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SUMÁRIO Parte geral Pressupostos teóricos e metodológicos 291 O ensino de Ciências: sua importância e seus objetivos 291 A coleção 293 Os objetivos gerais da coleção 293

a Es

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Uma palavra a mais com o professor 294 O livro-texto e outros recursos 296 Estratégias de utilização do livro-texto 297 A organização dos volumes 299 A avaliação 301

Parte específica 1 A organização deste volume 303 2 Sugestões de leitura para o professor 303 3 Sugestões de sites para os alunos 308 4 Sugestões de sites de museus e outros espaços de Ciências 309 5 Sugestões de abordagem de cada capítulo 310 6 Sugestões de respostas das atividades 339

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Parte geral Pressupostos teóricos e metodológicos A rapidez das inovações científicas e tecnológicas e sua influência cada vez maior na vida humana têm despertado um intenso debate sobre o ensino de Ciências. Diante dessa realidade, os professores são também estudantes: é preciso estar permanentemente em contato com as novas descobertas em Ciências e as novas maneiras de ensinar.

O ensino de Ciências: sua importância e seus objetivos A poluição, a destruição dos ecossistemas, a perda da biodiversidade, os danos causados pelo fumo, pelo álcool e por outros tóxicos, além da alimentação desequilibrada, são alguns dos inúmeros problemas que afetam a vida humana. Para que es-

Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN),

sas questões sejam compreendidas adequada-

apresentados pela Secretaria de Educação Funda-

mente, é necessário ter algum conhecimento de

mental do Ministério da Educação, contêm uma série

Ciências. Além disso, espera-se que todos, como

de propostas destinadas ao ensino de Ciências Natu-

membros de uma sociedade democrática, estejam

rais do 6o ao 9o ano1 e ao ensino dos chamados temas

bem informados para participar de forma esclareci-

transversais2, que tratam de questões importantes

da das decisões que interferem em toda a coletivi-

para a sociedade (ética, saúde, meio ambiente, orien-

dade. Por isso, o ensino de Ciências vem ganhando

tação sexual, pluralidade cultural, trabalho e consumo).

importância cada vez maior na atualidade.

No que se refere aos objetivos e conteúdos do ensino de Ciências, que englobam as estratégias de trabalho, a proposta dos PCN é ampla e deve ser lida e discutida por todos os envolvidos no processo de ensino-aprendizagem.

O texto integral dos PCN do 6o ao 9o ano está disponível no endereço:

O ensino de Ciências constitui um meio importante de preparar o estudante para os desafios de uma sociedade preocupada em integrar, cada vez mais, as descobertas científicas ao bem-estar coletivo.

<http://portal.mec.gov.br/index. php?option=com_content&view=article&id=12657%

O ensino de Ciências constitui um meio impor-

3Aparametros-curriculares-nacionais-5o-a-8o-

tante de preparar o estudante para os desafios de uma

series&catid=195%3Aseb-educacao-ba si ca-

sociedade preocupada em integrar, cada vez mais,

&Itemid=859> (acesso em: 16 mar. 2015).

as descobertas científicas ao bem-estar coletivo.

1

BRASIL. SECRETARIA DE EDUCAÇÃO FUNDAMENTAL. Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do Ensino Fundamental/Ciências Naturais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998; e . Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do Ensino Fundamental/introdução aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998.

2

BRASIL. SECRETARIA DE EDUCAÇÃO FUNDAMENTAL. Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do Ensino Fundamental/apresentação dos temas transversais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998. Sobre esse assunto, ver também BUSQUETS, M. D. et al. Temas transversais em educação: bases para uma formação integral. 4. ed. São Paulo: Ática, 1998.

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Por isso, sejam quais forem as aspiraÉ importante que o ensino de Ciências ções e os interesses dos estudantes, desperte no aluno o espírito crítico e ou mesmo as atividades futuras que venham a realizar, eles devem ter a o estimule a questionar afirmações oportunidade de adquirir um conheci- gratuitas e falaciosas, além de mento básico das Ciências Naturais incentivá-lo a buscar evidências. que permita não só a compreensão e o tras coisas que pareciam impossíveis até poucos acompanhamento das rápidas transanos atrás. Mas não se pode esquecer de que o coformações tecnológicas, mas também a participação nhecimento científico também foi usado para produesclarecida e responsável nas decisões que dizem zir, por exemplo, armas nucleares capazes de desrespeito a toda a sociedade. truir a humanidade. Nem mesmo das consequênÉ importante que o ensino de Ciências desperte cias indesejáveis advindas desse conhecimento, no aluno o espírito crítico e o estimule a questionar como a poluição e o desequilíbrio ecológico. afirmações gratuitas e falaciosas, além de incentiváVerifica-se, assim, que a ciência, com todos -lo a buscar evidências. É dessa forma que o ensino os seus recursos, embora possa beneficiar a hucontribui para o combate aos preconceitos e posições manidade, pode também trazer-lhe danos irrepaautoritárias e também para a construção de uma soráveis por causa de interesses econômicos, políticiedade verdadeiramente democrática, na qual os cos e sociais. É preciso, então, garantir que o coproblemas sejam debatidos entre seus membros. nhecimento científico e tecnológico seja empregaCom base nesse preceito, convém destacar do em benefício de toda a coletividade. Portanto, que a crítica a uma ideia científica tem como objeto devem-se criar condições para que todos particide interesse única e exclusivamente a ideia, e não a pem das decisões do país de forma esclarecida e pessoa que a formulou. O respeito ao indivíduo é consciente, discutindo os problemas nacionais e fundamental, não apenas por questões morais e suas soluções. éticas, mas porque a cooperação é essencial para a Em uma sociedade democrática, cabe a cada cisobrevivência da espécie humana e para o desendadão fiscalizar a atuação de seus representantes volvimento do conhecimento, que se constrói coletivamente. Além disso, todos nós, cientistas ou não, constitucionais e das entidades governamentais e não somos passíveis de erros, e é deles que se podem governamentais, contribuindo, entre outras coisas, extrair novas lições. Por isso, quando um estudante para que o uso da ciência traga sempre benefícios. Isso expressar ideias diferentes das científicas, ele não significa que é fundamental garantir a todos o acesso à deve passar por situações embaraçosas ou ser ridieducação de qualidade, que forneça a base para a cularizado, e sim ser tratado com respeito. E caso o compreensão dos fundamentos da ciência. tema abordado esteja fora do âmbito das ciências, Segundo os PCN de Ciências Naturais: como as questões religiosas, esse fato deverá ser Mais do que em qualquer época do passado, seja exposto com clareza para a turma. para o consumo, seja para o trabalho, cresce a necessiOs avanços científicos propiciam um controle dade de conhecimento a fim de interpretar e avaliar cada vez maior sobre os fenômenos naturais. Hoje é informações, até mesmo para poder participar e julgar possível erradicar doenças como a varíola e a paradecisões políticas ou divulgações científicas na mídia. lisia infantil, viajar para fora do planeta, construir A falta de informação científico-tecnológica pode computadores eficientes, que realizam complexas comprometer a própria cidadania, deixada à mercê do mercado e da publicidade3. operações matemáticas e lógicas, entre muitas ou3 BRASIL. SECRETARIA DE EDUCAÇÃO FUNDAMENTAL. Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do Ensino Fundamental/Ciências Naturais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998. p. 22.

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Para que a ciência atenda às necessidades do ser humano, é preciso que os cientistas, assim como os demais cidadãos, não sejam apenas técnicos competentes, pois as soluções de nossos problemas não dependem apenas da ciência e da técnica, mas também da formação de uma responsabilidade social e de princípios éticos que valorizem e respeitem todos os seres humanos.

A coleção

No 9o ano são apresentados os conceitos básicos da Física (massa, peso, velocidade, aceleração, força, etc.) e da Química (átomo, elemento, substância, reações químicas, etc.) e suas leis e teorias (leis de Newton, lei da conservação das massas, teoria atômica, etc.); as relações entre a tecnologia e esse conhecimento e também os benefícios e riscos das aplicações tecnológicas desse saber.

Os objetivos gerais da coleção

Um resumo dos principais tópicos de cada voJá é consenso que ensinar Ciências não é apelume da coleção é apresentado a seguir. Mais à frennas descrever fatos ou definir conceitos. Por isso, te, os tópicos trabalhados nestes volumes serão esta coleção pretende ajudar o estudante a: vistos com mais detalhes.

• compreender que a ciência não é um conjunto de No 6o ano são trabalhados: as relações ecolóconhecimentos definitivamente estabelecidos, gicas entre os seres vivos e o ambiente, e alguns mas que se modifica ao longo do tempo, buscando problemas ambientais provocados pelo ser humasempre corrigi-los e aprimorá-los; compreender no; a estrutura da Terra, com suas rochas, solos, reos conceitos científicos básicos, relacionando o cursos naturais e como empregar esses recursos de que ele aprende na escola com seu cotidiano, sua forma sustentável; os estados físicos da água e a saúde, o ambiente, a sociedade e as tecnologias importância da conservação desse recurso para a (ou seja, o ensino deve ser contextualizado, favida na Terra e para nossa saúde; a atmosfera, as zendo com que a aprendizagem tenha significado propriedades do ar, as consequências da poluição e seja relevante para o aluno); atmosférica e das alterações climáticas; as estrelas, as constelações, as galáxias e o Sistema Solar.

• desenvolver o pensamento lógico e o espírito crío tico para identificar e resolver problemas, formuNo 7 ano são estudados: as características lando perguntas e hipóteses, aplicando os conceigerais dos seres vivos e dos principais reinos e filos, tos científicos a situações variadas, testando, disalém da importância de preservar a biodiversidade cutindo e redigindo explicações para os fenômedo planeta; os principais biomas do planeta, com ênfase nos biomas brasileiros e na importância de sua nos naturais, comunicando suas conclusões aos preservação. colegas para que elas sejam debatidas com todos; No 8o ano são trabalhados: a organização do corpo humano […] as soluções de nossos problemas em tecidos, órgãos e sistemas; as não dependem apenas da ciência funções do corpo; a relação entre e da técnica, mas também da formação essas funções e a importância de manter o equilíbrio interno do de uma responsabilidade social corpo; a importância de uma nu- e de princípios éticos que valorizem trição equilibrada; o funciona- e respeitem todos os seres humanos. mento do sistema genital e suas relações com a sexualidade e a saúde física e men• relacionar o conhecimento científico com o detal; noções básicas de hereditariedade e de biotecnologias relacionadas à genética.

senvolvimento da tecnologia e as mudanças na sociedade, entendendo que esse conhecimento Manual do Professor

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é uma parte da cultura e está ligado aos fatores políticos, sociais e econômicos de cada época e que suas aplicações podem servir a interesses diversos;

• identificar as relações e a interdependência entre todos os seres vivos — incluindo a espécie humana — e os demais elementos do ambiente, avaliando como o equilíbrio dessas relações é importante para a continuidade da vida em nosso planeta; aplicar os conhecimentos adquiridos de forma responsável e contribuir para a melhoria das condições ambientais, da saúde e das condições gerais de vida de toda a sociedade; conhecer melhor o próprio corpo e valorizar os hábitos e as atitudes que contribuam para a saúde individual e coletiva.

Mais adiante, na seção Sugestões de abordagem de cada capítulo, há indicações de textos, questões e atividades do próprio livro-texto ou novos que devem ser trabalhados com o objetivo de contextualizar o ensino, desenvolver a capacidade do aluno de resolver problemas e formular hipóteses e valorizar atitudes responsáveis para com o ambiente e a saúde.

Também ao longo dessa seção serão apresentados textos de aprofundamento dirigidos ao professor, que podem ajudá-lo a orientar a discussão de certos temas deste volume.

Uma palavra a mais com o professor Sabe-se hoje que o estudante constrói ativamente seu conhecimento com base em um saber prévio que ele traz para a escola. Por isso esse conhecimento é fundamental para a aprendizagem de novos conceitos. Como sintetizou David Ausubel (1918-2008), psicólogo ligado à área de aprendizagem, “o fator isolado mais importante capaz de influenciar a aprendizagem é aquilo que o sujeito já sabe”4. Na década de 1960, Ausubel já se opunha à aprendizagem mecânica ou repetitiva, em que o aluno apenas decora conceitos para a prova e logo os esquece. Para Ausubel a aprendizagem é significativa quando um novo conteúdo tem uma conexão com o conhecimento prévio do estudante, passando assim a ter um significado para ele.

Os trabalhos de Jean Piaget (1896-1980), psicólogo da área de aprendizagem, mostraram que o conhecimento é construído com base na interação pessoal com o mundo. E, em certos casos, é necessário que ocorram mudanças profundas nas estruturas mentais para que certos conteúdos sejam apreendidos5.

Finalmente, o russo Lev Vygotsky (1896-1934) demonstrou que a aprendizagem é fortemente influenciada pela interação entre o estudante e os outros membros da comunidade6.

4 AUSUBEL, D. P. Educational Psychology: a Cognitive View. New York: Holt, Rinehart; Winston, 1968. p. VI. Além do livro mencionado nesta referência, as ideias de Ausubel encontram-se também em: ; NOVAK, J. D.; HANESIAN, H. Psicologia educacional. Rio de Janeiro: Interamericana, 1980.; e MOREIRA, M. A.; MASINI, E. F. S. Aprendizagem significativa: a teoria de David Ausubel. São Paulo: Moraes, 1982.

5

As ideias de Piaget podem ser encontradas em: BECKER, F. O caminho da aprendizagem em Jean Piaget e Paulo Freire: da ação à operação. Petrópolis: Vozes, 2010.; CASTORINA, J. A.; FERREIRO, E.; LERNER, D.; OLIVEIRA, M. K. Piaget e Vygotsky: novas contribuições para o debate. São Paulo: Ática, 1995.; FREITAG, B. (Org.). Piaget: 100 anos. São Paulo: Cortez, 1997.; GOULART, I. B. Piaget: experiências básicas para utilização pelo professor. 25. ed. Petrópolis: Vozes, 2009.; LEITE, L. B. Piaget e a escola de Genebra. São Paulo: Cortez, 1987.; PIAGET, J. A construção do real na criança. Rio de Janeiro: Zahar/MEC, 1975.; . A epistemologia genética. 2. ed. São Paulo: Abril Cultural, 1983 (Os pensadores).; . A equilibração das estruturas cognitivas. Rio de Janeiro: Zahar, 1976.; e ; GARCIA, R. Psicogênese e história das ciências. Lisboa: D. Quixote, 1987.

6 As ideias de Vygotsky encontram-se em: BAQUERO, R. Vygotsky e a aprendizagem escolar. Porto Alegre: Artmed, 1998.; CASTORINA,

J. A.; FERREIRO, E.; LERNER, D.; OLIVEIRA, M. K. op. cit.; DANIELS, H. (Org.). Vygotsky em foco: pressupostos e desdobramentos. 2. ed.

Campinas: Papirus, 1995.; MOLL, L. C. Vygotsky e a educação: implicações pedagógicas da Psicologia sócio-histórica. Porto Alegre: Artmed, 1996.; OLIVEIRA, M. K. de. Vygotsky: aprendizado e desenvolvimento, um processo histórico. 4. ed. São Paulo: Scipione, 1997.; VYGOTSKY, L. S. A construção do pensamento e da linguagem. 2. ed. São Paulo: Martins Fontes, 2011.; e . A formação social da mente: o desenvolvimento dos processos psicológicos superiores. 7. ed. São Paulo: Martins Fontes, 2007.

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Deve ainda estimular a aplicação dos novos Em síntese, esses e outros trabalhos mostram conceitos a situações variadas. Pode, por exemque a aprendizagem depende de conhecimentos plo, apresentar essas novas situações e promover prévios trazidos pelo estudante ao ambiente em que debates livres entre os estudantes para que eles se dá o ensino, e que esses conhecimentos organiexponham suas ideias e tenham suas dúvidas eszam e dão significado às novas informações. Em ouclarecidas8. tras palavras, as ideias e as crenças que o estudante traz para a escola terão uma forte influência na interpretação daquilo que lhe é ensinado, isto é, na […] as ideias e as crenças que o estudante traz para a escola terão uma construção de significados.

