CORRIGÉ ET NOTES PÉDAGOGIQUES CHAPITRE 1 VIVANTS, NON-VIVANTS p. 6 FT0 I. CRITÈRES Les critères de distinction vivant/non-vivant sont l’irritabilité (réaction à un stimulus), la reproduction (l’être vivant produit des êtres qui lui ressemblent), le métabolisme (ensemble des réactions biochimiques chez un individu) et l’évolution (l’évolution est due aux mutations et aux adaptations à l’environnement). Seuls les deux premiers critères seront abordés dans les diverses situations proposées. Ils sont à la portée d’élèves de 1e année, tandis que les deux autres se révèlent plus complexes à ce niveau. Toutefois, si les conditions le permettent, on peut les aborder en parallèle dans la farde de cours. A.Quelques situations Situation 1 Quand on crie son nom, Pierre réagit en tournant la tête et en répondant : « oui ! ». La pierre reste sans réaction. CRITÈRE : Réaction à un son émis. Situation 2 La fleur de tournesol suit la course du soleil. Le vacancier bronze tandis que l’échelle reste la même. CRITÈRE : Réaction au soleil. p. 7 Situation 3 Le chien se dirige vers sa gamelle après avoir senti son odeur. La gamelle ne se met pas en route vers le chien. CRITÈRE : Réaction à l’odeur. Situation 4 La plante pousse verticalement après inclinaison. Le pavé ne réagit pas. CRITÈRE : Réaction à l’attraction terrestre. p. 8 Situation 5 Le couple a deux enfants tandis que la montagne, non. CRITÈRE : La reproduction. Situation 6 Le pommier s’est reproduit grâce aux pommes tombées sur le sol. Les briques tombées n’engendrent pas un nouveau mur. CRITÈRE : La reproduction. 1 p. 9 B. Conclusion Pour distinguer les vivants et les non-vivants, on peut utiliser des critères tels que l’irritabilité (réponse ou réaction à un stimulus*) et la reproduction. Un vivant remplit ces deux conditions. *Stimulus : cause engendrant une réaction de la part d’un être vivant. p. 10 FT0 et FT3 C. Applications 1. Le robot « Curiosity » sur Mars Le robot visualise son environnement grâce aux caméras. Il réagit en conséquence en modifiant son déplacement. Il décide de l’endroit où il est intéressant de prospecter. Il réagit dès lors à un stimulus (éviter un obstacle, rechercher un minerai, etc.). Par contre, il ne se reproduit pas ! Dès lors, on ne peut le classer parmi les VIVANTS. 2. La science-fiction inspire les scientifiques • Le réplicateur visualise son environnement, réagit en conséquence, planifie des attaques. Il réagit à des stimuli. • Oui, car en plus de réagir à un stimulus, il est capable de se reproduire. En tenant compte de ces deux critères, on peut le classer parmi les vivants. (Il s’agit de science-fiction). p. 11 FT0 II. UTILISE TES APPRENTISSAGES p. 12 FT3 III. GRAPHIQUES CIRCULAIRES Toutes les situations sont envisageables, du moment que les deux critères repris en conclusion (I B) sont mis en évidence. A. Répartition d’arbres b. Calcul des secteurs 75 pins sont représentés par (360° x 75) 30 frênes sont représentés par 45 hêtres sont représentés par 300 (360° x 30) 300 (360° x 45) 300 15 châtaigniers sont représentés par p. 13 FT3 =90° =36° =54° (360° x 15) 300 =18° B. Réinvestissements des acquis Métaux 18° Verre 29° Divers 14° Légende : Déchets alimentaires 162° Déchets alimentaires Papiers Plastiques Plastiques 29° Verre Métaux Divers Papiers 108° 2 CHAPITRE 2 LA MATIÈRE DANS TOUS SES ÉTATS p. 16 FT2 I. MISE EN SITUATION : UNE EXPÉRIENCE INTÉRESSANTE A. Mode opératoire La mise en situation fait intervenir un changement d’état sous l’action des contraintes : bien que les changements d’état soient prévus au programme de 2e année, il nous a semblé intéressant de débuter ce chapitre par cette expérience. Elle permet à l’élève de prendre réellement conscience que la matière peut se décliner sous des états différents. En effet, nous avons constaté que cette perception était souvent superficielle, mais pas réellement conscientisée. C. Observations Quand je prends une petite quantité du mélange (eau/fécule), j’obtiens par compression une boule compacte qui redevient liquide et coule entre les doigts dès que j’ouvre la main. p. 17 D. Conclusion La matière peut se présenter sous différents états selon les circonstances. p. 17 FT0 II. LES ÉTATS PHYSIQUES DE LA MATIÈRE A. Situation problème Cette situation-ci permet de soulever des ambiguïtés : souvent les élèves croient que le nuage est de la vapeur d’eau et donc un gaz. Il faut donc rétablir la vérité : un nuage est un ensemble de très fines gouttelettes d’eau en suspension dans l’air (comme le brouillard !). Une bulle de savon, c’est une fine pellicule d’eau savonneuse qui enferme de l’air : la « membrane » est liquide, mais l’intérieur est gazeux. Quant au beurre, s’il est fondu, il est à l’état liquide. Par contre, c’est un solide, au départ, que l’on qualifie d’amorphe par opposition aux solides cristallins qui gardent leur forme sous des contraintes faibles à modérées (le verre aussi est un exemple de solide amorphe). La majorité des métaux sont des solides cristallins. – Oui, surtout pour le nuage et les bulles de savon que l’on a classé dans les colonnes liquide et/ou gazeux (Réponse-type d’élève). – Prévoir des critères simples afin de distinguer les trois états physiques de la matière. Il est nécessaire de guider et de trier les critères choisis par les élèves dans un premier temps afin d’être clair. Ensuite, on pourra discuter de cas plus « limites » et/ou des conditions expérimentales. État liquide L’eau du torrent X Le glacier L’eau dans la bouteille État solide État gazeux L’eau du torrent L’eau du torrent Le glacier X Le glacier L’eau dans la bouteille L’eau dans la bouteille La vapeur qui s’échappe d’une casserole La vapeur qui s’échappe d’une casserole La vapeur qui s’échappe X d’une casserole Le glaçon dans le verre Le glaçon dans le verre X X Le glaçon dans le verre 3 p. 18 FT0 et FT2 p. 19 État liquide État solide État gazeux Le nuage X Le nuage Le nuage Les bulles de savon X Les bulles de savon Les bulles de savon Le beurre fondu X Le beurre fondu Le beurre fondu III. PROPRIÉTÉS DES ÉTATS PHYSIQUES DE LA MATIÈRE A. Premier critère : la forme 1. Pour les liquides c. Schémas expérimentaux Tube à essai Pied gradué cylindre Erlenmeyer Berlin d. Observations L’eau prend la forme du récipient qui la contient. Elle change de forme selon les cas. f. Synthèse Un liquide prend la forme du récipient qui le contient : un liquide N’A DONC PAS de forme PROPRE. p. 20 FT0 et FT2 2. Pour les solides c. Schémas expérimentaux d. Observations Décris la forme prise par l’objet dans chaque récipient utilisé L’objet, ici le cube, garde la même forme dans chaque récipient. 4 e. Extension Quand on utilise un autre solide dans d’autres types de récipients, on constate que le solide conserve sa forme. f. Synthèse Un solide conserve la même forme quel que soit le récipient qui le contient : un solide possède donc une forme PROPRE. p. 21 FT0 3. Pour les gaz a. Photographie expérimentale Le gaz orange-brun sort de l’erlenmeyer et se répand dans le local. b. Extension On peut enfermer de la vapeur d’éther (ou de parfum) dans un sac en plastique puis ouvrir le sac sur le bureau. Grace à l’odorat, on va pouvoir détecter sa présence dans la classe et ainsi vérifier qu’il ne garde pas la forme de départ. c. Synthèse Un gaz ne garde pas la forme du récipient qui le contient : il n’a pas de forme propre. Il tend à prendre le plus grand espace possible : il est EXPANSIBLE. p. 21 FT0 et FT2 B. Second critère : le volume 1. Pour les liquides b. Mode opératoire V = 4,8 ml Complète cette phrase : Pour mesurer correctement le volume d’un liquide, il faut placer les yeux au même niveau que le bas de la surface courbe (appelée le ménisque). Transvase l’eau dans le berlin en veillant à ne pas perdre de goutte. Mesure à nouveau son volume : V1 = 4,8 ml Recommence la même manipulation successivement avec l’erlenmeyer (V2 = 4,8 ml ) et puis à nouveau avec le pied gradué (V3= 4,8 ml ). c. Comparaison et synthèse Les différents volumes mesurés sont égaux. Le volume de liquide ne varie pas en fonction du récipient où on le place. Les liquides ont un volume propre. 5 p. 22 FT3 d. Volumes et capacités m3 dm3 ml dl cl ml 2 0 0 = 200 cm3 0 2 0 0 = 0, 0002 m3 0 2 0 0 = 0,2 l 2 0 0 = 20 cl 0 2 0 0 = 0,02 dal 0 2 0 0 =0,2 dm3 200 2 0 0 = 2 dl 200 2 0 0 hl dal l 200 200 0 0 0 200 200 200 200 p. 23 FT2 mm3 cm3 0 0 0 0 = 200 000 mm3 2. Pour les solides a. Matériel Un pied (ou cylindre) gradué et de l’eau (colorée si possible). b. Mode opératoire - Pour mesurer le volume du cube, il suffit de mesurer une arête et de calculer V = a3. - Pour mesurer le volume du solide quelconque, on utilise la méthode de l’immersion : dans un pied gradué, on repère le volume d’eau initial (V1= …). On plonge le corps et on repère le nouveau volume (V2= …). Le volume (V) du solide vaut V2 – V1. - Comme les solides ont une forme propre, il va de soi que le volume ne change pas non plus. 6 c. Schémas expérimentaux Parallèlipipède : V = B.h et B = L.l a (arête) V = a3 Sphère (Boule) : V = 4 ∏ r3 3 Cylindre : V = B.h avec B = ∏ r2 V2 = 91 cm3 V = 53 cm3 V = 91 cm3 – 53 cm3 = 37 cm3 d. Synthèse Les solides ont un VOLUME PROPRE (BIEN DÉTERMINÉ), ce qui est conforme au fait qu’ils ont une forme propre. p. 24 3. Pour les gaz a. Nouvelle analyse Le volume de gaz change puisqu’il se répand hors du récipient. b. Extension On peut enfermer de la vapeur d’éther (ou de parfum) dans un sac plastique puis ouvrir le sac sur le bureau. Grâce à l’odorat, on va pouvoir détecter sa présence dans la classe et ainsi vérifier qu’il ne garde pas le volume de départ. c. Synthèse Les gaz n’ont pas de volume propre car ils sont EXPANSIBLES. p. 25 FT2 C. Troisième critère : la compressibilité 2. Pour les liquides c. Observations Le piston de la seringue ne s’enfonce pas. On a l’impression de pousser « contre un mur ». p. 26 d. Autres liquides Recommence la même manipulation avec d’autres liquides et note tes observations Que ce soit avec du méthanol ou de l’huile, on constate à chaque fois la même chose : on n’arrive pas à enfoncer le piston. e. Synthèse Les liquides sont INCOMPRESSIBLES. La notion de pression sera vue en 2e année. Toutefois, quand on appuie sur le piston de la seringue, les élèves évoquent directement cette notion de pression. S’en servir ne constitue pas une erreur ! 