Fiche professeur - Sciences Physiques - Académie d'Orléans-Tours

Fiche professeur

|THEME du programme : |Sous-thème : Cohésion et transformations |
|Comprendre |de la matière |

Solide ionique

Type d'activité : une activité documentaire (15 minutes), une activité
expérimentale (expériences au bureau ½ h), une activité qui allie recherche
documentaire et exercice (1h30).

Conditions de mise en ?uvre : L'activité documentaire 1 peut être réalisée
en classe entière ou donnée comme travail de recherche préparatoire.
L'activité 2 peut être réalisée en classe entière. Il sera préférable de
travailler par groupe réduit pour réaliser l'activité 3 afin d'évaluer
l'acquisition de compétences et d'estimer les points de blocage rencontrés
par les élèves dans le déroulement de cette activité.


Pré- requis : - Interactions électrostatique et gravitationnelle
- Loi de Coulomb et loi de la gravitation universelle
- Structure des ions



|NOTIONS ET CONTENUS |COMPETENCES ATTENDUES |
|Solide ionique. |Interpréter la cohésion des solides|
| |ioniques |

Compétences transversales :

- S'approprier l'information.
- Réaliser un schéma. Observer et décrire les phénomènes. Suivre une
consigne de calcul.
- Extraire des informations des données et les exploiter.
- Elaborer un modèle.
- Valider un modèle.
- Communiquer à l'écrit en utilisant un vocabulaire scientifique.
- Etre autonome, respectueux des règles de vie de classe et de
sécurité.



Mots clés de recherche : solide ionique, interaction électrostatique, loi
de Coulomb

Provenance : Académie d'Orléans-Tours
Adresse du site académique : http://physique.ac-orleans-tours.fr/php5/site/
Cette séquence suit la séquence concernant les interactions
électrostatiques et la loi de Coulomb.

. Activité 1 : La séquence débute par l'étude d'un texte historique
permettant de revoir les notions de courant électrique, de sens du
courant et de porteur de charges. Cette étude fait le lien avec ce qui a
été vu lors de la séquence précédente (histoire de l'électricité
statique).
. Activité 2 : Une série d'expériences simples est ensuite réalisée au
bureau par le professeur. Elle permet d'établir que seules les solutions
possédant des ions conduisent le courant. Vient alors le cas du sel à
l'état solide : il ne conduit pas le courant alors que l'eau salée est
une solution électrolytique. Une hypothèse est alors faite : les ions du
sel ne sont pas mobiles. Pourquoi ? Quelle est la structure du cristal de
sel ?
. La dernière activité constitue l'étude du sel en tant que solide ionique
cristallin. L'objectif est d'interpréter la cohésion de ce cristal et de
vérifier l'hypothèse précédente. Elle débute par un texte relatant la
découverte de la structure cristalline du sel. Les élèves doivent
extraire des informations du texte pour retrouver cette structure ; ils
doivent ensuite déterminer les interactions qui s'exercent dans le
cristal pour interpréter sa cohésion. Des fiches « coup de pouces sont
prévues ». Ces aides sont fournies en fonction des points de blocage
rencontrés par les élèves. Elles doivent permettent à chacun d'atteindre
l'objectif.


