Domaine des principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique : Le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre - séance n°1 C3 Objectif général : le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre • Qu'est-ce qu'un volcan ? Objectif spécifique de la séance : • définir ce qu'est un volcan Objectifs notionnels : • connaître : - vocabulaire spécifique: lave,éruption, coulées, cheminée, cratère, magma, réservoir de magma ou chambre magmatique. * Comprendre : - les caractéristiques des volcans Objectifs comportementaux : • L'élève doit être capable de : - recenser les infos.(extraire les infos d'un fait observé) - organiser les infos pour les utiliser. - se poser des questions utiles, précises et cohérentes à sa recherche. - formuler une hypothèse - expliquer oralement et /ou par écrit ce qu’il a appris et compris. ************************************************************************************ Organisation : tantôt par groupe , tantôt en classe entière, tantôt en individuel Matériel : cahier d’expérience, Phase 1 : collecte des représentations individuel 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 2 : Mise en commun groupe classe Les productions seront ensuite présentées à toute la classe et le vocabulaire spécifique connu pourra être écrit au tableau. Liste possible de questions - 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 ? Etablir un schéma de la structure d’un volcan avec toutes les parties communes aux élèves . Ce schéma sera complété au fur et à mesure de l’avancée des connaissances Certaines questions verront des réponses au fur et à mesure de l’avancée des séances question sur cahier : pour toi, qu’est-ce qu’un volcan ? Discussion collective pour faire un tour d’horizon des réponses possibles, certaines seront dès à présent invalider par les élèves eux-mêmes après justifications, d’autres le seront plus tard (invalidées ou confirmées). Séance 1: Séance 2 : Séance 3 : Séance 4 : Qu'est ce qu'un volcan ? Qu'est ce qu'une éruption volcanique ? Mécanisme d'une éruption : Localisation du volcanisme Expérimentation Séance 5 : Séance 6 : Séance 7 : Séance 8 : Prévention Domaine des principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique : Le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre - séance n°2 C3 Objectif général : le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre • Qu'est-ce qu’une éruption volcanique ? Objectif spécifique de la séance : • définir ce qu'est une éruption volcanique Objectifs notionnels : • connaître : - vocabulaire spécifique: éruption effusive, éruption explosive, lave fluide ou visqueuse, projections solides, gaz, pierre ponce, basalte , bombes volcaniques, nuées ardentes *Comprendre : - les origines et les caractéristiques des deux types d’éruptions volcaniques Objectifs comportementaux : • L'élève doit être capable de : - recenser les infos.(extraire les infos d'un fait observé), prendre des notes - organiser les infos pour les utiliser. - se poser des questions utiles, précises et cohérentes à sa recherche. - formuler une hypothèse - expliquer oralement et /ou par écrit ce qu’il a appris et compris en utilisant le lexique spécifique. ************************************************************************************ Organisation : tantôt par groupe , tantôt en classe entière, tantôt en individuel Matériel : cahier d’expérience, textes, vidéos, roches volcaniques Phase 1 : phase de recherche par 2 sur le cahier d'expérience Cette phase se fait en 2 temps : Dans la salle informatique avec l’ordi relié à la TV →Un temps à l’aide des vidéos sur dailymotion des différents volcans (El Chichon, mont saint Helens montagne Pelée explosifs , Etna, Kilauea, Piton de la Fournaise, effusifs Les élèves essaient de caractériser les types d’éruption • combien de différentes, • leurs caractéristiques : pour cela , observer ce qui s’échappe du volcan , comment cela s’échappe, cela a quelle couleur, quelle consistance….. →puis un 2ème temps à l’aide des textes portant sur ces volcans afin d’affiner ou de corriger leurs résultats. Les élèves doivent me présenter leurs réflexions de façon claire et concise (tableau ou autre) Phase 2 : phase de mise en commun groupe classe Reprise des différents résultats et établissement des 2 types d’explosions avec leurs caractéristiques propres A noter que c’est moi qui donnerai le vocabulaire explosif (quoiqu’on peut le faire trouver) et effusif Eruption effusive Eruption explosive - Le magma remonte tranquillement, - Le magma a du mal à remonter, l’éruption est calme. l’éruption est violente. - La lave est fluide souvent rouge - La lave est visqueuse souvent grise - 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. Phase 3 : phase de mise en commun En arriver à Définition