Jour/Nuit

Séance 1 : Qu’est-ce qu’un jour ? Qu’est-ce
qu’une journée ?
durée
60 minutes, puis plusieurs moments dans la journée, et la
journée du lendemain
Matériel :
1 craie + 1 mètre.
Objectifs :
conditions
météo :
- Distinguer le jour de la journée.
- Connaître la course du Soleil dans le ciel au cours d’une journée.
- Connaître la définition astronomique du jour.
Temps ensoleillé (suffisamment pour avoir des ombres).
Question initiale
Le maître engage une discussion collective autour des mots « jour » et « journée », l’objectif
étant de les distinguer. On met en commun les différents avis.
– la journée est la période pendant laquelle « il fait jour », c’est-à-dire pendant laquelle le Soleil
reste au-dessus de l’horizon ;
– le jour est une période de 24 heures.
Le maître demande à la classe : Comment faire pour savoir qu’il s’est écoulé un jour, si on
n’a pas de montre ? Les élèves travaillent en binôme et formulent des hypothèses.
Mise en commun
Le maître écrit les réponses au tableau.
Réponses attendues : – quand le Soleil revient à la même place dans le ciel ;
– quand le Soleil se lève à nouveau (ou se couche à nouveau) ;
– quand l’ombre d’un bâton a fait un tour complet…
On oriente la solution vers l’observation de l’ombre d’un enfant, pour repérer la place du soleil
dans le ciel à une heure donnée.
Recherche (expérimentation)
Les élèves, répartis en petits groupes de trois, relèvent à plusieurs moments de la journée la
taille et la position de l’ombre de l’un d’entre eux (9h, 11h30, 13h30, 15h30)
L’ombre est tracée à la craie sur le sol et mesurée de la tête aux pieds.
Les enfants dont on mesure l’ombre se tiennent dos au Soleil. Ils se placent au même endroit à
chaque fois, pour ne faire varier qu’un seul paramètre entre les différentes observations. Pour
chaque mesure, les élèves notent sur un tableau collectif la taille de l’ombre et l’heure.
Une fois la première mesure réalisée, les élèves peuvent tenter de prévoir les résultats futurs.
Le maître leur donne la consigne :
Dessinez dans votre cahier d’expériences l’ombre telle que vous pensez l’observer
demain à 9 heures,11h30 puis à 13 h 30 heures et à 15 h 30.
Le lendemain et le surlendemain
Le lendemain, les mesures sont effectuées à 9 h 30, 11 h 30, 13 h 30 et 15 h 30. Les mesures
sont notées sur une grande feuille collective. On compare les résultats obtenus avec les
hypothèses faites la veille.
Les jours suivants, on constate qu’au cours de la journée les ombres changent de taille et que,
d’une journée à l’autre, elles ont la même taille si on les mesure à la même heure.
Conclusion.
La classe peut donc conclure: Le Soleil se déplace dans notre ciel au cours d’une journée. Le
jour est la durée que met le Soleil pour revenir deux fois de suite au même endroit dans le ciel.
À 24 heures d’intervalle, il revient dans la même position.
Séance 2 : La durée d’une journée est-elle
partout la même sur la Terre?
Durée :
Objectifs :
Matériel :
60 minutes
- Savoir que l’axe de rotation de la Terre est incliné
- Comprendre que cette inclinaison est responsable de la variabilité
de la durée du jour sur Terre
- une photocopie de la fiche 2
- un planisphère
- des lampes de poche
- une boule de polystyrène
- une pique à brochette
- des épingles de couleur
Question initiale
Le maître interroge la classe : D’après vous, est-ce que la durée de la journée est la même
partout sur la Terre ?
Le maître distribue à chaque groupe une photocopie de la fiche 2, qui montre la durée de la
journée en différents lieux sur Terre (pour différentes latitudes). Les élèves font des remarques
sur le document.
On situe les différents lieux sur le
planisphère, on les marque par des gommettes. On remarque que la journée n’a pas la même
durée partout sur Terre, et qu’il y a un lien entre la latitude et la durée de la journée : plus on va
vers le sud, plus la journée dure longtemps (en hiver).
On cherche à expliquer le phénomène et on note les hypothèses de la classe.
Recherche (expérimentation)
Modélisation du soleil, de la Terre, de la rotation de la Terre sur elle-même.
Par groupes, les élèves essaient, à l’aide du matériel, de trouver un moyen de montrer
comment positionner la Terre et la faire tourner pour que la durée du jour soit différente sur les
différents points symbolisés par des épingles de couleur (on doit incliner l’axe de rotation).
