Table Of ContentUNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE
INSTITUTO DE FÍSICA
LICENCIATURA EM FÍSICA
JONAS LEONARDO FERREIRA
EFEITO FOTOELÉTRICO:
A INSERÇÃO DA FÍSICA MODERNA E CONTEMPORÂNEA POR INTERMÉDIO DA
EXPERIMENTAÇÃOE DA SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
NITERÓI, RJ
2012
JONAS LEONARDO FERREIRA
EFEITO FOTOELÉTRICO:A INSERÇÃO DA FÍSICA MODERNA E
CONTEMPORÂNEA POR INTERMÉDIO DA EXPERIMENTAÇÃOE DA SIMULAÇÃO
COMPUTACIONAL
Monografia apresentada ao Curso de
Licenciatura em Física da Universidade
Federal Fluminense, como requisito parcial e
obrigatório para obtenção do título de
Licenciado em Física.
Orientadora: Profª. Ma. Lucia da Cruz de Almeida
NITERÓI
2012
F383 Ferreira, Jonas Leonardo
Efeito fotoel(cid:128)trico : a inser(cid:129)(cid:130)o da F(cid:131)sica Moderna e
Contempor(cid:132)nea por interm(cid:128)dio da experimenta(cid:129)(cid:130)o e da simula(cid:129)(cid:130)o
computacional / Jonas Leonardo Ferreira ; orientador:
Lucia da Cruz de Almeida. –- Niter(cid:134)i, 2012.
44 f.
Trabalho de Conclus(cid:130)o de Curso (Licenciatura em F(cid:131)sica) –
Universidade Federal Fluminense. Instituto de F(cid:131)sica, 2012.
Bibliografia: f. 40-42.
1.ENSINO DE F(cid:135)SICA. 2.F(cid:135)SICA MODERNA. 3.EFEITO
FOTOEL(cid:136)TRICO. 4.ENSINO-APRENDIZAEGEM. 5.ENSINO M(cid:136)DIO.
I.Almeida, Lucia da Cruz, Orientador. II.Universidade Federal
Fluminense. Instituto de F(cid:131)sica, Institui(cid:129)(cid:130)o respons(cid:137)vel.
III.T(cid:131)tulo.
CDD 530.07
À Gleicy, minha querida esposa e companheira de
algumas datas que sempre me incentivou. Aos meus
filhos, William e Joana, minhas maiores motivações.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus por ter proporcionado essa oportunidade e a força necessária para
que eu pudesse persistir na busca de um sonho, de um objetivo. Objetivo esse ainda não
alcançado, mas diante dessa conquista fico feliz em dizer que a primeira batalha foi vencida.
Aos meus pais que me educaram, impondo a ética e a moral como características
fundamentais na formação do meu caráter.
A minha orientadora, a quem tive o privilégio de ser orientando, a quem devo meus
sinceros agradecimentos.
Aos amigos de trabalho Angela, Rosane, Ricardo, Tavares, Aurélio e Feitosa que
deram a força e o apoio necessário para a conclusão deste Curso.
Aos amigos Leandro Batista, Fagner Alves e Bruno Max que partilharam comigo os
mesmos desafios e, talvez, as mesmas dificuldades durante todo o Curso.
RESUMO
A inserção da Física Moderna e Contemporânea no Ensino Médio da Educação Básica tem
sido tema de pesquisas durante mais de duas décadas no Brasil. Entretanto, lidar com temas
modernos e contemporâneos em sala de aula não tem sido uma tarefa fácil para os professores
de uma maneira geral, tendo em vista a complexidade do ferramental matemático, a
divergência dessa teoria com as clássicas e, sobretudo, as questões filosóficas inerentes a essa
nova Física, dentre outros motivos. Assim, o uso de ferramentas didáticas que auxiliem esse
profissional no processo de ensino-aprendizagem aponta para uma perspectiva alternativa que
viabilize a transposição didática de conteúdos voltados para essa nova Física. Dentre os
conteúdos de Física Moderna e Contemporânea a serem abordados no Ensino Médio, a
descoberta do Efeito Fotoelétrico mostra-se um marco de grande importância na história da
Ciência em virtude do grande impacto conceitual para a Física e, sobretudo, tecnológico.
Portanto, este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta de ensino, baseada na
combinação de duas atividades práticas (experimental e simulação computacional), que
resgate toda a conjuntura histórica da construção desse conhecimento e que possibilite
abordar esse fenômeno como um todo, bem como discutir as implicações teóricas, filosóficas
e tecnológicas inerentes a essa descoberta.
Palavras-chave:Ensino de Física, Física Moderna, Efeito Fotoelétrico, ensino-aprendizagem,
Ensino Médio.