d’une éruption volcanique groupe classe puis individuel sur le cahier d'expérience Emission de lave à l'air libre, selon 2 types d’éruption différentes : Eruption effusive Eruption explosive - Le magma remonte tranquillement, - Le magma a du mal à remonter, l’éruption est calme. l’éruption est violente. - La lave est fluide souvent rouge - La lave est visqueuse souvent grise - 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. Si des légendes doivent être ajoutées à notre schéma de volcan (1° séance) , le faire ! Séance 1: Séance 2 : Séance 3 : Séance 4 : Qu'est ce qu'un volcan ? Qu'est ce qu'une éruption volcanique ? Mécanisme d'une éruption : Localisation du volcanisme Expérimentation Séance 5 : Prévention Séance 6 : Séance 7 : Séance 8 : Domaine des principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique : Le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre - séance n°3 C3 Objectif général : Le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre • Mécanisme d’une éruption volcanique ? Objectif spécifique de la séance : • définir le mécanisme d’ une éruption volcanique (pourquoi ?) Objectifs notionnels : • connaître : - vocabulaire spécifique: chambre magmatique, pression, montée, expulsion, *Comprendre : - les mécanismes des deux types d’éruptions volcaniques liés à la qualité de la lave, -rôle des gaz dans la montée du magma. Objectifs comportementaux : • L'élève doit être capable de : - recenser les infos.(extraire les infos d'un fait observé), prendre des notes - organiser les infos pour les utiliser. - se poser des questions utiles, précises et cohérentes à sa recherche. - formuler une hypothèse - expliquer oralement et /ou par écrit ce qu’il a appris et compris en utilisant le lexique spécifique. ************************************************************************************ Organisation : tantôt par groupe , tantôt en classe entière, tantôt en individuel Matériel : cahier d’expérience, bougies de 2 couleurs différentes (rouge et blanche), montages en U, pâte à pain, vinaigre, pipette, bicarbonate de sodium, bac transparent, eau froide et chaude, petit tube avec bouchon percé, colorant alimentaire rouge Phase 1 : phase de rappel groupe classe Cette phase sert à rappeler les différentes notions vues jusqu’à maintenant Volcan = structure par où s’échappe de la lave plus ou moins fluide Ce qui implique des types d’éruptions différentes Phase 2 : phase de recherche par 2 Les élèves doivent répondre aux questions suivantes sur leur cahier d’expériences Pourquoi y a-t-il des éruptions volcaniques ? Comment cela fonctionne –t-il ? (mécanisme) Ils peuvent proposer des expériences pour valider leurs hypothèses Apport Les mineurs côtoient quotidiennement le phénomène d’élévation de la température qui dès le XVIIIe siècle influera sur les hypothèses d’un globe au cœur en fusion. Dit autrement, tous les mineurs vous l’affirmeront, plus on descend au fond de la mine plus il fait chaud, que l’on soit en hiver comme en été. La température de la terre augmente avec la profondeur, quand on descend vers le centre de la Terre. Phase 3 : phase de mise en commun groupe classe Reprise des différents résultats , discussion sur chacun pour valider ou invalider les hypothèses Phase 4 : phase d’expérimentation groupe classe Le élèves ne pouvant proposer ces expériences, je les leur montre . A) Mise en évidence de la remontée du magma dans les roches environnantes Densité du magma par rapport aux roches qui l'entourent Voici 1 expérience 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. 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. B) Mise en évidence du rôle des gaz dans une éruption En effet, si le magma remonte en surface , c’est dû à sa densité plus faible que les roches environnantes mais cette remontée dans les failles se fait aussi grâce à l’action des gaz (issus de la transformation des magmas qui « dégazent ») D’où l’expérience suivante montrant cette action de dégazage Utilisation d’une bouteille d’eau gazeuse en l’ouvrant doucement, on voit la montée de gaz due à la baisse de la pression pouvant aller jusqu’à la montée de liquide parfois Ne pas oublier de faire la même chose avec de l’eau plate pour comparaison. C) Mise en évidence du mécanisme des 2 types d’éruptions Utilisation des montages en U Préparer 50 g de farine avec 8 cl d’eau + un peu de colorant alimentaire rouge. Faire qualifier cette « pâte » par les élèves (fluide) Avec ce mélange, remplir tube en U. Du côté planche, mettre 1 cuillère à café de bicarbonate de sodium plus une pipette de vinaigre blanc et reboucher. On voit alors la pâte à pain fluide remonter petit à petit et s’écouler lentement côté « vide » le long du tube en U A partir du reste du premier mélange, ajouter 20 g de farine. Faire qualifier