Mise en commun et trace écrite
Les groupes montrent ce qu’ils ont trouvé, on valide l’inclinaison de l’axe comme cause des
écarts de longueur de journée constatés. On pourra montrer ce qui se passe lorsque l’axe n’est
pas incliné : la durée du jour est la même partout.
Les élèves schématisent l’expérience et notent la conclusion collective dans leur cahier : l’axe
de rotation de la Terre est incliné par rapport aux rayons du Soleil. C’est pour cela que la
journée n’a pas la même durée partout sur la Terre.
Séance 3 : La durée de la journée est-elle la
même tout au long de l’année ?
Durée : 45 min
Objectifs :
Savoir que la Terre tourne autour du Soleil et que son axe pointe toujours dans la même
direction.
Comprendre que cette inclinaison est à l’origine des saisons.
Matériel :
La fiche 6
par groupe : une lampe sur pied, une boule en polystyrène, une pique à brochette, une
feuille de schématisation.
Etude documentaire (fiche 6) : les heures de lever et de
coucher de soleil à Paris en 2009.
Les élèves observent que la durée de la journée et de la nuit varie tout au long de l’année. On
pointera en particulier les moments de solstices et équinoxes, c'
est-à-dire :
La journée la plus longue se situe au mois de juin
La journée la plus courte au mois de décembre
Il y a égalité entre journée et nuit aux mois de mars et septembre
On peut schématiser au tableau la révolution de la Terre autour du Soleil sur une année, en
mettant en évidence les 4 positions observées, à chaque quart de tour.
Conclusion de l’analyse :
La durée de la journée varie tout au long de l’année en un lieu donné.
Quelle en est la cause ? On fait des hypothèses.
Expérimentation :
On essaie de départager les différentes hypothèses en utilisant le matériel à disposition. On
attend que les enfants se souviennent de la position de l’axe de la Terre (penché) et fassent
tourner la boule autour de la lampe en gardant cette position fixe, en permanence. Essayer
aussi de repérer les positions de la Terre aux 4 quarts de tour. On peut tracer avec des feutres
de couleurs différentes, pour ces 4 positions, la durée de la journée pour un point donné de
l’hémisphère nord repéré par une gommette. Plus le trait est long, plus la journée est longue.
Schématisation de l’expérience :
Les groupes schématisent ce qu’ils ont fait et observé, en essayant de montrer comment la
Terre est éclairée aux 4 phases des solstices et équinoxes. Ce vocabulaire n’est pas à utiliser
pour l’instant.
Mise en commun et conclusion :
En fin de séance ou au cours d’une séance différée si on n’a pas assez de temps, chaque
groupe vient exposer ses travaux, les propositions sont comparées aux hypothèses émises en
début de séance. On arrive à une schématisation commune de la rotation de la Terre autour du
Soleil, qui explique convenablement les saisons.
Le schéma est reproduit ou collé dans les cahiers d’expériences, avec la conclusion collective :
La Terre tourne autour du Soleil.
Son axe est incliné et pointe toujours dans la même direction, c’est ce qui explique que
la durée de la journée varie au fil des saisons.
Séance 4 : Les phases de la Lune
Durée : 45 min
Objectifs :
Connaître les différentes phases de la Lune et leur cycle
Savoir que la durée des phases a un rapport avec le découpage de notre calendrier
Matériel : Les fiches 7 et 8.
Discussion collective : que sait-on, qu’avons-nous observé
de la Lune dans notre quotidien ?
Collecter les informations, en particulier celles concernant les phases de la Lune : on ne la voit
pas toujours pareil dans le ciel. Pourquoi ? Noter les hypothèses.
Etude des documents : Calendrier et photos des phases de la
Lune :
On distribue la fiche 7 à chaque enfant.
En collectif : qu’observe-t-on, que veulent dire les lunes sur le calendrier ?
Par groupes de 2 : Remarquer la périodicité des dessins de Lune : une phase tous les 7
jours, une lunaison tous les 29 jours.
Mise en commun des observations, les noter au tableau.
On distribue la fiche 8 ( = une lunaison). Essayer de retrouver les phases de la Lune
observées sur le calendrier.
On introduit le vocabulaire : pleine lune, nouvelle lune, premier quartier, dernier quartier.
On note sur le cahier ces termes avec un schéma de la lune qui correspond. On conclut sur la
corrélation entre les phases de la lune et le découpage en mois et en semaines de notre
calendrier.
Séance 5 : Pourquoi y a-t-il différentes
phases de la Lune ?
Durée : 45 min
Objectif : Comprendre que les phases de la Lune sont dues à la position relative de la Lune, de
la Terre et du Soleil.
Matériel :
-
lampes sur pied
boules en polystyrène petites et grosses
Rappel de la séance précédente et questions initiales :
Quelles sont les différentes phases de la Lune ?
