Objetivos (5 - 7 minutos)

1. Entender o conceito de energia potencial gravitacional: Os alunos devem ser capazes de definir e descrever a energia potencial gravitacional, compreendendo que é a energia que um objeto possui devido à sua posição em relação a um ponto de referência. Eles devem entender que a energia potencial gravitacional depende da massa do objeto, da aceleração da gravidade e da altura em relação ao ponto de referência.

2. Calcular a energia potencial gravitacional em um sistema: Os alunos devem aprender a calcular a energia potencial gravitacional em um sistema, utilizando a fórmula Epg = mgh, onde Epg é a energia potencial gravitacional, m é a massa do objeto, g é a aceleração da gravidade e h é a altura em relação ao ponto de referência.

3. Aplicar o conceito de energia potencial gravitacional em situações do cotidiano: Os alunos devem ser capazes de identificar e analisar situações do cotidiano em que a energia potencial gravitacional está presente, aplicando os conceitos e cálculos aprendidos para resolver problemas práticos.

Objetivos secundários:

• Promover a colaboração em grupo: Através da metodologia de ensino invertido, os alunos serão incentivados a trabalhar em equipe, discutindo e resolvendo problemas juntos.

• Desenvolver habilidades de pensamento crítico: Ao aplicar os conceitos de energia potencial gravitacional em situações do cotidiano, os alunos serão desafiados a pensar criticamente, analisando e resolvendo problemas de forma independente.

Introdução (10 - 15 minutos)

1. Revisão de conceitos anteriores (3 - 5 minutos): O professor deve começar a aula revisando conceitos anteriores que são fundamentais para o entendimento do tópico atual. Isso inclui a definição de energia, trabalho e força, bem como a compreensão da lei da conservação da energia. O professor pode usar exemplos simples e práticos para reforçar esses conceitos, como um objeto que é levantado de uma superfície.

2. Situações problema (5 - 7 minutos): O professor deve, então, apresentar duas situações problemáticas que envolvem o conceito de energia potencial gravitacional. Por exemplo, "Por que é mais difícil levantar um objeto pesado do chão do que levantar um objeto leve?" e "Por que um objeto cai mais rapidamente de uma grande altura do que de uma altura menor?". Essas questões devem ser propostas como desafios para os alunos, incitando-os a pensar sobre o tópico da aula.

3. Contextualização (2 - 3 minutos): O professor deve contextualizar a importância do tema, explicando como a energia potencial gravitacional é um conceito fundamental em muitas áreas da vida cotidiana e da ciência. Por exemplo, ao falar sobre a física dos esportes, o professor pode mencionar como o salto em altura e o lançamento de dardo dependem do entendimento e manipulação da energia potencial gravitacional.

4. Introdução ao tópico (2 - 3 minutos): Finalmente, o professor deve introduzir o tópico da aula, explicando que os alunos aprenderão sobre o conceito de energia potencial gravitacional, como calculá-la e como aplicá-la em situações do cotidiano. O professor pode usar uma breve história ou curiosidade para captar a atenção dos alunos. Por exemplo, o professor pode compartilhar a história de como Isaac Newton desenvolveu a lei da gravitação universal enquanto observava a queda de uma maçã de uma árvore, ou pode compartilhar a curiosidade de que a energia potencial gravitacional da água em uma represa é usada para gerar energia hidrelétrica.

Desenvolvimento (20 - 25 minutos)

1. Atividade prática "Construindo um Elevador Espacial" (10 - 12 minutos): O professor deve dividir a turma em grupos de 5 alunos e distribuir o material necessário para a atividade: uma caixa de papelão vazia, fios de lã, um peso (por exemplo, uma lata de refrigerante vazia), um cronômetro e fita adesiva.

   • O objetivo da atividade é que os alunos construam um modelo de um "elevador espacial" - um conceito teórico de um sistema de transporte que poderia levar pessoas e cargas para o espaço sem o uso de foguetes. O modelo deve ser capaz de "transportar" o peso para diferentes alturas na caixa.

   • Os alunos devem calcular a energia potencial gravitacional do peso em diferentes alturas e comparar com o tempo que leva para o "elevador" chegar a essa altura. Eles devem usar a fórmula Epg = mgh para calcular a energia potencial gravitacional, onde m é a massa do peso, g é a aceleração da gravidade (aproximadamente 9.8 m/s²) e h é a altura em metros.

   • Os alunos devem registrar os cálculos e os tempos em uma tabela e, no final da atividade, devem apresentar para a turma os resultados e as conclusões.

2. Atividade de pesquisa "Energia Potencial Gravitacional no Dia a Dia" (10 - 12 minutos): Ainda em grupos, os alunos devem pesquisar e listar exemplos de situações do cotidiano em que a energia potencial gravitacional está presente. Eles devem descrever cada situação, identificar a altura em relação ao ponto de referência e calcular a energia potencial gravitacional, se possível.