cette « pâte » par les élèves (très visqueuse) Mettre dans le 2ème tube en U Du côté planche, mettre 3 cuillères à café de bicarbonate de sodium plus 3 pipettes de vinaigre blanc et reboucher. On voit alors la pâte à pain très visqueuse remonter petit à petit , former une « bulle » en haut du tube, bulle qui va ensuite exploser. Donc destruction partielle de l’intégrité du volcan D) Mise en évidence d’une éruption volcanique Dans un plat en verre allant sur plaque électrique, mettre environ 2 cm de ketchup puis recouvrir d’une purée réalisée avec flocons et eau assez liquide sur quelques cm d’épaisseur et faire chauffer doucement. De la vapeur va commencer à apparaître notamment au niveau des bords avec une montée de ketchup (aléatoire) jusqu’à la surface et avec des projections de ketchup sur la purée. E) Mise en évidence de la formation des pentes du volcan Un volcan (aspect physique visible) se forme avec les produits provenant des différentes éruptions On peut facilement montrer à l’aide de coulées de cire de bougie répétées la formation des pentes du volcan par superposition des différentes couches de lave Avec ces 5 expériences, on a le mécanisme complet d’une éruption volcanique qui se fait en 4 étapes : *remplissage de la chambre magmatique *mise sous pression *montée et expulsion du magma par cratère principal ou autre sur flanc *recouvrement de la surface terrestre et refroidissement on peut alors leur proposer le « puzzle » textes images. phase 5 : conclusion groupe classe Une éruption volcanique survient avec la montée du magma vers la surface du volcan ( au niveau du cratère ou des parois). Il est poussé par les gaz qu’il contient. Si le magma est fluide, on alors une lave à la sortie du volcan qui s’écoulera le long de ses flancs , on parle alors d’éruption effusive ou rouge (couleur dominante de la lave) . A l’inverse, si le magma est visqueux, alors la lave aura du mal à sortir du volcan, il y aura explosion, projection de cendres et de roches qui peuvent monter très haut en altitude et causer un refroidissement momentané de la planète, car elles bloquent les rayons du soleil. On parle dans ce cas d’éruption explosive ou grise (couleur dominante due aux cendres), les plus dangereuses pour les populations Le trajet du magma est le suivant : Formation du magma en profondeur plus ou moins visqueux et contenant du gaz en quantité variable. Remontée du magma par des failles jusqu’à ce qu’il se concentre et stagne au niveau de la chambre magmatique Puis par dégazage , mise sous pression entraînant la remontée et l’expulsion du magma qui une fois à l’extérieur porte le nom de lave . Une éruption volcanique survient avec la montée du magma vers la surface du volcan ( au niveau du cratère ou des parois). Il est poussé par les gaz qu’il contient. Si le magma est fluide, on alors une lave à la sortie du volcan qui s’écoulera le long de ses flancs , on parle alors d’éruption effusive ou rouge (couleur dominante de la lave) . A l’inverse, si le magma est visqueux, alors la lave aura du mal à sortir du volcan, il y aura explosion, projection de cendres et de roches qui peuvent monter très haut en altitude et causer un refroidissement momentané de la planète, car elles bloquent les rayons du soleil. On parle dans ce cas d’éruption explosive ou grise (couleur dominante due aux cendres), les plus dangereuses pour les populations. Le trajet du magma est le suivant : Formation du magma en profondeur plus ou moins visqueux et contenant du gaz en quantité variable. Remontée du magma par des failles jusqu’à ce qu’il se concentre et stagne au niveau de la chambre magmatique Puis par dégazage , mise sous pression entraînant la remontée et l’expulsion du magma qui une fois à l’extérieur porte le nom de lave . Séance 1: Séance 2 : Séance 3 : Séance 4 : Qu'est ce qu'un volcan ? Qu'est ce qu'une éruption volcanique ? Mécanisme d'une éruption : Localisation du volcanisme Expérimentation Séance 5 : Prévention Séance 6 : Séance 7 : Séance 8 : Domaine des principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique : Le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre - séance n°4 C3 Objectif général : Le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre • Localisation, répartition des volcans Objectif spécifique de la séance : • définir la localisation des volcans Objectifs notionnels : • connaître : vocabulaire spécifique: plaque , tectonique, dorsale , volcans sous-marins et terrestres, écartement, collision – *Comprendre : – rôle de la tectonique des plaques – similitude entre localisation des volcans, des séismes et zones de contact des plaques Objectifs comportementaux : • L'élève doit être capable de : - recenser les infos.