Comment explique-t-on ce phénomène ?
Noter les hypothèses des enfants : la Lune est cachée par les nuages, le soleil n’éclaire pas
toute la Lune, la lune est de l’autre côté de la Terre…
Expérimentation
Les groupes vont tenter de reproduire les phases observées à l’aide du matériel : la Lune
tourne autour de la Terre et est éclairée par le soleil. Sa partie éclairée n’est pas toujours
orientée vers nous de la même façon, donc on la voit différemment.
Mise en commun et trace écrite
Les groupes montrent ce qu’ils ont trouvé, on explique clairement le phénomène en modélisant
les quatre phases de la Lune. On écrit les conclusions dans le cahier en schématisant les
positions de la Terre et de la Lune par rapport au Soleil lors de chaque phase.
On pourra montrer comment modéliser les phases de la Lune en utilisant le cosmographe, ou
demander aux enfants par groupes de 3 de jouer le rôle de la Lune, de la Terre et du Soleil,
pour vérifier qu’ils ont bien compris leurs déplacements.
Séance 6 : La carte du ciel et le système
solaire
Séance en ateliers.
Durée : 1 h
Objectifs :
Connaître les planètes du système solaire et leurs positions.
Représenter le système solaire avec une maquette et comprendre le lien entre la position
apparente des planètes dans notre ciel et leur position réelle.
Visualiser les rapports de distance dans le système solaire.
Repérer les étoiles et les constellations sur une carte du ciel.
Atelier 1 : Fabriquer sa propre carte du ciel.
Matériel :
Liste des étoiles constellation par constellation (fiche 10)
Carte du ciel sur feuille A3 : cercles concentriques et leurs rayons gradués tous les 15°
(fiche 11)
Déroulement :
Les élèves notent la position des étoiles sur le quadrillage de cercles grâce à leurs
coordonnées : angle et distance au pôle. On choisit une couleur par constellation.
Atelier 2 : Construire un planétaire.
Matériel :
Feuilles de carton de différentes dimensions.
Un tableau des distances des planètes par rapport au soleil ramenées à l’échelle des
feuilles de carton (fiche 9)
Attache parisienne
Colle, ciseaux
Compas
Boules de papier pour symboliser les planètes
Punaise, fil, crayon (pour tracer les grands cercles)
Déroulement :
Les enfants doivent fabriquer une maquette du système solaire en respectant l’échelle des
distances interplanétaires. Chaque planète se trouve sur un cercle de carton proportionnel à
son orbite.
Pour des raisons pratiques, on ne représente que les planètes visibles à l’œil nu (jusqu’à
Saturne).
Les enfants découpent chaque disque correspondant à l’orbite de chaque planète. On
assemble le tout avec une attache parisienne (le soleil), on colle les planètes à l’extrémité des
cercles.
En un second temps, on peut comparer les vitesses orbitales des planètes en un temps donné,
à l’aide d’un tableau. On s’aperçoit qu’il y a une très grande différence entre les vitesses
orbitales des planètes. Par exemple, quand la Terre fait un quart de tour du Soleil, Saturne en
parcourt un centième.
Atelier 3 : Représenter le système solaire sur une échelle plus
grande (la classe ou la cour)
Matériel :
Boules de polystyrène représentant les planètes
Socles
Instruments de mesure (décamètre, mètre)
Craie, ficelle
Tableau des distances des planètes au soleil à l’échelle de la classe ou de la cour (fiche
9)
Déroulement :
On trace au sol un trait de 9 mètres de long à la craie.
On place le soleil à une extrémité du trait.
On place les planètes au sol sur un socle, les unes par rapport aux autres en mesurant leur
distance par rapport au soleil (données lues sur le tableau).
On peut tracer ensuite à l’aide de la ficelle et de la craie des portions d’orbites et s’amuser à
modifier la position des planètes sur ces portions.
Documents de travail
Fiche 1
Fiche 6
Fiche 7
Fiche 8
Fiche 9
Données pour les ateliers
Atelier 2 :
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Jupiter
Saturne
1,8
3,4
4,7
7,1
24,5
45
Nom
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Jupiter
Saturne
Nombre
de tours
1
4/10
1/4
13/100
2/100
1/100
368
144
89
47
7
3
88 j
224 j
365 j
1,88 ans
11,86
ans
29,46
ans
Nom
Uranus
Neptune
Echelle :
Distance
au soleil en
centimètres
Atelier 3 :
Angle
parcouru
(en
degrés)
Période
de
révolution
sidérale
Uranus
Neptune
84 ans
164 ans
Fiche 10
Fabriquer sa propre carte du ciel
Eclat des étoiles:
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Fiche 11