7 FT2 3. Pour les solides c. Observations Le cube n’est pas comprimé, son volume reste le même. On peut déjà, si le problème n’a pas encore été soulevé par les élèves, se demander comment on pourrait y parvenir (refroidissement intense, compression énorme, solide amorphe, …). p. 27 e. Synthèse Les solides sont INCOMPRESSIBLES. FT2 4. Pour les gaz c. Observations Le piston s’enfonce jusqu’à un certain point. Quand on relâche l’effort, il revient à son point de départ et parfois, le dépasse. On peut ici montrer l’élasticité de l’air, car le piston de la seringue revient rapidement à son point de départ et même au-delà ! d. Synthèse Les gaz sont compressibles : leur volume peut être réduit sous l’action d’une pression. p. 28 FT2 D. Surface libre 2. Pour les liquides c. Observations Quelle que soit la position du récipient, la surface LIBRE du liquide reste perpendiculaire à la direction du fil à plomb. d. Synthèse La surface libre d’un liquide au repos est toujours horizontale. p. 29 3. Pour les solides et les gaz Pour un solide, la notion de surface livre est plus difficile à faire comprendre. Il suffit de dire qu’il s’agit de la surface de ce solide qui n’est pas en contact avec le support ou le récipient. Pour un gaz, vu qu’il est expansible, sa surface libre est modifiée en permanence. FT1 et FT2 F. Conditions expérimentales 1. Modification des conditions expérimentales - Et si le glaçon est dans un verre chaud ? - Et si j’appuie avec une perceuse sur le cube métallique ? - Et si j’écrase le beurre avec le pied de la table ? 2. Résultats obtenus 8 • Le cube va fondre et il ne sera plus solide : il va se déformer en devenant progressivement liquide. Que devient la forme : restet-elle la même ? • La force (ou la pression ou la contrainte) exercée déforme le solide (la boule) => la forme reste-t-elle constante ? p. 30 • Expérience classique (qui sera rappelée en 2e année pour les changements d’état) qui montre la dilatation de l’eau quand elle passe de l’état liquide à l’état solide => volume propre ? Forme propre ? Est-ce que cela a encore du sens ? Tous ces questionnements sont d’une grande utilité : ce sont les fondements de la démarche scientifique ! IV. SAVOIRS À INTÉGRER A. Les états de la matière La matière se présente sous 3 états physiques : L’état liquide, l’état solide et l’état gazeux. B. Propriétés Critères État solide État liquide État gazeux Forme PROPRE DU RÉCIPIENT QUI QUELCONQUE LE CONTIENT Volume PROPRE PROPRE QUELCONQUE Compressibilité INCOMRPRESSIBLE INCOMPRESSIBLE QUELCONQUE Surface libre QUELCONQUE HORIZONTALE QUELCONQUE C. Définitions et unités p. 31 Capacité : contenance maximale d’un récipient (s’exprime en litre et concerne les liquides surtout et parfois les solides en grains). Volume : encombrement de l’espace occupé par un corps. Son symbole est V. Compressibilité : aptitude d’un corps à diminuer de volume sous l’effet d’une pression. Unité de capacité : le litre (symbole : l) Unité de volume dans le système international : le mètre au cube (symbole : m3). FT3 V. Utilise tes apprentissages A. Tableau Complète le tableau Objet de la vie courante Capacité ou volume indiqué sur l’emballage Transforme dans l’unité indiquée Canette de soda 33 cl 330 cm3 Bouteille d’eau 50 cl 5 dl Berlingot de jus 200 ml 0,2 dm3 Fiole de médicament 30 ml 30 cm3 Jerricane d’essence 12 l 0,12 hl 2500 l 2,5 m3 Cuve à Mazout 9 p. 32 B. Applications 1. Coche la ou les réponses correctes. L’eau est la seule boisson indispensable à la vie. On peut l’ingurgiter parce qu’elle : - n’a pas de forme propre - n’est pas compressible - a une surface libre toujours horizontale X L’infirmière peut injecter des médicaments, parce que la solution aqueuse contenue dans la seringue : - n’a pas de forme propre X - n’est pas compressible X - a une surface libre toujours horizontale Les circuits hydrauliques des freins d’une automobile contiennent des liquides car ils : - sont indéformables - sont incompressibles - ont une surface libre toujours horizontale X 2. Compare les deux documents. Ensuite, imagine une explication scientifique en relation avec les états de la matière. La vapeur d’eau contenue dans l’air expiré par le petit garçon se condense au contact de l’air froid : un petit brouillard se forme devant sa bouche. Dans la deuxième situation, l’eau de la mer s’évapore car il fait très chaud. La vapeur obtenue présente dans l’atmosphère est invisible. p. 33 3. Un ballon de baudruche est rempli d’air, Cette expérience met en évidence La compressibilité des gaz La forme propre des liquides La surface libre des gaz qui est horizontale X 4. Un élève plonge un caillou dans une éprouvette graduée contenant de l’eau. Le caillou a un volume propre X L’eau est compressible L’eau a une forme propre L’air qui surmonte l’eau est compressible p. 34 5. Un professeur enferme de l’air dans un tube à essais. Son orifice est fermé par un bouchon traversé par un tube en verre coudé plongeant dans un verre à pied. Celui-ci contient de l’eau colorée. Ce phénomène peut être observé car : L’air n’a pas de volume propre L’air n’a pas de forme propre La surface de l’eau est horizontale Le verre à pied peut se briser p. 36 FT2 X X VI. Molécule et modèle A. Situation-problème d. Observations Le volume total du mélange eau/méthanol est inférieur à la somme des volumes initiaux. Vméthanol = 25 ml Vtotal = 48 ml Veau = 25ml 10 p. 37 FT1 et FT2 B. Interprétation c. Schémas 100 ml 75 ml 50 ml 50 ml SUCRE RIZ RIZ + SUCRE mélangés d. Observations Le volume du riz et de sucre mélangés est nettement inférieur à la somme des volumes de départ. p. 38 e. Comparaison avec la situation-problème et explication À l’image du sucre qui remplit les espaces entre les grains de riz, on peut imaginer que des petits espaces se créent entre les particules d’eau et que les particules de méthanol peuvent s’y glisser. Ceci explique la diminu- tion de volume global. f. Synthèse L’eau et le méthanol sont constitués de particules appelées molécules. FT2 et FT1 p. 39 C. Confirmation de l’existence des molécules dans la matière b. Matériel Tubes à essai, eau, bichromate de potassium en grain. c. Schémas expérimentaux EAU EAU Bichromate de potassium 1 ml EAU EAU COLORÉE 1 ml COLORISATION MOINS INTENSE COLORISATION DE MOINS EN MOINS INTENSE d. Observations La coloration est UNIFORME dans chaque cas. À chaque dilution, on observe ue diminution de l’intensité de la coloration. e. Explications Le grain de BICHROMATE se disloque dans l’eau. Les corpuscules obtenus sont invisibles mais sont probablement SEMBLABLES car la coloration est uniforme. Comme le nombre de corpuscules diminue à chaque DILUTION, l’intensité de la coloration diminue. 11 f. Synthèse La matière est constituée de très petites particules invisibles mais qui possèdent pratiquement les propriétés essentielles de cette matière. Ces particules « ultimes » sont appelées « molécules ». Pour une matière donnée, les molécules sont semblables. p. 40 FT4 D. Notion de modèle • C’est le squelette reconstitué d’un dinosaure (T-Rex). • C’est le modèle que les scientifiques ont imaginé pour représenter le T-REX à partir du squelette Précise la notion de modèle. Un modèle est une représentation vraisemblable basée sur des observations. p. 41 FT4 E. Modèle Imagine un modèle (à l’aide de formes simples) capable de représenter la situation- problème initiale (le mélange d’eau et de méthanol) ainsi que la dissolution du bichromate de potassium dans l’eau. 200 ml 196 ml 100 ml 100 ml A Molécule d’eau Molécule de bichromate de potassium Molécule d’eau Molécule de méthanol p. 42 FT0 12 B F. Modèle moléculaire des états physiques de la matière Les molécules d’un solide sont : Les molécules d’un liquide sont : Les molécules d’un gaz sont : Xordonnées ordonnées ordonnées désordonnées X désordonnées X désordonnées rapprochées X rapprochées rapprochées X très rapprochées très rapprochées très rapprochées espacées X espacées X liées liées non liées X non liées espacées non liées liées FT1 Les molécules d’un solide sont : Les molécules d’un liquide sont : Les molécules d’un gaz sont : peu liées X peu liées peu liées agitées X agitées agitées très agitées très agitées X très agitées X pas agitées pas agitées pas agitées G. Utilise tes acquis ■ La compressibilité des gaz Comme les molécules de gaz sont espacées, il est possible de les rapprocher, ce qui explique la compressibilité. p. 43 ■ L’expansibilité des gaz Les molécules de gaz sont très agitées : leurs mouvements les entraînent à occuper le plus d’espace possible. ■ L’incompressibilité des liquides Les molécules d’un liquide sont rapprochées : on ne peut donc les rapprocher davantage. ■ La forme propre des solides Les molécules d’un solide sont liées et ordonnées, ce qui entraîne une forme bien déterminée. ■ Pourquoi les liquides prennent la forme du récipient Comme les molécules dans un liquide sont peu liées, agitées et non espacées, elles peuvent rouler les unes sur les autres et prendre la forme du récipient. p. 44 VII. SAVOIRS À INTÉGRER A. Définitions 1. Molécule La molécule est une particule de matière extrêmement petite, invisible et qui garde les propriétés essentielles de cette matière. Pour une matière déterminée, les molécules sont semblables. 