Investigação Forense: O Caso do Gelo Derretido

Desenvolvida por: Aaaaa (com assistência da tecnologia Profy)

Área do Conhecimento/Disciplinas: Física

Temática: Termodinâmica e Transferência de Calor

A atividade intitulada 'Investigação Forense: O Caso do Gelo Derretido' tem como principal propósito desenvolver nos alunos do 1º ano do Ensino Médio uma compreensão aprofundada dos conceitos de transferência de calor e condução térmica, aplicados a um contexto prático e investigativo. Os estudantes assumirão o papel de 'detetives científicos', recebendo um bloco de gelo suspeito que derrete em diferentes velocidades sob variados cenários. Com o auxílio de sensores de temperatura e outros equipamentos laboratoriais, os alunos serão desafiados a examinar os efeitos do ambiente sobre o derretimento do gelo, interpretando os dados coletados para tirar conclusões sobre os mecanismos de troca de calor. A atividade visa despertar o interesse dos estudantes por fenômenos cotidianos, incentivando a análise crítica e a formulação de hipóteses baseadas em evidências. Ao término da investigação, espera-se que os alunos consigam extrapolar os conceitos discutidos para situações reais, reconhecendo a aplicabilidade da ciência em suas vidas diárias.

Objetivos de Aprendizagem

A atividade busca capacitar os alunos para analisar fenômenos de transferência de calor em cenários cotidianos, desenvolvendo uma consciência crítica sobre a conservação de energia. Ao investigarem as variações de velocidade de derretimento do gelo, os estudantes irão aprimorar sua habilidade de planejamento experimental, coleta e interpretação de dados, assim como a capacidade de formular previsões embasadas pelos princípios termodinâmicos envolvidos. Estas aprendizagens não só ampliam o conhecimento científico dos alunos, mas também os encorajam a conectar a teoria e a prática, promovendo um aprendizado mais significativo e integrado.

Analisar fenômenos de transferência de calor.
Desenvolver habilidades de planejamento experimental.
Interpretar dados e formular previsões.

Habilidades Específicas BNCC

EM13CNT101: Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
EM13CNT103: Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.

Conteúdo Programático

O conteúdo programático desta atividade compreende a exploração de conceitos cruciais em termodinâmica, como transferência de calor, condução térmica e a interação entre diferentes materiais e o ambiente. Através da experimentação prática, os alunos serão expostos a situações que requerem a aplicação de teorias físicas para a análise de um fenômeno real. Esses tópicos são fundamentais para fortalecer o entendimento das leis físicas que governam o comportamento da matéria e da energia, além de prepará-los para desafios complexos dentro e fora do ambiente escolar.

Transferência de calor.
Condução térmica.
Interação material e ambiente.

Metodologia

A metodologia adotada nesta atividade foca em proporcionar uma experiência investigativa ativa, onde os alunos participam de um processo experimental estruturado. Ao assumirem o papel de detetives científicos, serão motivados a engajar-se em discussões, formular hipóteses e testar suas opções através de experimentos práticos. Esta abordagem prática e interativa não só facilita a assimilação do conhecimento, mas também aprimora habilidades essenciais como raciocínio lógico e trabalho em equipe, incentivando a autonomia e o protagonismo estudantil.

Experiência investigativa ativa.
Formulação de hipóteses.
Testagem prática e discussão.

Aulas e Sequências Didáticas

O cronograma da atividade está planejado para ser concluído em duas aulas de 60 minutos, totalizando duas horas de duração. A estrutura do cronograma visa garantir que os alunos tenham tempo suficiente para cada etapa do processo investigativo, desde a introdução teórica até à análise de dados e conclusão. Essa distribuição temporal é projetada para que os alunos possam integrar e aplicar progressivamente os conceitos aprendidos durante as sessões, favorecendo um aprofundamento consistente no tema abordado.

Aula 1: Introdução teórica e preparação experimental.
Aula 2: Condução do experimento e análise de resultados.

Avaliação

A avaliação dos alunos nesta atividade será baseada em um conjunto de critérios específicos, incluindo a participação ativa nos experimentos, o rigor metodológico na coleta e análise dos dados, e a capacidade de apresentar conclusões fundamentadas sobre o caso investigado. Será solicitado aos alunos que preparem um relatório detalhado, onde deverão registrar suas observações, hipóteses formuladas, dados coletados, análise crítica e conclusões finais. Exemplos de critérios incluem a clareza e precisão dos registros, a lógica na interpretação dos resultados e a habilidade de correlacionar conceitos teóricos com observações práticas. Além do relatório, a apresentação oral dos resultados permitirá avaliar a competência comunicativa dos alunos em um contexto científico.

Materiais e ferramentas:

Os materiais necessários para a realização desta atividade incluem variados recursos que visam facilitar tanto a experimentação prática quanto a compreensão teórica dos conceitos abordados. O uso de sensores de temperatura, entre outros equipamentos, será essencial para a coleta precisa de dados no experimento. A disponibilização desses recursos busca garantir que os alunos possam explorar adequadamente os fenômenos investigados, com a precisão necessária para o desenvolvimento de uma análise detalhada e conclusiva.

Sensores de temperatura.
Blocos de gelo.
Equipamentos laboratoriais diversos.

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