Matéria e energia

Materiais Necessários: Imagem de panela de alumínio, Imagem de fio de cobre enrolado, Imagem de ímã de geladeira, Projetor multimídia, Computador com acesso à internet, Cartões de resposta rápida nas cores verde e vermelho, Relógio ou cronômetro visível, Quadro branco, Marcadores para quadro branco, Cartolina

Palavras-chave: densidade, condutividade térmica, condutividade elétrica, magnetismo, experimentação, avaliação formativa, diferenciação, recursos digitais, ativação prévia

Introdução à Aula: Explorando Matéria e Energia

Tempo estimado desta seção: 10 minutos (do total de 50 minutos)

Objetivos de aprendizagem

• Reconhecer densidade, condutibilidade térmica e condutibilidade elétrica em diferentes materiais.
• Identificar a resposta de materiais a forças magnéticas.
• Relacionar essas propriedades a usos e escolhas do cotidiano.

Contextualização e relevância
Nesta unidade, os alunos compreenderão por que certas panelas esquentam mais rápido, por que fios de cobre conduzem eletricidade e como alguns objetos são atraídos por ímãs. Esses conhecimentos ajudam a:

• Escolher materiais adequados ao cozinhar, construir e consertar aparelhos.
• Entender fenômenos simples do dia a dia, como a bateria do celular aquecendo durante o carregamento.
• Desenvolver senso crítico ao avaliar produtos comerciais.

Apresentação do Tema e Objetivos (3 minutos)

1. Explique brevemente que “matéria” é tudo o que ocupa lugar no espaço e possui propriedades que determinam seu comportamento.
2. Leia em voz alta os objetivos de aprendizagem, relacionando cada um a exemplos que os alunos conhecem (panelas, cabos, imãs de geladeira).
3. Pergunte: “Quem já percebeu a diferença de temperatura ao tocar metal versus plástico?” Anote as respostas no quadro para retomar depois.

Propósito pedagógico:
Garantir que todos entendam o foco da aula e vejam conexão direta com situações familiares.

Atividade de Ativação – Roda de Conversa com Objetos (5–7 minutos)

Somente esta atividade de aquecimento nesta seção.

1. Organize a turma em duplas.
2. Apresente 3 imagens projetadas ou impressas:
   • Uma panela de alumínio
   • Um fio de cobre enrolado
   • Um imã de geladeira
3. Instrua cada dupla a discutir por 3 minutos:
   • Qual propriedade física está em destaque em cada objeto?
   • Onde já observaram essa propriedade no dia a dia?
4. Após o tempo, chame 2 duplas para compartilhar em 1 minuto cada uma sua ideia principal.

Perguntas-chave para orientar a discussão:

• O que faz o alumínio aquecer tão rápido na panela?
• Por que o cobre é usado em fios elétricos?
• Que materiais não são atraídos por imãs?

Propósito pedagógico:
Conectar experiências prévias ao conteúdo novo, ativar vocabulário específico e promover engajamento colaborativo.

Após esta seção, siga com a exploração prática das propriedades físicas em experimentos.

Atividade de Aquecimento e Ativação

Objetivo Pedagógico

Ativar o conhecimento prévio dos alunos sobre propriedades físicas dos materiais (densidade, condutibilidade térmica, condutibilidade elétrica e resposta a forças magnéticas), preparando o terreno para a exploração mais aprofundada durante a aula.

Materiais Necessários

• Quatro objetos distintos, dispostos em estações:
  • Estação 1 (densidade): pedaço de isopor
  • Estação 2 (condutibilidade térmica): colher de metal
  • Estação 3 (condutibilidade elétrica): pedaço de fio de cobre
  • Estação 4 (magnetismo): prego de ferro e ímã pequeno
• Cartões de resposta rápida (verde = “sim”, vermelho = “não”) ou placas de “S/N”
• Relógio ou cronômetro visível para todos
• Quadro branco ou cartolina para registrar conclusões coletivas

Passo a Passo

1. Preparação (1 minuto)

   • Posicione as quatro estações ao redor da sala, com os objetos e um cartão de cada cor em cada estação.
   • Explique brevemente que cada estação corresponde a UMA propriedade física distinta.

2. Rotação entre Estações (4–5 minutos)

   • Divida a turma em quatro grupos aproximadamente iguais.
   • Cada grupo começa em uma estação e, ao sinal sonoro, tem 1 minuto para:
     • Observar o objeto.
     • Discutir rapidamente se ele apresenta a propriedade indicada.
     • Levantar o cartão “sim” (verde) ou “não” (vermelho) para indicar sua resposta.
   • Após 1 minuto, toque o sinal e os grupos rotacionam no sentido horário até completar as quatro estações (4 rotações de 1 min cada).