2. Modèle Un modèle est une représentation vraisemblable basée sur des observations scientifiques. B. Caractéristiques des molécules 1. Pour l’état solide Les molécules sont ordonnées, très rapprochées, liées et pas agitées. 2. Pour l’état liquide Les molécules sont désordonnées, rapprochées, peu liées et agitées. 3. Pour l’état gazeux Les molécules sont désordonnées, espacées, non liées et très agitées. 13 p. 45 FT2 VIII. MÉLANGES ET CORPS PURS A. Mélanges 1. Première méthode expérimentale : la filtration a. Matériel Un berlin contenant l’eau boueuse, un erlenmeyer, un entonnoir, du papier filtre. b. Mode opératoire Placer le papier filtre dans l’entonnoir. Poser ce dernier sur l’erlenmeyer. Verser l’eau boueuse contenue dans le berlin dans l’entonnoir. c. Schémas expérimentaux Eau bouleuse Particules solides Berlin Papier filtre Entonnoir Erlenmeyer Filtrat p. 46 d. Observations Les particules solides se dépose sur le papier filtre. On récupère un filtrat dans l’erlenmeyer. e. Conclusion Par filtration, on a séparé les constituants solides du liquide contenus dans l’eau boueuse. FT2 2. Deuxième mode opératoire : une évaporation suivie d’une condensation a. Matériel Deux tubes à essai, bouchon percé, tube en verre courbé, source de chaleur (bec bunsen, lampe à alcool, réchaud, etc.). b. Mode opératoire Placer le filtrat recueilli dans un tube à essai. Fermer ce tube à l’aide du bouchon percé. Introduire le tube en verre coudé dans le bouchon. Chauffer le filtrat et recueillir l’eau qui se condense dans le deuxième tube à essai. 14 c. Schémas expérimentaux p. 47 Bouchon Tube de dégagement Filtrat récupéré Lampe à alcool Distillat d. Observations Les vapeurs qui s’échappent du filtrat par évaporation se condensent et sont recueillies dans le second tube à essai. On obtient un distillat parfaitement transparent. e. Conclusion Ce procédé (évaporation suivie d’une condensation) a permis de séparer l’eau des autres constituants encore présents dans le filtrat. L’eau recueillie est constituée d’un seul type de molécules : c’est un corps pur. p. 48 3. Synthèse L’eau boueuse est un mélange constitué d’eau et de particules de terre et autres. Ce mélange est HÉTÉROGÈNE car on peut distinguer à l’œil nu plusieurs de ses constituants. On peut séparer les constituants de l’eau boueuse en réalisant une filtration suivie d’une évaporation et d’une condensation du filtrat. Le filtrat est un mélange HOMOGÈNE car on ne peut distinguer, à l’œil nu, les différents constituants. B. Corps purs La photographie prouve que le chimiste a raison : explique pourquoi. L’eau du robinet contient notamment du calcaire qui se dépose à la longue dans le filtre. L’eau du robinet n’est donc pas « chimiquement » pure. p. 49 FT2 Imagine une expérience qui permet d’obtenir de l’eau chimiquement pure à partir de l’eau du robinet. 1. Matériel Un erlenmeyer, une colonne à distiller, un réfrigérant et ses tuyaux de raccordement, un berlin, un thermomètre. 2. Mode opératoire Placer l’eau du robinet dans l’erlenmeyer. Placer la colonne à distiller sur l’erlenmeyer. Raccorder le réfrigérant et faire chauffer l’erlenmeyer. 15 3. Schémas expérimentaux Thermomètre Eau tiède Réfrigérant Eau froide Distillat Filtrat récupéré Chauffe ballon 4. Observations L’eau s’évapore, se met à bouillir. Les vapeurs montent dans la colonne à distiller. Elles se refroidissent et se condensent dans le réfrigérant. Les gouttes sont recueillies dans le berlin. 5. Synthèse p. 50 FT4 Le distillat est constitué uniquement de molécules d’eau. Il s’agit d’un corps pur obtenu par distillation. C. Modèles d’un mélange et d’un corps pur Imagine un modèle (à l’aide de formes géométriques) capable de représenter cette boisson. Tu modéliseras aussi le distillat en prenant appui sur le modèle précédent. EAU BOULEUSE Légende : Une molécule Une molécule Une molécule Une molécule 16 FILTRAT d’eau de terre de calcaire d’un autre sel minéral DISTILLAT p. 51 IX. Savoirs intégrer A. Mélange homogène Juxtaposition de plusieurs constituants que l’on NE peut PAS distinguer à l’œil nu. B. Mélange hétérogène Juxtaposition de plusieurs constituants que l’on peut distinguer à l’œil nu. C. Corps pur Corps constitué d’un seul type de molécule. p. 52 FT0 X. UTILISE TES APPRENTISSAGES A. Applications Coche la (les) réponse(s) correcte(s) ■ C’est le modèle d’un – mélange – corps pur X – mélange homogène – mélange hétérogène ■ C’est le modèle d’un – mélange – corps pur – mélange homogène X – mélange hétérogène ■ C’est le modèle d’un FT4 – mélange – corps pur – mélange homogène – mélange hétérogène X B. Réalisation de modèles moléculaires – d’eau et d’huile. – d’eau et de sirop de grenadine avant et après agitation. 17 MÉLANGES HÉTÉROGÈNES Molécule d’eau Molécule d’huile Molécule d’eau Molécule de sirop de grenadine MÉLANGE HOMOGÈNE Molécule d’eau Molécule de sirop de grenadine C. Traitement des eaux usées Dans le traitement des eaux usées d’une station d’épuration, relève les techniques analogues à celles étudiées. p. 53 - Le dégrillage consiste à « filtrer » les grosses particules (bouteilles en P.V.C., etc.) qui flottent à la surface des eaux usées. - Les décanteurs primaires et secondaires utilisent le phénomène de décantation pour recueillir les particules en suspension dans les eaux usées. p. 54 FT1 p. 55 D. Fabrication du beurre Légende : L’écrémeuse Légende : Seaux de crème et de petit lait. 18 Étapes de la fabrication du beurre : - le « crémage » consistait à récolter la crème ; - mettre la baratte à la même température que la crème ; - la crème est battue dans la baratte produisant le beurre et le lait de beurre ou babeurre ; - le beurre est rincé à l’eau puis malaxé et enfin découpé pour être enveloppé dans du papier sulfurisé. Procédés pour séparer les constituants du beurre - Le crémage est le procédé qui permet de séparer la crème du petit lait par décantation. C’est la centrifugation qui est à la base de cette séparation dans l’écrémeuse. - Dans la baratte, le babeurre est séparé par agitation énergique de la matière grasse afin de briser l’émulsion. p. 56 FT2 et FT0 p. 57 XI. Masse volumique B. Vérification de cette hypothèse d. Observations - Déterminer la masse d’eau contenue dans le gobelet meau : 88g – 14g = 74g - Déterminer la masse d’huile contenue dans l’autre gobelet mhuile : 150g – 14g = 136g - Comparer les deux masses : meau < mhuile - Décris le positionnement des deux liquides. L’huile se place au-dessus de l’eau. e. Conclusion Bien que la masse d’huile soit nettement plus grande que la masse d’eau, l’huile flotte quand même sur l’eau. p. 58 FT0 et FT2 p. 59 C. Extension d. Observations - Masse de l’eau colorée : 134g – 84g = 50g - Masse du mercure : 765g – 84g = 681g - Volume d’eau colorée : 50 ml - Volume de mercure : 50 ml - Décris le positionnement des deux liquides : L’eau colorée se positionne au-dessus du mercure. e. Conclusion L’eau colorée se place au-dessus du mercure. La masse d’eau est plus petite que celle du mercure, bien que les volumes des liquides soient identiques. 19 D. Synthèse Pour résoudre la situation-problème, il faut tenir compte : - du fait que les deux liquides sont non miscibles (ils ne se mélangent pas) ; - de la masse et du volume du liquide, c’est-à-dire de la masse par unité de volume ou masse volumique. p. 60 XII. SAVOIRS À INTÉGRER A. Une nouvelle grandeur : la masse volumique (rhô – ρ) Définition. La masse volumique (ρ) d’un corps est la masse par unité de volume. B. Formule de la masse volumique et unités Formule de la masse volumique Masse volumique = Unités des grandeurs masse et volume. La masse a comme unité le kilogramme (symbole : kg) , le volume s’exprime en mètre au cube (symbole : m3) Masse Volume Écris la formule à l’aide de symboles r= Donc l’unité de masse volumique se notera m kilogramme par mètre au cube V (symbole : kg/m3). Remarque : Autre unité usuelle de la masse volumique. Il s’agit du gramme par centimètre cube g ). (symbole : cm 3 p. 61 FT0 et FT2 XIII. Utilise tes apprentissages A. Un premier tour de magie : un glaçon entre deux eaux Tableaux des résultats expérimentaux Quantité d’eau Quantité d’alcool Résultats observés 1. 200 ml 100 ml Le glaçon reste à la surface. 2. 50 ml 250 ml Le glaçon coule et reste au fond. 3. 100 ml 200 ml Le glaçon coule puis remonte et se stabilise sans toucher le fond. Les volumes d’alcool dépendent de la concentration utilisée ! 20 Schémas de ces différentes alternatives 1. 2. Situation 1 Alcool + eau 3. Situation 2 Alcool + eau Situation 3 Alcool + eau Glaçon Glaçon Glaçon p. 62 FT0 et FT2 B. Un deuxième tour de magie : un glaçon surprenant Observe ce qui arrive au moment où le glaçon commence à fondre et note tes observations. Interprète ensuite ces résultats. - L’huile et l’eau ne se mélangent pas - Le glaçon flotte sur l’huile, mais les gouttes d’eau liquide coulent au fond - Le glaçon paraît plus gros dans l’huile Interprétations : le glaçon flotte sur l’huile car il a une masse volumique plus faible que celle de l’huile. Par contre, les gouttes d’eau ont une masse volumique plus grande que celle de l’huile de cuisson : elles coulent. C. Applications FT1 1. Utilise le tableau afin de répondre aux questions. ■ Une maquette de maison réalisée en bois de balsa flotte sur l’eau. Justifie cette situation. La masse volumique du balsa est beaucoup plus faible que celle de l’eau. Donc la maquette flotte. ■ Lors du naufrage d’un pétrolier, la nappe de pétrole se retrouve en surface. Pourquoi ? Car la masse volumique du pétrole est inférieure à celle de l’eau (r de l’eau de mer = 1030 kg/m3). p. 63 ■ Un tronc de chêne gorgé d’eau ne peut être transporté par flottaison sur la rivière. Pourquoi ? Car la masse volumique du chêne gorgé d’eau (1200 kg/m3) est supérieure à celle de l’eau (1000 kg/m3 ). FT3 et FT2 2. Exercices Déterminer la masse volumique (ρ) du mercure utilisé dans l’expérience du point « XI. C. Extension » (p. 54) et compare-la avec la valeur fournie dans le tableau précédent. DONNÉES INCONNUE FORMULE mmercure = 681g Vmercure = 50 ml = 50 cm3 ρ = ? m ρ= V SOLUTION ρ = 681 g 3 = 0,681 kg 3 50 cm 0,00005 m ρmercure = 13620 kg3 (13600 m dans le tableau ⇒ valeurs presque semblables !) 