(extraire les infos d'un fait observé), prendre des notes - organiser les infos pour les utiliser. - se poser des questions utiles, précises et cohérentes à sa recherche. - formuler une hypothèse - expliquer oralement et /ou par écrit ce qu’il a appris et compris en utilisant le lexique spécifique. ************************************************************************************ Organisation : tantôt par groupe , tantôt en classe entière, tantôt en individuel Matériel : cahier d’expérience, cartes pour élèves et plus grandes pour affichage, calque pour les élèves et pour l'affichage Phase 1 : phase de recherche par 2 Les élèves répondent aux questions de la fiche élève sur les différentes localisations volcans, plaques… sur le cahier d’expériences Au tableau 2 questions supplémentaires auxquelles ils devront répondre après leur travail sur la fiche élève * comment expliquer l’emplacement des volcans ? (faire un parallèle avec séismes) *où se situent les zones à risques ? ( pour volcanisme mais aussi séisme) Phase 2 : phase de mise en commun groupe classe Reprise des différentes réponses Discussion pour valider ou invalider. → localisation volcans et séismes liée à la limite des plaques qui se déplacent la majorité des volcans sous-marins se situent dans les zones d’écartement de plaques alors que les volcans terrestres sont plutôt sur les zones de collision de plaques Bien montrer la ceinture du Pacifique Les zones à risque sont donc surtout les zones de collision car il y a de nombreuses populations. Phase 3 : phase de recherche par 2 Sur votre cahier d'expériences, vous allez répondre à la question suivante : pourquoi les plaques de la croûte terrestre se déplacent-elles ?(rappel si nécessaire des notions vues l’an dernier avec cours sur les séismes) Phase 4 : phase de mise en commun groupe classe Reprise des différents résultats pour valider ou non les réponses puis au tableau en grand , schéma de la structure interne de la Terre Rappel de l’expérience avec l’eau chaude et bouts de carotte montrant mouvements de convection dus à la chaleur…. Phase 5 : phase de conclusion groupe classe Les élèves rappellent donc où se situent les volcans sur la terre et pourquoi : élaboration collective d’une trace écrite qui devra contenir les notions suivantes : La croûte terrestre est constituée de plaques se déplaçant les unes par rapport aux autres correspondant à des zones « calmes » par contre à leurs limites , on trouve des zones à risques notamment sur les continents car les populations y habitent. Ce sont dans ces zones que l’on trouve les volcans . Séance 1: Séance 2 : Séance 3 : Séance 4 : Qu'est ce qu'un volcan ? Qu'est ce qu'une éruption volcanique ? Mécanisme d'une éruption : Localisation du volcanisme Expérimentation Séance 5 : Prévention Séance 6 : Séance 7 : Séance 8 : Domaine des principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique : Le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre - séance n°5 C3 Objectif général : Le ciel et la Terre: manifestation de l'activité de la Terre • Prévention, prévision Objectif spécifique de la séance : • prévention face à une éruption volcanique Objectifs notionnels : • connaître : - vocabulaire spécifique: prévision, prévention *Comprendre : - rôle de l’étude d’un volcan dans la prévision des éruptions volcaniques - rôle des différentes composantes scientifiques comme géophysique, chimie…pour prévenir une éruption - qu’une fois une éruption en cours, on ne peut que suivre des consignes de sécurité prédéfinies et devant être connues par tous. Objectifs comportementaux : • L'élève doit être capable de : - recenser les infos.(extraire les infos d'un fait observé), prendre des notes - organiser les infos pour les utiliser. - se poser des questions utiles, précises et cohérentes à sa recherche. - formuler une hypothèse - expliquer oralement et /ou par écrit ce qu’il a appris et compris en utilisant le lexique spécifique. ************************************************************************************ Organisation : tantôt par groupe , tantôt en classe entière, tantôt en individuel Matériel : cahier d’expérience, Phase 1 : phase de recherche par 2 Les élèves lisent le document et répondent aux questions de la fiche élève sur cahier d’expérience. Phase 2 : phase de discussion collective A partir des documents, de l’expérience de C…….. qui a vécu sur une île sujette aux éruptions volcaniques, une discussion s’installe pour définir comment prévoir une éruption volcanique et que faire en cas d’éruption. (La dernière plaquette est celle donnée aux élèves dans les écoles – fournie par C…-) Séance 1: Séance 2 : Séance 3 : Séance 4 : Qu'est ce qu'un volcan ? Qu'est ce qu'une éruption volcanique ? Mécanisme d'une éruption : Localisation du volcanisme Expérimentation Séance 5 : Prévention Séance 6 : Séance 7 : Séance 8 :