IUFM St Brieuc L'enseignement des sciences à l'école primaire 17/04/2017 Le ciel et la Terre 1 Lumière et ombres : le jour et la nuit, les phases de la Lune, les éclipses. Liste du matériel nécessaire pour 28 enfants travaillant par groupes de 2 ou 4: 7 lampes de poche avec verre translucide (un rectangle de papier calque est inséré dans le réflecteur) ; 7 supports de lampe 3,5V ; 7 lampes ; 14 fils ; une boite de punaises ordinaires (7mm de longueur) punaises à tête plastique (10mm de longueur) ; boules de bois 10mm ; clous L21mm ; pointes L42mm ; disques carton avec points cardinaux boules papier 30mm ; balles de ping pong percées ; blocs de polystyrène ; axes en bois L125mm Boules polystyrène 100mm représentant la Terre Un morceau de blu-tag ou patafix Page 1 sur 4 840908297 IUFM St Brieuc L'enseignement des sciences à l'école primaire 17/04/2017 Démarche pédagogique possible. Cycle III Proposer les disques gradués que l’on peut enfiler sur la punaise. 1ère séance : l’ombre de la punaise Au programme du cycle 3, figure le mouvement apparent du Soleil. Pourquoi l’ombre d’un piquet vertical change-telle dans la journée ? Après avoir fait l’expérience réelle dehors la veille à plusieurs moments de la journée, on demande aux enfants de faire des expériences dans la classe pour l’expliquer. Le Soleil est assimilé, dans une première approche au petit filament de l’ampoule de la lampe de poche ouverte. - enfiler une punaise au dos d’une feuille blanche ; - placer la lampe de poche ouverte et vers le bas à 4cm de la punaise. 2ème séance : prévoir l’ombre (ou montre moi ton ombre et je te dirai d’où tu viens) Reprendre l’expérience précédente et demander un schéma vu de côté en respectant les dimensions réelles (punaise de 7mm, lampe à 40mm de la punaise et à 26mm de hauteur, longueur de l’ombre reportée) Les enfants doivent constater que le filament, l’extrémité de la punaise et de l’ombre sont alignés). 2,6cm Les enfants doivent alors faire des marques sur leurs feuilles et écrire sur le cahier d’expériences des observations pertinentes en ce qui concerne l’ombre de la punaise portée sur la feuille : - sa forme ; - sa longueur ; - son orientation. Des propositions diverses vont apparaître. Il faudra les valider ou les réfuter éventuellement en refaisant l’expérience. On peut présenter dans cette première séance tout le matériel de la mallette ou l’introduire progressivement. Pour définir l’orientation, il est souhaitable de reprendre le travail mené dans les classes précédentes sur la boussole et les points cardinaux . Page 2 sur 4 punaise 0,7cm 4,0cm ombre « La lumière émise par la lampe va tout droit » Dans le sens inverse, on décide de tracer une ombre de la punaise et de retrouver l’emplacement de la lampe. C’est ici l’expérience elle même qui corrige l’exercice. Selon le niveau de la classe, on peut demander quelques mesures. Terminer la séance en demandant aux élèves de reproduire le mouvement apparent du Soleil : Le Soleil se lève vers l’est ( l’ombre est très grande) Il passe au méridien du lieu à midi solaire (sud) et l’ombre est la plus courte. Il se couche vers l’ouest (ombre très grande) 840908297 IUFM St Brieuc L'enseignement des sciences à l'école primaire 3ème séance : le gnomon Il s’agit de faire des mesures de direction et de longueur d’ombre pour un baton vertical (gnomon) planté dans la cour de l’école. - mesures sur une journée ; - mesures à différents moments de l’année scolaire. On peut aussi utiliser un globe transparent sur lequel on marque au feutre pour transparents de rétroprojecteur les positions du Soleil au cours d’une journée. 4ème séance : Le jour et la nuit Pourquoi fait-il jour à St Brieuc et encore nuit à New-York ? Que se passera –t-il ce soir ? Les élèves utilisent le globe terrestre en polystyrène avec la lampe refermée pour éclairer uniformément le globe. 17/04/2017 l’hémisphère Nord, dans le sens contraire des aiguilles d’une montre. S’il reste du temps, on peut reprendre la punaise à l’envers et collée sur le globe par un morceau de Blu – tag avec le disque des points cardinaux. Ouvrir le boîtier de la lampe et observer le déplacement de l’ombre lorsque la Terre effectue son mouvement de rotation. Le mouvement de l’ombre du baton vertical peut donc s’expliquer de deux façons : - Le Soleil tourne autour de la Terre en 24h - la Terre tourne sur elle – même en 24h. D’autres faits expérimentaux (pendule de Foucault en 1851) ont prouvé que c’est la Terre qui tourne sur elle-même. Les punaises de couleur sont utilisées. Necéssité d’un axe de rotation Nord-Sud. Le maitre peut montrer l’équivalent avec un projecteur de diapositives sur lequel il aura pris soin de limiter le faisceau par une diapositive trou de 12mm. Les élèves doivent alors trouver le sens de rotation de la Terre sur elle - même en manipulant le matériel : vue de dessus dans Page 3 sur 4 840908297 IUFM St Brieuc L'enseignement des sciences à l'école primaire 17/04/2017 5ème séance : Les saisons Comment interpréter les faits suivants : - En hiver, la durée du jour est plus courte que celle de la nuit ; - En hiver, le Soleil se lève au Sud Est et se couche au Sud Ouest - En été, le jour est plus long que la nuit ; - En été, le Soleil se lève au Nord Est et se couche au Nord Ouest. - L’été dans l’hémisphère Nord correspond à l’hiver dans l’hémisphère Sud et inversement. Par approches successives, les élèves doivent trouver qu’il faut incliner l’axe de rotation de la Terre pour vérifier l’inégalité du jour et de la nuit. Dans son mouvement autour du Soleil, l’axe de rotation garde une direction constante. Ceci explique l’alternance des saisons. Eclipse de Lune : La Lune passe dans l’ombre de la Terre 7ème séance et plus : La Lune et ses phases Remarque : avec la lampe de poche fermée, les enfants peuvent penser que le Soleil n’émet la lumière que dans une direction. On présentera alors le modèle plus juste de la balle de ping pong éclairée Il faut utiliser un projecteur de diapositives sur une boule blanche pour visualiser les phases de la Lune (quartiers, pleine Lune, nouvelle Lune, gibbeuse, croissant) 6ème séance : Le phénomène des éclipses Prolongement : visite du planétarium, cité des sciences, etc Eclipse de Soleil : pour interpréter les zones d’ombre et de pénombre, il faut considérer le Soleil comme une source étendue de lumière. Page 4 sur 4 840908297