21 p. 64 FT1 FT1 et FT4 D. Photographies Deux cylindres de même volume peuvent avoir des masses différentes et deux cylindres de même masse peuvent avoir des volumes différents. Une nouvelle fois, il faut comparer les masses volumiques. E. Oxygénation d’une mare ou d’un étang On remarque que : - la masse volumique de l’eau varie en fonction de sa température ; - la courbe présente un maximum autour duquel les différentes masses volumiques de l’eau diminuent ; - la masse volumique de l’eau est la plus élevée à 4°C. Les conditions climatiques varient en fonction des saisons. Ainsi, au printemps et en automne, l’eau de surface atteint 4°C. Cette eau de surface a une masse volumique plus grande que l’eau sous-jacente. Ainsi, elle coule. Cette eau en contact avec l’air atmosphérique présente de l’oxygène dissous. Ce mouvement de subsidence apporte alors aux vivants du fond de la mare l’oxygène nécessaire à la vie. Ils jouissent d’une eau à 4°C. p. 65 p. 66 F. Notion importante : le graphique 3. Construction d’un graphique Quelle est la signification des coordonnées (1 ; 4,1) ? Les coordonnées (1 ; 4,1) signifient qu’à l’âge d’un mois, la masse de Laura est de 4,1 kg. p. 68 FT4 4. Interprétation d’un graphique Je décris le profil de la courbe J’interprète le profil La courbe descend. Il y a une décroissance, une diminution, une baisse. La courbe est parallèle à l’axe horizontal. Il n’y a pas de changement, c’est constant. La courbe monte. Il y a une croissance, une augmentation, une hausse. La courbe change de sens. 22 Le graphique L’évolution est irrégulière. Il y a des ruptures. p. 69 FT4 La courbe monte, puis monte moins fort. L’augmentation devient plus faible. La courbe descend plus fort. La diminution devient plus forte. 5. Construction de graphique Il faut, bien entendu, travailler en collaboration avec le professeur de mathématiques, voire avec celui d’Étude du milieu, afin d’utiliser le même langage et les mêmes codes. Taille (m) 1,80 1,75 1,70 1,65 1,60 1,55 1,50 1,45 1,40 1,35 1,30 1,25 1,20 1,15 Légende 1,10 Thomas 1,05 Marie 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Âge (années) 23 p. 71 FT4 6. Analyse de graphiques a. Évolution du nombre de naissance La courbe descend de plus en plus fort puis remonte légèrement. Le nombre de naissances par an diminue régulièrement puis s’accentue jusqu’en 1963. À ce moment, il augmente légèrement jusqu’en 2003. b. Évolution de températures journalières ■ Quelles informations trouves-tu sur l’axe horizontal et l’axe vertical ? - L’axe horizontal porte les valeurs exprimant le temps en heure. L’intervalle entre deux graduations représente une heure (échelle : 8 mm -> 1h). Les échelles des graphiques DEVRAIENT être de 1 cm. À l’impression, les graduations sont espacée de 8 mm !!! - L’axe vertical porte les valeurs exprimant la température en °C (degrés Celsius). L’intervalle entre deux graduations représente 0,5 °C (8 mm -> 0,5 °C). p. 72 ■ Quelle est la température minimale et à quelle heure a-t-elle été mesurée ? – 2 °C à 10 h ■ Quelle est la température relevée à 17h ? ■ À quelle heure la température était-elle de 0°C ? – 0,5 °C À 12h30 et 16h ■ Entre 12h et 14h, quel est l’écart de température enregistré ? 1,5 °C (de – 0,5° C à 1 °C) 24 CHAPITRE 3 LA NUTRITION p. 77 FT4 II. Proies et prédateurs Sur base du document que tu viens de lire, complète le tableau suivant. Vivants p. 78 Vivants ingérés Les micro-organismes (bactéries, ...) Feuilles mortes, racines d’arbres. Le staphylin Détritus végétaux et d’animaux, pucerons, larves, pupes de mouches, acariens. Le puceron Plantes. La mésange charbonnière Chenilles (pucerons, piérides, noctuelles), insectes, araignées, graines. Le grand campagnol Végétations souterraine (oignons, poireaux), fraisiers, persil. La chouette hulotte Mulots, campagnols, taupes. La punaise Légumes (haricots, céleri, laitue), pomme de terre, fruits. Le carabidé adulte Insectes, pucerons, limaces, mouches, etc. Maintenant complète le tableau ci-dessous en utilisant le mot-clé adéquat (proie, prédateur, concurrent alimentaire, ...): Les micro-organismes La chouette hulotte Les acariens sont des DÉCOMPOSEURS pour est un PRÉDATEUR pour sont des PROIES pour les feuilles mortes les rongeurs les staphylins La mésange charbonnière est un PRÉDATEUR pour le carabidé adulte Le staphylin est un DÉTRITIVORE pour les détritus de végétaux Le staphylin est un PRÉDATEUR pour les acariens est une PROIE pour le carabidé adulte La limace 25 IV. D’autres proies et prédateurs p. 79 FT4 Sur base de ce document, complète le tableau suivant. Animaux Vivants ingérés Zooplancton Phytoplancton Gammares Phytoplancton et zooplancton (donc,le plancton) Éphémères Le plancton Phryganes Le plancton Gardons Gammares, éphémères, phryganes Truites Gammares, éphémères, phryganes Loutres Truites, gardons Héron cendré Truites, gardons Complète le tableau ci-dessous en utilisant le mot-clé adéquat. La Loutre est un concurrent alimentaire pour héron cendré La phrygane est un prédateur pour le zooplancton Le héron cendré est un prédateur pour le gardon Le zooplancton est une proie pour l’éphémère Le gammare est un concurrent alimentaire pour la phrygane p. 80 V. Une clé dichotomique p. 81 FT0 et FT4 À toi de jouer Lis les cartes d’identité de ces animaux pour choisir les attributs adéquats afin d’élaborer une clé dichotomique basée sur le régime alimentaire. PHYTOPHAGE INVERTÉBRÉ ESCARGOT VERTÉBRÉ CHEVAL VIVANT CARNIVORE CORPS COUVERT DE PLUMES → Chouette effraie CORPS COUVERT DE POILS → Loup NON-PHYTOPHAGE INSECTIVORE CORPS COUVERT DE PLUMES → Hirondelle CORPS COUVERT DE POILS → Pipistrelle 26 p. 84 VI. LA NUTRITION CHEZ QUELQUES ANIMAUX A. Mise en situation p. 85 FT4 3. Synthèse 1. De quoi est accusé Roger Lapin ? - De manger ses crottes. 2. Que sont les CAECOTROPHES ? Des productions des bactéries du CAECUM riches en protéines et vitamines. 3. Pourquoi mange-t-il des caecotrophes ? Pour grandir plus vite et mieux résister aux maladies. p. 87 B. Le lapin : un herbivore 4. Synthèse Le lapin est un herbivore rongeur : il se nourrit de végétaux (herbe, feuilles, fleurs) et en ronge aussi (racines, écorces). La formule dentaire est la suivante : 2 0 3 3 l+ C+ PM + M 1 0 2 3 Un espace dépourvu de dent s’appelle une BARRE. Ses dents sont à croissance continue et il ne possède pas de canine (comme elles servent à percer ou déchirer de la viande, elles ne lui seraient d’aucune utilité). Pour mieux assimiler une nourriture pauvre (des végétaux), les aliments sont digérés deux fois : lors de la première phase, le passage par le caecum (= appendice) produit des caecotrophes que le lapin va manger. Ceci permet une seconde digestion qui a pour résultat une meilleure extraction des nutriments. C. La vache, un autre herbivore p. 89 3. Synthèse La vache est un herbivore ruminant. Dans un premier temps, elle broute l’herbe qu’elle avale en grande quantité sans la mâcher ; elle la stocke dans la panse où les bactéries l’aident à commencer la digestion. Ensuite, elle se couche à l’abri et rumine : après un passage par le bonnet où se forment des petites pelotes, l’herbe remonte par l’œsophage vers la bouche et subit une mastication soignée. Avalée de nouveau, la bouillie d’herbe très fluide se dirige vers le feuillet et puis vers la caillette où le suc gastrique entre en action. L’intestin poursuivra sa digestion. Cette capacité de ruminer est un moyen de se protéger des prédateurs en raccourcissant le temps de prise de nourriture. La formule dentaire de la vache est : 0 0 3 3 l+ C+ PM + M 3 1 3 3 Les prémolaires et les molaires sont à croissance continue. D. Le chat : un carnivore 1. Régime alimentaire ■ Analyse des photographies: quelle information te fournissent ces deux photos ? Le chat est à l’affût et guette sa proie. Il a attrapé un oiseau qu’il va dévorer. ■ Que peux-tu dire au sujet du régime alimentaire du chat? Il mange des proies dont il se nourrit de la chair : c’est un carnivore. 27 p. 90 2. Squelette de la tête ■ Décode le schéma du squelette de la tête du chat, établis la formule dentaire et réponds aux questions. FT4 Formule dentaire 3 1 3 1 l+ C+ PM + M 3 1 2 1 ■ Quelles différences relèves-tu entre la formule dentaire du chat et celles du lapin et de la vache ? Tous les types de dents sont présents. Il n’y a pas de barre. ■ Regarde attentivement les dents du chat : quelles sont les dents les plus développées ? Ce sont les canines très grandes et très pointues (les crocs). Les prémolaires et les molaires sont aussi très pointues. ■ Mets en relation ces analyses et la nature du régime alimentaire du chat. Les canines permettent de tuer la proie et de la dépecer. Les prémolaires et les molaires réduisent les gros morceaux en d’autres plus petits afin de pouvoir les avaler. 