3. Sistematização (1–2 minutos)

   • Reúna todos em semicírculo, próximo ao quadro branco.
   • Peça a um representante de cada estação para dizer quantos grupos levantaram “sim” e quantos “não”.
   • Registre resumidamente os resultados:
     • Isopor flutua?
     • Colher esquenta rápido?
     • Fio conduz eletricidade?
     • Prego é atraído pelo ímã?

Perguntas-Chave para Estimular o Rac​iocínio

• “Por que o isopor não afunda na água? O que isso nos diz sobre a sua densidade?”
• “Ao segurar a colher de metal, sentimos calor rapidamente. Qual propriedade isso indica?”
• “Vocês acham que todo metal conduz corrente? Por que o fio de cobre é usado em fios elétricos?”
• “O que faz o prego ser atraído pelo ímã e o isopor não?”

Dicas de Sala de Aula e Diferenciação

• Cronometre de forma clara: um aluno pode ficar responsável por avisar quando trocar de estação.
• Para alunos com dificuldade de leitura ou atenção, ofereça cartões com ícones (gota d’água para densidade, chama para calor, raio para eletricidade, ímã para magnetismo).
• Encoraje respostas curtas e objetivas, evitando longas discussões que extrapolem 1 minuto.
• Use elogios rápidos (“Ótima observação!”) para manter o engajamento e disciplina.

Breve Justificativa Pedagógica

Essa atividade rápida mobiliza o que os alunos já sabem, criando um “gancho” cognitivo que facilitará a introdução de conceitos formais de densidade, condução térmica, condução elétrica e magnetismo. Ao registrar coletivamente as respostas, promove-se também a construção colaborativa do conhecimento.

Atividade Central: Investigações Práticas

Nesta seção, o professor orienta turmas em quatro experimentos guiados para explorar densidade, condutibilidade térmica, condutibilidade elétrica e força magnética. Cada experimento deve ocupar cerca de 8–10 minutos, totalizando 35–40 minutos de atividade prática em um período de 50 minutos.

Objetivo Pedagógico Comum

Permitir que os alunos observem, meçam e comparem propriedades físicas de materiais, construindo entendimento ativo sobre como substâncias reagem a diferentes estímulos.

Experimento 1: Densidade de Líquidos

Materiais por grupo

• Dois copos transparentes idênticos
• Água e óleo vegetal
• Conta-gotas ou pipeta
• Etiquetas e caneta para identificação

Passos

1. Peça aos alunos que encham cada copo até metade, um com água e outro com óleo.
2. Instrua-os a pingar lentamente óleo adicional no copo de água.
3. Observem onde o óleo se posiciona e discutam em grupos.

Perguntas para estimular

• O que acontece com o óleo quando cai na água?
• Qual líquido “flutua” e por quê?

Dica de gestão

• Reforce o manuseio cuidadoso do conta-gotas para evitar derramamentos.
• Circulando pela sala, certifique-se de que todos acompanhem os passos e antem as observações em um pequeno registro.

Experimento 2: Condutibilidade Térmica

Materiais por grupo

• Dois pedaços iguais de metal (colher de inox) e plástico (colher descartável)
• Copos com água quente (não fervente)
• Termômetro simples (opcional)

Passos

1. Entregue um termômetro a cada grupo ou oriente-os a tocar rapidamente as extremidades das colheres após 30 segundos de imersão.
2. Peça para registrarem qual extremidade esquentou mais rápido.
3. Discutam as diferenças entre metal e plástico.

Perguntas para checar compreensão

• Qual colher ficou quente mais rápido?
• Por que o metal conduz calor melhor que o plástico?

Diferenciação

• Alunos avançados podem medir temperaturas em intervalos de 15 segundos e traçar pequena tabela.

Experimento 3: Condutibilidade Elétrica

Materiais por grupo

• Pilha AA, fios com garra jacaré, mini-lâmpada de circuito básico
• Pequenos pedaços de materiais diversos (fita isolante, alumínio, pedaço de borracha)

Passos

1. Monte um circuito simples unindo a pilha, a lâmpada e fios.
2. Solicite que testem cada material inserindo-o no espaço entre os fios.
3. Observem se a lâmpada acende (conduz) ou não (não-conduz).

Perguntas para reflexão

• Quais materiais permitem a passagem de corrente?
• Como identificamos um bom condutor?

Gestão de sala

• Reforce a segurança: alunos não devem encostar nas extremidades metálicas ao testar materiais.

Experimento 4: Força Magnética

Materiais por grupo

• Ímã de ferrite ou neodímio
• Objetos diversos (moedas, clipes, plástico, pedaços de madeira)
• Régua para medir distância

Passos

1. Aproximem o ímã de cada objeto e anotem quais são atraídos.
2. Meçam a distância máxima em que a atração ainda ocorre, para objetos metálicos.
3. Compararem valores entre diferentes objetos.