Em alguns casos, os concei- forte influência na interpretação daquilo tos prévios do estudante sobre que lhe é ensinado, isto é, na construção determinado fenômeno são basde significados. tante diferentes dos conceitos científicos, e isso pode dificultar a aprendizagem. Nesse caso, o professor pode faciliDe modo geral, essas são as concepções básitar o processo de aprendizagem. Para isso, pode secas da chamada abordagem construtivista, que lecionar experiências apropriadas com base no cocompreende um conjunto de ideias que tem influennhecimento prévio do aluno e mostrar a importânciado bastante a teoria e a prática pedagógica atual. cia do conhecimento científico para a explicação de A literatura sobre o tema é muito ampla, por isso forum conjunto de fenômenos ligados às experiências necemos adiante, na seção Sugestões de leitura selecionadas. Dessa forma, o professor vai estipara o professor, uma pequena seleção de livros e mular o estudante a construir novos significados e artigos que tratam dessa proposta. conceitos.

O que se espera é que o professor analise Nessa concepção de aprendizagem, o profescriticamente a ideia da transmissão passiva de sor não tem apenas a tarefa de apresentar informaconhecimentos e perceba a necessidade de proções ao estudante — mesmo porque a simples por questões que funcionem como desafios, estiapresentação de informações não garante que esmulem o aluno a aplicar o conhecimento a situatas sejam apreendidas pelo aluno. Ele deve encorações novas e promovam a contextualização dos jar o debate estimulando o aluno a apresentar seus conteúdos. pontos de vista e a avaliar sua concepção sobre o Em seu trabalho, o professor se vale dos safenômeno abordado. Cabe ao professor procurar inberes da disciplina que ministra, dos saberes pedategrar concepções diferentes, mas conciliáveis, e gógicos de sua formação profissional e dos sabetambém apresentar aos alunos problemas que conres de sua experiência, adquiridos no trabalho cotifrontem as concepções trazidas por eles. diano, durante o processo de ensino-aprendizaPara que a aprendizagem aconteça, o profesgem. Entre os saberes esperados na formação do sor deve também estabelecer uma conexão entre o professor de Ciências, portanto, estão não apenas conceito científico (abstrato) e as experiências do os conteúdos de sua disciplina (conceitos, procedicotidiano vividas pelo estudante (concreto) para mentos e atitudes), mas também as principais esapoiar o ensino de novos conceitos com base em tratégias metodológicas para a facilitação da 7 conceitos previamente assimilados . aprendizagem.

7 Essa ideia está presente em Ausubel e pode ser encontrada em vários trabalhos do autor, op. cit.

8 HASHWEH, M. Z. Toward an Explanation of Conceptual Change. European Journal of Science Education, 1986, 8 (3). p. 229-249.

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O professor deve compreender e trabalhar as interações entre ciência e sociedade, assumindo uma postura ética com o compromisso de fortalecer, no aluno, a ideia de cidadania. Deve também estar sempre disposto a aprender algo novo; selecionar e adequar os conteúdos à especificidade do processo de ensino-aprendizagem; conhecer as novas tecnologias utilizadas em educação; levar em conta o saber de seus alunos e prepará-los para a apreensão do conhecimento científico.

É sempre essencial a atuação do professor, informando, apontando relações, questionando a classe com perguntas e problemas desafiadores, trazendo exemplos, organizando o trabalho com vários materiais: coisas da natureza, da tecnologia, textos variados, ilustrações, etc. [...] Muitas vezes, as primeiras explicações são construídas no debate entre os estudantes e o professor. Assim, estabelece-se o diálogo, associando-se aquilo que os estudantes já conhecem com os desafios e os novos conceitos propostos. […] Uma notícia de jornal, um filme, uma situação de sua realidade cultural ou social, por exemplo, podem se converter em problemas com interesse didático9.

O livro-texto e outros recursos O livro-texto é apenas um dos recursos que podem facilitar a aprendizagem do aluno, aumentando, por exemplo, a compreensão do estudante acerca de um conceito. No entanto, é preciso que o livro-texto seja combinado com estratégias que ajudem o aluno a construir o signifi-

O livro-texto não é — nem deve ser — o único recurso disponível para o professor. É um entre os diferentes meios de aprendizagem no processo de construção do conhecimento e que ocorre por meio da interação entre estudantes e professores.

cado dos conceitos científicos.

O livro-texto não é — nem deve ser — o único recurso disponível para o professor. É um entre os diferentes meios de aprendizagem no processo de construção do conhecimento e que ocorre por meio da interação entre estudantes e professores. Dependendo dos recursos de cada escola, o professor pode valer-se de textos de jornais, revistas e outros livros, DVDs, CD-ROMs, programas eletrônicos educativos e sites da internet, além de promover a realização de experimentos em laboratório e de outras atividades que envolvam a participação ativa do estudante. Não menos importante é a própria exposição do tema em sala de aula, que pode lançar desafios e incentivar o aluno a refletir sobre suas concepções e, com isso, desencadear perguntas relacionadas com o tema em estudo. Os PCN de Ciências Naturais enfatizam bem esse ponto:

O professor pode pedir aos alunos que leiam uma reportagem de jornal ou revista ou um livro paradidático, que assistam a um filme ou pesquisem um tema específico na internet, e, depois, em grupo, discutam o que compreenderam do assunto e anotem suas dúvidas e comentários. Antes de indicar qualquer material, porém, deve verificar se ele é adequado à faixa etária e/ou ao nível cognitivo dos alunos. Como complemento da atividade, pode sugerir aos alunos que, em grupo, discutam entre si e exponham o que compreenderam sobre o tema, aproveitando para apresentar também suas questões e dúvidas.

Especialmente durante as atividades de leitura, o uso do dicionário deve ser incentivado. E o professor pode também circular entre os grupos para ajudar os alunos nesse trabalho.

9 BRASIL. SECRETARIA DE EDUCAÇÃO FUNDAMENTAL. Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do Ensino Fundamental/Ciências Naturais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998. p. 28.

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Programações educativas, como a da TV Escola (canal de televisão do Ministério da Educação), também podem ajudar o professor em seu trabalho.

Para saber mais sobre a TV Escola (onde assistir, programação, etc.), pode-se acessar o site: <http:// portal.mec.gov.br/index.php?option=com_content &view=article&id=12336&Itemid=823> (acesso em: 16 mar. 2015). Uma lista de vídeos na área de Ciências Naturais está disponível em: <http://portal. mec.gov.br/seed/arquivos/pdf/ciencias.pdf> (acesso em: 16 mar. 2015).

Ao assistir aos filmes para verificar a adequação do conteúdo à faixa etária e ao nível cognitivo dos alunos, o professor deve anotar os temas e questões que serão discutidos e relacioná-los com o conteúdo da disciplina e do livro-texto, além de pesquisar informações complementares sobre o tópico em livros ou na internet.

A internet é uma ferramenta valiosa para a pesquisa, tanto do professor como do aluno. Porém, é preciso verificar, com antecedência, se o computador (ou tablet) está em boas condições de uso e se há programas de proteção e controle de acesso a sites com conteúdos inadequados para os alunos. O professor deve procurar saber se os alunos já dominam os procedimentos básicos do uso do equipamento e instruí-los sobre os cuidados com o uso da máquina. É preciso tomar cuidado com o risco de dispersão dos alunos diante do grande volume de sites e informações disponíveis e também com a confiabilidade dos sites. Deve-se dar preferência àqueles que estejam ligados a universidades.

O professor deve dar informações claras sobre os objetivos da pesquisa na internet e de que forma ela será apresentada. Deve orientar os procedimentos de busca, lançar questões específicas e acompanhar toda a tarefa dos alunos, ajudando-os a identificar o material relevante para a pesquisa.

Os alunos poderão apresentar o resultado da pesquisa em forma de relatório, redigido com as próprias palavras, sempre identificando os sites usados como referência e as instituições responsáveis por esses sites.

Deve-se deixar claro que o livro, assim como qualquer outro texto didático que seja utilizado, é uma fonte de consulta, e não de memorização. O fato de os livros apresentarem termos específicos de cada área não significa que se deva exigir dos estudantes a memorização de todos esses termos científicos. Muito mais importante é trabalhar os conceitos fundamentais que se encontram no livro e enfatizar as ideias básicas, de caráter mais geral, que devem ter primazia sobre os conteúdos específicos. O professor pode apontar as ideias e os conceitos que considerar relevantes, pedir ao aluno que faça um resumo orientado do texto utilizando esses conceitos, ou seja, que crie um texto que preserve o significado das ideias básicas estudadas. Pode também estimular o aluno a elaborar perguntas a partir das ideias básicas do texto. Entre as questões indicadas nas atividades, pode selecionar aquelas que forem relevantes para a especificidade das condições de ensino-aprendizagem.

Estratégias de utilização do livro-texto Algumas pesquisas indicam que, usado isoladamente, o livro-texto tradicional não consegue modificar concepções que diferem muito das concepções científicas10. No entanto, as pesquisas mostram que o livro-texto tradicional pode ajudar nesse processo se for utilizado com estratégias que promovam a mudança dos conceitos prévios ou se for combinado com formas de leitura que auxiliem o estudante a construir conceitos com base no texto11.

10 GUZZETTI, B.; SNYDER, T.; GLASS, G.; GAMAS, W. Promoting Conceptual Change in Science: a Comparative Meta-analysis of Instruc-

tional Interventions from Reading Education and Science Education. Reading Research Quaterly, 28(2), 1993. p. 117-155.

11

Essas estratégias encontram-se em: DOLE, J.; DUFFY, G.; ROEHLER, L.; PEARSON, P. Moving from the Old to the New: Research on Reading Comprehension Instruction. Review of Educational Research, 61(2), 1991. p. 239-264.

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Ao iniciar a aula, o professor pode apresentar uma questão sobre o tema a ser tratado. Essa questão pode ser formulada com base no livro-texto ou ter como base uma notícia de jornal ou revista, um filme, textos de outros livros, experimentos de laboratório — o que for possível e pertinente ao tema que será exposto. Desse modo, poderá despertar o interesse do aluno sobre o assunto e também avaliar seu conhecimento prévio.

Deve-se deixar claro que o livro, assim como qualquer outro texto didático que seja utilizado, é uma fonte de consulta, e não de memorização.

Quando a concepção do aluno for muito diferente da concepção científica, cabe ao professor levá-lo a perceber que, embora o conhecimento prévio do estudante possa ter papel importante em certos contextos práticos, as concepções científicas são valiosas e fecundas em outros contextos e contribuem para a explicação de novos fenômenos12. Para isso, o professor poderá apresentar evidências, geralmente experimentais, que não podem ser explicadas adequadamente pela concepção do estudante, e mostrar-lhe que a concepção científica, além de elucidar essas evidências, aplica-se a fatos novos e estabelece novas relações entre fenômenos13.

Alguns autores acreditam que os conceitos prévios dos alunos não devem necessariamente ser abandonados ou substituídos pelos conceitos científicos. Explicações científicas e cotidianas poderiam coexistir no aluno e ser utilizadas em contextos di-

ferentes. Nesse caso, caberia ao professor identificar os conceitos prévios e ajudar o estudante a compreender o conhecimento científico possibilitando que o aluno escolha a concepção apropriada para cada caso. Desse modo, o aluno poderia utilizar cada concepção no contexto adequado.

Não se pode esquecer de que a aprendizagem não depende apenas de fatores cognitivos, mas também de diversos componentes afetivos e socioculturais que precisam ser levados em conta. Por isso é importante estimular atividades em grupo e debates entre os próprios alunos, e entre eles e os professores. É preciso também estimular os alunos a expressar suas concepções em um clima de respeito a suas ideias — mesmo quando elas não coincidem com as concepções científicas.

Muitas atividades que despertam a curiosidade do estudante e o estimulam a aplicar os conceitos científicos em novas situações, tanto individuais como coletivas, podem ser obtidas no livro-texto.

Este tem também o papel de ajudar o aluno a compreender melhor os conceitos que foram apresentados pelo professor.

Embora os livros desta coleção pretendam apresentar um conteúdo amplo, completo e atualizado, o professor tem total liberdade para aprofundar ou reduzir conteúdos ou mesmo para ignorar certas informações e conferir maior ou menor importância a determinado capítulo ou tópico de capítulo. As informações sobre os conhecimentos mais específicos que o professor considerar pouco relevantes, como detalhes anatômicos ou fisiológicos, podem ser sugeridas ao aluno como tópico complementar de estudo e pesquisa. É importante salientar que o livro-texto pode facilitar a aprendizagem:

12 As diferenças entre o conhecimento cotidiano e o conhecimento científico estão explicadas em: BIZZO, N. Ciências: fácil ou difícil?. São

Paulo: Ática, 1998.

13

A estratégia de apresentar fenômenos que não podem ser explicados adequadamente pela concepção do estudante faz parte da chamada teoria da aprendizagem por mudança conceitual, e é discutida em: CHINN C. A.; BREWER, W. F. The Role of Anomalous Data in Knowledge Acquisition: a Theoretical Frame Work and Implications for Science Instruction. Review of Educational Research, 63, 1993. p. 1-49.; HEWSON, P. W.; HEWSON, M. G. The Status of Students’ Conceptions. In: DUIT, R. F.; NIEDDERER, H., eds. Research in Physics Learning: Theoretical Issues and Empirical Studies. Kiel: Institute for Science Education at the University of Kiel, 1992. p. 59-73.; POSNER, G.; STRIKE, K.; HEWSON, P.; GERZOG, W. Accommodation of a Scientific Conception: to Ward a Theory of Conceptual Change. Science Education, 66, 1982. p. 211-227.

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• se apresentar questões que mo- Explicações científicas e cotidianas

tivem o aluno e o estimulem a poderiam coexistir no aluno […] formular hipóteses e a aplicar o Nesse caso, caberia ao professor que aprendeu a situações novas; • se fizer, com cuidado, compa- ajudar o estudante a compreender rações que facilitem a aprendi- o conhecimento científico e a identificar zagem de conceitos científicos; a concepção apropriada para cada caso.

• se relacionar explicações científicas a fenômenos do cotidiaceito, a etimologia de um nome ou alguma informano do estudante e a temas da saúde, do ambiente ção extra sobre o tema discutido no texto principal. e da tecnologia; Ao longo do capítulo há boxes com textos que complementam um tema abordado ou levantam al• se estimular o aluno a pesquisar — individualmente e guma questão que desperta a curiosidade do aluno. em grupo — as informações pertinentes em diverOs textos podem tratar de conceitos, procedimensas fontes; tos ou atitudes relacionados com temas da atuali• se ajudar o estudante a desenvolver uma atitude dade, do cotidiano do aluno, ou com temas transverresponsável, de modo que ele possa contribuir para sais e eixos temáticos sugeridos nos PCN. Vários a melhoria das condições gerais de vida (condições desses textos aparecem em boxes (Ciência e amsociais, ambientais e de saúde) de toda a sociedade. biente, Ciência e tecnologia, Ciência no dia a dia, CiênNa abordagem dos principais temas de cada cia e sociedade, Ciência e saúde, Ciência e História, capítulo, serão indicados textos, questões e atividaPara saber mais) ou em pequenas notas nas mardes que contribuam para que esses objetivos sejam gens da página. atingidos.

A seção Leitura especial, juntamente com os textos complementares, permite que o professor A organização dos volumes aprofunde certos temas ou faça a integração entre Cada volume está dividido em unidades, que os conteúdos de diferentes capítulos ou de diferense subdividem em capítulos. Em cada capítulo, os tes eixos temáticos. assuntos são agrupados em subtítulos.

No fim do capítulo há uma série de atividades.

No início da unidade, na seção Ponto de partiA primeira delas — Trabalhando as ideias do capítulo da, e no início do capítulo, na seção A questão é, há — traz questões que podem ser usadas para uma perguntas que avaliam o conhecimento prévio do leitura orientada do texto. O objetivo é familiarizar o aluno sobre as ideias fundamentais que serão traestudante com as ideias e os termos básicos do cabalhadas, além de despertar o interesse dele pelo pítulo. Essa atividade pode ser feita depois que o conteúdo da unidade e do capítulo. Pode-se pedir ao professor tiver apresentado e discutido o tema com os alunos. Ele pode optar por utilizar essas quesaluno que tente responder às questões no início do tões durante a aula como motivação do interesse do estudo — mas sem cobrar, nesse momento, as resaluno ou para avaliar o conhecimento prévio dele postas corretas. No fim do capítulo, a questão podesobre determinado assunto. rá ser retomada para avaliar a aprendizagem. Ao fiA seção Pense um pouco mais, que se enconnal de cada unidade, a seção Ponto de chegada tra em todos os capítulos, requer do aluno a aplicaapresenta uma visão geral dos principais conteúdos ção do conhecimento obtido em novas situações, da unidade, ajudando o aluno a refletir sobre o que nas quais ele deve resolver problemas, interpretar aprendeu. tabelas, deduzir consequências do que aprendeu, Na lateral das páginas há textos complemenestabelecer novas relações ou fazer generalizações tares cuja função é apresentar a definição do conManual do Professor

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a partir dos conceitos. Para isso, Algumas atividades em grupo têm muitas vezes, o aluno terá de fazer caráter interdisciplinar. Além disso, uma leitura atenta do texto. Outras vezes, terá de relacionar os concei- propiciam a interação das diversas tos aprendidos no capítulo com o áreas do conhecimento e da cultura […] conhecimento elaborado em outido cognitivo, ético e estético; permitem relacionar tros capítulos ou mesmo em anos os conceitos aprendidos com os temas atuais do anteriores. O professor deverá escolher o momento cotidiano; incentivam as relações interpessoais, a adequado para realizar essa atividade, que pode ser, socialização, o trabalho em equipe e a capacidade por exemplo, após a discussão dos temas do capítulo. de cooperar, de se comunicar e de pesquisar.