3. Synthèse Le chat est un carnivore. Sa formule dentaire est : 3 1 3 1 l+ C+ PM + M 3 1 2 1 Toutes les dents sont présentes, il n’y a pas de barre t certaines dents sont bien adaptées à ce mode de nutrition : les canines très pointues servent à tuer les proies et à les déchiqueter, les prémolaires et molaires réduisent les morceaux de chair pour mieux les avaler. p. 91 E. Le cochon : un omnivore 1. Compte-rendu d’excursion ■ Les cochons ont-ils une nourriture bien spécifique? Non, ils mangent de tout. ■ Le terme OMNIVORE vient du latin omnis (tout) et vorare (dévorer) ; peut-on qualifier le cochon d’omnivore ? Justifie ta réponse. En effet, on peut dire que le cochon est omnivore car il mange des aliments de toute origine. 2. Squelette de la tête FT4 Formule dentaire 3 1 4 3 l+ C+ PM + PM 3 1 4 3 3. Synthèse Tous les types de dents sont présents et aucun type n’est plus développé qu’un autre. Ceci semble confirmer le mode de nutrition omnivore. Remarque : je suis aussi un omnivore car ma nourriture est très diversifiée et en plus je possède tous les types de dents pas vraiment spécialisées. 28 p. 92 F. Tableau comparatif FT4 1. Analyse d’un document ■ Tes enseignements Les herbivores ont de très longs intestins, les carnivores en ont des courts et les omnivores ont des intestins de longueur intermédiaire. Cela est logique vu leur type de nutrition : les herbivores ont un intestin long pour mieux extraire le peu de nutriments que possède la nourriture végétale, par contre les carnivores en ont un plus court car la chair est beaucoup plus riche. Les omnivores, au vu de leur alimentation très diversifiée, occupent une situation intermédiaire. FT4 2. Synthèse LAPIN VACHE CHAT COCHON Type de nourriture Végétaux : Végétaux : feuilles, herbe. fruits, racines, écorce. Chair de ses proies. Nourriture de toute origine. Valeur nutritive Pauvre Pauvre Riche Moyennement riche Denture Dents à croissance continue ; I pour ronger, pas de C (barre) ; PM et M pour broyer. PM et M à croissance continue ; pas de I ni de C à la mâchoire sup. (barre), PM et M pour broyer. Pas de barre ; C très développées pour tuer et déchirer (= CROCS) ; PM et M pour couper. Pas de barre, ni de dents vraiment spécialisées. Appareil digestif Caecotrophes (2 passages) + intestin long Estomac à Intestin 4 poches + court rumination + intestin très long Intestin de longueur moyenne Classification HERBIVORE RONGEUR HERBIVORE RUMINANT OMNIVORE CARNIVORE 29 p. 93 VII. UTILISE TES APPRENTISSAGES A. Le mode de nutrition du renard 1. Questionnement ■ Quelle information la photographie te fournit-elle sur le mode de nutrition du renard ? Le renard mange un oiseau. Il est probablement carnivore. p. 94 ■ La denture du renard t’en apporte-t-elle la confirmation ? Pourquoi ? Oui, cette denture confirme le fait qu’il soit carnivore : toutes les dents sont présentes, les canines très développées et pointues, PM et M pointues aussi. 2. Synthèse Ces documents montrent que le renard est un carnivore. FT4 et FT3 B. Surprise-surprise 1. Analyse d’un document ■ Quelles informations surprenantes ces résultats révèlent-ils? Le renard n’est pas exclusivement carnivore : il mange aussi des fruits. Selon les saisons, son alimentation change (par ex., il mange plus de fruits en été et en automne car on en trouve d’avantage durant ces saisons). Il diversifie l’origine de sa nourriture : mammifères, insectes, oiseaux ; cela lui permet de ne pas rester sans manger si son « plat préféré » n’est plus disponibles ! p. 95 ■ Présente ces résultats sous forme de diagrammes circulaires (voir Chap. I, III). 5% 8% 30% 7% 50% 37% 20% 80% 50% 7% 80% 13% Printemps Eté oiseaux 8% 5% Automne mammifères insectes Hiver fruits 2. Synthèse Le renard n’est pas exclusivement carnivore, il se nourrit aussi de végétaux, mais la majeure partie de son alimentation demeure carnivore. Il diversifie la provenance de sa nourriture et son alimentation change en fonction des saisons et de ce qu’il trouve. Cette adaptation du comportement alimentaire montre que le renard est opportuniste. p. 96 VIII. LA CHAÎNE ALIMENTAIRE B. La nutrition végétale FT4 Synthèse Pour se développer, la plante a besoin d’eau et de sels minéraux absorbés par ses racines en présence de la lumière et de dioxyde de carbone (ce dernier est capté par les feuilles). Elle élabore de cette manière sa propre matière organique. 30 p. 97 FT4 C. La nutrition animale et la notion de biomasse 1. Émission de télévision Supposition Quand il a digéré le pissenlit, le lapin utilise les nutriments obtenus pour fabriquer de la peau, du muscle, des os, …, dont il fait du lapin. Le même raisonnement vaut pour la vache. Le petit garçon a donc résumé, à sa façon, mais de manière très logique le but essentiel de la digestion : transformer la nourriture en nutriments que nous utilisons pour fabriquer notre propre matière vivante, notre propre organisme. 2. Notion de biomasse ■ Quelle masse de lapin a été fabriquée, en un mois, à partir d’une tonne de fourrage ? 120 kg (1520 kg – 1280 kg = 240 kg pour 2 tonnes de fourrage). ■ Quel est le pourcentage de rendement de cette fabrication? Rendement = 120 . 100 = 12 % 1000 ■ Qu’est devenue la partie de fourrage qui n’a pas servi à « faire du lapin »? Une partie permet de maintenir la température du lapin, de lutter contre les maladies, de fournir de l’énergie pour vivre. Une autre partie part aussi dans les déchets (crottes, poils qui tombent, etc.). p. 98 3. Synthèse Quand il se nourrit, le lapin utilise une partie de sa nourriture pour fabriquer sa propre matière vivante. On peut dire que la biomasse obtenue est inférieure à celle de la nourriture consommée. Dans ce cas-ci, il faut une biomasse de fourrage de 2000 kg pour fabriquer une biomasse de lapin de 240 kg. p. 99 FT4 D. Représentation pyramidale de la chaîne alimentaire 2. Synthèse Les organismes morts, les excréments et les déchets des vivants constituent la nourriture des détritivores et des décomposeurs (bousier, lombric, champignon et surtout les bactéries). Cette décomposition permet de transformer de la matière provenant d’un vivant en substances minérales qui sont remises à la disposition des végétaux. p. 100 3. Situation nouvelle Lis le texte ci-contre et établis la chaîne alimentaire dont il est question Plante → sauterelle → araignée → crapaud → hibou. Plante = producteur Sauterelle = consommateur de premier ordre Araignée = consommateur de deuxième ordre Crapaud = consommateur de troisième ordre Hibou = consommateur principal (sans prédateur) E. Les détritivores p. 101 2. Analyse de document. Réponds à la question posée. Certains vivants, comme le bousier ou le lombric, se nourrissent de divers déchets produits par d’autres vivants. On les appelle DÉTRITIVORES. F. Les décomposeurs p. 102 2. Analyse de documents. D’autres vivants, comme les champignons et les bactéries, transforment tous les restes de matières mortes en matières minérales qui sont remises à la disposition des végétaux. 31 p. 104 X. La digestion A. Appareil digestif La flèche qui indique la langue est à prolonger jusqu’à la langue. 1. Langue 2. Pharynx 3. Glandes salivaires 4. Œsophage 5. Estomac 6. Foie 7. Pancréas 8. Intestin grêle 9. Gros intestin 10. Rectum 11. Anus 12. Appendice 13. Vésicule biliaire 14. Cavité buccale 15. Dents p. 106 B. Étapes de la digestion 1. Expérience de Spallanzani ■ Quelles informations importantes cette expérience historique t’apprend-elle? L’abbé Spallanzani est le premier qui a mis en évidence la transformation chimique des aliments et qui a émis l’hypothèse que les particules obtenues pouvaient passer dans le sang. De plus, il a montré que l’aliment n’était pas broyé car il était protégé par un tube en bois. p. 107 FT4 2. Évolution de la glycémie b. Analyse d’un graphique Le taux normal de glycémie est de 0,9 g de glucose par litre de sang. On observe un « pic » d’hyperglycémie 30 minutes après avoir mangé un aliment sucré. Le corps réagit (réaction à un stimulus) en faisant baisser le taux de glycémie et provoquant ainsi une hypoglycémie avant un retour à la normale qui dure en tout 165 minutes (2h45). 3. Dans la bouche FT1 a. Description Je coupe ma tartine avec les dents, je ferme les lèvres et ma langue dirige les morceaux sous les dents. Celles-ci mâchent et les réduisent en une masse molle imprégnée de salive. p. 108 FT2 b. Expériences ■ Après t’être bien rincé la bouche avec un verre d’eau, prends une croûte de pain sec et garde-la le plus longtemps possible (au moins 5 minutes) entre la joue et la gencive de la mâchoire inférieure. Quel goût perçois-tu progressivement ? Un léger goût sucré ■ Avais-tu déjà ressenti ce goût en mangeant du pain ? Non ■ Que subit ce bout de pain dans la bouche et quel en est le responsable ? La salive transforme le bout du pain chimiquement. Cette transformation est accompagnée d’un goût sucré. 