FICHE n°6

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Accompagnement du matériel de modélisation
AMA09 « Une astronomie durable dans le Lot »
Partenariat CLEA / Education nationale
Année mondiale de l’astronomie
FICHES PEDAGOGIQUES issues des stages sciences et technologie
formation continue départementale 2009/2010 des enseignants du LOT
FICHE n°6
Compétences du socle, PALIER 2 (ref : ANNEXE 2 du livret d’évaluation de l’élève cycle des approfondissements
LA CULTURE SCIENTIFIQUE ET TECHNOLOGIQUE :
BO n°45 Nov 2008)
- MAITRISER DES CONNAISSANCES dans les DIVERS DOMAINES SCIENTIFIQUES
et les mobiliser dans des contextes scientifiques différents et dans les activités de la vie courante
Point du programme cycle des approfondissements (ref : BO HS n°3
Le CIEL et la TERRE
X
19 juin 2008): LE MOUVEMENT DE LA LUNE AUTOUR DE LA TERRE
NOTION- SITUATION : place dans la programmation, description rapide
Préférable après la séquence de la fiche 5 concernant les phases de la Lune, notre satellite naturel.
Cette séquence est axée sur des compétences en mathématiques qu’il convient de réactiver dans un contexte différent: les pré
acquis concernent les unités de mesure de longueur (et les conversions)
Son objectif est de produire une maquette Terre/Lune utilisant une même échelle pour les diamètres et la distance séparant les
deux corps célestes ; (travail en mathématique sur les grands nombres, les échelles et les proportions)
Prolongements (voir fin de séquence et fiche 7)
Maquette des distances du système solaire
Compétences du socle commun
Eléments du pilier 1
Maîtrise de la Langue
DIRE :
- s'exprimer à l'oral comme à l'écrit dans un vocabulaire approprié et précis
- écouter autrui, formuler et justifier un point de vue.
- comprendre des mots nouveaux et les utiliser à bon escient.
NOMBRES ET CALCUL
Compétences du socle commun
Eléments du pilier 3
mathématiques
Ecrire, nommer, comparer et utiliser les nombres entiers, les nombres décimaux (jusqu’au
centième) et quelques fractions simples
Estimer l’ordre de grandeur d’un résultat
Utiliser une calculatrice
GRANDEURS ET MESURES :
Utiliser les unités de mesures usuelles
ORGANISATION ET GESTION DE DONNÉES :
Résoudre un problème mettant en jeu une situation de proportionnalité
Lire, interpréter et construire quelques représentations simples : tableaux, graphiques
PRODUCTIONS ECRITES
ATTENDUES
(avec précision des fonctions de l’écrit)
PRE ACQUIS :
(notion / méthodologie)
Ombre portée, ombre propre
Unités de mesure de longueur et conversion entre unités
Savoir que la Lune tourne autour de la Terre.
Nombre de séances
1
Cours
CM1/CM2
Matériel (28 élèves)
1 boule blanche diamètre 12cm sur une baguette support
1 boule blanche diamètre 3cm montées sur une baguette support
Un mètre de tableau, un double décimètre.
Une fiche (Annexe 1) donnant les diamètres équatoriaux des corps célestes les plus
volumineux du système solaire.
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FICHE n°6
DEROULEMENT possible de la séance
1) Présentation de la tâche et recueil de représentations (oral collectif, écrit individuel) : 15 min
Présenter côte à côte les deux boules. Quelle différence ? >>> leur taille. Introduire le vocabulaire géométrique « diamètre équatorial» et
« sphère ».
Faire estimer ces dimensions par deux élèves (Comment s’y prendre ?).
Quel est le rapport de taille ?
>> La grosse sphère à un diamètre 4 fois plus grand que la petite. (CM1) ou Le diamètre de la petite sphère est ¼ de celui de la grosse (CM2)
Annoncer que la différence de taille correspond à peu de chose près (préciser ce que cela signifie) à celle de deux corps célestes dont un est la
Terre (sans préciser s’il s’agit de la petite ou de la grande sphère).
Quel est l’autre?
Pour le savoir distribuer le tableau à chaque élève qui note sa réponse par écrit. (Les élèves utilisent une calculatrice)
Recueil des réponses. Discussion collective.
Nota : plusieurs réponses sont possibles
Si la Terre est la « petite sphère» alors Uranus ou Neptune peuvent être la grosse.