Algumas questões podem ser usadas também para Nas atividades interdisciplinares, os professocriar situações-problema, antes ou durante o debate res das disciplinas relacionadas podem auxiliar o aluem sala. Nessa atividade, é importante estimular o aluno durante a elaboração do projeto e na avaliação. no a formular hipóteses, mesmo que ele não chegue Algumas vezes, nas seções Mexa-se! e Ativisozinho a uma elaboração final. Ele não precisa acertar dade em grupo, os alunos deverão organizar uma de imediato a resposta. O importante é que se sinta esapresentação dos trabalhos para a classe e uma extimulado a pesquisar, usar a criatividade e o pensaposição para a comunidade escolar (alunos, profesmento lógico. O professor pode decidir também que as sores e funcionários da escola e pais ou resquestões de maior grau de dificuldade sejam objeto de ponsáveis). Além disso, em alguns casos o aluno pesquisa fora da sala de aula, mediante consulta a oudeve pesquisar se na região em que mora existe altras fontes de informação. guma universidade, museu, centro de ciências ou A atividade Mexa-se!, que se encontra em váinstituição que trate do tema trabalhado e se é possírios capítulos, pode exigir que o aluno realize pesvel visitar esse local. Caso isso não possa ser feito, o quisas (com o auxílio de livros, revistas, CD-ROMs, professor deve recomendar que pesquise na internet internet) sobre assuntos correlatos ao tema do casites de universidades, museus e outras instituições pítulo, interprete gráficos ou tabelas, busque relaque mantenham uma exposição virtual sobre o tema. ções entre determinada descoberta científica e o Em alguns capítulos são incluídas a seção De período da História em que ela ocorreu, etc. Em alolho no texto ou as variações De olho na notícia, De gumas dessas atividades, sugere-se que o aluno olho nos quadrinhos, De olho na música. Nessa atipeça ajuda a professores de outras disciplinas. vidade é apresentado um texto extraído de jornal, Algumas das atividades mencionadas antelivro, revista ou letra de música que se relacione com riormente podem aparecer também dentro da seo tema do capítulo e questões de interpretação, ção Atividade em grupo. A pesquisa em grupo facicomparação, aplicação de conhecimentos aprendilita a aprendizagem porque promove a interação dos no capítulo, entre outras sugestões. entre indivíduos com conhecimentos e habilidades Finalmente, na seção Aprendendo com a prática diferentes, além de estimular a socialização, a partisão propostas práticas em laboratório ou situações cipação, o respeito e a cooperação entre os estuque simulam observações ou experimentos científidantes. Quando a pesquisa for realizada em sala de cos. Nessa atividade, como em todo o processo de aula, o professor poderá circular entre os grupos ensino-aprendizagem, o professor deve buscar o enpara orientá-los e esclarecer dúvidas. volvimento do estudante. Para isso, poderá usar, enAlgumas atividades em grupo têm caráter intre outras estratégias, as perguntas incluídas no fim terdisciplinar. Além disso, propiciam a interação das diversas áreas do conhecimento e da cultura; prode cada experimento sugerido. Nessas questões movem o desenvolvimento global do aluno, no senpede-se ao aluno que interprete o que aconteceu, 300

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encontre explicações ou aplique as conclusões a novas situações. Se julgar mais eficaz, o professor pode, por exemplo, solicitar ao aluno que faça uma previsão sobre o experimento que será realizado. A previsão do aluno deverá ser discutida. Pode-se ainda pedir ao estudante que tente explicar o resultado do experimento primeiro à luz da própria concepção e, depois, à luz da concepção científica, seguindo-se uma discussão sobre qual das abordagens é a mais adequada para explicar o fenômeno em questão14. É importante lembrar que a atividade em grupo na montagem do experimento e na análise dos resultados propicia a participação ativa dos alunos e a troca fecunda de informações.

As atividades da seção Aprendendo com a prática em laboratório devem obedecer a normas de segurança. A esse respeito, os PCN de Ciências Naturais são bem claros e devem ser lidos por todos os professores. Em resumo, os PCN recomendam que se evitem experimentos com fogo, mas, caso sejam realizados, as instruções devem ser claras.

Cabe ao professor acompanhar com atenção o trabalho dos alunos e vistoriar previamente os equipamentos de segurança da escola. As experiências com produtos químicos também devem ser feitas sob a supervisão do professor, em local apropriado e com proteção adequada, evitando-se o uso de substâncias tóxicas ou corrosivas, como ácidos e bases fortes ou corrosivos. Os experimentos com eletricidade devem utilizar apenas pilhas e baterias com corrente contínua e com, no máximo, 9V de tensão. Não devem ser feitos experimentos com sangue humano, e as observações de tecidos humanos só podem ser realizadas com material pre-

viamente fixado15. Convém lembrar também que: • todos os frascos de reagentes devem ter etiqueta de identificação; • deve-se lavar a aparelhagem antes e depois do uso e guardá-la em local adequado; • o manuseio e a estocagem de objetos de vidro e termômetros devem receber cuidado especial; • deve-se recomendar aos alunos que não misturem substâncias desconhecidas nem realizem experimentos sem consultar o professor (o uso de quantidades mínimas de reagentes é recomendado tanto por razões de segurança quanto ambientais); • é essencial manter um estojo de primeiros socorros na escola e contar com pessoas preparadas para utilizá-lo em caso de emergência.

A avaliação As atividades apresentadas no fim de cada capítulo propiciam muitas formas de avaliação (oral ou escrita, individual ou em grupo), que envolvem vários tipos de competência. É importante que o professor não se preocupe apenas em diagnosticar o que o estudante aprendeu sobre teorias, fatos e conceitos, mas, sobretudo, que verifique se ele é capaz de aplicar o que aprendeu à resolução de problemas variados e transferir o conhecimento para novas situações; se ele é capaz de analisar situações complexas, de chegar a soluções apropriadas, de criticar hipóteses e teorias.

O professor deve avaliar não apenas a aprendizagem de conceitos, mas também a aprendizagem de procedimentos e atitudes. Essa avaliação não precisa ser realizada apenas com tarefas escritas: ele pode avaliar as exposições orais e o comportamento

14 Para sugestões de condução de atividades práticas, consulte: KRASILCHICK, M. Prática de ensino de Biologia. 4. ed. São Paulo: Edusp,

2004; NARDI, R.; BASTOS, F.; DINIZ, R. E. Pesquisas em ensino de Ciências: contribuições para a formação de professores. São Paulo: Escrituras, 2004.; POZO, J. I. (Org.). A solução de problemas: aprender a resolver, resolver para aprender. Porto Alegre: Artmed, 1998.; CAMPOS, M. C. da C.; NIGRO, R. G. Didática de Ciências: o ensino-aprendizagem como investigação. São Paulo: FTD, 1999.; CARVALHO, A. M. P. de (Org.) et al. Ensino de Ciências: unindo a pesquisa e a prática. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2004.; GROSSO, A. B. Eureka: práticas de Ciências para o Ensino Fundamental. São Paulo: Cortez, 2003.; FOREMAN, J.; WARD, H.; HEWLETT, C.; RODEN, J. Ensino de Ciências. Porto Alegre: Artmed, 2010.; ANGOTTI, J. A.; DELIZOICOV, D.; PERNAMBUCO, M. M. Ensino de Ciências: fundamentos e métodos. São Paulo: Cortez, 2009.; BIZZO, N. Ciências: fácil ou difícil?. São Paulo: Ática, 2008.

15 As normas de segurança para atividades experimentais estão em: BRASIL. SECRETARIA DE EDUCAÇÃO FUNDAMENTAL. Parâmetros

Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do Ensino Fundamental/Ciências Naturais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998. p. 124-125.

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do aluno durante as atividades em grupo ou no laboratório. No laboratório, pode observar como o aluno manipula o equipamento, se está atento às regras de segurança, se põe em ordem o equipamento usado após o experimento, e assim por

É importante que o professor não se preocupe apenas em diagnosticar o que o estudante aprendeu sobre teorias, fatos e conceitos, mas, sobretudo, que verifique se ele é capaz de aplicar o que aprendeu à resolução de problemas variados […]

diante.

Nas atividades em grupo, pode observar também se o grupo utilizou os recursos disponíveis para a pesquisa, se cada aluno coopera com os colegas, ajudando na pesquisa e na seleção das informações relevantes para o tema, se todos os membros do

dadas, os registros de debates, de entrevistas, de pesquisas, de filmes, de experimentos, os desenhos de observação, etc.; por outro lado, as atividades específicas de avaliação, como comunicações de pesquisa, participação em debates, relatórios de leitura, de experimentos e provas dissertativas ou de múltipla escolha16.

grupo estão aptos a responder às questões sobre o tema e se os expositores são capazes de ouvir e também de expor suas ideias, além de defender seus pontos de vista com argumentos, ao mesmo tempo que respeitam as ideias alheias.

A avaliação não deve ser realizada somente no fim do curso ou depois de completada uma unidade da disciplina. Ela pode ser usada também como um pré-teste, no início do curso ou de algum tópico, para descobrir o que os estudantes sabem ou o que

As atividades que se encontram no fim do capítulo estão longe de esgotar as opções de que o professor pode dispor e vão depender das condições específicas em que se dá o processo de ensino-aprendizagem. A confecção de quadros-murais com notícias e imagens de jornais e revistas, as feiras de Ciências, as excursões e visitas a museus, bibliotecas, postos de saúde e centros de pesquisa são mais algumas opções a que o professor poderá recorrer17.

Evelson de Freitas/Agência Estado

eles ignoram e qual a concepção prévia que têm sobre o tema a ser tratado.

O professor poderá fazer a avaliação regularmente, ao longo dos tópicos desenvolvidos, com o objetivo de orientar-se em relação ao que vai fazer em seguida. Como é lembrado nos PCN de Ciências Naturais: Os instrumentos de avaliação comportam, por um lado, a observação sistemática durante as aulas sobre as perguntas feitas pelos estudantes, as respostas

Visita escolar ao Catavento Cultural e Educacional (SP), mar. 2009.

16

BRASIL. SECRETARIA DE EDUCAÇÃO FUNDAMENTAL. Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do Ensino Fundamental/Ciências Naturais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998. p. 31.

17 Sobre avaliação, consulte: BALZAN, N. C.; SOBRINHO, J. D. Avaliação institucional: teoria e experiências. 2. ed. São Paulo: Cortez, 2000.;

LUCKESI, C. C. Avaliação da aprendizagem escolar. 17. ed. São Paulo: Cortez, 2005.; MORETTO, V. P. Prova: um momento privilegiado de estudo − não um acerto de contas. Rio de Janeiro: DP&A, 2002.; SANT’ANA, I. M. Por que avaliar? Como avaliar? Critérios e instrumentos.

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Parte específica 1 A organização deste volume Este volume é constituído de quatro unidades e uma Leitura especial. Adiante, vamos detalhar os conteúdos dos capítulos, apresentando sugestões de abordagens e atividades adicionais para cada um deles.

Na primeira Unidade, Química: a constituição da matéria, são discutidos alguns conceitos científicos básicos importantes para a Química, tais como: mudanças de estado, propriedades gerais e específicas da matéria e algumas unidades de medida do Sistema Internacional de Unidades. São estudados também os átomos e elementos químicos e a forma como esses elementos estão organizados na tabela periódica.

Na segunda Unidade, Química: substâncias e transformações químicas, o aluno conhecerá melhor essa ciência, que estuda do que é feita a matéria e como as substâncias se transformam. Serão estudadas as funções químicas, os tipos de ligações entre os

átomos e as reações químicas, além das técnicas de separação de misturas, Na terceira Unidade, Física: movimentos, força e energia, vamos estudar fenômenos que envolvem transferência de energia sem alterar a natureza da matéria, como os movimentos, a ação das forças e os conceitos de energia e trabalho. São estudadas também as tecnologias construídas com base nesse conhecimento.

Na quarta Unidade, Física: calor, ondas e eletromagnetismo, vamos estudar os fenômenos relacionados aos conceitos de calor, ondas e eletromagnetismo, além das aplicações tecnológicas surgidas por meio desse conhecimento.

A Leitura especial – O cientista estuda o mundo, dá uma visão geral e sucinta de alguns aspectos da investigação científica (experimentos e distinção entre hipóteses, leis, modelos e teorias científicas) e das relações entre ciência e sociedade.

2 Sugestões de leitura para o professor O sucesso do processo de ensino-aprendizado depende, entre outros fatores, de um conhecimento adequado, da parte do professor, dos temas que serão trabalhados com os alunos; e também das estratégias pedagógicas utilizadas em sala de aula. Por isso, apresentamos a seguir uma série de livros, artigos e documentos que podem ajudar o professor a aprimorar seus conhecimentos, tanto na área pedagógica como nos temas de ciências que aparecem neste volume (temas de Física e Química). Lembramos, no entanto, que é fundamental adequar todo esse saber ao nível cognitivo do aluno e ao processo específico de ensino-aprendizagem. É importante que o professor conheça os principais documentos públicos nacionais que orientam o ensino de ciências para o ensino fundamental e que estão disponíveis em: <http://portal.mec.gov.br/seb>.

(Acesso em: 18 maio 2015.)

BRASIL. SECRETARIA DE EDUCAÇÃO FUNDAMENTAL. Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do ensino fundamental/ciências naturais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998. . Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do ensino fundamental/introdução aos Parâmetros Curriculares Nacionais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998. . Parâmetros Curriculares Nacionais: terceiro e quarto ciclos do ensino fundamental/apresentação dos temas transversais. Secretaria de Educação Fundamental. Brasília: MEC/SEF, 1998.

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9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1998.

MORTIMER, E. F.; MACHADO, A. H. Química para o ensino médio: volume único. São Paulo: Scipione, 2003.

OKUNO, E. Radiação: efeitos, riscos, benefícios. São Paulo: Harbra, 1988.

PERUZZO, Francisco Miragaia; CANTO, Eduardo Leite.

Química na abordagem do cotidiano. 5. ed. São Paulo: Moderna, 2009. 3 v.

QUÍMICA. São Paulo: Ática, 1997. (Série Atlas Visuais).

RAMALHO Junior, Francisco; FERRARO, Nicolau Gilberto; SOARES, Paulo A. de Toledo. Os fundamentos da física. 9. ed. São Paulo: Moderna, 2007. 3 v.

SNYDER, C. H. The extraordinary chemistry of ordinary things. 4. ed. New York: John Wiley, 2003.

◗ Sobre Ciências (Física e Química) em geral COMO A CIÊNCIA FUNCIONA. São Paulo: Globo, 1994.

(Coleção Guia Prático de Ciências).

CREASE, R. P. Os 10 mais belos experimentos científicos. Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2006.

GRESH, L. H.; Weinberg, R. A ciência dos super-heróis.

Rio de Janeiro: Ediouro, 2005.

JOHNSON, G. Os dez experimentos mais belos da ciência. São Paulo: Larousse do Brasil, 2008.

HAZEN, R. M.; TREFIL, J. Saber ciência. São Paulo: Cultura Editores, 1995.

RIVAL, M. Os grandes experimentos científicos. Rio de Janeiro, Jorge Zahar, 1997.

SAAD, F. D. et al. Explorando o mundo das ciências através de experimentos simples. São Paulo: CIC/USP, 1995.

THIS, H. Um cientista na cozinha. São Paulo: Ática, 1996.

SALEN, L. Dicionário das ciências. Petrópolis: Vozes, 1995.

USBERCO, J.; SALVADOR, E. Química. 14. ed. São Paulo: Saraiva, 2009. 3 v.

VAITSMAN, D. S. Para que servem os elementos químicos. Rio de Janeiro: Interciência, 2001.