32 FT2 et FT1 p. 109 ■ Réalise l’expérience suivante, complète le tableau de résultats et donne ta conclusion. Dans les pharmacies, on trouve des petites bandelettes qui permettent de détecter la présence de glucose (sucre) dans les urines. Tu vas les utiliser dans les manipulations demandées. Contenu du tube à essais Constat Conclusion Eau Négatif Absence de glucose Eau + glucose Positif Présence de glucose Eau + mie de pain Négatif Absence de glucose Eau + salive Négatif Absence de glucose Eau + mie de pain préalablement mâchée et imprégnée de salive durant 5 minutes Positif Présence de glucose c. Analyse des résultats obtenus Cette expérience montre que la salive transforme la mie de pain et que l’on obtient du glucose. Ceci explique l’apparition du goût sucré dans la précédente expérience. d. Synthèse Dans la bouche, les aliments subissent une double action mécanique : la pression des lèvres et de la langue, ainsi que la mastication exercée par les dents. Celles-ci, selon leur forme, coupent (incisives), déchirent (canines) ou broient (molaires). La salive qui imprègne les aliments leur fait subir une transformation chimique (par exemple, une partie du pain, l’amidon, se transforme en glucose). Les aliments mastiqués et imprégnés de salive forment le bol alimentaire. p. 110 FT4 4. Mécanisme de déglutition b. Synthèse Quand on déglutit, le larynx se déplace vers le haut et renverse l’épiglotte sur la glotte, ce qui empêche le bol alimentaire de s’introduire dans les voies respiratoires. p. 111 5. Dans l’œsophage ■ Non. ■ Le bol alimentaire est poussé par des contractions musculaires. ■ Non, elles sont involontaires. Conclus Dans l’œsophage, le bol alimentaire progresse grâce à la contraction et au relâchement successifs des muscles automatiques œsophagiens. Ces mouvements péristaltiques permettent au bol alimentaire de parcourir les 25 cm d’œsophage en quelques secondes. p. 112 6. Dans l’estomac a. Rappel ■ Tu as certainement, comme tout le monde, vomi au moins une fois dans ta vie. Décris le mécanisme du vomissement ressenti ainsi que les goût, odeur et aspect de ce qui est vomi. Des brusques contractions de l’estomac font remonter ce qu’il contient. Ce qui est vomi est liquide et contient des morceaux de nourriture qui ressemblent un peu à ce qui a été mangé. Cette bouillie a un goût piquant, sur, acide, brûlant et dégage une odeur désagréable. ■ Le lait régurgité par le bébé a-t-il la même consistance et le même goût qu’avant d’être bu ? Non, il ressemble à du fromage blanc et il est sur. 33 ■ Quels points communs décèles-tu entre ces deux exemples (vomi et lait régurgité) ? Ce qui ressort de l’estomac n’a plus la même consistance, ni le même goût : celui-ci est plus aigre, plus acide, bref plus sur. b. Synthèse Dans l’estomac, le bol alimentaire semble subir une transformation avec intervention d’une substance acide. p. 113 c. Interprétation d’une expérience historique ■ Pourquoi le médecin fait-il son prélèvement de liquide gastrique après avoir fait jeûner le jeune homme ? Pour que le liquide gastrique soit pur, sans particules alimentaires. ■ Pour quelle raison le flacon est-il placé à plus ou moins 38°C, au bain-marie ? Pour le placer dans les mêmes conditions de température interne du corps humain. ■ Quel résultat obtient le médecin ? La viande disparaît peu à peu et on obtient un liquide trouble. ■ Quel est le rôle du liquide gastrique ? Il transforme la viande chimiquement. p. 114 FT4 d. Analyse d’une expérience de digestion artificielle ■ Quelles sont les conditions expérimentales communes aux deux flacons ? (C’est ce qu’on appelle des CONSTANTES en langage scientifique) Même morceau de poulet, même tube à essai fermé, même température, même durée d’expérience. ■ Quelle est la seule condition expérimentale qui diffère ? (On l’appelle la VARIABLE) La présence de suc gastrique dans le 2e tube. ■ Décris l’aspect des morceaux de poulet à la fin de l’expérience : Le morceau dans l’eau reste intact, tandis que celui dans le suc gastrique a disparu. ■ Pour quelle raison cette expérience-ci peut-elle être considérée comme étant plus scientifique que celle réalisée par le médecin canadien ? L’utilisation du tube témoin avec l’eau. Cela prouve que c’est bien le suc gastrique qui agit et pas un liquide quelconque. p. 115 e. Décodage de document Quand le bol alimentaire arrive dans l’estomac, il y séjourne plusieurs heures. Le suc gastrique transforme les protéines. Afin de bien imprégner les aliments, de lentes et périodiques contractions musculaires automatiques assurent un brassage des aliments. f. Synthèse Le suc gastrique acide fabriqué par l’estomac permet la transformation chimique des protéines contenues dans le bol alimentaire. Un brassage automatique favorise l’imprégnation des aliments. Les aliments peuvent séjourner plusieurs heures s’ils contiennent beaucoup de protéines (œufs, viande, poisson, …). p. 116 7. Dans l’intestin grêle c. Explication Le suc pancréatique transforme les glucides, les protides et les lipides. Il neutralise aussi l’acidité des aliments sortant de l’estomac. Cette digestion est achevée par le suc intestinal. Seules les fibres alimentaires ne sont pas transformées : par contre, elles contribuent au bon fonctionnement des intestins en favorisant les mouvements péristaltiques. Cette partie de la digestion dure 8 heures. La bile facilite la digestion des graisses (lipides). 34 FT2 d. Assimilation. ■ Expérience préliminaire p. 117 Schématise cette manipulation et précise dans quel cas l’absorption est la plus efficace. 20 cm2 de papier absorbant Eau non absorbée 10 cm2 de papier absorbant Eau complètement absorbée Dans le second cas, l’eau est entièrement absorbée car la surface d’absorption est plus grande. p. 118 FT4 e. Synthèse p. 119 8. Dans le gros intestin L’intestin grêle est très riche en vaisseaux sanguins. La longueur des replis internes et les villosités intestinales augmentent énormément la surface d’échanges entre le sang et le contenu de l’intestin. L’intestin grêle possède une surface d’absorption remarquable et il est très riche en vaisseaux sanguins. Ces deux éléments favorisent l’absorption intestinale. c. Synthèse 1. Si les mouvements péristaltiques sont lents, l’absorption d’eau est trop grande => CONSTIPATION. 2. Si c’est l’inverse, absorption d’eau insuffisante => DIARRHÉE 3. Les « gaz » que nous rejetons proviennent des bactéries amies présentes dans notre gros intestin. 4. Voir explication 1. : c’est pour éviter la déshydratation due à la diarrhée. 35 Durée Phénomènes mécaniques 1. Bouche Quelques secondes Mastication par les dents 2. Œsophage Plus ou moins 10 secondes Déglutition puis 3. Estomac 3 à 8 heures Plus ou 4. Intestin grêle moins 8 heures 5. Gros intestin Environ 15 heures p. 121 FT1 et FT4 36 mouvements péristaltiques Actions chimiques Action de la salive sur l’amidon cuit Action de la salive qui se poursuit Brassage des Action du suc aliments avec gastrique sur le suc gastrique les protéines Mouvements péristaltiques Mouvements péristaltiques et déshydratation des excréments Phases importantes Action de la bile sur les liquides, des sucs pancréatique et intestinal sur les lipides, glucides et protides Action des bactéries sur les fibres alimentaires ABSORPTION Lieu DIGESTION p. 120 FT4 Excréments évacués XI. UTILISE TES APPRENTISSAGES A. Importance de la mastication La seule différence entre les deux tubes, c’est la taille des morceaux : c’est donc la seule variable ! La transformation chimique est donc plus rapide quand les morceaux sont petits : une bonne mastication facilite donc la digestion en favorisant l’action du suc gastrique. CHAPITRE 4 LES DIFFÉRENTS TYPES DE RESPIRATION p. 124 I. SITUATION-PROBLÈME A. Extrait d’un article de journal Quelles observations le médecin légiste a-t-il faites pour affirmer que la mort n’est pas due à la noyade ? Il n’y a pas d’eau dans les poumons. B. Record du monde en apnée 1. Travail de recherche c. Synthèse L’homme est incapable de rester longtemps en apnée. Il doit absolument renouveler l’air dont il a besoin. p. 125 II. LA VENTILATION PULMONAIRE CHEZ L’HOMME A. Appareil respiratoire 1. Fosses nasales 2. Narines 3. Pharynx 4. Épiglotte 5. Larynx 6. Trachée 7. Poumon droit 8. Poumon gauche 9. Bronche gauche 10. Diaphragme 11. Bronchiole 12. Alvéole pulmonaire p. 126 FT2 B. Rôle du diaphragme 3. Association entre le modèle et la réalité anatomique Modèles Réalités Bouteille Cage thoracique Feuille plastique Diaphragme Paille Trachée, bronches Ballon de baudruche Poumons 37 4. Interprétation ■ Coche les propositions correctes. Quand on abaisse la feuille de plastique du modèle, cela signifie dans la réalité que : – l’on respire – l’on inspire X – le diaphragme s’abaisse X – le diaphragme remonte – l’air sort des poumons – l’air entre dans les poumons X ■ Parmi les propositions qui précèdent, reprends dans un texte celles qui conviennent quand on remonte la feuille de plastique du modèle. Quand on remonte la feuille de plastique du modèle, cela signifie dans la réalité que l’on expire, que le diaphragme remonte et que l’air sort des poumons. p. 127 FT2 et FT1 p. 128 III. COMPOSITION DE L’AIR A. Expérience 6. Observations La paille de fer rouille. Le niveau d’eau remonte lentement dans le pied gradué. Le niveau d’eau se stabilise à environ un cinquième du volume d’air prisonnier au départ dans le pied gradué. 8. Synthèse Cette expérience montre que pour rouiller, la paille de fer a consommé l’oxygène présent dans l’air prisonnier du pied gradué. Comme l’eau a progressivement occupé l’espace laissé par l’oxygène, on peut estimer la proportion d’oxygène dans l’air à 20%. L’essentiel du gaz restant empêche la bougie de rester allumée : c’est l’azote. p. 129 B. Composition détaillée de l’air 2. Interprétation L’air est composé de 78% d’azote, de 21% d’oxygène et d’environ 1% d’un ensemble d’autres gaz (le dioxyde de carbone représente 0,04%). On peut donc dire que l’air renferme 1/5 d’oxygène et environ 4/5 d’azote, l’ensemble des autres gaz ne représentant qu’1%. p. 131 FT2 IV. LA RESPIRATION A. Comparaison de l’air inspiré et l’air expiré Au point IV b p. 131, corriger la teneur en azote de l’air inspiré : 78 au lieu de 87. 2. Synthèse L’air expiré contient moins d’oxygène que l’air inspiré, mais il contient plus de dioxyde de carbone. Lors de la VENTILATION pulmonaire, nous retenons une partie de l’oxygène contenu dans l’air inspiré et nous rejetons du dioxyde de carbone. L’azote n’intervient pas dans cet échange. 