Perguntas de aprofundamento

• O que torna um material atraído pelo ímã?
• Como a distância afeta a força magnética?

Sugestão de engajamento

• Proponha um mini-desafio: “Quem encontra o material que o ímã menos atrai?”

Dicas Gerais de Aplicação

• Organização dos Grupos: Turmas de 4 alunos permitem divisão rápida de tarefas e maior participação.
• Tempo de Transição: Reserve 1 minuto entre cada experimento para troca de materiais.
• Registro e Discussão: Ao final de cada bloco, peça breves anotações no caderno e faça um questionamento coletivo de 1–2 minutos.
• Diferenciação: Ofereça “desafios extras” (medidas quantitativas, tabelas, gráficos simples) para grupos mais avançados sem sobrecarregar os demais.

Materiais Necessários (Resumo)

• Copos transparentes, água, óleo, conta-gotas
• Colheres de inox e plástico, termômetros
• Pilhas AA, mini-lâmpadas, fios com jacarés
• Ímãs, objetos metálicos e não metálicos, régua

Este bloco prático conecta conceitos teóricos à experimentação direta, promovendo aprendizagem significativa por meio da investigação e da reflexão guiada.

Avaliação Formativa e Checagens de Entendimento

1. Durante as Atividades de Exploração

Objetivo pedagógico: Monitorar em tempo real como cada grupo aplica conceitos de densidade, condutibilidade térmica e respostas magnéticas.

1. Observação em circuito

   • Organize bancadas temáticas (densidade, térmica, magnética).
   • Circulando pela sala, registre em uma planilha de observação rápida (nome do grupo, materiais utilizados, hipóteses levantadas).
   • Use códigos simples (✔ entendimento, ? dúvida, ✖ equívoco) para agir imediatamente.

2. Perguntas de sondagem

   • Ao abordar um grupo, faça perguntas abertas:
     • “O que você esperava ao colocar este objeto na água?”
     • “Como você explicaria a diferença no tempo de aquecimento deste metal?”
     • “Por que este imã não atrai esse objeto?”
   • Anote respostas-chave e peça ao aluno que resuma em uma frase.

3. Sinais de compreensão rápida

   • Combine com a turma o uso de “sinais visuais”:
     • Mão erguida com cinco dedos: “Totalmente claro”
     • Mão com três dedos: “Tenho uma dúvida”
     • Mão fechada: “Preciso de ajuda imediata”
   • Ajuste o ritmo conforme a maioria dos sinais de dúvida.

2. Checagem ao Final da Atividade Prática

Objetivo pedagógico: Verificar se cada conceito foi internalizado antes de avançar.

1. Ficha de saída (exit ticket)

   • Distribua uma ficha com 3 perguntas curtas:
     1. Explique em uma frase o que é densidade.
     2. Descreva um experimento rápido que mostra condutibilidade térmica.
     3. Dê um exemplo de material não atraído por imã e justifique.
   • Colete as fichas ao sair da sala ou no início da próxima aula.

2. Rúbrica de desempenho

   • Apresente critérios simples:
     • Clareza da explicação
     • Uso de exemplos corretos
     • Justificativa fundamentada
   • Atribua níveis de 1 (precisa melhorar) a 3 (avançado). Registre para orientar revisões.

3. Exemplo de Caso Concreto

Em uma aula anterior, o professor dividiu a turma em três grupos.

• Grupo A testou flutuação de diferentes plásticos.
• Grupo B mediu o tempo de resfriamento de metais após aquecimento.
• Grupo C verificou atração de cartões magnéticos.

Durante a exploração, o docente anotou hipóteses imprecisas e redirecionou dois grupos com perguntas-guia. Ao final, a ficha de saída revelou que 80% dos alunos compreendeu densidade, mas apenas 50% distinguiu condutibilidade térmica de elétrica. Na aula seguinte, o professor reforçou esse conceito com demonstrações adicionais.

Dicas de Gestão e Diferenciação

• Para alunos com dificuldades de leitura, entregue a ficha de saída em formato de quiz oral em duplas.
• Use templates visuais na planilha de observação para quem tem percepção espacial mais aguçada.
• Reserve 2 minutos extras para reagrupamento se sinais visuais mostrarem dúvidas frequentes.

Leitura Complementar e Recursos Externos

• Khan Academy – Características dos Materiais (5º Ano)
  Descreve densidade, dureza, elasticidade, magnetismo e condutibilidade térmica e elétrica por meio de vídeos curtos e exercícios interativos. Perfeito para atribuir tarefas de reforço ou uso em sala para autoaprendizagem.

• Propriedades Físicas da Matéria – Aula Maker (YouTube)
  Vídeo didático que demonstra condutibilidade e densidade com experimentos caseiros. Use para abrir a aula, estimular perguntas e facilitar a visualização dos fenômenos.