VANIN, J. A. Alquimistas e químicos: o passado, o presente e o futuro. São Paulo: Moderna, 1994.

WOLKE, R. L. O que Einstein disse a seu cozinheiro: a ciência na cozinha (inclui receitas). Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2003. . O que Einstein disse a seu cozinheiro: mais ciência na cozinha (inclui receitas). Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2005.

WEINBERG, S. Sonhos de uma teoria final: a busca das leis fundamentais da natureza. Rio de Janeiro: Rocco, 1994.

Revistas: Ciência Hoje das Crianças (Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência); Superinteressante (Abril); Galileu (Globo), Ciência e cultura (Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência), Ciência Hoje (Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência), Química Nova na Escola (Sociedade Brasileira de Química).

CD-ROMs: Enciclopédia da ciência, Enciclopédia da natureza, Enciclopédia do espaço e do Universo, Enciclopédia da Terra, Como as coisas funcionam. Todos da Globo Multimídia.

3 Sugestões de sites para os alunos O professor poderá selecionar e indicar aos alu-

imagens, hipertextos, softwares educacionais, mapas,

nos, entre os sites a seguir, aqueles que achar adequa-

experimentos, sugestões de aula, etc.). São recursos

dos. Antes de indicar um site, porém, é importante

de acesso público e livre para diferentes áreas do co-

examiná-lo para verificar se ele é apropriado à faixa

nhecimento e níveis de ensino, desde a educação in-

etária do aluno e à situação específica do processo

fantil até a superior. Disponível em: <http://objetose-

ensino-aprendizagem. Os endereços eletrônicos po-

ducacionais2.mec.gov.br>. (Acesso em: 18 maio 2015.)

dem sofrer mudanças. Acessos em: 18 maio 2015.

◗ Sobre ciências em geral

O professor também pode encontrar material adicional para indicar aos alunos no site do Banco In-

< http://cienciahoje.uol.com.br/>

ternacional de Objetos Educacionais, vinculado ao

<http://ciencias.seed.pr.gov.br>

MEC, com recursos educacionais em diversas mídias

<http://darwin.futuro.usp.br>

(áudios, vídeos, textos, fotos, animações, simulações,

<www.canalciencia.ibict.br>

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<www.cdcc.sc.usp.br>

<www.labvirt.fe.usp.br/indice.asp>

<www.ciencia-cultura.com>

<www.cbpf.br/FISCUL/>

<www.cienciamao.usp.br/index.php>

<www.ecientificocultural.com/fisica.htm>

<www.eciencia.usp.br>

◗ Sobre aquecimento global

<www.espacociencia.pe.gov.br> <www.seara.ufc.br> <www.tvcultura.com.br/aloescola>

◗ Sobre conteúdo de Química

<www.cptec.inpe.br/mudancas_climaticas> <www.ipcc.ch> (em inglês, francês ou espanhol) <www.mct.gov.br/index.php/content/view/3881. html>

<http://allchemy.iq.usp.br>

<www.pbmc.coppe.ufrj.br/pt/>

<http://qnesc.sbq.org.br>

◗ Sobre energia nuclear

<www2.fc.unesp.br/lvq/tabela.html>

<https://portalnuclear.cnen.gov.br/>

<www.cdcc.sc.usp.br/quimica/experimentos/separac.html>

<www.zenite.nu/>

<www.cdcc.sc.usp.br/quimica/fundamentos.html>

<www.oba.org.br/site/?p=conteudo&idcat=5&pag=c onteudo>

<www.cdcc.sc.usp.br/quimica/tabela_apres.html> <www.cdcc.usp.br/quimica/ciencia/chuva.html>

<www.ov.ufrj.br/> <www.iag.usp.br/>

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◗ Sobre Física

◗ Sobre Astronomia <http://astro.if.ufrgs.br/index.htm> <www.cdcc.sc.usp.br/cda/index.html>

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<www.fc.unesp.br/experimentosdefisica>

<www.telescopiosnaescola.pro.br/>

<www.mast.br>

4 Sugestões de sites de museus e outros espaços de Ciências Alguns sites de museus, exposições e outros espaços de ciências que podem ser indicados pelo professor para serem visitados pelos alunos (acessos em: 25 mar. 2015), complementando a visita pessoal a museus e outros espaços de ciências.

Associação Brasileira de Centros e Museus de Ciências: <www.abcmc.org.br/publique1/cgi/cgilua.exe/sys/ start.htm?tpl=home> Bosque da Ciência Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (INPA) Manaus, AM <http://bosque.inpa.gov.br/principal.htm>

Casa da Descoberta Universidade Federal Fluminense – Niterói, RJ <www.uff.br/casadadescoberta> Casa de Ciência e Tecnologia da Cidade de Aracaju (Sergipe) <www.cctecaplanetario.blogspot.com> Catavento Cultural e Educacional (São Paulo) <www.cataventocultural.org.br> Centro de Divulgação Científica e Cultural (CDCC) Universidade de São Paulo - São Carlos, SP <www.cdcc.sc.usp.br> Centro Integrado de Ciência e Cultura (São Paulo) <www.centrodeciencias.org.br> Manual do Professor

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Espaço Ciência Secretaria e Tecnologia (SECTEC) – Olinda, PE <www.espacociencia.pe.gov.br> Espaço Ciências Viva - Rio de Janeiro, RJ <www.cienciaviva.org.br> Estação Ciência - USP <www.eciencia.usp.br> Museu de ciência e tecnologia Universidade do Estado da Bahia - Salvador, BA <www.uneb.br/mct> Museu Virtual de Ciências e Tecnologia da Universidade de Brasília - Distrito Federal <www.museuvirtual.unb.br/index.htm> Museu Antares de Ciências e Tecnologia - Bahia <www2.uefs.br/antares/museu_antares.html> Mast – Museu de Astronomia e Ciências e Afins Ministério da Ciência e Tecnologia - Rio de Janeiro, RJ <www.mast.br> Museu de ciência e tecnologia Universidade do Estado da Bahia, Salvador, BA <www.uneb.br/mct>

Museu de Ciências e Tecnologia da PUCRS <www.pucrs.br/mct/> Museu de Ciência e Técnica da Escola de Minas <www.museu.em.ufop.br/museu/> Planetário Universidade Federal de Goiás – Goiânia, GO <www.planetario.ufg.br> Planetário Aristóteles Orsi Secretaria Municipal do Verde e do Meio Ambiente – São Paulo, SP <www.prefeitura.sp.gov.br/planetario> Planetário Espaço Cultural Espaço Cultural José Lins do Rego – João Pessoa, PB <www.funesc.pb.gov.br> (Entre em espaço cultural e, em seguida, em Planetário) Planetário de Londrina Universidade Estadual de Londrina – Londrina, PR <www.uel.br/planetario> Seara da Ciência - Ceará <www.seara.ufc.br/> Usina Ciências – Maceió, AL <www.usinaciencia.ufal.br>

5 Sugestões de abordagem de cada capítulo São apresentadas a seguir algumas sugestões de abordagem dos principais temas de cada capítulo.

Para isso, serão fornecidas orientações sobre como usar alguns textos e algumas atividades do próprio livro-texto para facilitar a aprendizagem e também sobre o objetivo de algumas atividades e textos. Com a mesma finalidade serão sugeridas também atividades adicionais (algumas delas indicadas em sites), complementando as atividades do livro-texto. Finalmente, em alguns capítulos serão apresentados textos de aprofundamento dirigidos ao professor como subsídio para sua prática pedagógica.

O objetivo dessas sugestões é motivar a aprendizagem por meio da proposição de desafios e da contextualização do ensino, procurando desenvolver no aluno a capacidade de resolver problemas e atitudes responsáveis para com o ambiente e a saúde.

Para despertar o interesse do aluno ou investigar seu conhecimento prévio sobre o tema a ser estudado, o professor pode se valer da seção A questão é, ou pro310

por questões novas com base em textos, notícias, ilustrações, etc., relacionados ao tema em estudo. Ao longo da aula, o professor também pode apresentar aos alunos algumas das questões de Trabalhando as ideias do capítulo e Pense um pouco mais ou usar as questões propostas a seguir, nas Sugestões de abordagem de cada capítulo.

No entanto, essas recomendações gerais não suprem a criatividade e a percepção que o professor tem da situação específica que ele e seus alunos estão vivenciando no processo de ensino-aprendizagem. As características particulares de cada turma, de cada escola, de cada região do Brasil devem ser levadas em conta. Cabe ao professor avaliar, em cada caso, se as sugestões são úteis à sua situação específica de ensino.

Na parte final desta seção, apresentamos nossas sugestões de respostas das atividades. Lembrando, mais uma vez, que cabe ao professor transformar a correção, ou melhor, a discussão sobre as respostas das atividades, em uma importante oportunidade para

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estimular os alunos a desenvolver o pensamento lógico e o espírito crítico na observação de fenômenos, na descrição de problemas, na formulação de hipóteses e na redação de explicações e respostas.

Capítulo 1 • Propriedades da matéria Este capítulo trata de forma mais aprofundada os tópicos de estados físicos da matéria e mudanças de estados físicos, vistos durante o 6o ano. Agora, os fenômenos relativos a esses tópicos são explicados com o auxílio dos conceitos de átomos e moléculas.

O professor deve ter em mente, porém, que os conteúdos de Física e Química serão explorados de forma mais abrangente e detalhada no Ensino Médio.

As questões propostas na seção A questão é ajudam o professor a investigar o conhecimento prévio do aluno a respeito dos principais tópicos do capítulo, enquanto as questões de Trabalhando as ideias do capítulo permitem avaliar o conhecimento do aluno ao final do trabalho.

Antes, porém, de discuti-las, pode desenvolver com os alunos uma atividade prática, solicitando que tragam para a aula alguns rótulos de embalagens de alimentos e bebidas (iogurtes líquidos, água mineral, etc.). O professor, então, deve pedir que os alunos identifiquem as grandezas que os rótulos registram e que também realizem algumas conversões de grandezas (por exemplo, de gramas para miligramas, de litros para centímetros cúbicos, etc.). Em seguida, o professor pode retomar o trabalho com as questões da seção A questão é.

Outra prática possível de ser realizada tão logo se inicie o estudo do capítulo é a seguinte: mergulhar pequenos objetos sólidos em um recipiente graduado (uma proveta, por exemplo) com água, para medir o volume deles.

Mesmo que o aluno já tenha estudado em matemática os múltiplos e submúltiplos de várias unidades de medida, o professor pode optar por checar esse conhecimento, aproveitando para ajudar na compreensão dele. Para ajudar o aluno a compreender a relação entre o decímetro cúbico e o litro, por exemplo, seria interessante conseguir alguns cubos de diferentes tamanhos, pedindo aos alunos que determinem o vo-

lume de cada cubo apenas com o uso de uma régua. Os alunos poderiam consultar o professor de Matemática para ajudar nesse cálculo.

O professor também pode mostrar aos alunos como medir volumes muito pequenos, como o volume de uma gota de água. Usando um conta-gotas, coloca-se certo número de gotas de água no recipiente graduado até que se possa ler o volume na escala. Em seguida, divide-se o volume registrado pelo número de gotas que se colocou no recipiente e descobre-se qual o volume de uma única gota. Essa é uma boa oportunidade para explicar aos alunos que a leitura do volume deve ser feita pela parte inferior da curvatura formada pela superfície da água (a água forma menisco côncavo), porque assim o erro de leitura é menor.

Do mesmo modo, pode familiarizar o aluno com o uso de balanças de pratos, medindo, por exemplo, massas muito pequenas de água, como a de uma gota.

Para isso, mede-se a massa de um número determinado de gotas de água colocadas em um recipiente e divide-se a massa total pelo número de gotas. É bom lembrar que, como os conta-gotas não são todos iguais, os grupos de alunos de uma turma devem obter resultados diferentes. Nesse caso, depois que todos os resultados estiverem registrados, o professor pode ensinar os alunos a calcular o volume e a massa médios de uma gota de água.

O professor pode pedir aos alunos um trabalho sobre a história do Sistema Internacional de Unidades, sua importância prática, etc. Para isso, podem ser usados os sites abaixo (acesso em: 18 maio 2015), que também indicam a maneira correta de escrever as unidades, complementando as informações do texto. <www.inmetro.gov.br/consumidor/unidLegaisMed.asp> <www.ipem.sp.gov.br/index.php?option=com_content &view=article&id=346&Itemid=273> O professor pode pedir também que os alunos façam um mural com fotografias, recortes de jornais, revistas, etc., em que as unidades de medida estejam escritas na forma incorreta, colocando ao lado a explicação correta. O mural pode ser colocado em um local visível para toda a comunidade escolar.

Para trabalhar os estados físicos da matéria, o professor pode partir de práticas simples, como a de encher três seringas de injeção de mesmo volume com, respectivamente, areia, água e ar e, depois de taManual do Professor

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par o orifício de abertura da seringa com o dedo, tentar comprimir o êmbolo. Podem-se usar também bexigas (balões de aniversário) cheias de água e de ar.

Depois de apresentar aos alunos os modelos de partículas para os três estados da matéria, o professor pode perguntar como esses modelos explicam os fenômenos de compressibilidade e de difusão observados.

As mudanças de estado também podem ser ilustradas com atividades muito simples, por exemplo, observar o derretimento de um cubo de gelo fora do congelador (por exemplo, comparando duas situações: o tempo que dois cubos de gelo de mesmo volume (aproximado) levam para derreter, um dentro da geladeira e o outro fora dela), ou observar a formação de gotículas de água do lado de fora de um copo com água gelada (o professor pode perguntar de onde vem essa água e, para mostrar que não está havendo um “vazamento” da água que o copo contém, conceito errôneo que pode surgir, basta colocar um copo vazio na geladeira por algum tempo e mostrar que as gotinhas se formam mesmo neste caso).

As transformações de energia também podem ser mais facilmente compreendidas se associadas a exemplos do cotidiano do aluno, por exemplo, o uso de eletrodomésticos. Porém, é muito importante que o professor proíba os alunos de realizar experimentos que envolvam fogo, corrente alternada ou substâncias tóxicas ou corrosivas.

Alguns conceitos apresentados neste capítulo, como a manutenção da temperatura durante as mudanças de estado de substâncias puras (pontos de fusão e de ebulição) serão aprofundados no Capítulo 12.

Para mostrar que o ponto de ebulição da água e de outros líquidos pode variar com a pressão sobre a superfície do líquido, o professor pode realizar a demonstração prática a seguir.

O professor deverá aquecer um pouco de água (lembrando sempre que experimentos com fogo devem ser realizados pelo professor) até cerca de 40 oC, medindo a temperatura com um termômetro adequado para isso. Depois ele vai aspirar um pouco dessa água com uma seringa sem a agulha, evitando a formação de bolhas. Então, ele vai tapar a ponta da seringa com o dedo, puxar o êmbolo e soltá-lo. Com isso, irá provocar um abaixamento da pressão no interior da seringa, fazendo com que bolhas de ebulição se formem na água.

Para mostrar a diferença entre massa e densidade, é interessante pedir ao aluno que traga objetos de 312

diferentes densidades que possam ser imersos em água. Com auxílio de uma balança e de uma proveta graduada, é possível calcular a densidade de alguns materiais. Para distinguir bem densidade de massa, podem-se comparar volumes de materiais diferentes, como madeira e metal, mostrando que, dependendo do volume, a massa às vezes é a mesma.

Nesta etapa do processo de ensino-aprendizagem, o aluno já tem elementos para compreender que o ar é uma mistura de gases e que os gases têm massa. O professor pode comparar a densidade da água a 25 oC e 1 atm de pressão (1 g/cm3) com a densidade do ar ao nível do mar, que corresponde a, aproximadamente, 1/800 da densidade da água.

Algumas perguntas acerca de determinadas propriedades específicas da matéria costumam provocar dúvidas e, por isso mesmo, merecem ser discutidas.

Uma delas é a questão 14 de Pense um pouco mais, que pergunta se o diamante risca o topázio ou o topázio risca o diamante. A questão da dureza é problemática também porque o termo duro é empregado na linguagem cotidiana de modo diferente do utilizado em ciência. Na linguagem cotidiana, o termo é usado como sinônimo de ‘tenaz’. O professor deverá estar atento se ocorrer alguma confusão no uso do termo pelo aluno.

O conceito de densidade pode ser abordado através de uma atividade experimental.

Material necessário: dois pedaços de vela de parafina de tamanhos um pouco diferentes, dois copos grandes e transparentes, água, álcool.

