Fiche prof

Fiche prof COMBIEN DE MORCEAUX DE SUCRE

DANS UNE CANETTE DE COCA-
COLA ?



Déroulement de la séance.

I - Compréhension de la situation et du problème

Lecture individuelle du document afin de s'approprier la situation.

Le professeur n'intervient pas dans les réponses. Il propose juste de
l'appeler à la fin de cette première feuille afin de distribuer la suite du
document.

Exemples de réponses de la question I.1 :

1) En analysant les 4 sources trouvées sur le Smartphone, peut-on en
conclure le nombre de morceaux de sucre dans une canette de Coca-Cola
de 33 cL ? Justifier la réponse.


[pic]
(Réponse « incompréhensible »)




[pic]
(Réponse « brute », sans « nuance » et sans justification)




[pic]
(Réponse incomplète)




[pic]
(Réponse qui se rapproche de l'attendu)




[pic]
(Réponse attendue)




[pic]
(Réponse intéressante qui nécessite discussion lors de la correction)

Exemples de réponses de la question I.2 :

2) Comment pourrait-on retrouver le nombre de morceaux de sucre dans une
canette de Coca-Cola ?


[pic]
(Réponse « pessimiste »)

[pic]
(Réponse « farfelue »... pas tant que ça car sur un chariot, il y
avait tout le matériel pour un TP sur le pH)

[pic]
(1ère idée trop vague et 2nde idée identique à la réponse précédente)

[pic]
(Début correct mais de nouveau le « problème » du pH apparaît)

[pic]
(Idée un peu vague)


II - Expérimentation

Chaque binôme possède un numéro de groupe (de 1 à 7).

Chaque groupe vient déterminer la masse de la fiole jaugée « vide » à
l'aide de la balance numérique à la paillasse du professeur (une seule
balance disponible). Le professeur reste à côté et contrôle « de loin ».

Puis chaque groupe vient récupérer la masse de sucre correspondant à son
numéro de groupe (récipient contenant du sucre en poudre avec spatule et
cuillère à côté de la balance numérique).
Le professeur doit souvent intervenir pour expliquer la « tare ».

Quand chaque groupe a récupéré sa masse de sucre, il doit l'introduire dans
la fiole. Le professeur intervient dans certains groupes pour demander
comment on pourrait faire (entonnoir + pissette d'eau distillée pour que
tous les grains de sucre « atterrissent » dans la fiole)

Le professeur fait écrire dans le premier rectangle :

|Le sucre que l'on introduit dans la fiole est le soluté. |

Les élèves remplissent correctement la fiole jusqu'au trait de jauge à
l'aide de la pissette d'eau distillée (le professeur s'est assuré que tous
les groupes aient repéré le trait de jauge).

Le professeur fait écrire dans le deuxième rectangle :
|On obtient 100 mL de solution. |

Les élèves déterminent la « nouvelle » masse de la fiole et sans aide en
déduisent parfaitement la masse de la solution en soustrayant les deux
masses obtenues.

Le professeur projette le tableau représentant la mise en commun des
résultats et chaque groupe vient compléter à l'ordinateur relié au
vidéoprojecteur leur masse obtenue.

|Groupe |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |
|Masse du sucre |4 |6 |8 |10 |12 |14 |16 |
|ms en g | | | | | | | |
|Masse de la |100,91 |101,72 |102,61 |103,02 |104,18 |104,74 |105,71 |
|solution msol en| | | | | | | |
|g | | | | | | | |

Une discussion est lancée sur le calcul de la masse de soluté dissous en g
par le volume de la solution en L : difficulté à convertir 100 mL en L,
facilité à compléter la ligne après 2 ou 3 divisions...

Le professeur demande alors l'unité du rapport Cm obtenu.

