A refração da luz

A REFRAÇÃO DA LUZ Proposta didática para o 8.º ano de escolaridade

Aceite para publicação em 28 de julho de 2017.

Índice

Introdução ............................................................................................................................................... 1 Descrição da Atividade ............................................................................................................................ 1 Referências Bibliográficas ....................................................................................................................... 2 Anexo....................................................................................................................................................... 3 Ficha Técnica ........................................................................................................................................... 6

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REFRAÇÃO DA LUZ

Introdução Apresenta-se uma proposta didática de exploração de uma simulação virtual relativa ao tema da refração da luz, para implementação no 8.º ano de escolaridade do 3.º Ciclo do Ensino Básico. Segundo Smetana e Bell (2012), as simulações computacionais podem ser mais eficazes que as práticas de ensino tradicionais (expositiva ou experimental) na promoção do conhecimento científico, no desenvolvimento de competências processuais e na promoção da mudança conceptual. As simulações criam o ambiente favorável à descoberta ativa dos conteúdos científicos num contexto real (de Jong, 2006), podem ser usadas em contexto de sala de aula ou fora da escola (Bulegon, Cristofio & Pretto, 2013) e promovem o interesse dos alunos (Araújo, Nobre, Junior & Dantas, 2015). As simulações computacionais interativas Physics Education Technology (PhET) desenvolvidas pela Universidade do Colorado são gratuitas e de utilização simples e intuitiva.

A atividade aqui descrita enquadra-se no domínio “Luz” e subdomínio “Fenómenos óticos”, que consta das Metas curriculares do 3.º ciclo de Ciências Físico-Químicas do 8.º ano de escolaridade do 3.º Ciclo do Ensino Básico (Fiolhais et al., 2013). Tendo em consideração os documentos curriculares, estabeleceu-se como principal objetivo de aprendizagem: “Definir refração da luz, representar geometricamente esse fenómeno em várias situações (ar-vidro, ar-água, vidro-ar e água-ar) e associar o desvio da luz à alteração da sua velocidade” (p. 20).

Apresenta-se de seguida a descrição e o guião da atividade (Anexo).

Descrição da Atividade Esta atividade poderá ser implementada como introdução ao tópico da refração da luz ou como forma de consolidação dos conteúdos explorados previamente. Recomenda-se a constituição de grupos com um máximo de 3 elementos, de forma a garantir a participação de todos e o fácil acesso ao computador. Caso cada aluno possua um tablet ou a escola disponha de dispositivos para cada aluno, a dimensão do grupo poderá ser alargada. Para agilizar a exploração da simulação, o professor poderá instalar previamente o software em Java (https://phet.colorado.edu/pt/simulation/legacy/bendinglight) ou em HTML5 (https://phet.colorado.edu/pt/simulation/bending-light) nos computadores ou tablets, ou partilhar com os alunos o link diretamente (https://phet.colorado.edu/sims/html/bendinglight/latest/bending-light_en.html).

MARISA CORREIA

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REFRAÇÃO DA LUZ A partir de um computador o professor poderá projetar o guião de forma a facilitar a orientação dos alunos e o esclarecimento de dúvidas. Os alunos deverão explorar a simulação seguindo as indicações do guião e responder às questões. O professor deverá acompanhar cada um dos grupos ao longo da exploração e solicitar que à medida que terminem explorem o jogo. Depois de todos os grupos concluírem, o professor poderá promover uma discussão com toda a turma de modo a permitir que cada grupo apresente as suas conclusões e que, assim, seja possível aferir as aprendizagens realizadas.

Pretende-se, assim, garantir que os alunos compreenderam que: a refração da luz consiste num desvio da luz quando esta passa de um meio transparente para outro; a refração da luz se deve à diferença das velocidades de propagação da luz nos dois meios; a refração, reflexão e absorção ocorrem em simultâneo.

O tempo de implementação desta atividade em sala de aula é variável, dependendo de constrangimentos de ordem diversa, nomeadamente das características da turma, da necessidade de apoio aos alnos na concretização das tarefas e do acesso a computadores ou tablets. Porém, estimase que seja necessária uma sessão de 90 minutos para a sua concretização.

Referências Bibliográficas Araújo, Nobre, Junior, & Dantas (2015). Uma aplicação do software educacional PhET como ferramenta didática no ensino da eletricidade. Investigação na Educação: teoria & prática, 18(2), 145-161.

