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. Accompagnement du matériel de modélisation AMA09 « Une astronomie durable dans le Lot » Partenariat CLEA / Education nationale Année mondiale de l’astronomie page 2/3 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). Accompagnement du matériel de modélisation AMA09 « Une astronomie durable dans le Lot » Partenariat CLEA / Education nationale Année mondiale de l’astronomie page 3/3 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
