Programmes et progressions d`activités
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VOLCANS ET SÉISMES Programmes : - Volcans et séismes , les risques pour les sociétés humaines. Objectifs : - Connaître les caractéristiques d’un volcan. - Comprendre le fonctionnement des différentes éruptions volcaniques ( effusif , explosif). - Être capable de localiser quelques volcans connus et connaître quelques faits marquants de l’histoire du volcanisme. I/ Les représentations initiales : Il s’agira tout d’abord d’évaluer les connaissances des enfants sur ces phénomènes qu’ils ont pu découvrir à travers différents reportages ( c’est pas sorcier , infos etc…). Cette première étape peut d’ailleurs survenir après un phénomène d’actualités ou à partir d’articles de presse. Des images d’éruptions volcaniques et des dégâts occasionnés peuvent être distribuées pour une observation par groupe.(Annexe1) Phase individuelle : « Dessine sur ton cahier d’expérience un volcan en expliquant ce que tu sais et en utilisant le vocabulaire que tu connais .Tu pourras également noter les questions que tu te poses sur les volcans ». Phase collective : Les productions seront ensuite présentées à toute la classe et le vocabulaire spécifique connu pourra être écrit au tableau. Des questions complèteront cette phase sur les représentations initiales. Ces questions peuvent être complétées par d’autres provenant des élèves. Questionnaire : - Quelle différence y a-t-il entre un volcan et une montagne ? - Connais-tu le nom de certains volcans ? - D’où vient la lave qui sort des volcans ? - Les volcans ont-ils tous le même type d’éruptions ? - y a-t-il des volcans en France ? Types de réponses possibles : - Les volcans sont des montagnes qui crachent de la lave. - Il y a de la fumée qui sort - Il y a un gros trou en haut du volcan. - De la lave coule le long des volcans et brûle tout sur son passage. Le maître pourra apporter certaines connaissances comme l’étymologie du mot volcan qui vient du dieu du feu romain Vulcanus. La carte des volcans dans le monde sera également distribuée ( Annexe 9) afin de se rendre compte que les volcans sont présents dans le monde entier même si certains sont endormis comme ceux du Massif Central en France. Les plus dangereux se situant autour de l'Océan Pacifique ce que l'on appelle la ceinture de feu. II/ Comment se forment les volcans? Objectifs :- Comprendre la formation des volcans. - Connaître les différentes formes d'un volcan.( en dôme et en cône). Documents : - Annexe 4 C'est pas sorcier « les volcans » et histoire du Paricutin ; La maquette ou le schéma de la structure interne de la terre. A travers la connaissance de ces documents les enfants vont pouvoir appréhender les différentes parties de la terre( noyau , manteau , écorce terrestre) et comprendre que l'écorce terrestre est composée de différentes plaques imbriquées façon puzzle et qui bougent. Cette réalité entraîne des phénomènes de subduction responsables de la formation des volcans. Après avoir détaillé la maquette montrant la structure interne de la Terre les enfants regarderont le document vidéo « c'est pas sorcier » qui explique le phénomène de subduction ainsi que la lecture du document sur la naissance du Paricutin ( Annexe 4). Une expérience peut ensuite être réalisée pour montrer la montée du magma entre deux plaques terrestres. Ce magma sera composé de Ketchup qui pourra également être expulsé à cause de bulles d'air présentes dans le tuyau , ce qui simulera parfaitement la formation d'un volcan. Les enfants se rendent alors compte que le ketchup n'est pas la meilleure matière pour simuler la formation d'un volcan car elle ne se solidifie pas au contraire de la lave. Ils pourront alors proposer l'utilisation de la bougie qui va passer sous l'action de la chaleur à l'état liquide puis redevenir solide en quelques secondes. On pourra réaliser un volcan en réalisant plusieurs couches successives qui se solidifieront rapidement. Il serait intéressant de montrer des morceaux de lave afin que les enfants se rendent compte de leur caractère solide. Densité du magma par rapport aux roches qui l'entourent Voici 2 expériences que l'on peut proposer aux enfants afin de comprendre la remontée du magma due en partie à sa faible densité par rapport aux roches qui l'entourent. Cela expliquera alors cette remontée dans les phénomènes de subduction ou d'écartement de plaques. Expérience 1: Matériel : bac transparent avec eau froide , tube avec bouchon percé , colorant rouge, eau très chaude. Le liquide coloré rouge remonte à la surface car l'eau chaude est moins dense que l'eau froide. On fera alors le parallèle avec le magma qui est moins dense que les roches ce qui fait qu'il peut remonter plus