Antes de a aula começar, o professor deve providenciar os dois copos e enchê-los parcialmente, um com água e outro com álcool, e não deve dizer aos alunos que líquidos os dois copos contêm (os alunos devem ficar a certa distância da demonstração, para não perceberem o cheiro do álcool).

O professor coloca um pedaço de vela em cada copo. Os alunos vão observar que, em um dos copos (o que contém água), a vela flutua e, no outro (o que contém álcool), a vela afunda. O professor, então, vai pedir aos alunos que expliquem, em termos de densidade, o que aconteceu.

Alguns alunos podem dizer que os pedaços de vela são diferentes e por isso o resultado foi diferente.

Mas, então, o professor fará a troca, colocando a vela que estava no álcool, no copo com água, e vice-versa.

O mesmo fenômeno será observado, a parafina afundará no álcool e flutuará na água.

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O professor pode dizer, então, que um dos copos contém água e o outro, álcool, e os alunos poderão concluir que a explicação deve estar relacionada à diferença de densidade da parafina e dos dois líquidos.

Finalmente, o professor apresenta os valores aproximados das densidades desses materiais nas mesmas condições de temperatura e pressão: parafina (cerca de 0,9 g/cm3); água (1,0 g/cm3); álcool (0,8 g/cm3). Agora os alunos têm condições de explicar o que aconteceu em função das diferenças de densidade, pois a densidade da parafina é intermediária em relação às densidades do álcool e da água.

Se preferir, o professor pode realizar essa prática quando trabalhar o conceito de empuxo, no Capítulo 10. Nesse caso, a explicação poderá ser ampliada, envolvendo também esse conceito.

A atividade Aprendendo com a prática, ao final do capítulo, também facilita a aprendizagem do conceito de densidade.

O boxe Para saber mais (p. 21) apresenta de forma sucinta a diferença entre fenômenos físicos e químicos.

No entanto, a diferença entre os dois tipos de fenômenos ficará mais clara ao longo do ano, à medida que os alunos entrarem em contato com os respectivos fenômenos estudados na Física e na Química. Mais importante neste capítulo é familiarizar o aluno com algumas propriedades específicas da matéria, mostrando que elas podem ser usadas para identificar as diferentes substâncias que existem na natureza.

Capítulo 2 • Átomos e elementos químicos Professor, mencione que não é preciso entrar em um laboratório para ver fenômenos químicos, já que eles ocorrem a todo momento no dia a dia, e também que inúmeros materiais úteis são obtidos por meio da química. A partir daí, pode-se pedir aos alunos uma pesquisa sobre as diversas áreas em que a Química é aplicada: Química marinha (que analisa materiais encontrados no mar), Química forense (que faz a análise de substâncias em locais onde ocorreram delitos), petroquímica (Química do petróleo), etc.

Este capítulo ilustra bem a substituição de antigas teorias científicas por novas teorias, que passam a explicar fatos novos, além de relacionar um número maior de fatos já conhecidos na época de sua formulação.

O professor pode pedir aos alunos que façam neste momento a Leitura especial O cientista estuda o mundo (p. 271-273) para conhecer alguns conceitos básicos no estudo de ciências, tais como leis, teorias, modelos, etc. E também para compreender que, sempre que necessário, uma teoria pode ser corrigida e mesmo substituída por outra melhor, isto é, que explique um maior número de fenômenos. Na discussão após a leitura, merecem ênfase especial os trechos do texto sob os títulos “A ciência não explica tudo” e “A ciência não resolve todos os problemas”, de forma que o aluno compreenda que a ciência é uma parte do conhecimento humano e também que há problemas éticos e sociais que não podem ser resolvidos valendo-se apenas do conhecimento científico.

O professor deve ficar especialmente atento a algumas concepções errôneas que costumam surgir entre os alunos, como a ideia de que os cátions são positivos porque ganharam prótons, em vez de terem perdido elétrons. Outra dificuldade apresentada pelo capítulo é a representação correta dos átomos por meio de modelos, pois é muito difícil representar a proporção correta entre o diâmetro do núcleo e o da eletrosfera (o diâmetro total do átomo é cerca de 10 mil a 100 mil vezes maior que o do núcleo). No texto (p. 32) essa relação é comparada ao diâmetro de uma bola de pingue-pongue e o comprimento médio de um campo de futebol oficial.

Como é mencionado no capítulo, a regra de distribuição dos elétrons pelas camadas eletrônicas não é válida para todos os elementos. Entretanto, o conceito de orbital e o estudo da distribuição de elétrons em níveis e subníveis de energia pelo diagrama de Pauling não são abordados no capítulo, pois consideramos que são mais apropriados para o Ensino Médio.

O segundo texto da seção De olho nos textos (A reciclagem da matéria) estabelece uma conexão entre o fato de que a matéria é formada de átomos e os ciclos da matéria na natureza. Alguns desses ciclos foram estudados no livro do 6o ano e, a critério do professor, podem ser recordados aqui. Esses ciclos serão vistos com mais profundidade no Ensino Médio, na parte de Ecologia. No texto é mencionado que há microscópios que, com o auxílio de programas de computador, geram imagens de átomos. A explicação de como funcionam microscópios especiais, como o de Manual do Professor

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força atômica ou o de varredura por tunelamento, não cabe nesse nível de ensino. Para saber mais sobre esses microscópios, o professor pode consultar os sites (Acessos em: 18 maio 2015.): <www.cbpf.br/~nanos/Apostila/02.html> <www.dsif.fee.unicamp.br/~furio/IE607A/STM_AFM.pdf> <www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/ maio2006/ju321pag11b.html> A revista Química Nova na Escola publica cadernos temáticos sobre a química e suas relações com o ambiente, a tecnologia, a sociedade, entre outros tópicos. No Caderno Temático no 7 (Maio/2001, Representação Estrutural em Química), o artigo “O processo de elaboração da teoria atômica de John Dalton” serve como subsídio para o professor sobre esse tema. O artigo está disponível em (acesso em: 15 maio 2015): <http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/07/>.

O segundo exercício do Aprendendo com a prática (p. 44), que solicita a construção de um modelo de átomo, contribui para uma melhor apreensão desse conceito, estimula a criatividade e a capacidade de pesquisa dos estudantes e favorece a interdisciplinaridade, além de estimular o contato entre alunos e comunidade escolar.

Embora o conceito de elemento químico tenha se transformado ao longo da história da ciência até chegar ao conceito atual, sugerimos ao professor que apresente ao aluno, logo de início, o conceito atual — elemento químico é o conjunto de átomos com o mesmo número atômico. Nem sempre a sequência histórica de um conceito é a melhor forma de se trabalhar com o aluno. Neste caso, átomo é um termo que frequentemente aparece nos meios de comunicação e é um conceito que facilita a compreensão de imenso número de fatos, inclusive a compreensão clara de elemento. Quando o aluno já tem um modelo, mesmo que bastante simplificado, de átomo e de molécula, fica mais fácil para ele compreender a distinção entre elemento, substância simples e substância composta. Ficará mais fácil compreender por que os elementos químicos têm as mesmas propriedades químicas (elas dependem do número atômico), entre muitos outros fenômenos. Há um ditado que diz que do alto da montanha se vê melhor o caminho percorrido. Acreditamos que esse ditado se aplica nesse caso: com auxílio dos conceitos mais recentes 314

de átomos e moléculas, o aluno tem mais condições de compreender certos fenômenos que, antes do surgimento desses conceitos, eram explicados de forma diferente.

O trabalho com o conceito de massa atômica é importante porque a massa de um átomo em gramas é muito pequena. O professor pode se valer do raciocínio seguido na página 38, que envolve a própria ideia de medida: nele é explicado que quando dizemos que um corpo tem massa de 1 kg estamos comparando sua massa com a de um objeto padrão. No caso, estamos dizendo que a massa do corpo é igual à massa de um cilindro de 1 kg que se encontra no Museu Internacional de Pesos e Medidas, na França. Então, como a massa de um átomo é muito pequena (um átomo de hidrogênio tem massa de cerca de 1,67 x 10-27 kg), é mais útil comparar as massas dos átomos com a massa de um outro átomo tomado como padrão, o carbono-12, ao qual foi atribuída a massa de 12 unidades de massa atômica.

O boxe Ciência e História (p. 35) aborda o conceito de radioatividade. Para aprofundar um pouco mais esse tema, é pedida na seção Atividade em grupo, ao final do capítulo, uma pesquisa sobre como os átomos radioativos podem ser usados para calcular a idade de rochas e fósseis (o que permite que o professor recorde conceitos de rochas e fósseis estudados no 6o e 7o anos), como esses átomos são usados como fonte de energia, quais os tipos de radiação, seus efeitos sobre o corpo humano, a aplicação dos átomos radioativas em medicina e também para fins militares. A critério do professor, o aluno poderá complementar a pesquisa fazendo nesse momento a atividade de número 4 da Atividade em grupo do capítulo 11 (p. 174), que pede uma pesquisa sobre as vantagens e desvantagens do uso da energia nuclear. Nesse caso, o aluno pode pesquisar também quais os riscos de acidente em usinas nucleares, as normas de segurança que devem ser seguidas em uma usina, qual o destino do lixo radioativo, quais as consequências de um acidente em uma usina nuclear ou de outros acidentes com material radioativo e o que se deve fazer neste caso. Poderá ainda pesquisar quais os principais acidentes em usinas até o momento, como as usinas de Chernobyl (Ucrânia, 1986), Three Mile Island (Estados Unidos, 1979), Fukushima (Japão, 2011) e o acidente com material radioativo em Goiânia (1987). Veja algumas questões que podem ser pedidas nessa pes-

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quisa sobre acidentes em usinas nucleares: Qual foi o isótopo radioativo que gerou o acidente ocorrido em Goiânia (GO), em 1987? A meia vida do Césio é de 30 anos. Quanto tempo vai levar para o material liberado se desintegrar totalmente? Quais as causas dos acidentes com usinas nucleares mencionados?

A atividade permite que o aluno compreenda que, por um lado, a energia nuclear pode ser usada como arma nas bombas atômicas para provocar um grande número de mortes e destruição; por outro, pode ser usada de forma benéfica, como na medicina. Esse é um ponto importante que permite ao professor discutir com o aluno que não apenas a energia nuclear, mas o conhecimento científico em geral e a tecnologia podem ser usados para melhorar a vida da humanidade ou para provocar catástrofes. O professor pode organizar também um debate, em que um grupo de alunos defende a construção e o uso de usinas nucleares, enquanto outro grupo faz críticas ao uso dessa energia. O grupo que defende esse uso pode lembrar que o crescimento da população mundial exige cada vez mais energia e o uso dos combustíveis fósseis para suprir essa energia aumenta a emissão de gases-estufa, levando ao aquecimento global e a catástrofes climáticas. O grupo crítico pode apresentar argumentos como o problema do armazenamento do lixo atômico e o custo alto de construção e depois do desmantelamento das usinas e o risco de acidentes, lembrando o recente vazamento nas usinas do Japão. Esse grupo pode defender então a pesquisa e o uso de energias alternativas, como a solar e a eólica. Para essa discussão, podem ser consultados, entre outros, os livros abaixo: VEIGA, Jose Eli da (org.). Energia nuclear: do anátema ao diálogo. São Paulo: Senac, 2011.

Acidentes com radioatividade Em 1979, ocorreu um vazamento de radioatividade na usina nuclear de Three Mile Island, nos Estados Unidos. Não houve mortos, mas as pessoas tiveram de ser retiradas da cidade e mais de US$ 1 bilhão foi gasto para limpar a região. Sobraram 150 toneladas de lixo radioativo. O pior acidente nuclear ocorreu em 1986, em Chernobyl, na Ucrânia. Por causa de erros no projeto e na operação da usina, um reator (onde se dá a produção de energia) explodiu e toneladas de partículas radioativas foram lançadas na atmosfera. Trinta e uma pessoas morreram imediatamente e quinhentas foram hospitalizadas com queimaduras e lesões graves. Estima-se que, até hoje, milhares de pessoas tenham morrido de doenças provocadas pela radiação. Toneladas de produtos agrícolas de países vizinhos tiveram de ser destruídas. Em 1987, em Goiânia (GO), dois catadores de papel e de ferro-velho encontraram um aparelho abandonado por uma clínica desativada. Esse aparelho era utilizado em tratamentos de câncer e continha césio radioativo. Sem saber do perigo, venderam o aparelho a outra pessoa, que o desmontou e se contaminou com o césio.

O pó espalhou-se pela cidade e contaminou 245 pessoas. Vinte foram hospitalizadas e quatro morreram. Os proprietários da clínica foram considerados culpados pelo acidente.

Em 11 de março de 2011, um terremoto e um tsunami danificaram um complexo de usinas nucleares em Fukushima, no Japão. O sistema de resfriamento foi avariado e houve vazamento radioativo. Os níveis de radiação em locais próximos às usinas superaram em oito vezes o limite de segurança e a população teve de ser evacuada em um raio de 20 km ao redor das usinas.

Kiyoshi Ota/Bloomberg/Getty Images

GALETTE, Diogenes; LIMA, Celso. Energia nuclear: com fissões e com fusões. São Paulo: UNESP, 2008.

CAMARGO, Guilherme. O Fogo dos deuses: uma história da energia nuclear - 600 a.C1970. São Paulo: Contraponto, 2006.

O texto a seguir fala um pouco sobre alguns acidentes nucleares e suas consequências.

Exame para verificar contaminação após vazamento de material radioativo em Fukushima.

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O texto a seguir fornece subsídios para a pesquisa sobre o uso da radioatividade para determinação da idade dos fósseis.

Determinação da idade de um fóssil A idade de um fóssil corresponde, aproximadamente, à do terreno em que ele foi encontrado. Em geral, quanto mais profundo o terreno, mais antigo é o fóssil. A idade absoluta das rochas e dos fósseis é calculada por meio da desintegração de elementos radioativos, que funcionam como verdadeiros “relógios” naturais.

Quando se desintegra, o urânio (238U) transforma-se em um isótopo do chumbo (206Pb): 1 g de urânio demora sempre cerca de 4,5 bilhões de anos para produzir 0,5 g de chumbo. Portanto, pela quantidade relativa de urânio e chumbo presente em uma rocha podemos saber sua idade aproximada.

Com esse método, os cientistas determinaram a idade da Terra. Análises de meteoritos, rochas da Lua e rochas antigas do planeta comprovaram que a Terra tem cerca de 4,5 bilhões de anos.

Outro isótopo do urânio, o 235U, tem meia vida de 704 milhões de anos, ou seja, nesse intervalo de tempo metade de seus átomos transforma-se em um isótopo do chumbo, o 207Pb. Em rochas mais “recentes”, porém, a quantidade relativa de urânio e de chumbo é muito pequena e, por isso, mais difícil de ser analisada. Nesse caso, é usado o método do carbono-14 (14C), isótopo radioativo do carbono normal (12C), que se forma quando nêutrons de raios cósmicos colidem com átomos de nitrogênio atmosférico. Veja a equação que representa essa reação: 71

1n → 14C 1 1H 0 6 1

Pablo Porciuncula/Agence France-Presse

14N

Fóssil de mesossauro, datado de 280 milhões de anos.

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O 14C pode combinar-se com o oxigênio do ar e formar gás carbônico, que, na fotossíntese, é incorporado pelos vegetais, e, indiretamente, via cadeia alimentar, passa a fazer parte do organismo de animais. Portanto, todos os seres vivos possuem uma pequena taxa de isótopos radioativos do carbono (um em cada trilhão de átomos de carbono), que se desintegra lentamente: a cada 5 730 anos, a taxa de carbono radioativo cai pela metade.

Quando morre, o organismo deixa de incorporar o isótopo do carbono, mas o que ele absorveu ao longo da vida permanece no cadáver, em lenta desintegração. Assim, pela medição da quantidade de carbono radioativo de um organismo fossilizado, é possível calcular sua idade aproximada.

Fontes de consulta: Press, F. et alii. Para entender a Terra. 4. ed.

Porto Alegre: Bookman, 2006.

Strathern, P. Curie e a radioatividade em 90 minutos.

Rio de Janeiro: Jorge Zahar, 2000.

Teixeira, W. et alii (Orgs.). Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de textos, 2000, p. 320-326.

Nessa seção é pedida ainda uma pesquisa, de natureza interdisciplinar, que pode ser feita em conjunto com o professor de História, sobre a alquimia: suas origens, sua história, etc.