Capacités et attitudes travaillées dans les activités

|App : S'approprier l'information |Act |Act2|Act3|
| |1 | | |
| |Se mobiliser en cohérence avec les consignes |X |X |X |
| |données (agir selon les consignes données ; | | | |
| |extraire des informations utiles d'une observation,| | | |
| |d'un texte ou d'une représentation conventionnelle | | | |
| |(schéma, tableau, graphique,...)). | | | |
|Rea : Réaliser (Faire) | | | |
| |Réaliser ou compléter un schéma. | | |X |
| |Observer et décrire les phénomènes. | |X | |
| |Appliquer une consigne (calcul, application d'une | | |X |
| |loi ...) | | | |
|ana : Analyser | | | |
| |Extraire des informations des données et les |X |X |X |
| |exploiter. | | | |
| |Elaborer et/ou choisir et utiliser un modèle adapté|X |X |X |
| |(mettre en lien les phénomènes observés, les | | | |
| |concepts utilisés et le langage mathématique qui | | | |
| |peut les décrire) | | | |
|val : Valider, Critiquer | | | |
| |Confronter un modèle à des résultats | | |X |
| |expérimentaux : vérifier la cohérence des résultats| | | |
| |obtenus avec ceux attendus | | | |
|com : Communiquer | | | |
| |Rendre compte de façon écrite (de manière | |X |X |
| |synthétique et structurée, en utilisant un | | | |
| |vocabulaire adapté et une langue correcte) | | | |
|auto : Etre Autonome, Faire preuve d'initiative, | | | |
|Savoir-Etre | | | |
| |Travailler efficacement seul ou en équipe (en étant|X |X |X |
| |autonome, en respectant les règles de vie de classe| | | |
| |et de sécurité) | | | |
| |Soigner sa production | | |X |


ACT. DOC : PETITE HISTOIRE DU COURANT ELECTRIQUE

Avec l'invention de la pile le 17 mars 1800 par Alessandro Volta (1745-
1827), l'électricité entre dans une ère nouvelle. Cette pile produit un
courant d'électricité de façon continue ! On passe à l'électricité en
mouvement, alors que la science électrique ne connaissait jusque là que les
interactions entre électricités au repos : les manifestations de
l'électricité statique (en dehors des décharges). Des questions se posent
alors : quelle est la nature de ce courant et quel est son sens dans un
circuit extérieur ?

Rappelons que Du Fay (1698-1739) pensait qu'il existait deux types
d'électricité et que Benjamin Franklin (1706-1790) pensait que les
électrisations étaient dues à la circulation d'un « fluide électrique
unique ». Pour les partisans de Du Fay, il existe donc deux courants dans
le conducteur ; le courant de fluide positif qui circule du pôle + au pôle -
et celui d'électricité négative du pôle - au pôle +. Par contre, pour les
partisans de Franklin, un seul courant circule dans le circuit.

En 1820, le danois Hans Christian Oersted (1777-1851) découvre l'effet
magnétique des courants et André-Marie Ampère (1775-1836) propose une
convention : un choix arbitraire.

« Nous admettons, conformément à la doctrine adoptée en France et par
beaucoup de physiciens étrangers, l'existence de deux fluides électriques,
susceptibles de se neutraliser l'un l'autre, et dont la combinaison, en
proportion déterminées, constitue l'état naturel des corps. Cette théorie
fournit une explication simple de tous les faits et, soumise à l'épreuve
décisive du calcul, elle donne des résultats qui s'accordent avec
l'expérience [...] Il suffit de désigner la direction du transport de l'un
des principes électriques, pour indiquer, en même temps, le sens du
transport de l'autre ; c'est pourquoi, en employant dorénavant l'expression
de courant électrique pour désigner le sens dans lequel se meuvent les deux
électricités, nous appliquerons cette expression à l'électricité positive,
en sous-entendant que l'électricité négative se meut en sens contraire[1] »


|Lire et comprendre le texte | |
| | |
|De quelle doctrine Ampère était-il le partisan, celle de Du Fay|APP |
|ou celle de Franklin ? |( ( |
|...............................................................| |
|............................... | |
|Quel est le sens conventionnel de circulation du courant |APP |
|électrique à l'extérieur du générateur choisi par Ampère ? |( ( |
|...............................................................| |
|............................... | |
|Quels sont les porteurs de charge qui se déplacent dans les |APP |
|métaux assurant la circulation du courant continu ? |( ( |
|...............................................................| |
|............................... |APP |
|En quelle année cette particule élémentaire fut-elle |( ( |
|découverte ? | |
|...............................................................| |
|............................. |ANA |
|Quel est donc le sens « réel » du courant continu à l'extérieur|( ( |
|du générateur ? | |
|...............................................................| |
|............................... | |
Correction

1. Ampère était le partisan de la doctrine de Du Fay puisqu'il évoque
l'existence de deux f