38 p. 132 p. 133 B. La respiration au niveau des organes 4. Synthèse Ces documents montrent que les organes ou des fragments d’organes consomment de l’oxygène et rejettent du dioxyde de carbone. Ces échanges gazeux portent le nom de respiration : ce sont donc nos organes qui respirent. C. Rôles des alvéoles pulmonaires p. 134 FT4 5. Synthèse L’oxygène quitte l’air alvéolaire pour passer dans le sang des capillaires. Le dioxyde de carbone traverse la paroi du capillaire puis celle de l’alvéole pulmonaire dans le sens inverse. Ces échanges gazeux sont facilités par la grande surface d’échanges des alvéoles et la minceur des parois à traverser. Vi. UTILISE TES APPRENTISSAGES Capillaire sanguin Alvéole pulmonaire Sens de la circulation sanguine 1 AIR 2 1 : dioxyde de carbone 2 : oxygène 6 µm p. 135 p. 136 VII. IMPORTANCE DE L’ACTIVITÉ PHYSIQUE SUR LA RESPIRATION B. Conclusion Quand on produit un effort physique, le rythme respiratoire augmente pour assumer une plus grande consommation d’oxygène. 39 p. 137 VIII. LA RESPIRATION CHEZ D’AUTRES ÊTRES VIVANTS A. Le pigeon 3. Comparaison p. 138 p. 139 FT4 Critères Homme Pigeon Appareil respiratoire Poumons Poumons + SACS AÉRIENS Inspiration L’air riche en oxygène entre dans les poumons L’air riche en oxygène entre dans les poumons ET dans les sacs aériens. Expiration L’air riche en dioxyde de carbone est chassé des poumons L’air riche en oxygène contenu dans les sacs aériens chasse l’air contenant le CO2 des poumons et assure une deuxième oxygénation. B. Le criquet Synthèse Les contractions régulières de l’abdomen du criquet renouvellent l’air qui pénètrent et ressort par les stigmates : ce sont des mouvements respiratoires. L’air circule à l’intérieur des trachées et est conduit directement aux organes grâce aux trachéoles. C’est au niveau des plus petites trachéoles que s’effectuent les échanges gazeux entre l’air et les organes : prise d’oxygène et rejet de dioxyde de carbone par les organes. Le sang n’intervient pas dans ces échanges gazeux. La grande majorité des insectes respirent de cette manière : on parlera de respiration trachéenne. p. 140 p. 141 C. Le lombric 1. Propositions • Le lombric respire, donc il effectue des échanges gazeux oxygène/dioxyde de carbone. VRAI - FAUX • Il a besoin d’effectuer des mouvements respiratoires pour respirer. VRAI - FAUX • Sa peau sert de surface d’échange, à condition qu’elle reste humide. VRAI - FAUX • Il ne respire pas. VRAI - FAUX 2. Synthèse Le lombric n’effectue pas de mouvements respiratoires. Les échanges gazeux se font au travers de la peau très riche en vaisseaux sanguins. Pour cela, elle doit rester humide en permanence. On parlera de respiration cutanée. 40 p. 142 FT2 D. Les plantes 1. Expérience a. Schémas expérimentaux Plante Cloche Eau de chaux limpide Eau de chaux trouble : rejet de dioxyde de carbone b. Observations L’eau de chaux se trouble à cause du rejet de dioxyde de carbone. p. 143 2. Graphique Les pois germés consomment plus d’oxygène que les pois non germés. 4. Questionnement a. Calcule pour chaque période la quantité journalière de dioxyde de carbone rejetée : 75 = 1,5 50 25 Période 2 : = 0,3 85 Période 1 : 150 =6 25 215 Période 4 : = 21,5 10 Période 3 : b. Quand la respiration du hêtre est-elle la plus importante ? Quand les bourgeons éclosent et que l’arbre reprend une vie plus intense. p. 144 5. Synthèse Comme les autres êtres vivants, les végétaux respirent (ils absorbent de l’oxygène et rejettent du dioxyde de carbone). Ces échanges respiratoires sont plus importants quand la plante est en activité. 41 CHAPITRE 5 LA CIRCULATION p. 146 FT2 I. SITUATION-PROBLÈME Cette situation-problème peut déboucher sur une multitude de problèmes à résoudre : de la circulation sanguine en passant par l’hypertension, l’incompressibilité des liquides, … Toutefois, il est bon de privilégier deux axes principaux : la circulation sanguine qui est à l’origine de la pression mesurée (avec comme corollaire l’appareil circulatoire) et la composition du sang. Signaler que dans les schémas, la couleur rouge désigne des vaisseaux sanguins qui transportent du sang riche en oxygène. La couleur bleue est utilisée pour les vaisseaux transportant du sang pauvre en oxygène et riche en dioxyde de carbone. Ce ne sont pas les couleurs réelles des vaisseaux. II. L’APPAREIL CIRCULATOIRE FT1 et FT4 p. 147 FT4 A. Description Le circuit sanguin Le sang quitte le cœur par l’artère aorte et se dirige vers les organes et la tête. Après le passage dans chaque organe, le sang revient au cœur par les veines caves. Le cœur l’envoie alors vers les poumons par l’artère pulmonaire. Enfin le sang revient au cœur par la veine pulmonaire bouclant ainsi le circuit. B. Le cœur Le cœur comporte quatre cavités : les deux oreillettes et les deux ventricules. Les deux veines caves amènent le sang à l’oreillette droite. L’artère pulmonaire permet au sang de quitter le ventricule droit. Les quatre veines pulmonaires le ramènent à l’oreillette gauche ; l’aorte est le vaisseau le conduisant hors du ventricule gauche. Enfin, les valvules sont des « petites portes » séparant les oreillettes des ventricules et ceux-ci des artères. p. 149 FT4 D. Les vaisseaux sanguins Nous possédons trois types de vaisseaux sanguins : 1. les artères : elles conduisent le sang du cœur vers tous nos organes ; 2. les veines : elles récupèrent le sang et le ramènent au cœur ; 3. les capillaires : ils forment un réseau de très fins vaisseaux qui distribuent le sang à tous nos organes. p. 150 E. Circulation double et fermée Choisis un point de départ sur le schéma, en n’importe quel endroit du corps : en respectant le sens des flèches, combien de fois (au minimum) faut-il passer par le cœur pour revenir au même point ? Deux fois Recommence en prenant un autre trajet et/ou un autre point de départ. Réponds à la même question : Deux fois Pour circuler, le sang doit-il quitter les vaisseaux ? Non 42 Conclusion Pour revenir en un point quelconque du circuit sanguin, le sang passe deux fois par le cœur : la circulation est DOUBLE. Tout le parcours du sang est canalisé par des vaisseaux sanguins : la circulation est FERMÉE. p. 151 III. LE SANG Le sang est composé d’un liquide, le PLASMA, de globules et de plaquettes. Le plasma transporte les nutriments ; les globules rouges véhiculent l’oxygène ou le dioxyde de carbone. Les globules blancs assurent la défense de notre organisme et les plaquettes permettent la coagulation du sang lors d’hémorragie. p. 152 IV. LES BUTS DE LA CIRCULATION – En 2, le sang se débarrasse de son dioxyde de carbone et s’enrichit en oxygène. –E n 1 , le sang s’enrichit en nutriments et reçoit une grande partie de l’eau contenue dans les aliments. –E n 4 , le sang distribue l’oxygène et les nutriments nécessaires au fonctionnement des muscles (ou d’autres organes). En même temps, il récupère le dioxyde de carbone et les déchets qui résultent de l’activité de l’organisme. –E n 3 , le sang se débarrasse de ses déchets et de son excès d’eau. Ainsi se forme l’urine qui alors quittera les reins. air poumon air aliments 2 estomac cœur 1 intestin excréments 4 3 rein vessie urine (eau + déchets) muscle ou autre organe 43 p. 153 V. D’AUTRES TYPES DE CIRCULATION A. La grenouille La circulation de la grenouille est : – complète/incomplète : car le sang oxygéné et le sang riche en dioxyde de carbone se mélangent ; – simple/double : car le sang doit passer au minimum deux fois par le cœur pour revenir au même point ; – ouverte/fermée : car le sang est toujours contenu dans des vaisseaux ou le cœur. p. 154 B. Le criquet c. Synthèse La circulation chez le criquet est LACUNAIRE OUVERTE le sang se déverse à certains endroits du corps dans des espaces appelés LACUNES. Cette circulation est SIMPLE : pour revenir en un même point du corps, le sang ne doit passer qu’UNE SEULE FOIS par le cœur. p. 155 VI. RÉPONSE À LA SITUATION-PROBLÈME En fonction des questions posées, les réponses seront bien entendu adaptées. Nous proposons une solution simplifiée : La pression artérielle (ou tension) s’explique par la circulation du sang propulsée par le cœur. Cette circulation est indispensable pour renouveler l’apport des nutriments et d’oxygène à tous nos organes. Le dioxyde de carbone et les autres déchets produits par notre organisme sont aussi embarqués par cette circulation vers les organes excréteurs. FT1 VII. UTILISE TES APPRENTISSAGES Le lombric n’effectue pas de mouvements respiratoires. Les échanges gazeux se font au travers de la peau riche en vaisseaux sanguins. Pour cela, elle doit rester humide en permanence. On parlera de respiration cutanée. 