ABSTRACT
The insertion of Modern and Contemporary Physics in High School of Basic Education has
been the subject of research for more than two decades in Brazil. However, dealing with
modern and contemporary themes in the classroom has not been an easy task for teachers in
general, in view of the complexity of the mathematical tools, the divergence of this theory
with classical and especially the philosophical questions inherent this new physics, among
other reasons. Thus, the use of teaching tools that assist these professionals in the teaching-
learning process points to an alternative perspective that makes possible the implementation
of didactic content designed for this new physics. Among the contents of Modern and
Contemporary Physics to be addressed in high school, the discovery of the photoelectric
effect proves to be a major milestone in the history of science because of the large impact
conceptual physics and especially technological. Therefore, this paper aims to present a
proposal for teaching, based on a combination of two practical activities (experimental and
simulation), who rescue all the historical situation of the construction of this knowledge and
that allows to address this phenomenon as a whole, as well as discuss the theoretical
implications, philosophical and technological inherent to this discovery.
Keywords: Physics Teaching, Modern Physics, Photoelectric Effect, teaching-learning, High
School.
SUMÁRIO
1 INTRODU(cid:128)(cid:129)O, p. 8
2 ABORDAGEM EXPERIMENTAL E INSER(cid:128)(cid:129)O DE F(cid:130)SICA MODERNA E
CONTEMPOR(cid:131)NENEA NO ENSINO M(cid:132)DIO, p. 10
3 EFEITO FOTOEL(cid:132)TRICO: JUSTIFICATIVA PARA A ESCOLHA DO TEMA, p. 16
4 PRINCIPAIS ASPECTOS NO DELINEAMENTO DA PROPOSTA DE ENSINO ,p.18
4.1 ABORDAGEM EXPERIMENTAL PARA O EFEITO FOTOEL(cid:132)TRICO: RESGATE
DE UM EXPERIMENTO, p. 18
4.2 SIMULA(cid:128)(cid:129)O COMPUTACIONAL: RECURSO COMPLEMENTAR PARA OESTUDO
DO EFEITO FOTOEL(cid:132)TRICO, p. 27
5 SUGEST(cid:129)O DE ATIVIDADE PARA O ENSINO DO EFEITO FOTOEL(cid:132)TRICO, p.32
6 CONSIDERA(cid:128)(cid:133)ES FINAIS, p.38
7 OBRAS CITADAS, p. 40
8 ANEXO, p. 43
8.1 ESPECIFICA(cid:128)(cid:133)ES T(cid:132)CNICAS DO FOTOTRANSISTOR DE SIL(cid:130)CIO, p. 43
8.2 SIMULA(cid:128)(cid:129)O –EFEITO FOTOEL(cid:132)TRICO: T(cid:135)PICOS ATUAIS DE F(cid:130)SICA MODERNA, p. 44
1 INTRODUÇÃO
Os resultados das pesquisas na (cid:136)rea de Ensino de F(cid:137)sica e Ci(cid:138)ncias indicam diversas
possibilidades para a melhoria na qualidade do ensino, de maneira que o estudante, ao se
“apoderar” dos conhecimentos cient(cid:137)ficos, possa exercer sua cidadania de maneira mais
adequada.
Nesse sentido, a inser(cid:141)(cid:142)o de F(cid:137)sica Moderna e Contempor(cid:143)nea (FMC) como conte(cid:144)do
escolar no Ensino M(cid:145)dio n(cid:142)o se caracteriza apenas como uma possibilidade de melhoria do
ensino. Muito mais do que possibilidade, o estudo de temas de FMC (cid:145) um condicionante para
a forma(cid:141)(cid:142)o de sujeitos aptos a intervir socialmente, perfil almejado nas atuais legisla(cid:141)(cid:146)es para
a Educa(cid:141)(cid:142)o B(cid:136)sica.
Desse modo, foi definido como objeto de estudo desta monografia a an(cid:136)lise das
possibilidades da inser(cid:141)(cid:142)o de conte(cid:144)dos de FMC nos planejamentos de ensino de F(cid:137)sica no
N(cid:137)vel M(cid:145)dio, como forma de construir um referencial te(cid:147)rico que desse suporte (cid:148) proposi(cid:141)(cid:142)o
e (cid:148) elabora(cid:141)(cid:142)o de uma atividade de ensino relativa a essa tem(cid:136)tica.
O levantamento bibliogr(cid:136)fico e a an(cid:136)lise de seu conte(cid:144)do, cujo resultado se encontra
no Cap(cid:137)tulo 2, contribu(cid:137)ram para a delimita(cid:141)(cid:142)o do conte(cid:144)do de FMC e da forma de
abordagem metodol(cid:147)gica na proposi(cid:141)(cid:142)o da atividade de ensino – explora(cid:141)(cid:142)o do tema Efeito
Fotoel(cid:145)trico por meio do enfoque experimental–, cuja justificativa para essa escolha se
encontra no Cap(cid:137)tulo 3.
No Cap(cid:137)tulo 4, est(cid:142)o apresentados os principais aspectos metodol(cid:147)gicos que
subsidiaram a elabora(cid:141)(cid:142)o da atividade de ensino.Dentre os quais, se destaca o levantamento e
a sele(cid:141)(cid:142)o de kits de experimentos contemplando o Efeito Fotoel(cid:145)trico, de modo que os
prop(cid:147)sitos iniciais sejam alcan(cid:141)ados, ou seja, priorizar a abordagem experimental no ensino
do conte(cid:144)do.
