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Lei de Coulomb: A Força das partículas elétricas.

 

26/08/2010

Autor e Coautor(es)
ANDREA MARQUES LEAO DOESCHER
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PRESIDENTE PRUDENTE - SP UNOESTE COLEGIO ENSINO MEDIO E PROFISSIONAL

Bruno Pagliarani Mattiazzo e Erwin Doescher

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Física Oscilações, ondas, óptica e radiação
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo Ciências Naturais Visões de mundo
Ensino Médio Física Equipamentos elétricos e telecomunicações
Educação de Jovens e Adultos - 2º ciclo Ciências Naturais Terra como espaço para a vida
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula

* Apresentar a Lei de Coulomb e deduzir este conceito físico;

* Estudar o elétron e o próton; e

* Interação entre partículas elétricas (elétron e próton).

Duração das atividades
Aproximadamente 100 minutos, duas (2) aulas.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

* Partículas elétricas: elétron, próton e nêutron.

Estratégias e recursos da aula

As estratégias utilizadas serão:

• Aula interativa;

• Aula conceitual;

• Uso do Laboratório de Informática e a Sala de Vídeo.        

Motivação: 

O professor deverá estimular a curiosidade dos alunos sobre o tema a ser estudado (Eletricidade), perguntando:   

"Quando pegamos em algum objeto com nossas mãos (Fig. 1), numa visão microscópica, encostamos ou não nossos átomos nos átomos do objeto pego?"

Figura 1 – Mão pegando uma chave.

Imagem disponível em: http://1.bp.blogspot.com/_V5gBGYc5EYM/SaVKWa4oDRI/AAAAAAAAAh0/Ff8iamrkeZs/s400/d1.jpg. Acesso em: 24 Jul. 2010.            

Questione os alunos se haverá contato entre os prótons e elétrons de nossa mão e da chave quando a seguramos (a chave). Após ouvir as opiniões dos alunos, o professor deverá dizer que eles conseguirão responder está pergunta com mais precisão durante o desenvolvimento destas aulas.   

Atividade 1  

Neste momento, o professor deverá exibir aos alunos dois vídeos, conforme postados abaixo, os quais demonstram as interações entre as partículas elétricas. O primeiro vídeo, Novo Telecurso - Ensino Médio - Física - Aula 37 (1 de 2) (Fig. 2), tem duração de 6 minutos e 28 segundos e aborda o ensino da Força Elétrica entre as partículas. O segundo vídeo, Novo Telecurso - Ensino Médio - Física - Aula 37 (2 de 2) (Fig. 3), tem duração de 8 minutos e 34 segundos e é uma continuação do primeiro vídeo.   

Links dos Vídeos: 

1: Novo Telecurso - Ensino Médio - Física - Aula 37 (1 de 2)

Duração de 6 minutos e 28 segundos.

Link do Vídeo no site do Youtube: http://www.youtube.com/watch?v=Rrdp0autPV8 Acesso em: 24 Jul. 2010    

Figura 2 – Imagem do recurso “Novo Telecurso - Ensino Médio - Física - Aula 37 (1 de 2)”.   

2: Novo Telecurso - Ensino Médio - Física - Aula 37 (2 de 2)

Duração de 8 minutos e 34 segundos.

Link do Vídeo no site do Youtube:  http://www.youtube.com/watch?v=HzFbexJsEaM&feature=related Acesso em: 24 Juli. 2010    

Figura 3 – Imagem do recurso “Novo Telecurso - Ensino Médio - Física - Aula 37 (2 de 2)”.   

Após a apresentação dos vídeos, incentive uma discussão entre os alunos sobre os conteúdos destes e, conforme roteiro postado abaixo.   

Roteiro de discussão: 

  • O que vocês entenderam sobre o que foram apresentados nos vídeos? Quais assuntos são abordados por cada um deles?
  • Qual a importância das Forças de interação elétrica?
  • Quando aproximamos cargas elétricas de mesmo sinal o que acontece com elas? E de cargas opostas?
  • Quanto menor a distância entre duas cargas elétricas, as suas forças de repulsão aumentam ou diminuem?   

Os alunos deverão, primeiramente, discutir estas questões em grupo, depois, discuti-las entre os demais alunos da sala. Observamos que este momento é importante tanto para socializar informações entre os alunos, como também para corrigir conceitos errôneos, esclarecer dúvidas, além de possibilitar trabalhar a competência oral dos alunos!   

Atividade 2

Neste momento, estando os alunos organizados em duplas, o professor deverá pedir para que eles explorem o recurso – Lei de Coulomb, conforme postado abaixo, o qual possibilita o estudo das interações elétricas. Destacamos que o Recurso se trata de um Objeto de Aprendizagem (OA). – que são ferramentas auxiliares no processo de ensino e aprendizagem de conceitos disciplinares, disponíveis na Internet (BECK, 2002 apud WILEY, 2002).      

Recurso: Lei de Coulomb

Link do Recurso no Portal do Professor: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27547    

Observação:

Mesmo estando em duplas, é importante que todos os alunos possam ter a oportunidade de explorar o recurso e que venham a ter um tempo razoável para isto.      

Neste recurso, os alunos irão realizar uma atividade na qual visualizarão o que acontece quando aproximamos duas cargas elétricas.   

Inicialmente será visualizado, pelos alunos, uma tela com duas partículas (Fig. 4).   