Capítulo 3 • A classificação periódica A classificação periódica é um bom exemplo da importância em ciência de organizar os dados segundo determinados critérios, que é justamente o foco principal das perguntas da seção A questão é. Uma estratégia que pode ser usada consiste em apresentar ao aluno uma tabela com os elementos organizados por ordem alfabética e outra com a classificação periódica atual, mostrando então como os elementos de um mesmo grupo da tabela periódica têm várias propriedades em comum. Pode ser feita aqui uma comparação com a classificação usada em biologia, que procura agrupar os seres vivos para indicar o grau de parentesco evolutivo entre os grupos.

O professor deve enfatizar a famosa predição de Mendeleev no tópico A história da tabela periódica (p.

46): a existência de um elemento desconhecido com uma série de propriedades, confirmadas mais tarde. Com isso, o aluno terá o exemplo do poder preditivo da ciência.

Já a substituição do critério de massa atômica pelo de número atômico pode ser trabalhada com o objetivo de mostrar o caráter corretivo da ciência.

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O professor não precisa se preocupar em exigir dos alunos que decorem os elementos que formam cada grupo ou o nome dos grupos: para isso existe uma tabela que pode ser consultada e, inclusive, ser construída em tamanho maior pelos próprios alunos e afixada na sala de aula.

O professor pode indicar ao aluno vários sites com tabelas periódicas (acesso em: 18 maio 2015): <www.cdcc.sc.usp.br/quimica/tabelaperiodica/tabelaperiodica1.htm> <www2.fc.unesp.br/lvq/tabela.html> <www.invivo.fiocruz.br/tabela/>

Capítulo 4 • As ligações químicas Este capítulo demonstra o grande poder de explicação de uma teoria científica; no caso, a teoria de que os átomos, ao se combinarem, ficam com uma estrutura eletrônica mais estável na última camada. É, portanto, um capítulo que ajuda o aluno a compreender não apenas a natureza dos fenômenos químicos, como também o objeto de estudo da química e ainda as aplicações práticas dessa ciência.

Além das questões propostas em A questão é, outra pergunta para iniciar a discussão do tema deste capítulo é “Por que os átomos se encontram geralmente combinados a outros átomos?”. É preciso então informar que os átomos dos gases nobres constituem uma exceção, porque não tendem a se combinar com outros elementos ou entre si. Pede-se então ao aluno que aponte na tabela periódica algumas características que eles tenham em comum. O aluno poderá perceber que todos, menos o hélio, têm oito elétrons na última camada. A seguir o professor pode lançar a hipótese de que quando um átomo se combina com outro ele adquire uma configuração eletrônica mais estável, semelhante à dos gases nobres. O aluno deve saber, porém, que há muitas exceções a essa teoria e que mesmo os gases nobres podem se combinar a outros elementos em certas condições. As explicações para esses fatos, porém, estão acima do nível do ensino fundamental. É importante mostrar aqui que nas ligações e nas reações químicas ocorrem mudanças no número de elétrons das camadas mais externas dos átomos e

que é justamente isso que caracteriza os fenômenos estudados pela química.

A revista Química Nova na Escola publica cadernos temáticos sobre a Química e suas relações com o ambiente, a tecnologia, a sociedade, entre outros tópicos. No Caderno Temático no 4 (Maio/2001, Estrutura da matéria: uma visão molecular), há artigos que tratam da estrutura da matéria e das ligações químicas. O caderno pode ser acessado em (acesso em: 18 maio 2015): <http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/04/> O professor pode se valer de alguns exemplos para estabelecer conexões entre o conceito ligações químicas e fenômenos do dia a dia. Algumas substâncias dos alimentos que preparamos diariamente, por exemplo, apresentam tendência a formar ligações com o alumínio da panela. Para evitar esse problema, podem ser usadas panelas com revestimento antiaderente, isto é, panelas revestidas com a substância politetrafluoretileno, que não se liga a praticamente nenhum material.

Outro exemplo: as moléculas de água são atraídas pelo vidro. Por isso, depois que o vapor de água se condensa, o vidro da janela ou o espelho de um carro ficam embaçados (as gotas de água ficam aderidas ao material e não caem). Os antiembaçantes são produtos transparentes, como o silicone, que impedem a atração da água pelo vidro. Ou, então, o professor pode lembrar que a borracha apaga o lápis porque a força de adesão entre a grafite do lápis e a substância da borracha é maior do que a que existe entre o papel e a grafite.

O aluno pode ter dificuldade de compreender que na formação de uma ligação química entre dois ou mais elementos surgem propriedades novas. O texto usa como exemplo a combinação do metal sódio com o gás cloro, originando o cloreto de sódio, encontrado no sal comum. O professor pode se valer ainda do exemplo da formação da água, a partir dos gases hidrogênio e oxigênio, chamando a atenção do aluno para o fato de que o hidrogênio é um gás que pode se incendiar (sofrer combustão), e o oxigênio é um gás necessário para a combustão, isto é, a combustão só ocorre na presença de oxigênio. Entretanto, a combinação de hidrogênio com oxigênio (por meio de ligações moleculares) produz água, substância que pode ser usada para extinguir certos tipos de combustão.

O professor pode solicitar a realização da seguinte atividade prática adicional: a construção pelo aluno Manual do Professor

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de modelos das moléculas dos gases oxigênio (O2), hidrogênio (H2) e carbônico (CO2) e das substâncias água (H2O) e amônia (NH3).

Para isso, o aluno pode usar palitos para representar as ligações químicas entre os átomos, e esferas pequenas de isopor ou de massa de modelar para representar os átomos.

O professor deverá fornecer aos alunos algumas informações adicionais, como as descritas abaixo, necessárias para a construção dos modelos (se possível, pode fornecer figuras dessas moléculas aos alunos, ou representá-las na lousa).

• Nas fórmulas do oxigênio, hidrogênio e gás carbônico, os átomos estão alinhados.

• Na fórmula da água, os átomos estão todos no mesmo plano; mas as ligações formam, entre si, um ângulo de 104o.

• Na fórmula da amônia, a molécula forma uma espécie de pirâmide de base triangular, com os átomos de hidrogênio nos vértices do triângulo que forma a base da pirâmide e o átomo de nitrogênio no ápice dessa pirâmide. O ângulo entre as ligações é de aproximadamente 107o.

Capítulo 5 • As substâncias e as misturas Em primeiro lugar, é importante que o professor trabalhe com os alunos as diferenças entre substância pura e misturas. Podem ser relembrados, então, os conceitos de densidade, ponto de fusão, ponto de ebulição e outras propriedades específicas da matéria vistas no Capítulo 1.

O professor pode propor aos alunos problemas como: “Tenho uma amostra de metal cinzento que parece chumbo. Meço sua densidade nas condições normais de pressão e temperatura e encontro o valor de 10,5 g/cm3 em vez de 11,3 g/cm3, que é a densidade do chumbo nessas condições. Posso dizer que o metal da amostra é chumbo?” Os alunos devem responder que o metal deve ser outro, ou, então, que é uma mistura de chumbo com outras substâncias.

Antes de iniciar a explicação sobre os processos de separação de mistura, o professor pode realizar uma atividade prática de separação de objetos do dia a dia, sem mencionar os termos técnicos envolvidos na se318

paração de mistura nos laboratórios. Cada grupo receberá uma caixa (pode ser uma caixa de sapatos, com materiais do tipo: bolas de pingue-pongue, um copo pequeno com açúcar, clipes para papel (de alumínio), parafusos (de ferro), limalha de ferro ou pequenos fiapos de palha de aço, etc). A seguir, o professor poderá pedir que eles misturem um pouco de açúcar e palha de aço, um pouco de açúcar e areia, clipes e bolas de pingue-pongue, clipes e palha de aço. Ele pedirá aos alunos que descrevam um método que seja o mais eficiente possível para separar cada uma dessas misturas.

A prática acima permite ao aluno começar a compreender os diversos processos de separação de mistura, preparando-o para realizar por conta própria a atividade descrita na questão 1 de Aprendendo com a prática no final do capítulo.

A questão 2 de Aprendendo com a prática introduz um processo novo de separação, a cromatografia.

O professor pode ver outras práticas interessantes desse processo nos artigos abaixo.

FRACETO, L. F.; LIMA, S. L. T. de. Aplicação da Cromatografia em Papel na Separação de Corantes em Pastilhas de Chocolate. Química Nova na Escola, n. 18, 2003. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc18/ A10.PDF>. (Acesso em: 18 maio 2015.)

LISBÔA, J. C .F. Investigando tintas de canetas utilizando cromatografia em papel. Química Nova na Escola, n. 7, p. 38-39, 1998. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/ online/qnesc07/exper3.pdf>. (Acesso em: 18 maio 2015.)

PALOSCHI, R.; ZENI, M. e RIVEROS, R. Cromatografia em giz no ensino de Química: didática e economia. Química Nova na Escola, n. 7, p. 35-36, 1998. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc07/exper1. pdf>. (Acesso em: 8 maio 2015.)

O professor pode, por exemplo, fazer demonstrações do uso de peneiras e de filtros de papel na separação de misturas. Ou mostrar como se usa um sifão, usando um pedaço de mangueira de plástico e duas vasilhas, uma delas com mistura de água e barro já decantada. A vasilha vazia ficará num nível inferior ao da vasilha com a mistura. O professor enche completamente a mangueira com água e, tapando as duas extremidades com o dedo, mergulha uma delas na água da vasilha (com cuidado, para não misturar o barro do fundo à água) e a outra ponta fica na vasilha vazia.

Importante: embora não seja o caso das atividades do livro, cabe ao professor lembrar aos alunos que

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as técnicas que exigem o uso de fogo, aparelhos elétricos ou equipamentos mais elaborados, como as centrífugas, não devem ser realizadas por eles. Além disso, deve insistir com os alunos para que, antes de dar início às atividades, leiam as recomendações de cuidados a serem tomados que estão no quadro da seção Aprendendo com a prática.

No site a seguir é descrita uma atividade prática de separação de misturas (Acesso em: 18 maio 2015.): <www.cdcc.sc.usp.br/quimica/experimentos/separac.html>.

As questões 5 e 6 da seção Pense um pouco mais estabelecem a conexão entre esse conteúdo e as estações de tratamento de água, cujo funcionamento foi trabalhado durante o 6o ano e, agora, quando os alunos adquiriram algum conhecimento em Química, pode ser revisto com maior aprofundamento.

Capítulo 6 • Funções químicas O tema deste capítulo será aprofundado no Ensino Médio. Por isso o professor pode trabalhar com os alunos apenas a identificação de alguns compostos químicos mais importantes, dando a eles uma noção geral sobre ácidos, bases, sais e óxidos por meio da atividade prática e dos exemplos ligados ao cotidiano que aparecem nos capítulos.

A seção Aprendendo com a prática (p. 95) apresenta um teste para identificação de substâncias ácidas ou básicas (lembrando sempre que não se deve usar ácidos e bases fortes ou qualquer outra substância tóxica ou corrosiva em experimentos com alunos) usando extrato de repolho roxo. No final da atividade, menciona-se que o professor pode realizar os testes também com papel de tornassol, se houver disponibilidade para isso. Outra opção é o uso de água de beterraba. O professor pode colocar pedaços pequenos de duas fatias de beterraba em metade de um copo de água e deixar de um dia para o outro em repouso. O líquido vermelho resultante também pode ser usado como indicador, pois muda de cor em contato com substâncias ácidas ou básicas.

O professor pode ver outras práticas com o uso de indicadores, em (Acesso em: 18 maio 2015.): <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc01/exper1.pdf> <www.abq.org.br/cbq/2012/trabalhos/6/106914584.html>.

Se houver condições, o professor pode realizar a prática descrita na questão 2 da seção Pense um pouco mais (p. 92). É importante, porém, que, como indicado no quadro de aviso, que o preparo da água de cal seja feito apenas pelo professor ou por técnico de laboratório, e não pelos alunos.

A questão da chuva ácida abordada na atividade De olho no texto aprofunda o tema visto inicialmente no 6o ano, promovendo uma conexão entre a Química e as questões ambientais.

O professor pode realizar uma atividade prática adicional para testar a condutibilidade elétrica em algumas soluções usando um equipamento semelhante ao da figura 6.4 (p. 85). Ele pode testar a condutividade de soluções de bicarbonato de sódio, vinagre, água com açúcar, água com sal, café, etc. Pode chamar a atenção também para o fato de que o brilho da lâmpada vai variar conforme a concentração de íons na solução. Sem entrar em detalhe, ele poderá dizer que no Ensino Médio os alunos vão conhecer mais sobre o grau de ionização ou de dissociação dos vários tipos de ácidos, bases e sais.

Capítulo 7 • Reações químicas Para o estudo deste capítulo o professor pode usar experimentos simples para demonstrar a lei da conservação da massa. Por exemplo: colocar um comprimido efervescente num vidro com água, fechar o vidro logo em seguida e medir a massa do conjunto numa balança no início e no fim do processo. Mas é preciso mostrar a diferença entre exemplos como esse e o de uma vela queimando numa balança: neste último caso, os gases eliminados pela queima da vela escapam para a atmosfera. A lei vale apenas para sistemas fechados.

O professor pode, inclusive, lançar um desafio (teoricamente ou na forma de experimento): “O que acontece se colocarmos em cada prato de uma balança equilibrada um pedaço de palha de aço, ambos com a mesma massa, e depois atearmos fogo em um deles?”. (Cuidado: este experimento deve ser realizado pelo professor, e não pelo aluno.) A balança vai pender para o lado que pegou fogo. Isso acontece porque, com o calor, a palha se combina com o oxigênio do ar, sem emitir gases.

O boxe Ciência no dia a dia — A ferrugem (p. 101) permite estabelecer conexões entre as reações químiManual do Professor

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cas e o cotidiano, O boxe relata ainda um experimento para verificar em que condições esse processo ocorre.

Outros experimentos que evidenciam a oxidação do ferro podem ser visto em (Acesso em: 18 maio 2015.): <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc18/A12.PDF>.

O boxe Ciência e tecnologia — A química e a segurança nas estradas (p. 106) estabelece relações entre o conteúdo do capítulo e uma tecnologia do cotidiano (o air bag).

Uma conexão importante entre Química e ambiente é feita na primeira questão da Atividade em grupo (p. 111), que pede uma pesquisa sobre a destruição da camada de ozônio.

O professor deve ficar atento para concepções errôneas entre os alunos, que, em geral, acreditam que “o peso de um objeto de ferro não se modifica quando ele enferruja”, quando, de fato, a combinação do ferro do objeto com o oxigênio e o vapor de água do ar provoca o aumento de massa (e, consequentemente, de peso) do objeto. A questão 16 da seção Pense um pouco mais (p. 110) trabalha justamente esse ponto.

As questões propostas na seção De olho no texto (p. 111) esclarece uma concepção errônea que muitos alunos podem ter: a de que oxidação é, necessariamente, a combinação de uma substância com o oxigênio. Além disso, estabelece conexões entre os conteúdos deste capítulo e tópicos abordados no 7o e 8o anos (fotossíntese e respiração celular).

Além da seção Aprendendo com a prática (p. 112), o professor pode realizar uma prática que ajuda a evidenciar a liberação de energia de uma reação química.

Primeiro, o professor coloca, num vidro fechado, um termômetro que mede a temperatura ambiente (termômetro a álcool), espera 5 minutos e registra a temperatura indicada nessa situação inicial.

Depois, mergulha um pedaço de palha de aço em vinagre por cerca de 2 minutos, retira a palha e a espreme para tirar o excesso de vinagre. Em seguida, envolve com essa palha o bulbo do termômetro e coloca-o, com o bulbo assim coberto, novamente no vidro fechado. Espera 5 minutos e registra a temperatura.

O professor pergunta então aos alunos o que aconteceu com a temperatura (ela deverá ter aumentado), que tipo de reação ocorreu nesse experimento (houve a oxidação do ferro) e por que a temperatura do termômetro aumentou (a reação liberou energia, que foi transformada em calor). Pode-se explicar também 320

que o vinagre removeu uma película que protege o ferro da palha de aço e permite que a oxidação ocorra mais rapidamente.

Pode-se perguntar aos alunos: “Por que as equações químicas têm de ser balanceadas?”. O objetivo é tornar evidente a lei da conservação da massa e o fato de que os átomos mantêm sua identidade nas reações químicas. Pode-se também apresentar a lei das proporções constantes e perguntar ao aluno qual seria a explicação para ela no nível atômico. Nesse caso, pretende-se levar o aluno a compreender que essa lei pode ser explicada pelo que foi estudado sobre teoria atômica.

Se a escola possuir uma balança de precisão razoável, pode ser realizada a prática adicional a seguir.