44 CHAPITRE 6 LA REPRODUCTION p. 158 II. LA REPRODUCTION ASEXUÉE A. La paramécie p. 159 Solution à la situation-problème Laurent n’a pas été malade car l’eau qu’il a bue, contenait très peu de paramécies (orage récent). Par contre, Arthur qui a bu la même eau vingt-quatre heures plus tard, a ingéré un très grand nombre de paramécies obtenues par SCISSIPARITÉ dont le rythme de reproduction a été accéléré par les conditions de vie favorables à leur développement (nourriture et température). B. Les bactéries Les bactéries sont importantes parce que : -L es bactéries sont présentes partout, et par scissiparité, peuvent former rapidement d’immenses colonies. - Certaines provoquent des maladies. -D ’autres sont utilisées pour fabriquer des médicaments, des aliments, des substances chimiques ou pour décomposer des polluants. - On en possède de grandes quantités dans notre intestin. p. 160 C. L’hydre L’hydre se reproduit par bourgeonnement Décode le document. Complète le texte ainsi que le titre. L’hydre verte est un cœlentéré très commun dans l’eau des mares. Pendant la belle saison, lorsque la nourriture est abondante (petits crustacés d’eau douce), l’hydre bourgeonne de nouveaux individus. Ceux-ci se détachent lorsqu’ils ont une taille suffisante, et mènent dès lors une vie indépendante. Ils pourront bourgeonner à leur tour. p. 161 D. Une multiplication végétative naturelle : les bulbilles Des plantes vivaces comme les tulipes et les aulx se multiplient car chaque année le bulbe se divise en petits bulbes latéraux : les bulbilles qui le printemps suivant donneront des plants fleuris. C’est une reproduction sans mâle, ni femelle : elle est dite asexuée. E. Une multiplication végétative artificielle : le bouturage Bouturer une plante consiste à prélever un rameau, des feuilles et à planter ce fragment dans un terreau ou un vase (verre) d’eau. Il faut être patient avant qu’apparaissent les racines. Il est très difficile de proposer une synthèse pour cette expérience. En effet, non seulement il existe de nombreuses plantes qui peuvent être bouturées mais en plus, les conditions expérimentales peuvent être très différentes. Cela marche assez rapidement avec du laurier-cerise. 45 p. 163 F. Une autre multiplication végétative : la greffe Étape 1 Fendre longitudinalement le tronc du porte-greffe avec une serpette. Placer cette dernière sur le haut de la tige et taper dessus avec le maillet pour écarter la fente aisément. p. 164 Étape 2 Préparer le greffon : conserver 3 à 4 bourgeons et couper la base, juste sous un bourgeon, en taillant en double biseau triangulaire : la coupe doit avoir une forme de lame de couteau. Insérer dans la fente l’ensemble du biseau de la base du greffon. Retirer la serpette. Étape 3 Les écorces du porte-greffe et du greffon doivent être en contact. Avec le raphia, entourer l’ensemble. Étape 4 Recouvrir de mastic à greffer la fente et les plaies. Pour les greffes réalisées au printemps, les greffons, de 20 cm de long environ doivent être en repos c’est-à-dire sans feuilles apparentes. Il faut donc les prélever en hiver (décembre ou janvier) et les stocker au frais dans une cave ou enterrés aux deux tiers dans du sable humide au pied d’un mur situé au nord. p. 165 III. LA REPRODUCTION SEXUÉE A. Recherche d’un partenaire 1. Le rut ou la saison des amours a. Recherche le vocabulaire de ce texte. Rut : Période d’activité sexuelle des mammifères pendant laquelle les animaux cherchent à s’accoupler. Harem : groupe de femelles qui fréquentent un même mâle. Saillie : accouplement des animaux en vue de la reproduction. p. 166 Accouplement : union sexuelle (copulation, coït). Vagin : partie de l’appareil génital féminin qui constitue l’organe de copulation. Gamètes : cellules reproductrices sexuées. Gestation : état d’une femelle vivipare qui porte son petit. Féconder : transformer un ovule en embryon. Vivipare : se dit d’un animal dont l’œuf se développe complètement à l’intérieur de l’utérus maternel. b. Comportement de ces animaux durant cette période p. 167 FT0 46 − À la saison des amours, on entend le brame du cerf. Les mâles se jaugent de la voix, puis se défient en un véritable duel vocal. En général, le plus faible choisit sagement la retraite. − Pendant ces deux ou trois semaines, ils ne s’alimentent pratiquement plus. − Pendant toute la durée du rut, quand il n’est pas occupé à courtiser ou à poursuivre les biches, le cerf s’affaire pour défendre son harem de la convoitise des rivaux. − Quand toute menace s’estompe autour du harem, le cerf s’accouple. 2. Le dimorphisme sexuel du mâle et de la femelle d’une même espèce Le mâle se distingue facilement à son corps gris, avec le dessous plus clair, un collier blanc, une tête vert foncé et une poitrine brune tandis que la femelle est beaucoup moins colorée et plus discrète. Elle est brunâtre avec des bandes tachetées plus sombres. B. Un cas particulier : l’hermaphrodisme de l’escargot 1. Quelle est la nature des gamètes échangés par deux escargots lors de l’accouplement ? 2. Qu’est-ce qui se passe lors d’un accouplement entre le mâle et une femelle ? 3. Que produit normalement chaque sexe ? 4. Qu’en concluez-vous sur le(s) sexe(s) de l’escargot ? (Quel est donc le sexe de l’escargot ?) 5. Que naît-il des œufs ? 6. Où sont pondus les œufs ? 7. Quels sont les trajets suivis par les ovules et les spermatozoïdes produits par la glande reproductrice ? 8. a) À quel moment se remplit le réservoir ? b) Quel trajet ont suivi les spermatozoïdes qu’il renferme ? 9. Le petit escargot a-t-il bien des parents différents ? Définition : Un individu qui produit à la fois des spermatozoïdes et des ovules est à la fois mâle et femelle. Il est hermaphrodite. p. 168 C. Synthèse - La reproduction sexuée s’exerce entre deux partenaires d’une même espèce : un mâle et une femelle. - Généralement, les partenaires ont des aspects différents. On reconnaît le mâle de la femelle : c’est le dimorphisme sexuel. - Le mâle libère des gamètes mâles appelés spermatozoïdes. - La femelle libère des gamètes femelles appelés ovules. - A lieu ensuite la fécondation des gamètes femelles par des gamètes mâles. - La fécondation se déroule après l’accouplement des partenaires. - Il existe des animaux qui sont successivement mâle et femelle : on dit qu’ils sont hermaphrodites. - Certains animaux sont dits vivipares et d’autres ovipares. p. 169 D. Utilise tes apprentissages Sans en avoir conscience, les femelles de ces oiseaux repèrent certaines caractéristiques morphologiques du mâle qui leur assurent une meilleure progéniture. E. Les végétaux 1. La fougère b. Le cycle de reproduction de la fougère. p. 170 FT4 La reproduction des fougères fait intervenir deux générations qui alternent : une plante à spores (la fougère) et une plante à gamètes (le prothalle). Les feuilles composées des fougères portent le nom de frondes. Certaines de ces frondes portent des sporanges (6) sur la face inférieure qui sont regroupés en amas appelés sores. Ils possèdent un mécanisme qui catapulte les spores à plusieurs mètres. Lorsque la spore se pose sur un endroit favorable (1), elle devient un jeune gamétophyte (2) en forme de cœur : le prothalle. Ce dernier porte à la face intérieure les organes mâle et femelle (3). Cependant l’archégone (organe femelle) et l’anthéridie (organe mâle) arrivent à maturité à des moments différents assurant une fécondation croisée. L’anthéridie libère des cellules ou gamètes mâles (les spermatozoïdes) qui se dirigent vers l’archégone 47 (4) pour y féconder l’oosphère (cellule ou gamète femelle). L’oosphère fécondée devient un nouveau sporophyte (5) qui croît hors de l’archégone parental. Et le cycle peut alors recommencer. 2. La plante à fleurs a. Situation-problème - Quel lien peut-on imaginer entre ces documents ? - Le pépin de la pomme peut-il donner naissance à un pommier ? - La fleur engendre-t-elle la pomme ? b. De la fleur au fruit p. 172 Légende Partie aérienne 1. Bourgeon terminal 2. Fleur 3. Stipule 4. Bourgeon 5. Vrille 6. Nervure 7. Limbe 8. Foliole 9. Tige principale Partie souterraine 10. Racine principale 11. Racine latérale ou secondaire 12. Apex de racine c. La fleur (en coupe) p. 173 d. Légende de la fleur de moutarde des champs Légende 1. Pédoncule floral 2. Réceptacle 3. Sépale 4. Pétale 5. Filet 7. Stigmate 8. Style 9. Ovaire 10. Ovule 11. Carpelle 6. Anthère p. 174 e. Le fruit : résultat de la fécondation de la fleur Légende 1. Reste du stigmate 2. Reste du style 3. Les valves 4. La cloison 5. Les graines 48 p. 175 FT4 p. 175 p. 176 FT0 f. Synthèse : le cycle de la vie des plantes à fleurs Les fleurs renferment les organes sexuels : l’ANTHÈRE (♂) et le PISTIL (♀). Les anthères comportent des ÉTAMINES remplies de grain de POLLEN (gamètes mâles), tandis que le pistil renferme dans son OVAIRE des OOSPHÈRES (gamètes femelles, appelées aussi OVULES). Lorsqu’un grain de pollen germe sur le STIGMATE d’une fleur, il fabrique un tube pollinique qui contient des SPERMATOZOÏDES. Ceux-ci fécondent les oosphères qui se transforment en ZYGOTES (ou ŒUFS). Le fruit résulte du développement de l’ovaire, les graines (pépins, noyau, etc.) qu’il contient proviennent des ovules fécondés. Ces graines peuvent germer pour produire une plante qui portera des fleurs afin que le cycle de vie puisse recommencer. F. Les insectes CRITÈRES PAPILLON CRIQUET Organes mâles Testicules Testicules Organes femelles Ovaires Ovaires Fécondation INTERNE INTERNE Lieu où se développe l’œuf Sur la plante Dans le sol Mues La chenille mue Les larves muent 6 fois Métamorphoses Complète Incomplète Mode de reproduction OVIPARE OVIPARE iv. synthèse générale Nous ne proposons pas de synthèse car il convient avant tout de l’élaborer avec les élèves. Elle sera probablement différente dans chaque classe. p. 177 FT0 V. CLASSEMENT DICHOTOMIQUE 1. Mon mode de reproduction est sexué Mon mode de reproduction est asexué Voir 2 2. J’appartiens au monde végétal Voir 3 J’appartiens au monde animal Voir 8 Voir 4 3. Je suis d’abord une plante à spores puis une plante à gamètes Je suis une plante à gamètes La fougère 4. Je suis un organisme vivipare Le cerf Je suis un organisme ovipare 5. Je construis un nid et je couve mes œufs Je ne couve pas mes œufs 6. Je subis des métamorphoses Je ne subis pas des métamorphoses 7. Les métamorphoses sont complètes Les métamorphoses sont incomplètes 8. Je bourgeonne Je me divise en deux La moutarde des champs Voir 5 Le canard colvert Voir 6 Voir 7 L’escargot Le papillon Le criquet L’hydre La paramécie 49