A amplitude térmica da Terra é maior que 100 °C e mesmo assim há animais em todas as partes do globo. Liste quais são as adaptações dos animais para viver em lugares frios e quentes. Existe alguma característica dos animais que serve para os dois lugares? Podem ser usados desenhos nas respostas.

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5) A temperatura no interior de um pistão de um motor a combustão chega próximo de 2500 °C. Caso essa energia não seja retirada o motor pode literalmente fundir. Descreva como é o processo de arrefecimento dos motores a combustão em motores de pequeno e de grande porte. Podem ser usados desenhos nas respostas.

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6) Alguns alimentos apodrecem caso não estejam em ambientes refrigerados. Como é possível conservar alimentos por uma hora, uma semana e um mês. Responsa usando três “sistemas” diferentes. Descreva como cada sistema diminui a temperatura e como conserva esta temperatura. Podem ser usados desenhos nas respostas.

Como preparar os questionários para serem respondidos online?

Os alunos poderão responder os questionários online diretamente no celular ou na sala de informática através de formulários disponibilizados pelo Google Forms. Assim como foi disponibilizado nos links acima. Para usar basta o professor ter uma conta no Gmail e seguir alguns passos. Além de reduzir o custo com impressões e ser algo mais interessante aos alunos (celular é uma extensão do corpo) a coleta dos dados é facilitada. Abaixo segue dois links de exemplos dos  questionários online. Para saber como criar os questionários clique em Tutorial Google Forms.

Ao fazer os questionários online o professor ganha tempo, pois as respostas são mais facilmente analisadas. Exemplo abaixo.

Figura 1: Exemplo de análise dos acertos e erros de uma pergunta específica.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Figura 2: Resumo do questionário online com perguntas erradas com frequência.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Figura 3: Gráfico com relação do número de participantes e pontos marcados.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Tarefa da 1ª Aula

  • Pesquisar os conceitos que serão discutidos  na próxima aula: condução térmica, calor específico e solvatação de íons. Deixar anotado no caderno.

  • Acessar site do PHET e usar dois simuladores: Estados da Matéria (Básico) e Atrito para verificar a relação entre temperatura de um objeto e agitação das partículas que o compõem.

  • Abaixo segue instruções de como utilizar cada simulador.

  • Assistir os vídeos listados abaixo. Ao lado de cada vídeo é feita uma breve descrição. Espera-se que estes vídeos sejam motivadores ao estudo dos conceitos de transferência de calor. Há também exemplos e aplicações de técnicas de resfriamento. 

Objetivos

  • Despertar o interesse dos estudantes pelo tema Transferência de Calor através de vídeos. Estes vídeos possuem aplicações práticas dos conceitos e podem motivar os estudantes a buscar mais informações sobre o assunto.

  • Propor que os estudantes utilizem simuladores de fenômenos físicos e façam uma primeira ação investigativa. Essa atividade é possível, pois a maioria dos estudantes são "nativos digitais" e os simuladores são intuitivos e de fácil interação.

  • Estimular os estudantes a buscar informações e pesquisar os assuntos que serão abordados na aula seguinte. Essa prática auxilia no desenvolvimento da autonomia e fornece conhecimentos para poder participar das próximas aulas ativamente.

Simuladores PHET da Universidade do Colorado 

Tutorialphet

Estados da matéria - Básico

  • Instruções:

  • Acessar link do aplicativo clicando aqui.

  • Clicar em Estados.

  • Acessar no canto superior direito a substância água.

  • Mudar o estado físico clicando em sólido, líquido e gasoso.

  • Observar a relação entre o estado físico da substância, a temperatura e agitação de suas moléculas.

  • Notar que a temperatura está dada em Kelvin e para converter em graus Celsius deve-se subtrair 273 da temperatura em Kelvin.

  • Observação: Este aplicativo também "roda" em celulares.

Vídeo 1: Exemplo de como acessar aplicativo Estados da Matéria: Básico.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Atrito

  • Instruções:

  • Acessar o link do aplicativo clicando aqui.

  • Mover o livro de Química ou as partículas em azul esfregando sobre o livro de Física ou as partículas em verde.

  • Observar a relação entre a temperatura dos corpos e a movimentação das partículas que compõem os livros.

  • Observação: Este aplicativo também "roda" em celulares.

Vídeo 2: Exemplo de como acessar aplicativo Estados da Matéria: Básico.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Vídeos 

Clique na imagem ao lado da descrição para assistir aos videos.

Vídeo 3: História do sorvete no Brasil.

  • Duração: 3 min 08 s

  • Descrição: 

  • Este vídeo mostra a chegada do sorvete ao Brasil em 1834 com um navio com mais de 200 toneladas de neve.

  • Uma curiosidade é que o sorvete é a primeira sobremesa que as mulheres puderam comer nas ruas, pois antes eram proibidas de frequentarem docerias.

  • Maiores informações sobre a história do sorvete clique aqui.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Vídeo 4: História do sorvete no mundo.

  • Duração: 2 min 29 s

  • Descrição:

  • História do sorvete contada desde os romanos, chineses, italianos e até países tropicais .

  • Invento da americana Nancy Johnson para fazer sorvetes misturava gelo e sal e as frutas formando uma pasta.

  • Essa invenção popularizou a sobremesa já que na época não existia refrigeradores.

  • Maiores informações sobre a história do sorvete clique aqui.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Vídeo 5: Maglev.

  • Duração: 2 min 53 s

  • Descrição: 

  • O vídeo mostra o funcionamento de um trem magnético. É possível observar um supercondutor  flutuando sobre um trilho de imã de neodímio.

  • Trens magnéticos já funcionam em alguns países e possuem muitas vantagens sobre os trens antigos, até os trens elétricos, pois não oferecem atrito e assim consomem menos energia.

  • Maiores informações sobre o funcionamento dos trens magnéticos e uma pesquisa de elaboração do trilho do maglev é encontrada aqui.

Fonte: Elaborado pelo autor.

Vídeo 6: Conservação de células tronco.

  • Duração: 2 min 03 s

  • Descrição: 

  • O vídeo mostra como é feita a coleta e armazenamento de células tronco. Neste caso as células tronco são retiradas do cordão umbilical logo após o parto.

Fonte: Elaborado pelo autor.

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