Figura 4 – Imagem do recurso “Lei de Coulomb”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27547. Acesso em: 24 Jul. 2010     

Para iniciar a exploração do recurso, peça para que os alunos arrastem uma das partículas até ela se aproximar da outra (Fig. 5).   

Figura 5 – Imagem do recurso “Lei de Coulomb”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27547. Acesso em: 24 Jul. 2010     

Após eles visualizarem o ocorrido, oriente-os a adicionar mais partículas no recurso, clicando no botão “+ partícula” (Fig. 6).   

Figura 6 – Imagem do recurso “Lei de Coulomb”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27547. Acesso em: 24 Jul. 2010     

Em seguida, peça para que eles posicionem as outras partículas de forma aleatória - observando a Força de Repulsão que estará atuando em todas as partículas (Fig. 7).   

Figura 7 – Imagem do recurso “Lei de Coulomb”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27547. Acesso em: 24 Jul. 2010     

Observe aos alunos que também é possível alterar o valor da carga de cada partícula pelo menu encontrado na parte inferior do recurso (Fig. 8), e peça para que eles alterem os valores das cargas das partículas (anotando em uma folha o que é observado).

Figura 8 – Imagem do recurso “Lei de Coulomb”

Imagem disponível em: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=27547. Acesso em: 24 Jul. 2010     

Permita com que os alunos interajam com o recurso durante um determinado tempo - sugerimos um tempo de, no máximo, dez (10) minutos para isto.   

Para conclusão desta atividade e aperfeiçoamento do conceito estudado (Lei de Coulomb), sugerimos a promoção de uma discussão com os alunos sobre o recurso explorado. Abaixo sugerimos algumas questões para nortear este momento.   

Questões sugeridas:

  • O que acontece quando aproximamos uma carga da outra?
  • No recurso, a Força Elétrica é de repulsão ou atração?
  • Nestes exemplos, quais poderiam ser os sinais elétricos das cargas?
  • O que significa a flecha saindo das partículas elétricas? Isto evidência que está Força é uma grande de que tipo?   
  • Quando aumentamos o valor de uma carga elétrica, muda o valor da Força Elétrica?

Favoreça com que os alunos compreendam que a Força Elétrica é uma grandeza vetorial, ou seja, tem módulo, direção e sentido. Analisando os vetores que saem das partículas elétricas, concluímos que as partículas têm a mesma carga, pois os vetores representam Força de repulsão.   

Atividade 3

Neste momento, de forma a avaliar o aprendizado do conteúdo trabalhado nesta aula, sugerimos que o professor organize os alunos em dois grupos. Em seguida, peça aos grupos que se sentem em lados opostos da sala - grupo 1 de um lado e o grupo 2 do outro. O professor deverá, por sua vez, fazer uma marca (com cartolina, por exemplo)  e colocá-la ao centro da sala. Informe-os que será feita uma gincana de perguntas sobre o que foi visto nas atividades anteriores.

Com os grupos organizados e posicionados, comece a questioná-los com as seguintes perguntas:

  1. Cargas elétricas de sinais opostos se atraem ou repelem?
  2. Qual a carga elementar de uma partícula?
  3. Qual a diferença do elétron e do próton?
  4. Qual a unidade de Força elétrica e carga elétrica?
  5. A Força elétrica é utilizada em qual aparelho eletrônico?
  6. O que é o Large Hadron Collider (LHC)?
  7. Onde se encontra o LHC?
  8. A Força elétrica pode ser comparada com qual outro tipo de força?
  9. Quanto maior a distância entre duas cargas elétricas, a Força Elétrica será maior ou menor?
  10. Nos átomos, quais partículas elétricas ficam no núcleo e quais ficam circulando-o?

O professor fará uma questão por vez, sendo que o representante do grupo que chegar numa marca (no centro da sala, ao lado de onde ficará o professor) primeiro, terá o direito de respondê-la. Caso o grupo erre, então o outro grupo poderá responder a questão. Se ambos os grupos errarem a questão, sugerimos que o professor dê uma dica sobre a pergunta, como, por exemplo, para cada pergunta acima o professor poderia dar as seguintes dicas:

  1. Relacione os sinais positivo e negativo com os pólos norte e sul do imã;
  2. A carga elementar é um número muito pequeno, com ordem de grande -19;
  3. Um é positivamente carregado e o outro é negativamente;
  4. A unidade de Força é igual para qualquer tipo de Força (Peso, Tração, Atrito,... etc.);
  5. Produz imagens e som;
  6. Acelera uns prótons;
  7. Chocolate e Torre Eiffel;
  8. Massas sendo atraídas pro centro dos planetas;
  9. Distância é inversamente proporcional a força elétrica;
  10. No centro do núcleo fica as partículas com maior massa e circulando-o as de menos massa.

Para cada pergunta acertada, o grupo receberá um ponto. Fica a critério do professor a premiação do grupo vencedor, sugerimos algum bombom para cada resposta certa.

O professor deverá ficar atento as respostas e esclarecer quais dúvidas pertinentes.

Recursos Complementares
Avaliação

Avalie a participação dos alunos no desenvolvimento das atividades e peça para que os grupos pesquisem na internet e em livros, dois (2) equipamentos elétricos que utilizem o conceito da Lei de Coulomb. Informe aos alunos que na próxima aula eles terão que apresentar um dos equipamentos elétricos para o resto da sala.

Opinião de quem acessou

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