Si la Terre est la « grosse sphère » alors la Lune ou Europe peuvent être « la petite »
Préciser alors que les deux sphères représentent une planète et son « satellite naturel» (vocabulaire à préciser).
Quelle est la seule réponse possible ?
(Cette phase va permettre de faire conscience que le rapport de taille assez faible entre la Terre et son satellite naturel est un
phénomène unique dans le système solaire)
Rappels: Qu’est ce que la LUNE ? (rappel du vocabulaire « révolution autour de la Terre»)
2) Introduction du problème (oral collectif, 5min)
Maintenant que les deux corps sont identifiés, nous allons construire une maquette la plus exacte possible du système TERRE /LUNE. Nous
avons les deux boules, que nous manque-t-il ? >>>> La distance à laquelle on doit les placer.
Ecrire au tableau la phrase : La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un
diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de 384 400 km. (D’après WIKIPEDIA)
3) Recherche en groupes (10 min)
Aide possible : rappel du diamètre de la Terre (12 700 km) et comparaison avec la grosse sphère (12cm) afin d’établir la correspondance
approximative entre 1000km dans la réalité et 1cm sur la maquette)
4) Mise en commun (15 min)
a) Noter les différentes réponses
b) Discussion, argumentation
c) Placer la « Lune » à la bonne distance de la « Terre » (on peut utiliser une ficelle de la bonne longueur qui permettra de mimer la
révolution de la Lune autour de la Terre, en se rappelant du sens de rotation)
Terre
Lune
Les élèves seront sans doute étonnés par la distance de plus de trois mètres qui ne correspond en rien aux représentations classiques que
l’on trouve par exemple dans des manuels scolaires.
Leur préciser que toute modélisation est inexacte (même celle qu’ils viennent de réaliser puisque les rapports ne sont pas tout à fait
respectés du fait que la Terre a plus de 12000 km de diamètre) et que l’on doit faire des choix pour représenter la réalité.
Pour s’en convaincre, proposer la tache décrite ci-dessous en 1 dans les « prolongements»
PROLONGEMENTS
1) Peut-on construire une maquette en gardant cette échelle Lune/Terre/Soleil ?
En gardant la taille de la Terre et de la Lune, à quelle distance devrait-on placer le Soleil ? (150 000 000 km feraient 150 000 cm soit 1,5 km !)
Quelle serait alors sa taille pour respecter la réalité ? (1 392 000 km seraient représentés par 1 392 cm soit une sphère de près de 14 m !)
On comprend alors l’impossibilité de la tache demandée.
Ce travail peut amener à la séquence de modélisation présentée en fiche 7.
2) Les éclipses ne sont plus au programme mais, si l’actualité s’y prête, peuvent être abordées via cette maquette. En effet, vue la distance
séparant les deux astres représentés à l’échelle, on comprend assez vite que l’ombre portée de la Lune sur la Terre (ou inversement) est très fine
et passe la plupart du temps soit au dessus soit au dessous de l’autre astre. (On apportera à ce propos une information indiquant que la Lune ne
tourne pas exactement dans le même plan que la Terre autour du Soleil.)
Une éclipse de Lune ou de Soleil reste donc un évènement possible mais rare, correspondant à l’alignement exact des trois astres.
Une éclipse de Soleil ne peut avoir lieu qu’à la Nouvelle Lune, une éclipse de Lune uniquement à la Pleine Lune (rappel de la séquence sur les
phases, fiche 5).
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FICHE n°6
Annexe 1
LES OBJETS LES PLUS GROS DU SYSTEME SOLAIRE
(rangés par ordre décroissant)
Nom (et type d’objet)
SOLEIL (étoile)
Diamètre équatorial
1 392 000 km
JUPITER (planète)
142 984 km
SATURNE (planète)
120 536 km
URANUS (planète)
51 118 km
NEPTUNE (planète)
49 528 km
TERRE (planète)
12 756 km
VENUS (planète)
12 104 km
MARS (planète)
6 794 km
Ganymède (satellite. de Jupiter)
5 268 km
Titan (satellite de Saturne)
5 150 km
MERCURE (planète)
4 879 km
Callisto (satellite de Jupiter)
4 806 km
Io (satellite. de Jupiter)
3 660 km
Lune (satellite. de la Terre)
3 475 km
Europe (satellite de Jupiter)
3 130 km
Triton (satellite de Neptune)
2 705 km
Eris (planète naine)
2 400 km
Pluton (planète naine)
2 290 km
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