O presente estudo aborda uma sequência didática destinada ao ensino da Termodinâmica, fundamentada na utilização de experimentos que empregam materiais de baixo custo e fácil acesso, com o intuito de avaliar o impacto do ensino investigativo baseado em experimentação no processo de aprendizagem dos estudantes. Além disso, busca-se a compreensão dos conceitos físicos inerentes à Termodinâmica por meio de experimentos de baixo custo e fácil acesso, bem como a promoção do desenvolvimento de habilidades manuais e o estímulo ao trabalho em equipe. A pesquisa compreendeu a realização de nove experimentos em uma instituição de ensino estadual em Iturama, Minas Gerais, todos centrados no tema da Termodinâmica. Após a execução de cada experimento, os discentes foram submetidos a questionários, cujas respostas foram posteriormente coletadas, compiladas e submetidas a análise. Os resultados obtidos revelaram que os estudantes demonstraram um substancial entendimento da sequência didática proposta, expressaram satisfação em relação às atividades realizadas e, de maneira notável, os discentes que presenciaram a condução dos experimentos apresentaram desempenho superior àqueles que não tiveram essa oportunidade. Portanto, a presente pesquisa conclui que a sequência didática desenvolvida exerceu um papel crucial no aprimoramento do desempenho dos alunos nas avaliações.