Diff_processus_D13_univers.doc - Sciences Physiques ac-orleans ...

|PHYSIQUE-CHIMIE |Domaine 1 : LES LANGAGES POUR PENSER ET COMMUNIQUER |
|Cycle 4 |Comprendre, s'exprimer en utilisant les langages mathématiques|
| |et scientifiques | DESCRIPTIF DE LA DEMARCHE
|THEME : |Cycle 4 |Aborder les différentes unités de distance et |
|Organisation | |savoir les convertir |
|et | | |
|transformation| | |
|s de la | | |
|matière | | |
| | | |
|ATTENDU DE FIN| | |
|DE CYCLE : | | |
|Décrire | | |
|l'organisation| | |
|de la matière | | |
|dans l'Univers| | |
| |Compétence |Passer d'une forme de langage scientifique à |
| |travaillée : |une autre |
| |Intention |Trouver la valeur d'une année lumière en |
| |pédagogique : |respectant les règles de rédaction d'un calcul |
| | |en sciences |
| |Pistes de |Différenciation de processus : des aides sont |
| |différenciation : |proposées selon les difficultés rencontrées par|
| | |les élèves |
| |Sources : |Vidéo : |
| | |https://www.youtube.com/watch?v=q4GTF-x6Cb0 |
| | |http://etab.ac-poitiers.fr/coll-jules-michelet-|
| | |angouleme/IMG/pdf/fiche_presenter_calcul.pdf |
| |Auteur |Jérôme HEURTEBIZE - Collège Choiseul - AMBOISE |
| | |(37) | EVALUATION DIAGNOSTIQUE Lors d'une activité sur des calculs de vitesses moyennes des planètes
dans le système solaire, j'ai fait le constat qu'un nombre non négligeable
de mes élèves éprouvait des difficultés dès qu'il était nécessaire
d'utiliser l'outil mathématique. Ces difficultés peuvent être de l'ordre
des processus opératoires (retrouver une expression littérale, convertir un
temps) ou de la communication (respect des consignes de présentation). Il
m'est apparu nécessaire de reprendre ce type d'activité en fournissant
différentes aides selon le profil des élèves. Ces aides se présentent d'une
part sous forme de fiche-méthode travaillée dans le cadre de l'AP et
utilisable si besoin par les élèves, et d'autre part sous forme de guide de
résolution pour ceux qui se retrouvent bloqués dans une étape de
résolution. SEANCE Prérequis :
. Relation entre distance, vitesse et temps
. Puissance de 10
. Vitesse de la lumière dans le vide Durée : 1h20 Introduction : En début de séance, introduction de l'activité avec un extrait de
vidéo sur la vitesse de la lumière (https://www.youtube.com/watch?v=q4GTF-
x6Cb0 ) (jusqu'à 9 min 45s), la notion d'année lumière est évoquée à la fin
de l'extrait. En commentant la vidéo avec les élèves, on établit que
l'année lumière est une unité de distance qui correspond à la distance
parcourue par la lumière en un an dans le vide et on rappelle que c =
300 000 km/s
Sujet proposé aux élèves, le travail est individuel (45 min): Déterminer la valeur d'une année lumière en kilomètre
en respectant les consignes de présentation d'un calcul.
Pour la résolution de cette activité, les élèves ont la possibilité
d'utiliser les fiches-méthode travaillées en amont en classe. D'autre part, des aides sont disponibles pour guider les élèves les plus en
difficultés, à leurs demandes ou proposées par le professeur. Elles sont
rédigées à partir des erreurs relevées lors de l'évaluation diagnostique. Aide n°1 : L'unité de vitesse est le km/s (kilomètre par seconde).
Peux-tu retrouver, à l'aide de l'unité de mesure de la vitesse, la
relation mathématique reliant vitesse moyenne, distance et temps ? (Il a été vu en classe que l'on peut retrouver des relations mathématiques
simplement par « analyse dimensionnelle ») Aide n°2 : L'année-lumière est une distance, comment peut-on modifier
la relation mathématique de la vitesse pour calculer une distance ?
Aide n°3 : La vitesse de la lumière est exprimée en km/s. Combien y-a-
t-il de seconde dans une année ? Quelle est la distance parcourue par
la lumière pendant tout ce temps ?
