1- Trame du cours sur la structure de l`Univers

Thème : UNIVERS Chapitre 1 : La structure lacunaire de l’Univers Cours livre p 110 à 112 Objectifs : En bleu : spécifiques au chapitre Autoévaluation
Je pense
savoir faire
Je ne pense
pas encore
savoir faire
Remédiation
(à compléter...)
Pour s’entrainer seul :
Livre : exercices 19 p 115
et exercice résolu p116
Mobiliser et organiser ses connaissances Savoir que le remplissage de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire à l’échelle cosmique. Connaître la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide (ou dans l’air). Connaître la définition de l’année-­‐lumière et son intérêt. Cours I, livre p 110, AD
n°1 et 2; EF n°1 et 2
Cours III, livre p 112,
AD n°4 ; EF n°1 et 2
Cours III, livre p 112,
AD n°4; EF n°1 et 2
S’approprier. Observer, décrire des phénomènes. Extraire des informations sur des supports variés. Analyser. Exploiter des informations sur des supports variés. Exploiter des observations, des résultats, des mesures, etc. Proposer un modèle ; utiliser un modèle pour prévoir, décrire et expliquer ; prendre conscience des limites d’un modèle. Evaluer l’ordre de grandeur d’un phénomène et de ses variations. Expliquer l’expression : « Voir loin, c’est voir dans le passé ». AD N°4, livre p 112 ; EF
n°1 et 2
Réaliser Faire un schéma adapté. Effectuer des calculs littéraux ou numériques. Utiliser les puissances de 10 dans l’évaluation des ordres de grandeur. Valider Faire preuve d’esprit critique, discuter un résultat en fonction de son ordre de grandeur par exemple, une information, une hypothèse, une propriété, une loi, un modèle ; corroborer, infirmer, choisir, prendre position. Interpréter des observations, des mesures, etc. ; confronter un modèle à des résultats expérimentaux, mettre en lien des phénomènes et des concepts. Communiquer Rendre compte à l’oral ou à l’écrit en utilisant un vocabulaire scientifique adapté et rigoureux ; présenter sous une forme appropriée (schéma, graphique, tableau, figure, etc.) Rédiger un protocole, une explication, une réponse argumentée ou une synthèse Ecrire un résultat de manière adaptée (unités, chiffres significatifs, écriture scientifique, incertitudes, etc.) Réaliser un schéma scientifique. Travailler en équipe et en autonomie, partager des tâches, s’engager dans un dialogue constructif, accepter la contradiction tout en défendant son point de vue, faire preuve de diplomatie, négocier et rechercher un consensus, demander une aide pertinente. Décrire une observation, de façon écrite et orale. AD 1, 2, 3, 4 DM 1 et 2;
livre p 112 ; fiches
méthode; EF n°1 et 2
I.
Introduction.
Devoir maison n°1 (évaluée) : Sommes-nous seuls dans l’Univers ?
(à réaliser par binôme à la maison ou au CDI pour le prochain cours).
Objectif général :
Faire émerger à travers l’actualité astrophysique les notions qui seront abordées dans la partie
thématique : « L’Univers ».
Correction distribuée ou/et consultable en ligne.
Description de l’Univers :
Animation : De l’infiniment grand à l’infiniment petit en puissance de 10. Vidéo : « l’univers a une histoire » • Vers l’infiniment petit
La matière que nous observons autour de nous, qu’elle soit vivante ou inerte est toujours constituée à
partir d’atomes. Chaque atome est constitué d’un noyau autour duquel des électrons (particules
élémentaires) sont en mouvement. Le noyau est constitué de protons et de neutrons eux-mêmes formés à
partir de quarks (particules élémentaires). Les atomes peuvent s’assembler pour former des molécules.
Les molécules peuvent s’assembler pour former des cellules.
• Vers l’infiniment grand
Le système solaire est constitué d’une étoile, le Soleil, boule de gaz très chaud autour duquel tournent
des planètes, des comètes et des astéroïdes. Mais le Soleil n’est qu’une étoile moyenne parmi un groupe
de 100 milliards d’étoiles, appelé la voie lactée et qui est une galaxie.
La vois lactée n’est qu’une des nombreuses galaxies (une centaine de milliards peut-être) qui peuplent
l’univers.
• Structure lacunaire de l’Univers
Activité documentaire n°1 : Démarche d’investigation sur la structure lacunaire de l’Univers.
(à réaliser en classe informatique par binôme).
Objectif général :
Faire émerger à travers une démarche d’investigation que le remplissage de l’espace par la matière est
essentiellement lacunaire.
Correction distribuée ou/et consultable en ligne.
Au niveau de l’atome jusqu’à l’échelle cosmique, la structure de l’univers est lacunaire. Actuellement,
l’univers, de l’atome au cosmos, est essentiellement occupé par du vide et présente des concentrations de
matière très localisées.