Dernière ligne du tableau :
|Cm en g/L |40 |60 |80 |100 |120 |140 |160 |

Puis le professeur fait écrire dans le troisième rectangle :
|Cm est appelé la concentration massique de la solution et s'exprime en g/L. |

Chaque groupe est ensuite installé devant les ordinateurs (le long de la
salle deTP) pour tracer la courbe représentant les variations de msol en
fonction de Cm.
Tous les élèves créent la variation de Cm en fonction de msol (ce qui est
logique puisqu'ils suivent l' « ordre » des lignes dans le tableau. Le
professeur intervient donc pour faire remarquer que ce n'est pas ce qui est
demandé et les élèves « coupe » la 1ère colonne du tableur et la « colle »
dans la troisième colonne.
Comme il y a mise en commun des résultats, tous les élèves obtiennent le
même graphique qui est donc imprimé 14 fois (7 binômes).
Pour faciliter la réponse au problème posé, le professeur demande aux
élèves de disposer les quadrillages principaux et secondaires (Onglet
Disposition puis Quadrillage puis Quadrillage horizontal principal puis
Quadrillage principal et secondaire puis de nouveau Onglet Disposition puis
Quadrillage puis Quadrillage vertical principal puis Quadrillage principal
et secondaire)

Voir fichier excel « tpcoca.xlsx »



III - Réponse au problème posé

Le professeur demande aux élèves de se remettre à leur paillasse et de
répondre à la question III.1.
Le professeur donnera la troisième et dernière feuille après avoir vérifié
leur réponse.

Exemples de réponses de la question III.1 :

1) Qu'envisageriez-vous pour déterminer la concentration massique du Coca-
Cola ?


[pic]
(Obstination du groupe qui pense que le chariot de TP sur le pH va
servir...)


[pic]
(Réponse attendue)


[pic]
(Réponse attendue plus précise)


[pic]
(Réponse attendue encore plus précise)

Le professeur explique comment il a éliminé le gaz du Coca-Cola (agitateur
magnétique et barreau aimanté présentés).

Chaque élève vient prélever 100 mL de Coca-Cola (utilisation d'une pipette
pour compléter jusqu'au trait de jauge).

Chaque groupe trouve entre 103,2 et 103,4 g (exemple : 166,23 - 62,91 =
103,32 g)

A l'aide de la courbe imprimée, les élèves déterminent la concentration
massique de 100 mL de Coca-Cola : il trouve entre 104 et 108 g/L (pour le
groupe qui avait trouvé une masse de 103,32 g, ils ont trouvé Cm = 106
g/L).

Le professeur remarque la difficulté des élèves à en déduire la masse de
sucre contenue dans la canette : problème de conversion 33 cL/0,33 L et du
fait qu'il faille multiplier Cm par 0,33).

Par contre, aucune difficulté pour diviser cette masse par 6 pour trouver
le nombre de morceaux de sucre dans la canette.

Puis le professeur laisse les élèves finir de répondre aux questions du
document.
Question III.6 : Trouve-t-on un résultat identique à celui d'une des 4
sources trouvées à l'aide du Smartphone ?
Beaucoup de groupes sont déstabilisés par le résultat trouvé : 6 morceaux
car pour eux, il ne correspond à aucune source. En les interrogeant sur la
source qui propose 7 morceaux de sucre, certains conçoivent que le résultat
est assez proche (voir ci-dessous) :
[pic]
Un seul groupe répond directement :
[pic]
(Comprendre l'image en haut à droite, c'est-à-dire la 2ème image)

Question III.7 : Est-ce que cela veut dire que les 3 autres sources ont
tort ?
Comme beaucoup de groupes n'ont pas « validé » la deuxième source (7
morceaux de sucre), les élèves sont déstabilisés par cette question.
[pic]
(Réponse non valable)

[pic]
(Réponse non valable, l'élève aurait pu faire des calculs utilisant la
proportionnalité)

[pic]
(Non valable, il y a un second exemple avec une canette)

[pic]
(Réponse cohérente)

[pic]
(Réponse cohérente et « presque » attendue : le groupe parle de demi-
morceaux pour souligner que les « calibres » de sucre ne sont pas les mêmes
pour les sources, notamment la première et la quatrième)

Globalement, les élèves n'ont pas effectué de calcul de proportionnalité
(ex : 0,33 × 42 ÷ 2 ? 7 morceaux pour la troisième source), et n'ont pas
remarqué la différence de « calibre » de sucre dans la première et
quatrième source (sauf un groupe).