• Sequência de Aulas – Propriedades Físicas dos Materiais (Nova Escola)
  Plano estruturado em módulos sobre isolantes térmicos, condutibilidade elétrica e comportamento magnético. Inclui sugestões de atividades em grupo e folhas de trabalho alinhadas à BNCC.

• 5º Ano – Atividades Experimentais: Matéria e Energia (PDF SJC-SP)
  Coletânea de experimentos, como o das sementes flutuantes, para explorar densidade e outras propriedades. Ideal para aulas práticas em pequenos grupos e para desenvolver habilidade investigativa.

• Resumo Expositivo – Propriedades Físicas dos Materiais (Teachy)
  Texto sintético que explica densidade, condutibilidade térmica e elétrica e magnetismo, com exemplos do cotidiano. Pode ser usado como material de consulta rápida ou para diferenciar retrabalho.

Conclusão da Aula e Extensões

1. Atividade de Revisão (7 minutos)

Objetivo pedagógico: reforçar a compreensão das propriedades físicas dos materiais por meio de autocorreção e discussão em pares.

Instruções para o professor:

1. Divida a turma em pares e entregue a cada dupla um conjunto de cartões com afirmações sobre densidade, condutibilidade térmica, condutibilidade elétrica e magnetismo.
2. Peça que cada dupla decida se a afirmação é verdadeira ou falsa, marcando “V” ou “F” no cartão.
3. Após 3 minutos, chame voluntários para explicar ao grupo por que classificaram cada item como V ou F.
4. Corrija coletivamente no quadro, reforçando conceitos e esclarecendo equívocos.

Cartões (exemplos):

• “Metais geralmente conduzem calor melhor que madeira.” (V)
• “Um objeto com maior densidade que a água afunda quando colocado em um copo.” (V)
• “Borracha é um bom condutor elétrico.” (F)
• “Imãs de neodímio atraem alguns metais mais forte do que imãs de cerâmica.” (V)

Perguntas-chaves para discussão:

• O que faz um material ter alta densidade?
• Por que alguns materiais esquentam mais rápido que outros?
• Quais aplicações conhecemos para esses fenômenos no dia a dia?

Dicas de gestão:

• Use um cronômetro visível para controlar 3 minutos de análise.
• Ao ouvir explicações, incentive o uso de vocabulário adequado (ex.: “condutividade”, “massa”, “volume”).

2. Reflexão Orientada (5 minutos)

Objetivo pedagógico: conectar o conteúdo aprendido com situações reais e estimular pensamento crítico.

Instruções para o professor:

1. Projete ou escreva no quadro a pergunta:
   “Como podemos aproveitar as propriedades de condutividade térmica e magnética em objetos do nosso cotidiano?”
2. Dê 2 minutos para cada aluno anotar uma resposta breve no caderno.
3. Peça a 2 ou 3 alunos que compartilhem sua ideia com a turma.
4. Aprofunde as respostas relacionando com exemplos práticos (panelas de alumínio, cabos elétricos, motor de brinquedo magnético).

Sugestões de encaminhamento:

• Valorize todos os exemplos, fazendo conexões claras com o conteúdo.
• Para alunos com maior dificuldade, ofereça apoio com perguntas-guia (“Você conhece algum utensílio de cozinha que aqueça rápido?”).

3. Atividades de Extensão (para sala ou tarefa de casa)

Objetivo pedagógico: ampliar a aplicação dos conceitos e estimular investigação independente.

Opção A – Experimento de Densidade em Casa

1. Instrua os alunos a escolherem três objetos de casa (por exemplo: bolinha de isopor, chave de metal, pedaço de madeira).
2. Medir massa (balança doméstica) e volume (copo medidor com água).
3. Calcular densidade usando a fórmula d = m / v e comparar resultados.
4. Registrar observações em um pequeno relatório:
   • Material
   • Massa (g)
   • Volume (mL)
   • Densidade (g/mL)
   • Conclusão sobre flutuação.

Opção B – Pesquisa sobre Magnetismo

1. Solicite que identifiquem em casa ou na vizinhança objetos que reagiram a um ímã (geladeira, ferramentas, brinquedos).
2. Fotografar ou desenhar cada objeto e anotar o tipo de material (ferro, aço, etc.).
3. Preparar um cartaz ou apresentação digital rápida com as descobertas, destacando semelhanças e diferenças.

Diferenciação:

• Alunos avançados podem comparar condutividade elétrica de diferentes fios usando multímetro (orientação prévia do professor).
• Alunos que necessitam de apoio podem receber um roteiro impresso com etapas simplificadas e glossário de termos.

Materiais necessários:

• Cartões de afirmações
• Quadro branco e marcadores
• Relógio/cronômetro
• Caderno e canetas
• Balança doméstica e copo medidor (para opção A)
• Ímã (para opção B)