II.
Dimensions dans l’Univers.
Activité documentaire n°2 : Dimensions dans l’Univers
(à réaliser en classe individuellement, et correction commune).
Objectif général :
Appréhender les différentes longueurs dans l’Univers.
Distribution des fiches méthode :
Ecrire un nombre en physique et fiche sur le système international d’unité
• L’unité légale employée dans le système international (SI) pour mesurer des longueurs est le mètre
(m).
• Pour mesurer des distances considérables comme à l’intérieur du système solaire et en dehors du
système solaire, on utilisera d’autres unités : l’U.A. (unité astronomique) et l’a.l. (année lumière).
n
• L’écriture scientifique d’un nombre est de la forme ax10 pour laquelle a est un nombre
décimal tel que 1 ≤ a < 10 et n un nombre entier positif ou négatif.
• L’ordre de grandeur d’une grandeur physique est la puissance de 10 qui s’approche le plus possible
de sa valeur.
Méthode :
Voici comment procéder pour déterminer l’ordre de grandeur d’une grandeur physique... Par exemple,
cherchons l’ordre de grandeur du diamètre de la Terre DT = 12 800 km et celui de la masse de la Terre
MT = 59,7 1026 g.
Etape n°1 : Exprimer la valeur de la grandeur physique en notation scientifique a. 10n, avec 1≤ a <10 et en
conservant son unité de départ.
DT = 1,28. 104 km
MT = 5,97 1027 g
Etape n°2 : Convertir la grandeur dans une unité pertinente, généralement celle du système international.
DT = 1,28. 107 m
MT = 5,97 1024 kg
Etape n°3 :
Arrondir à :
Si a < 5, on l’arrondit à 1 et l’ordre de grandeur de la grandeur est alors 10n... (unité). Si a ≥ 5, on l’arrondit à 10 et l’ordre de grandeur de la grandeur est alors 10n+1... (unité). Ordre de grandeur de DT : 1. 107 m
Ordre de grandeur de MT = 1025 kg
Connaître l’ordre de grandeur, permet de s’informer sur l’importance d’une grandeur sans soucis de
précision, de la situer sur l’échelle des longueurs qui compose notre univers et de la comparer aux autres.
Attention !!!! Pour comparer deux grandeurs, il faut qu’elles soient dans la même unité (et
dans le même multiple ou sous multiple).
III.
La lumière pour mesurer des distances.
• L’unité astronomique
Activité documentaire n°3 : Les distances interplanétaires
(à réaliser en classe par binômes identiques à l’activité 1 en salle informatique).
Objectif général :
Appréhender les différentes longueurs dans l’Univers.
Voyage au cœur du système solaire :
Animation : De l’infiniment grand à l’infiniment petit en puissance de 10. Planète 3D : logiciel à télécharger gratuitement.
http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/systeme%20solaire%203d/Ssol3d.htm
Si on s’éloigne de la Terre, on s’aperçoit d’abord que l’on fait partie d’un ensemble appelé « le système
solaire ». Les distances interplanétaires sont extrêmement grandes. Les évaluer en mètres devient pénible car
les nombres sont très grands et sont difficilement comparables. On préfère alors utiliser une unité plus
adaptée aux dimensions de notre système stellaire : c’est l’unité astronomique.
Le principe de l’unité astronomique est de prendre comme unité de base (1 U.A.) la distance Terre-Soleil
1 U.A. = distance Terre-Soleil = 150.109 m.
• L’année-lumière
Activité documentaire n°4 : Voir loin, c’est voir dans le passé
(à réaliser en classe, puis correction).
Objectif général :
Définir l’année-lumière et déterminer son intérêt.
Expliquer l’expression : « voir loin, c’est voir dans le passé »
Devoir-maison n°2 : Voyage aux confins de l’Univers
(à réaliser par binôme à la maison ou au CDI pour le prochain cours).
Objectif général :
Sensibiliser à une culture scientifique sur « L’Univers ».
Si on sort du système solaire, on entre dans l’espace interstellaire tout en restant à l’intérieur de notre
galaxie: la voie lactée. Puis, en sortant de la voie lactée, on pénètre dans l’espace inter galactique.
Dès que l’on est plus dans le système solaire, l’unité astronomique n’est plus adaptée. Encore une fois, elle
est trop petite. On utilise une autre unité: c’est l’année- lumière.
Les objets célestes qui sont dans l’univers sont séparés par le vide. Les images qu’ils nous envoient se
propagent donc à la vitesse c = 3.108m.s-1.
La lumière se déplace dans le vide à la vitesse c = 3.108m.s-1.
1 a.l. correspond à la distance parcourue par la lumière pendant un an.
1 a.l. = 9,5.1015 m avec deux chiffres significatifs.
Evaluations formatives n°1 et 2
Evaluation sommative