mallette IUFM

IUFM St Brieuc L'enseignement des sciences à l'école primaire 17/04/2017
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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

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Démarche pédagogique possible.
Cycle III
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-t-
elle 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.
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 .
Proposer les disques gradués que l’on peut
enfiler sur 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).
« 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)
4,0cm
ombre
punaise
0,7cm
2,6cm

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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.
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
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.

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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.
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
6ème séance : Le phénomène des
éclipses
Eclipse de Soleil : pour interpréter les zones
d’ombre et de pénombre, il faut considérer le
Soleil comme une source étendue de lumière.
Eclipse de Lune : La Lune passe dans l’ombre de
la Terre
7ème séance et plus : La Lune et ses
phases
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)
Prolongement :
visite du planétarium, cité des sciences, etc