facilement. Expérience 2 : Cette expérience va prouver que inversement l'eau froide ne remonte pas dans l'eau chaude. Matériel : 2 petites bouteilles , eau chaude , colorant rouge. L'eau se colore petit à petit en rouge car l'eau chaude remonte dans l'eau froide Eau chaude Eau froide Eau chaude L'eau froide ne remonte pas dans l'eau chaude car elle est plus dense. L'eau chaude ne se colore pas Eau froide III/ Qu’est-ce qu’une éruption volcanique ? Quelles sont les différents types d’éruptions volcaniques ? Objectifs : - Comprendre le fonctionnement d’une éruption volcanique. - Savoir dissocier éruption effusive et éruption explosive. Matériel : - Documents vidéos ( c’est pas sorcier , le risque volcanique CNDP). Annexes 1,2,3,5,6,7 expliquant les deux phénomènes. Phase collective : A partir du document vidéo on pourra établir un questionnaire guidé afin de dégager ces deux types d’éruption. Questionnaire possible : - Qu’est ce qui s’échappe d’un volcan en éruption ? - Expliquez la différence entre les deux types d’éruptions volcaniques. - Quels sont les dangers pour les populations habitant à proximité du volcan ? - Peut-on prévoir les éruptions volcaniques ? Phase individuelle : Les enfants disposent des différentes annexes dans laquelle est expliquée l’éruption volcanique de différents volcans. Ils devront dégager alors dans leur cahier d’expériences les similitudes et différences entre ces éruptions. Phase collective : Synthétiser au tableau ce qui caractérise une éruption effusive et une éruption explosive. Ce tableau peut servir de trace écrite dans le cahier d’expériences. Résumé : Une éruption volcanique survient avec la montée du magma vers la surface du volcan ( cratère ou parois). Il est poussé par les gaz qu’il contient. Il peut alors se produire une éruption explosive ou effusive. Dans un cas ( éruption effusive) la lave s'écoule le long des flancs du volcan , dans l'autre cas ( éruption explosive) il y a projection de cendres et de roches. Eruption effusive - Le magma remonte tranquillement, l’éruption est calme. Eruption explosive - Le magma a du mal à remonter, l’éruption est violente. - La lave est fluide. - La lave est visqueuse . - Projections de blocs ou pâteux. - Apparition de nuées ardentes qui - La lave s’échappe par une ou se déplacent à grande vitesse plusieurs cheminées et s’écoule le 500 km/h. long des flancs du volcan. IV/ Expériences sur les deux éruptions Objectifs : - Élaborer une démarche expérimentale afin d’expliquer les 2 types d’éruptions. - Suivre un protocole expérimental. Matériel : - Matériel de fabrication pour réaliser 2 maquettes de volcans ( structure fil de fer , papier mâché , planche bois …) Matériel pour fabriquer la lave ( en fonction des propositions des élèves). - - Boîtes de pellicules Phase par groupes : Après avoir réalisé les maquettes des volcans , chaque groupe va devoir imaginer et dessiner deux expériences mettant en évidence le fonctionnement d’une éruption volcanique effusive et une explosive. Les propositions les plus intéressantes seront ensuite relevées au tableau. Plusieurs types de lave pourront être expérimentés. Les enfants ne pourront pas imaginer l’expérience avec le bicarbonate de soude mais ils pourront réfléchir à une mise en évidence des caractéristiques des 2 éruptions ( projections de cendres en nuée ardente explosion ballon , appuyer sur un récipient plastique ...). Avant de réaliser les expériences sur les maquettes , on réalisera devant le groupe classe 2 expériences montrant 2 magmas différents : un liquide et l'autre visqueux et leur comportement avec les gaz présents dans la chambre magmatique. Types d’expériences possibles : Eau + Cachet effervescent Ketchup Eruption effusive Pour simuler la lave , du ketchup fera l’affaire. Lorsque l'on place le bouchon après avoir mis le cachet effervescent le dégagement de gaz provoque une pression qui va pousser le ketchup. L'éruption se fait lentement , le magma liquide s'écoule tout doucement. Éruption explosive On peut reprendre l'expérience précédente en ajoutant de la purée au ketchup afin d'avoir un magma beaucoup plus visqueux qui aura du mal à couler ce qui va provoquer un dôme . De plus si la puissance du gaz est suffisante de la purée sera éjectée violemment. Purée+Ketchup Vinaigre + bicarbonate de sodium Dans le cas d'une éruption explosive le magma est plus épais , il a donc plus de mal à s'écouler. Les gaz s'accumulent et le magma est , dans le meilleur des cas, expulsé. Parfois il forme des bouchons qui bloquent les gaz cherchant à s'échapper , ce qui provoque une immense pression provoquant ainsi une explosion puissante et une nuée ardente. Expériences à réaliser en groupe avant le travail sur la maquette: Éruption effusive : 50 ml d'eau tiède + 50 g de bicarbonate de soude 3 gouttes de colorant rouge puis 30 ml de détergent à vaisselle Bien mélanger Verser le mélange à l'aide de l'entonnoir dans le volcan ( bouteille de 250 à 300 ml). Verser dans le mélange 100 ml de vinaigre dans le cratère. Explications : Le vinaigre réagit avec le bicarbonate de soude pour former du gaz carbonique. Lorsque le gaz occupe tout l'espace disponible dans la bouteille , la pression augmente et le gaz entraîne le liquide coloré hors de la bouteille. Éruption explosive: Verser le vinaigre jusqu'à la moitié du tube. Placer le bicarbonate de sodium dans du papier toilettes puis posé le papier délicatement dans le tube. Fermer le tube d'aspirine puis secouer , poser rapidement le tube sur le sol et s'éloigner. Cette expérience permet de montrer la force du gaz lorsque celui-ci est bloqué par quelque chose ( ici le bouchon alors que dans le cas d'une éruption explosive il s'agit du magma visqueux). Pour l'éruption explosive on pourra également faire exploser un ballon rempli de cendres dans lequel on injectera de l'air à l'aide d'une pompe. Autre type d'expérience possible: Montrer le fonctionnement d'une montée de lave à partir de la chambre magmatique à l'aide d'une seringue. Cône volcanique Lave Magma Cheminée Réservoir Magmatique La seringue joue le rôle de la chambre magmatique alors que le tuyau met en évidence la cheminée. Coupe d'un volcan: Les séismes Objectif : - Comprendre le fonctionnement d'un séisme et le tremblement de Terre qui en résulte. - Appréhender les dangers pour l'homme de cette manifestation de la Terre. Phase individuelle : Dessine et explique comment se déroule un tremblement de terre et les dégâts occasionnés sur les structures humaines. Phase collective : Après avoir visionné plusieurs documents écrits et audiovisuels il s'agira de dégager les caractéristiques d'un séisme et les conséquences sur la vie des hommes ( tremblement de Terre , tsunami...). Documents possibles : - Les séismes de E=M6 - C'est pas sorcier volcans , séismes et tout le tremblement. - Documents d'actualité comme le tremblement de terre en Afghanistan. Une carte du monde présentera la localisation des principaux lieux sismiques ( San francisco , Japon , Arménie etc ...). Quelles sont les manifestations d'un séisme? La terre tremble pendant un temps plus ou moins long et ceci plusieurs fois pendant des jours. Le tremblement peut être plus ou moins fort. Quelles sont les conséquences pour l'homme ? Destructions d'infrastructures et d'habitations , risque de tsunami si le séisme est localisé en mer. Types d'expériences possibles : Il sera intéressant de laisser les enfants réfléchir sur une expérience modélisant l'affrontement des plaques terrestres. Sinon on pourra leur proposer de placer deux plaques de polystyrène sur l'eau ( l'eau représentant le magma) , si les deux plaques s'affrontent on obtient un séisme et parfois la formation d'un volcan, si elles s'écartent il y a une montée du magma entraînant la naissance d'un volcan. En ce qui concerne les conséquences d'un séisme , les expériences seront plus faciles à trouver par les enfants. Il suffira de détruire des structures ( empilement de sucres , de légos , de cartons etc...) par le biais de la vibration d'un socle ( table , plaque en bois). Cette vibration sera la conséquence d'une force exercée par l'enfant sur le socle ( choc brutal en frappant à l'aide d'un marteau ). II/ L'intensité d'un séisme Objectifs: - Comprendre le fonctionnement de l'activité sismique. - Connaître la notion d'épicentre et d'échelle de Richter. DÉFI : « Vous devez trouver une expérience montrant le fonctionnement d'un tremblement de Terre avec le matériel dont vous disposez ». Matériel : Bassine avec eau , verre avec eau colorée , pipettes et seringues. Expérience : La gouttelette d'eau colorée tombe dans l'eau de la bassine et on observe la propagation de la vague induite. L'intensité de l'onde est la plus forte à l'épicentre ( point de rupture de la confrontation des plaques), la vague de déplace dans la bassine en perdant de son intensité . On expliquera alors que ce que l'on constate dans l'eau se passe de la même façon sur Terre , la force du tremblement de Terre est maximale à l'épicentre et les dégâts seront majeurs , alors que plus on s'éloigne de l'épicentre plus l'intensité décroît et donc plus les dégâts sont faibles. Cela permettra également d'expliquer la propagation d'un tsunami , de nombreux documents flashs sont visibles sur Internet afin de comprendre soit les phénomènes de subduction , soit la propagation d'une onde sismique. Il est possible également de réaliser la maquette d'un sismographe pour montrer comment on obtient un sismogramme en appliquant un choc brutal sur le support.