Material necessário: balança de precisão, garrafa pequena de refrigerante, comprimido efervescente, elástico, bexiga (balão de aniversário).

A garrafa, o comprimido efervescente, o elástico e a bexiga são pesados todos juntos na balança. Depois o comprimido é partido em pedaços pequenos (o suficiente para que passem sem problemas pela boca da garrafa) e os pedaços são colocados dentro da bexiga. Um pouco de água é colocado na garrafa.

A abertura da bexiga deverá envolver a boca da garrafa, tomando cuidado para que os pedaços de comprimido fiquem no fundo dela e não caiam antes da hora na água da garrafa. A abertura da bexiga deverá ficar bem justa no gargalo da garrafa e, para evitar vazamentos, deve ser envolvida pelo elástico.

Quando tudo estiver pronto, a bexiga deve ser virada de modo que os comprimidos, agora, sim, caiam na água. Terminada a efervescência, os alunos deverão medir novamente a massa do conjunto. Espera-se que a massa seja a mesma. Os alunos devem, então, tentar explicar por que a massa não variou. É aconselhável o professor testar a precisão da balança antes de os alunos realizarem a prática em aula. Se a balança estiver em ordem mas, no final da prática, forem observadas pequenas variações de massa, o professor pode explicar que elas provavelmente se devem a erros de medida.

Nos sites a seguir há conteúdo sobre reações e leis ponderais químicas (Acesso em: 18 maio 2015.): <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a03.pdf> <www.cdcc.sc.usp.br/quimica/fundamentos.html>.

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Os artigos abaixo fornecem subsídios para a compreensão das concepções de estudantes sobre reações químicas: MORTIMER, E. F.; MIRANDA, L. C. Transformações: concepções de estudantes sobre reações químicas.

Química Nova na Escola, no 2, novembro, p. 23-26, 1995. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/ qnesc02/aluno.pdf>. (Acesso em: 18 maio 2015.)

CHAGAS, J. A. S.; BASTOS, H. F. N. Obstáculos encontrados no processo de compreensão do conceito de reação química. Publicação da Feira Científica e Cultural da UFPE/Cap – Área de Ciências, 2007.

O artigo abaixo desfaz alguns equívocos sobre a medida do oxigênio do ar em experimentos de combustão com velas em um cilindro invertido num recipiente com água (Acesso em: 18 maio 2015.): <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc12/v12a10.pdf>.

Capítulo 8 • O movimento A primeira pergunta da seção A questão é permite iniciar este capítulo discutindo com o aluno o conceito de movimento relativo.

Em seguida, uma boa opção seria propor aos alunos que meçam a velocidade dos colegas bem preparados fisicamente e que pratiquem atividade física regularmente, ao andar e ao correr, como sugere a primeira atividade de Aprendendo com a prática, no final do capítulo. Pergunte então o que eles fariam para calcular a velocidade, o que eles entendem por velocidade e que instrumentos usariam para fazer as medições. Desse modo, o conceito de velocidade e suas fórmulas serão trabalhados ao longo da atividade. Pode-se aproveitar a oportunidade para pedir a um aluno que percorra a metade de um trajeto devagar e depois aumente bem a velocidade. A partir daí, a ideia de velocidade média pode ser discutida.

Em um trecho deste capítulo, é mencionado que vamos considerar a velocidade sempre com valor positivo e mencionamos brevemente um exemplo de velocidade negativa. Consideramos que o conceito de velocidade negativa, por ser mais abstrato, exige um tratamento mais sofisticado, que pode causar dificuldades para alunos que estão iniciando o estudo da Física nesse nível de ensino.

Usamos o termo deslocamento neste capítulo porque, em Física, há uma diferença entre esse ter-

mo e a expressão mais comum de “distância percorrida”.

Nas situações trabalhadas no capítulo (móvel deslocando-se em linha reta, sem mudar o sentido de sua velocidade) e no Ensino Fundamental, essa distinção não é importante. Mas, se o professor quiser, será interessante usar exemplos para ilustrar a diferença.

Pode-se pedir ao aluno que imagine, por exemplo, que uma pessoa saiu com o carro da porta de sua casa e percorreu 20 m. Então se lembrou de que esqueceu o guarda-chuva e, como a rua não é movimentada, deu marcha à ré e voltou para a porta da casa. Depois que pegou o guarda-chuva, percorreu de novo os 20 m de rua e parou para esperar o sinal abrir.

Nesse caso, a distância percorrida pelo carro foi de 20 m + 20 m + 20 m, o que dá 60 m. Mas o deslocamento, que corresponde à diferença entre a posição inicial e a posição final, foi de 20 m. Ele poderá mostrar então que nem sempre o deslocamento é igual ao espaço ou à distância percorrida. Isso só acontece quando o móvel andou em linha reta, sem mudar o sentido de sua velocidade.

Uma opção bastante lúdica de atividade é uma competição de carrinhos de controle remoto. Nesse caso, porém, deve ser levada em conta a disponibilidade desse equipamento no colégio ou mesmo entre os alunos. Não se deve, porém, exigir a compra desses carrinhos pelos alunos. Podem ser usados também carrinhos que funcionam com comandos ligados por um fio. Nesse caso, os alunos devem correr junto de seus carrinhos pela pista, uma vez que esses fios não são tão longos.

Então, se os carrinhos estiverem disponíveis, o professor pode organizar na quadra do colégio uma pista longa e reta, medindo com uma fita métrica ou trena seu comprimento. O desafio é fazer com que todos os carrinhos cheguem juntos, ao mesmo tempo, na linha de chegada. Para tanto, deve-se obter a velocidade média de cada carrinho ao percorrer essa reta ao ser acionado em sua velocidade máxima, caso disponha desse recurso. Deve ser usado um cronômetro ou um relógio digital com essa função para obter o tempo em que o carrinho percorre a pista de ponta a ponta. Em seguida, use a definição matemática da velocidade média para descobrir em que lugar da pista cada carrinho deve ser posicionado, de tal modo que, ao se dar a largada, todos ultrapassem Manual do Professor

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juntos a linha de chegada. Para isso, os carrinhos não sairão todos juntos da largada: alguns serão posicionados mais à frente, pois suas velocidades médias serão menores. Com tudo pronto, dá-se a largada e, a partir desse momento, é só torcer para que seus cálculos estejam certos.

O único inconveniente é arranjar um pódio bem grande para caber todos os vencedores!

Podem ser montadas equipes para cada carrinho, atribuindo funções como piloto, medidores de tempos e de distâncias e calculadores.

Algumas atividades da seção Trabalhando as ideias do capítulo contribuem para desenvolver nos alunos a capacidade de elaborar e interpretar gráficos.

Essas questões, se necessário, podem ser feitas com a colaboração do professor de Matemática.

Além da última atividade da seção Aprendendo com a prática, no final do capítulo, o movimento retilíneo uniforme pode ser evidenciado ainda pela atividade prática abaixo.

Em lojas de ferragens pode ser comprada uma vareta de ferro, com 60 cm a um metro de comprimento, de 3/8 de polegadas de diâmetro e com rosca em toda a extensão. A vareta, em posição vertical, é fixada, com presilhas, em uma base de madeira ao lado de uma trena de um metro. Uma arruela com diâmetro um pouco maior que o da vareta é colocada na extremidade superior. O resultado é que ela oscila e desce lentamente pela vareta, aproximadamente em movimento retilíneo uniforme.

O professor poderá consultar vários artigos na Revista Brasileira de Ensino de Física (RBEF), uma publicação da Sociedade Brasileira de Física (SBF) para a melhoria do ensino de Física em todos os níveis de escolarização (Acesso em: 18 maio 2015.): <www.sbfisica.org.br/rbef/ojs/index.php/rbef>.

O conceito de aceleração aparece nas corridas de carro e em outras situações do cotidiano. O conceito pode ser introduzido apresentando um desenho mostrando a posição, a cada segundo, de um carro em movimento acelerado ou valendo-se da figura 8.5 (p. 122), que mostra uma maçã em queda fotografada cada 1/30 de segundo. O movimento de bolhas de ar em um xampu, que pode ser usado como exemplo, foi analisado no artigo: NEVES, U. M. das. Estudo do movimento de um corpo sob ação de força viscosa usando uma porção de xam322

pu, régua e relógio. Revista Brasileira de Ensino de Física. São Paulo, v. 28, n. 3, p.1-4, 2006. (Disponível em: <www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/060201.pdf>.) (Acesso em: 18 maio 2015.)

Na atividade 8 da seção Pense um pouco mais (p. 130) é relatado o experimento do astronauta David Scott soltando na Lua, ao mesmo tempo, uma pena e um martelo da mesma altura e mostrando que eles chegam ao mesmo instante no solo, confirmando assim a ideia de Galileu centenas de anos atrás. Um vídeo desse experimento pode ser visto em: <http://nssdc. gsfc.nasa.gov/planetary/lunar/apollo_15_feather_ drop.html>. (Acesso em: 8 maio 2015.)

Nessa questão, é lembrado aos alunos que, embora não haja atmosfera na Lua, há aceleração da gravidade. Isso porque os alunos podem confundir “não ter atmosfera com não ter gravidade”. O professor pode acrescentar que a força gravitacional na superfície da Lua não tem valor suficiente para manter uma camada gasosa (atmosfera) em sua volta e que a aceleração da gravidade na Lua tem valor de 1,6 m/s2. O importante é que, nessa questão, o aluno tem de estabelecer uma conexão entre o conceito de queda livre e a informação de que a Lua não tem atmosfera.

O professor pode alertar o aluno para o fato de que, na realidade, a aceleração varia com a distância do corpo à Terra (como Newton demonstrou), mas para distâncias não muito grandes costumamos considerar que a aceleração seja constante.

Os alunos podem ter alguma dificuldade com a palavra “módulo”. Por isso, ao usar essa palavra ou a palavra “valor”, o professor pode lembrar ao aluno que ambas têm o mesmo sentido, mas que em Física é a palavra mais usada é “módulo”. Essa observação aparece na margem do capítulo, na página 125.

Entre os alunos é relativamente comum a concepção errônea de que um corpo com velocidade nula tem, necessariamente, aceleração nula. Essa percepção equivocada pode ter origem na dificuldade em distinguir os conceitos de aceleração e de velocidade. Por isso, é muito importante trabalhar a ideia de que “aceleração é a taxa de variação da velocidade em relação ao tempo”.

O professor pode mostrar que um corpo lançado verticalmente para o alto tem uma aceleração aproximada de 10 m/s2, no sentido do centro da Terra, tanto

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na subida quanto na descida. E que, no ponto mais alto da trajetória, sua velocidade é zero, mas a aceleração da gravidade continua sendo de 10 m/s2, aproximadamente, no sentido do centro da Terra.

Os boxes Ciência e sociedade — Segurança no trânsito neste capítulo (p. 119) e Ciência e sociedade — A aceleração e os acidentes de trânsito (p. 121) estabelecem uma conexão entre os conceitos de velocidade e aceleração e os acidentes de trânsito, reforçando uma necessidade fundamental em nossos dias: a educação para o trânsito. É necessário conscientizar desde cedo as novas gerações para esse problema.

Experimentos envolvendo movimentos com velocidade constante e movimentos com aceleração podem ser vistos nos sites (Acessos em: 18 maio 2015.): <www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/> <www.cepa.if.usp.br/e-fisica/mecanica/basico/experimentos.php>.

Capítulo 9 • Forças Este capítulo discute uma das concepções científicas mais difíceis de serem compreendidas pelos alunos: a ideia de que, se nenhuma força atua sobre um corpo, ele permanece parado ou em movimento retilíneo uniforme. Essa concepção pode aparecer na resposta de muitos alunos à pergunta “Qual a relação entre força e movimento” da seção A questão é (muitos alunos podem afirmar que sempre que um corpo está em movimento há uma força agindo sobre ele).

Essa ideia é difícil de ser apreendida porque, no dia a dia, os corpos em movimento estão sempre sob a ação de forças, como a força de atrito ou a resistência do ar, que se opõem ao movimento e fazem o corpo parar. Quando desligamos o motor de um carro, por exemplo, ele acaba parando. O aluno pode pensar então que, para manter um objeto em movimento, é preciso aplicar-lhe continuamente uma força. Portanto, a concepção pré-newtoniana, encontrada entre os estudantes, de que forças implicam movimento (em vez de acelerações) funciona relativamente bem em um mundo onde sempre há algum atrito — o corpo acaba parando se não estiver sujeito a alguma força.

Este é um dos exemplos mais bem estudados de concepção resistente a mudanças. É o tipo de conceito que exige uma mudança mais radical na concepção inicial do estudante.

Neste caso, para facilitar essa mudança conceitual, é conveniente trabalhar bem os exemplos do cotidiano mencionados no texto (passageiros em pé no ônibus são ligeiramente “projetados” para a frente durante desacelerações bruscas ou “projetados” para trás quando a velocidade aumenta), resolver questões do livro-texto (como a questão 5 da seção Trabalhando as ideias do capítulo, p. 140, e a questão 7 de Pense um pouco mais, p. 142). O professor deve ainda procurar acrescentar outros exemplos do cotidiano, perguntando ao aluno, por exemplo: “Se você estiver sentado em um ônibus, que se desloca em linha reta e com velocidade aproximadamente constante, e jogar para cima um pequeno objeto, ele volta para suas mãos?”, ou comparando situações que se aproximam da situação ideal, em que a força de atrito é pequena, com outras situações em que o atrito é maior. Podem ser objetos deslocando-se em tábuas mais ásperas ou mais lisas, ou uma pessoa caindo de paraquedas, perguntando ao aluno por que chega um momento em que a velocidade de queda é constante (é o momento em que a resistência do ar anula a força peso e a resultante das forças sobre o corpo torna-se nula).

Experimentos envolvendo o conceito de inércia, força de atrito e as leis de Newton podem ser vistos nos sites (Acessos em: 18 maio 2015.): <www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica> <www.cepa.if.usp.br/e-fisica/mecanica/basico/experimentos.php>.

Para facilitar a compreensão do princípio de inércia, é importante trabalhar bem o conceito de força de atrito. Uma atividade adicional consiste em puxar com um dinamômetro um objeto apoiado sobre uma mesa.

Quando o objeto começar a se mover, anota-se a força marcada no dinamômetro. Essa força corresponde aproximadamente à intensidade da força de atrito. O experimento pode ser repetido em superfícies mais lisas e mais ásperas. Outra opção seria puxar um objeto mais pesado, observando-se que a força de atrito aumenta com o peso do objeto (a experiência é feita sobre uma superfície horizontal).

No livro-texto (p. 136), é dito que a água diminui o atrito do pneu com o solo. O professor pode aproveitar e pedir aos alunos uma pesquisa sobre o problema da aquaplanagem. A esse respeito veja o texto e as referências a seguir.

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A aquaplanagem acontece quando chove muito e uma camada de água fica entre o asfalto e os pneus.

Com isso, há perda de contato do pneu com a pista, fazendo com que o carro deslize sobre a água e tenha maior dificuldade em frear, acelerar ou fazer curvas, o que pode provocar derrapagens.

A situação é pior se os pneus estiverem sem sulcos (carecas) ou com sulcos pouco profundos. Além disso, quanto maior a velocidade do veículo, maior o risco de aquaplanagem.

Por isso, em época de muitas chuvas a atenção deve ser redobrada e, em caso de água na pista, a velocidade deve ser reduzida e não se recomenda frear bruscamente. Também é muito importante manter os pneus bem calibrados e em bom estado.

Uma atividade prática interessante é a construção de um acelerômetro, que indica a aceleração de um objeto. Para isso devem ser utilizados uma garrafa plástica de 1 ou 2 litros, transparente e com tampa, uma rolha, um pedaço de fio dental e água.

Corte um pedaço de fio dental um pouco menor que sua garrafa e prenda a rolha numa das extremidades do barbante. Coloque a rolha dentro da garrafa e encha-a totalmente com água. Prenda a outra extremidade do barbante na tampa da garrafa ao rosqueá-la. Segure a garrafa conforme a figura abaixo e realize os experimentos a seguir.

KLN Artes Gráficass/Arquivo da editora

Aquaplanagem

rolha Fontes de consulta (Acessos em: 18 maio 2015.): <http://abetran. org.br/index.php?option=com_content&task=view&id=102&Item id=31>; <www2.uol.com.br/bestcars/ct-aquapla.htm>.

Transtock/Corbis/Latinstock

água

fio

com velocidade constante ou parado

acelerando

O professor pode pedir ao aluno para fazer as seguintes observações: Veículo sofrendo aquaplanagem.