   • O professor deve orientar a pesquisa, fornecendo sugestões de exemplos, como um elevador subindo ou descendo, uma pessoa subindo escadas, um pêndulo, uma montanha-russa, etc.

   • Ao final da atividade, cada grupo deve apresentar seus exemplos para a turma, explicando como calcularam a energia potencial gravitacional e qual a importância desse conceito na situação escolhida.

3. Discussão em grupo (5 - 7 minutos): Após as apresentações, o professor deve promover uma discussão em grupo, incentivando os alunos a compartilhar suas percepções e dúvidas sobre o conceito de energia potencial gravitacional. O professor deve esclarecer quaisquer dúvidas e reforçar os principais pontos da aula. Isso também é uma oportunidade para o professor avaliar a compreensão dos alunos sobre o tópico e identificar quaisquer dificuldades que possam precisar de reforço em aulas futuras.

Retorno (8 - 10 minutos)

1. Discussão em grupo (3 - 4 minutos): O professor deve reunir todos os alunos e promover uma discussão em grupo. Cada grupo terá até 2 minutos para compartilhar as soluções ou conclusões de suas atividades. Durante as apresentações, o professor deve incentivar os demais alunos a fazerem perguntas e comentários, promovendo uma troca de ideias entre os grupos. Essa etapa é fundamental para verificar se os Objetivos da aula foram alcançados e para reforçar o aprendizado dos alunos.

2. Conexão com a teoria (2 - 3 minutos): Após as apresentações, o professor deve fazer a conexão entre as atividades práticas e a teoria discutida durante a aula. Ele deve destacar como os conceitos de energia potencial gravitacional foram aplicados nas atividades e como os cálculos realizados correspondem à fórmula Epg = mgh. Essa etapa é importante para que os alunos percebam a relevância e a utilidade da teoria no entendimento de fenômenos práticos.

3. Reflexão individual (2 - 3 minutos): Para finalizar a aula, o professor deve propor que os alunos reflitam individualmente sobre o que aprenderam. Ele pode sugerir algumas perguntas para orientar a reflexão, como:

   • Qual foi o conceito mais importante que você aprendeu hoje?
   • Quais questões ainda não foram respondidas?
   • Como você pode aplicar o que aprendeu hoje em situações do cotidiano?

   O professor deve dar um minuto para os alunos pensarem e, em seguida, pedir que alguns voluntários compartilhem suas respostas com a turma. Essa etapa é fundamental para que os alunos internalizem o que aprenderam e para que o professor tenha um feedback sobre a efetividade da aula.

4. Feedback do professor (1 minuto): Por fim, o professor deve dar um breve feedback aos alunos, elogiando o empenho e a participação deles durante a aula. Ele deve reforçar os pontos principais da aula e lembrar os alunos sobre o que será abordado na próxima aula. O professor também pode aproveitar esse momento para esclarecer quaisquer dúvidas que tenham surgido durante as atividades ou discussões.

Conclusão (5 - 7 minutos)

1. Resumo dos conteúdos (2 - 3 minutos): O professor deve iniciar a Conclusão recapitulando os principais pontos discutidos durante a aula. Isso inclui definir e explicar o conceito de energia potencial gravitacional, a fórmula para calculá-la (Epg = mgh) e como aplicar esse conceito em situações do cotidiano. O professor pode utilizar o quadro-negro ou uma apresentação de slides para reforçar visualmente esses pontos, além de fornecer exemplos práticos e situações do cotidiano em que a energia potencial gravitacional está presente.

2. Conexão entre teoria, prática e aplicações (1 - 2 minutos): Em seguida, o professor deve destacar como a aula conseguiu conectar a teoria, a prática e as aplicações do conceito de energia potencial gravitacional. O professor pode mencionar as atividades práticas realizadas, como a construção do "elevador espacial" e a pesquisa sobre a energia potencial gravitacional no dia a dia, e como elas ajudaram a ilustrar e solidificar o entendimento dos alunos sobre o tema.

3. Sugestão de materiais extras (1 minuto): O professor pode, então, sugerir alguns materiais extras para os alunos que desejam aprofundar seu conhecimento sobre o assunto. Isso pode incluir livros, sites, vídeos e aplicativos de aprendizado interativo. Por exemplo, o professor pode recomendar a leitura de capítulos sobre energia potencial gravitacional em livros didáticos de física, a visualização de vídeos explicativos sobre o tema no YouTube, a realização de simulações interativas de energia potencial gravitacional em aplicativos educacionais, entre outros.

4. Relevância do tópico para o dia a dia (1 - 2 minutos): Para concluir, o professor deve enfatizar a importância do conceito de energia potencial gravitacional para a vida cotidiana e para outras disciplinas. O professor pode mencionar exemplos práticos, como a energia potencial gravitacional usada em elevadores, montanhas-russas e esportes, e como a compreensão desse conceito pode ajudar a explicar e analisar essas situações. Além disso, o professor pode ressaltar a relevância desse conceito para outras áreas da física e das ciências, como a conservação de energia, a gravitação e a mecânica newtoniana.