Enfin, pour les élèves les plus rapides et demandeurs, j'ai prévu deux
questions supplémentaires : 1. La distance moyenne entre la Terre et le Soleil est d'environ 150 x
106 km. Calculer le temps nécessaire pour que la lumière fasse ce
trajet.
2. Dans la vidéo, il est dit que « plus nous regardons loin, plus nous
remontons loin dans le temps ». Que cela signifie-t-il ? (Possibilité
d'évaluer ces élèves sur la compétence « s'exprimer à l'écrit »)
Correction et autoévaluation (25 min) : On fait le point sur les difficultés rencontrées, les éventuels
écarts de valeurs obtenues par les élèves (certains prendront pour un an
365 jours, d'autres 365,25 jours...). Une correction numérique (voir fin de
ce document) est disponible sur l'ENT avec une grille d'auto-évaluation.
Pour finir la séance, on discute de la phrase « plus nous regardons
loin, plus nous remontons loin dans le temps » (si le temps le permet,
demander aux élèves ayant travaillé sur la question supplémentaire de
l'expliquer à leur camarades).
Commentaires : Ce travail sur la présentation du calcul littéral sera à nouveau
abordé avec la relation poids-masse et les lois de l'électricité... Le but
étant que les élèves acquièrent des automatismes de rédaction, qu'ils
remarquent les analogies de résolution avec des relations différentes et
qu'ils puissent, en fin de cycle, faire ce type d'exercice sans utiliser
d'aide.
Fiche-méthode : Manipuler une relation mathématique En sciences, il est souvent demandé de trouver une grandeur physique à
partir d'une loi ou d'une relation mathématiques, comment manipuler ces
expressions ?
Par exemple, la relation mathématique reliant la masse volumique
[pic], la masse [pic] et le volume [pic] est : [pic] Cette relation permet d'obtenir la masse volumique [pic], mais comment
peut-on déterminer une masse ou un volume à partir de cette relation ?
. Je manipule algébriquement cette expression pour « isoler » [pic] ou
[pic]. J'obtiens alors : [pic]
[pic]
. Si je ne suis pas à l'aise avec les lettres, je compare ma relation
mathématique avec une fraction simple. On compare [pic] à[pic]
En modifiant la fraction je peux retrouver les deux expressions Fiche-méthode : Comment présenter un calcul en sciences physiques ?[1] Voici un exemple d'exercice nécessitant un calcul : Un élève possède un sac à dos comprenant un livre, un classeur de
masse mclasseur= 210 g et une trousse de masse mtrousse= 53 g. Le sac à dos
vide a une masse msac= 0,4 kg. Lorsque que ce sac est rempli avec le livre,
le classeur et la trousse, le sac à dos plein possède alors une masse
mtotale= 768 g. Quelle sera la masse exprimée en kilogrammes du livre que possède cet
élève ? |Etapes : |Exemple : |
|Je repère les données de l'énoncé |(Ici, un symbole a déjà été attribué à|
|avec leurs unités et au besoin, je |toutes les données de l'énoncé) |
|leur attribue une lettre comme |mclasseur= 210 g ; mtrousse= 53 g ; |
|symbole. |msac= 0,4 kg ; mtotale= 768 g |
|Je convertis les données de l'énoncé |(Ici, il ne s'agit que de masse, même |
|dans les unités du système |type de données, et on convertit |
|international (ou s'il s'agit du même|toutes les données de l'énoncé dans la|
|type de données dans la même unité ou|même unité qui est ici l'unité |
|dans l'unité demandée pour |demandée pour l'expression du résultat|
|l'expression du résultat du calcul). |du calcul) |
| |mclasseur= 0,210 kg ; mtrousse= 0,053|
| |kg ; msac= 0,4 kg ; mtotale= 0,768|
| |kg |
|Je repère la grandeur que je dois |(Ici, la grandeur à calculer est la |
|calculer et au besoin, je lui |masse du livre) |
|attribue une lettre comme symbole. |Soit mlivre la masse du livre que |
| |possède cet élève. |
|Je cherche dans mon cours une |On sait que la masse est une grandeur |
|relation (ou un