Bulegon, A., Cristofio, P., & Pretto, V. (2013). O uso de uma simulação para auxiliar a compreensão de conceitos de eletrodinâmica nos anos iniciais do Ensino Fundamental. In Atas do IX Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências – IX ENPEC. Águas de Lindóia, São Paulo. de Jong, T. (2006). Computer simulations—technological advances in inquiry learning. Science, 312, 532–533.

Fiolhais, C. (Coord.), Ferreira, A. J., Constantino, B., Portela, C., Braguez, F., Ventura, G., … Rodrigues, S. (2013). Metas Curriculares do 3.º Ciclo do Ensino Básico – Ciências Físico-Químicas. Lisboa: Ministério da Educação/Departamento da Educação Básica.

PhET

–

Interactive

simulations

for

science

&

mathematics

(2017).

Disponível

em:

https://phet.colorado.edu/ Smetana L. K., & Bell R. L. (2011). Computer simulations to support science instruction and learning: a critical review of the literature. International Journal of Science Education, 34(9), 1337–1370.

MARISA CORREIA

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REFRAÇÃO DA LUZ

Anexo

MARISA CORREIA

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GuiĂŁo da Atividade

Data: ____________________

Escola _____________________________________________________________

Nome: _____________________________________________________________

Nome dos alunos do grupo ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ ________________________________________

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Exploração da simulação virtual PhET – Bending Light Segue as seguintes instruções: •

Clica no seguinte link: https://phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/bendinglight_en.html;

•

Clica em “Intro”.

•

Lê com atenção as indicações e responde às questões.

1. Depois de aberto o simulador, deves encontrar uma luz laser do lado esquerdo e do lado direito duas caixas com informação, que identificam os meios de propagação apresentados no ecrã.

Quais são os meios indicados?

2. Clica no botão vermelho para ligar o laser. Que fenómenos ocorrem quando a luz atinge a superfície da água?

3. Arrasta o transferidor, localizado no canto inferior esquerdo, e coloca-o no ponto de interseção entre os meios (água e ar) e a linha perpendicular (como ilustra a figura).

3.1. Regista o valor do ângulo de incidência, ângulo entre o raio incidente e a normal à superfície de separação dos dois meios, medindo-o com o transferidor.

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3.2. Arrasta o medidor de intensidade, do canto inferior esquerdo, para a zona da água e coloca o objeto parecido com uma lupa em cima do raio refratado (como ilustra a figura). Regista na tabela o valor da intensidade da luz com o medidor posicionado no raio incidente, no raio refratado e no raio refletido.

Em seguida, repete os procedimentos para os ângulos de incidência de 0°, 10° e 80°, medindo estes ângulos com o transferidor e posicionando o laser em conformidade.

Intensidade da Luz Ângulo de incidência

0°

10°

45°

80°

Raio incidente Raio refratado Raio refletido

3.3. Baseando-te nos registos da tabela, descreve a relação entre o ângulo do raio incidente e a percentagem de luz transmitida através da água, e compara-a com a percentagem de luz que é refletida.

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4. Clica no botão

para repor as configurações iniciais do simulador. Altera os meios nas caixas

do lado direito do ecrã, de acordo com as indicações dadas nos esquemas, e esboça os raios incidente, refratado e refletido.

A

B

ar

ar

água

vidro

C

D

água

água

vidro

ar

E

F

vidro

vidro

ar

água

5. Que conclusões retiras dos esquemas completados?

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6. Clica em “Prisms” no fundo do ecrã. Arrasta um prisma para a frente do laser, sem mudar a sua posição, e carregue no botão da luz. Explica o que aconteceu.

7. Altera, na caixa do lado direito, as cores do feixe luminoso. Qual é a luz mais desviada?

8. Seleciona, na caixa do lado direito (

), a luz branca. Roda o prisma de forma a obter as cores

do espetro do outro lado. Que nome se dá este fenómeno?

9. Clica em “More Tools” no fundo do ecrã. Arrasta o medidor de velocidade da caixa do lado esquerdo para o raio incidente e regista a velocidade. Repete o mesmo procedimento para o raio refratado. O que observas?

10. Move o cursor (ver figura) do comprimento de onda do raio incidente para o lado esquerdo. O que é que acontece à velocidade do raio refratado?

11. Em resumo, explica em que consiste a refração e a que se deve.

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REFRAÇÃO DA LUZ

Ficha Técnica Título:

Refração da Luz

Autoras:

Marisa Correia

Imagens:

http://pixabay.com (repositório de imagens para uso pessoal e comercial sem atribuição)

Publicação:

28 de julho de 2017

Publicação sob uma Licença Creative Commons da Casa das Ciências

MARISA CORREIA

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