• partindo do repouso, comece a se mover aumentando sua velocidade;

Caso o professor queira mais exemplos para ilustrar a lei da ação e reação, ele pode encher um balão de borracha (bexiga) de ar e soltá-lo com a boca aberta, de modo que o ar possa escapar. Melhor ainda é realizar o seguinte experimento: cola-se em um canudo, com fita adesiva, um balão de aniversário cheio de ar e bico amarrado. Por dentro do canudo passa-se um fio, que é esticado entre duas cadeiras. Quando o balão é aberto, à medida que o ar escapa pelo bico, ele se desloca com velocidade pelo fio, simulando o funcionamento de um motor a jato. O movimento do balão pode ser explicado pela lei da ação e reação: a parede de borracha exerce uma força contra o ar de dentro, que sai, impulsionando o balão. É importante também verificar se o aluno compreendeu que as forças de ação e reação atuam em corpos distintos. E pode-se mostrar também que balões mais cheios movem-se mais rapidamente e por mais tempo.

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• movimente-se com velocidade constante, sem fazer curvas;

• depois diminuindo sua velocidade; • andando em círculos ou girando sobre um pé só; • ande de carro segurando seu acelerômetro e perceba o que acontece com a rolha à medida que o carro se movimenta.

A rolha movimenta-se para frente quando a velocidade está aumentando e para trás quando ela está diminuindo. A rolha também se curva no sentido da aceleração centrípeta quando andamos em círculo, com velocidade constante, o que mostra que uma mudança na direção da velocidade também é uma aceleração.

A compreensão da segunda lei de Newton ajuda também a corrigir ou prevenir uma concepção errô-

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nea: a de que a aceleração tem sempre o mesmo sentido da velocidade. O professor pode mostrar que a aceleração tem o mesmo sentido da resultante das forças que atuam sobre o corpo. Quando um carro está freando e diminuindo de velocidade, por exemplo, a força de atrito dos freios sobre os pneus faz com que a aceleração tenha sentido oposto ao da velocidade.

Também neste capítulo, no boxe Ciência e sociedade (p. 135), é feita uma conexão entre um dos tópicos do capítulo, a inércia dos corpos, e a segurança no trânsito, no caso a importância de se usar cinto de segurança para a prevenção de acidentes. Na seção Atividade em grupo (p. 143), pede-se uma pesquisa sobre as causas de acidentes de trânsito no Brasil e as medidas que devem ser tomadas para evitá-los. O resultado do trabalho pode ser exposto para a comunidade escolar e o professor também pode pedir aos alunos que elaborem uma campanha, com folders, cartazes, fotos (ou vídeos), etc., a favor da segurança no trânsito. Se houver condições, podem ser convidados profissionais especializados nessa área para apresentação de palestra sobre o tema.

Mais informações sobre segurança nas estradas podem ser vistas no site: <www.denatran.gov.br/ campanhas/hotsite/index.html>. (Acesso em: 18 maio 2015.)

Capítulo 10 • A atração gravitacional O professor deve estar preparado para o fato de que os alunos costumam ter certa dificuldade para entender determinados conceitos apresentados neste capítulo.

O primeiro conceito é a relação entre o peso e a força gravitacional. Nesse caso, sugerimos ao professor que comece a fazer essa conexão lançando aos alunos a primeira questão da seção A questão é, no início do capítulo: “Por que as pessoas que estão agora do outro lado da Terra não caem?”. Trabalha-se assim a ideia de que o peso de um corpo é a força com que a Terra o atrai, de acordo com a lei da gravitação de Newton.

Daí é possível perguntar ao aluno o que acontece com o peso de um astronauta na Lua, lembrando que

o peso de um corpo é proporcional à sua massa e à aceleração da gravidade do planeta em que ele se encontra.

O professor pode optar por realizar a prática do carrinho preso a um fio, descrita na página 147. Exemplos como esse contribuem para a compreensão do conceito de força centrípeta. Com esses exemplos também fica mais fácil entender que, quando o fio se rompe, o carrinho passa a se mover na direção tangente à trajetória anterior.

Embora o texto explique que a atração gravitacional sobre um satélite em órbita continua a existir, o professor deve ficar alerta para a dificuldade de aprendizado do conceito de força centrípeta. O texto de aprofundamento “A falta de peso aparente”, que aparece mais adiante neste Manual, dá mais detalhes sobre essa questão. Para isso, é importante também prestar atenção na resposta dos alunos para a questão 12 da seção Trabalhando as ideias do capítulo (p. 154).

O professor pode pedir aos alunos que pesquisem a explicação para a falta de peso aparente nos astronautas em naves na órbita da Terra. O texto mencionado no parágrafo anterior também ajuda os alunos a compreenderem a razão desse fato. Explica que os astronautas ficam flutuando pelo mesmo motivo que uma pessoa se sentiria “flutuando” se estivesse dentro de um elevador e o cabo arrebentasse, fazendo-o cair em queda livre.

Como a pessoa e os outros corpos caem junto com o elevador, todos parecem estar sem peso.

Anualmente, ocorre no Brasil a Olimpíada Brasileira de Astronomia e Aeronáutica (OBA). Trata-se de um evento aberto à participação de escolas públicas ou privadas para alunos do primeiro ano do Ensino Fundamental até aos do último ano do Ensino Médio. A OBA ocorre dentro da própria escola, tem uma única fase e é realizada em um único ano letivo. A participação dos alunos é voluntária e não há obrigatoriedade de número mínimo ou máximo de alunos. Ao final da OBA, todos os alunos recebem um certificado de participação, bem como os professores envolvidos no processo e também os diretores escolares. O professor interessado nesse evento pode buscar informações no site <www.oba.org. br>. (Acesso em: 18 maio 2015.)

Se houver condições, o professor pode dar início ao trabalho com o conceito de empuxo realizando o experimento mencionado na página 150. O experimento também pode ser realizado de forma simplifiManual do Professor

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pedras no vidro, até que ele afunde. A explicação será dada pelo empuxo: a pedra desloca certo volume de água que tem um peso menor que o da pedra. Isso significa que o empuxo que ela recebe é menor que seu peso e, por isso, ela afunda. O vidro flutua porque desloca um volume de água que provoca um empuxo capaz de equilibrar seu peso. Com as pedras dentro, o vidro flutua até o momento em que seu peso se torna maior que o empuxo: então ele afunda.

Veja a seguir um texto de aprofundamento que explica a falta de peso aparente dos astronautas em naves na órbita da Terra.

A falta de peso aparente Embora as pessoas e os objetos no interior de naves espaciais em órbita em torno da Terra pareçam não ter peso, a força de gravidade continua a existir. Essa força não é anulada; ela apenas diminui um pouco, e não é essa diminuição que provoca a sensação de “falta de peso”.

Para entender o que está acontecendo, imagine uma pessoa dentro de um elevador. A pessoa exerce uma força sobre o chão do elevador e este exerce outra força oposta sobre os pés da pessoa (lei da ação e da reação). Vamos supor que os cabos do elevador se rompam e que ele comece a cair em queda livre.

Stringer/Agence France-Presse

cada, pendurando um objeto em um dinamômetro e medindo o alongamento da mola antes e depois de o objeto ser mergulhado na água.

Se não houver um dinamômetro disponível, o professor pode improvisar uma balança de mola, com um suporte de madeira, uma mola e uma régua, mas é fundamental usar uma mola de aço de boa qualidade. A calibragem da mola pode ser feita com pesos conhecidos, por exemplo, prendendo-se à ponta da mola um copinho de plástico e colocando-se um centímetro cúbico de água no copo para marcar um grama na escala; dois centímetros cúbicos de água para marcar dois gramas; e assim por diante, até que se tenha uma escala de extensão razoável.

Ainda para trabalhar o conceito de empuxo, além das atividades propostas em Aprendendo com a prática ao final do capítulo, pode ser executada também a atividade descrita a seguir.

O professor coloca, numa bacia com água, um recipiente de vidro vazio e fechado e algumas pedras suficientemente pequenas para caberem no vidro. Enquanto o vidro flutua, as pedras afundam.

Depois, o vidro é colocado para flutuar com uma pedra dentro dele. Colocam-se então cada vez mais

O astronauta brasileiro Marcus Pontes em um simulador de gravidade zero.

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A pessoa, o elevador e outros objetos dentro dele caem com a mesma velocidade: se nesse momento ela soltar algum objeto, este ficará “flutuando”, já que também está caindo com a mesma velocidade da pessoa. A pessoa passa a ter uma sensação de “falta de peso” porque o chão do elevador não está exercendo nenhuma força sobre ela durante a queda. A força gravitacional sobre seu corpo continua a existir, mas sem a força exercida pelo chão — sem o contato com o piso — a pessoa deixa de sentir essa força, isto é, deixa de sentir seu peso. É a mesma sensação que acontece em brinquedos de parques de diversões que caem sob a ação da gravidade.

Nas agências espaciais, a falta de peso aparente é conseguida fazendo um avião subir até certa altura e depois cair em queda livre. Algo semelhante acontece na nave espacial ao redor da Terra: os objetos dentro da nave têm a mesma aceleração que a nave. Só que, neste caso, a força da gravidade funciona como uma força centrípeta, mudando a trajetória da nave. A nave e os astronautas estão constantemente mudando de direção e “caindo” em direção à Terra — embora a velocidade da nave não deixe que ela se choque contra o planeta. Sem a força gravitacional, a nave seguiria em linha reta espaço afora.

Capítulo 11 • Trabalho, energia e máquinas simples O aluno costuma ter dificuldade de compreender por que não realizamos trabalho quando estamos segurando um objeto sem deslocá-lo. Deve-se deixar bem claro que o conceito de trabalho refere-se aqui ao trabalho realizado por uma força sobre o objeto, provocando seu deslocamento na direção da força. Mas, mesmo assim, o aluno sabe que ficamos cada vez mais cansados à medida que o tempo passa e estamos segurando o objeto. Como explicar isso? A explicação é que no interior das células musculares estão ocorrendo movimentos de fios microscópicos de proteínas, que provocam a contração das células musculares.

Essa tensão muscular nos faz realizar um esforço. Para isso, utilizamos energia química proveniente do alimento, sendo que parte dessa energia é transformada em calor. Podemos, inclusive, com o esforço, começar a suar: o suor faz nosso corpo perder calor e impede que a nossa temperatura aumente. No entanto, deve-se explicar que, nesse caso, trata-se de um dispêndio de energia que ocorre no interior do músculo e não de um trabalho realizado sobre o objeto. É por isso que di-

zemos que, ao segurar um objeto pesado, não estamos realizando trabalho sobre ele.

Uma opção para tornar mais concreta a discussão dos temas deste capítulo consiste em conseguir um dinamômetro para medir a força e uma régua para medir o deslocamento de objetos, comparando assim o trabalho realizado em várias situações. O dinamômetro pode ser preso a um fio e usado para levantar lentamente, na vertical, a pequenas distâncias, corpos de diferentes massas. É preciso procurar manter uma velocidade constante. O trabalho realizado é calculado multiplicando-se a força indicada no dinamômetro pela distância percorrida pelo corpo. Ao fazer os cálculos, os alunos se familiarizam com a ideia de que o trabalho é proporcional à força. O estudo do conceito de energia potencial ajuda a evitar ou corrigir uma concepção errônea frequente entre os alunos: a de que um corpo em repouso não tem energia.

Ao longo dos próximos capítulos, o professor deverá ficar atento e ressaltar que, além da energia potencial, um corpo em repouso pode apresentar também energia térmica e energia química. É importante também que os alunos interpretem corretamente a fórmula da energia cinética em função da massa e da velocidade do corpo, evitando concepções errôneas do tipo “se a velocidade do corpo dobrar, sua energia cinética será duas vezes maior”. Depois de apresentar a fórmula, o professor pode perguntar: “O que acontece com a energia cinética do corpo quando sua velocidade dobra de valor?”. A energia cinética irá quadruplicar, uma vez que ela é proporcional ao quadrado da velocidade do corpo, como está explicado no boxe Ciência e sociedade (p. 162).

Para exemplificar esses conceitos, um experimento simples pode ser realizado: solta-se uma bola de borracha, de massa conhecida (usa-se uma balança para medir a massa da bola), de uma altura também conhecida, e mede-se a altura que a bola atinge depois de se chocar com o solo. Os alunos devem calcular a energia potencial da bola em dois momentos: no início do experimento e quando, após chocar-se com o solo, ela volta a subir e atinge essa altura. Com esses valores, poderão calcular a variação na quantidade de energia potencial da bola e tentar explicar o que ocorreu com a energia que, aparentemente, se perdeu (ela se transforma em outras formas de energia).

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Experimentos envolvendo os conceitos de energia potencial e cinética e o princípio da conservação de energia podem ser vistos em (Acessos em: 8 maio 2015.):

usado para levantar e movimentar cargas muito pesa-

<www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/>

que se coloca em uma das extremidades da haste ho-

<www.cepa.if.usp.br/e-fisica/mecanica/basico/experimentos.php>.

rizontal (o peso, colocado na haste mais próxima da

O professor poderá consultar o site abaixo como subsídio para a discussão da energia e sua conservação (Acesso em: 18 maio 2015.):

O professor pode ainda utilizar os exemplos de

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por exemplo) e que expliquem qual a função do peso

torre, equilibra a grua, facilitando sua movimentação). sistemas de alavancas para discutir o trabalho dos ossos e músculos no corpo humano, revisando, assim, o estudo feito no 8o ano sobre ossos e músculos, que agora pode ser atualizado com o auxílio do estudo de alavancas. É possível realizar uma atividade prática interessante para mostrar como roldanas móveis multiplicam a força. Para isso, são necessários uma corda e dois cabos de vassoura (ou duas vassouras).

Amarre uma das pontas da corda num dos cabos de vassoura e passe-a ao redor dos dois cabos como mostra a figura a seguir. Deixe os dois cabos a uma distância de cerca de meio metro um do outro. Um estudante pegará a ponta da corda que está solta (usando uma luva para se proteger contra o atrito da corda) e dois outros estudantes, do mesmo ano, tentarão manter as vassouras separadas enquanto o estudante puxa a corda.

O professor pode perguntar então que máquina simples se parece com o que é representado nesse experimento (a resposta deve ser: roldanas móveis).

Ele pode perguntar também por que o estudante que puxa a corda consegue aproximar as vassouras mesmo que seus colegas tentem afastá-las. A resposta é que a força das duas pessoas fica dividida pelas voltas que a corda dá nos cabos, que funcionam como um sistema de roldanas.

puxe por aqui

KLN Artes Gráficas/Arquivo da editora

<www.fisica.ufpb.br/~romero/objetosaprendizagem/ Rived/04ConservacaodaEnergia/Html/ConceitoEnergia.html>.

Uma opção neste capítulo é pedir aos alunos que tragam alguns tipos de objetos que possam servir de alavanca: grampeador, pinça, abridor de latas e de garrafa (e uma lata e uma garrafa com tampinha de metal), tesoura, alicate, cabo de vassoura e algo que sirva de ponto de apoio, etc.

Pode-se demonstrar então de forma mais concreta o funcionamento de vários tipos de alavanca e, a partir de um esquema geral dos três tipos, pedir ao aluno que identifique nos objetos o tipo de alavanca, o ponto de apoio, a força potente e a força resistente. O cabo de vassoura pode ser usado para levantar algum objeto pesado, a garra do martelo usada para tirar um prego que foi fincado na tábua. Deve-se comparar, sempre que possível, as forças com o emprego de alavancas e sem elas. Assim: o levantamento de um peso com alavanca e depois sem ela (pode-se variar a distância ao ponto de apoio); a tentativa de abrir a tampa da garrafa com a mão (a mão deve estar protegida com um pano grosso para a pessoa não se cortar e a demonstração deve ser feita, nesse caso, pelo professor) e com o abridor de garrafas, etc. É interessante mostrar que o plano inclinado diminui a força necessária para levantar um objeto. Por exemplo, puxando-se um carrinho com um dinamômetro preso a um fio por um plano inclinado até certa altura (o carrinho é puxado lentamente) e depois levantando-se o carrinho verticalmente. O dinamômetro vai indicar que, no primeiro caso, a força exercida é menor que no segundo caso.

Uma bicicleta colocada com as rodas para cima serve para mostrar aos alunos o funcionamento de engrenagens.

O professor também pode pedir aos alunos que pesquisem na internet o que é uma grua (equipamento

das em construções de prédios e na indústria naval,

Manual do Professor

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