La chasse aux aimants. Actions entre chariots De la «magie» : ça attire à travers!

Transcription

1 1 LES AIMANTS DU CYCLE 1 AU CYCLE 3 AU CYCLE 1 Dès la moyenne section de maternelle C est un très bon sujet : jeux avec des aimants avec des petits wagons aimantés (IKEA), réaliser des parcours, des pêches magnétiques, attirer «à travers» etc. Il ne s agit pas d expliquer quoi que ce soit mais après avoir tâtonné, on fera le point en regroupement : qu a -t- on fait, qu a -t- on observé? et peut être même remarquera-t-on que les mêmes causes produisent toujours les mêmes effets. JEUX : La chasse aux aimants. Actions entre chariots De la «magie» : ça attire à travers! Ces travaux exigeront de l enseignant une préparation matérielle et une organisation soignées mais cela portera toujours ses fruits. LES TRIS D OBJETS > la pêche magnétique Travail de classement - Conseil : ne pas proposer d autres métaux que le fer en maternelle AU CYCLE 2 Les élèves sont invités à chercher ce qui est attiré et ce qui ne l'est pas. On note les résultats dans un tableau, c est exactement la même démarche que pour isolants et conducteurs ( mettre en évidence que c est la substance qui compte et non l'objet), mais pas le même résultat : seuls les objets en fer ( et en nickel : certaines pièces de monnaies) sont attirés par l aimant. A cette fin l enseignant se doit maintenant de proposer d autres métaux que le fer.

2 2 La règle : «seul le fer ou le nickel sont attirés» permet de prévoir 1 ce qui se passe avec les objets usuels. Quelques exemples : les pièces des 1, 2 et 5 centimes d euro sont attirées par l aimant, alors que le cuivre qui possède la même couleur ne l est pas. De même pour les attaches parisiennes, les punaises dorées (attirées car en acier : il faut bien qu elles soient dures) et les lames de piles usagées (En laiton = cuivre + zinc --> non attiré). Attention : lorsque l enseignant envisage de faire réaliser des dessins, il doit penser que le résultat obtenu sera généralement moins parlant qu'en électricité ou à propos des vases communicants : Il faudra donc trouver avec les élèves un moyen de représenter l'attraction. Les élèves disent presque toujours "ça colle". Pour les inciter à trouver un énoncé plus général, l enseignant pourra proposer l'expérience suivante qui contredit cette assertion trop rapidement formulée. Une des rares situations intéressantes à schématiser à propos des aimants! On pourra terminer par la construction d'un jeu utilisant l'attraction à travers une planche ou un carton 2 1 Le savoir scientifique permet de prévoir, de prédire. 2 Cela fascine les élèves mais ce n est en réalité que l expression de l attraction à distance. La gravité aussi s exerce à travers les objets!

3 3 AU CYCLE 3 Au CE2 : Si des élèves de CE2 n ont jamais travaillé à propos des aimants il sera judicieux de mettre en place des activités du type des précédentes et d instituer les savoirs suivants : 1 - Un aimant attire les objets contenant du fer ou du nickel (pièces de 1Euro, et de 1, 2 et 5 centimes). Cette attraction s'exerce à distance (éventuellement à travers un autre objet). On constate que cette attraction est réciproque : un élève pourra remarquer que le fer lui aussi attire l'aimant On constate que cette attraction est beaucoup plus intense en deux régions de l'aimant qu'on appelle pôles de l'aimant. Pour un aimant droit 4 il s'agit des extrémités. Il y a plusieurs possibilités pour mettre cela en évidence : réaliser une chaînette d objets tenant par les pôles, promener une aiguille tenue par un fil le long de l aimant etc. En CM1 et CM2 différentes stratégies sont possibles. Je vous propose ici de partir de la question centrale : QU EST CE QU UNE BOUSSOLE? Celle-ci se décompose en quatre questions qui vont générer chacune une suite d activités : 1- Une boussole, AVEC QUOI C EST FAIT? à laquelle nous répondrons par : «une boussole c est un aimant» 2- Une boussole, COMMENT C EST FAIT? «un aimant libre de s orienter» (solutions techniques) 3- Une boussole, QU EST CE QUE CELA FAIT? «elle s oriente le long du méridien» (à penser à l échelle du globe terrestre) 4- Une boussole, POURQUOI CELA FAIT ÇA? «parce que la terre se comporte comme un aimant» Cette étude permettra d aborder aussi les lois D INTERACTION ENTRE POLES D AIMANTS soit en utilisant des boussoles (question1), soit en utilisant des aimants droit flottants posés sur du polystyrène (en prolongement de la partie2) 3 Et j ai vu des enseignants les démentir à tort! 4 L aimant n a d utilité que pédagogique. Inutile d essayer de le récupérer, il faut l acheter.

4 4 1- Une Boussole avec quoi c est fait? Avec aimant, une aiguille aimantée Interaction entre les aiguilles de deux boussoles proches. Interaction entre un clou et l aiguille d une boussole. Fabriquer une boussole avec un aimant ou une aiguille aimantée question 2 2-Une Boussole comment c est fait? Cycle 3 Avec aimant, une aiguille aimantée libres de se mouvoir dans le plan horizontal. Trois solutions techniques : Une aiguille aimantée ou mieux un AIMANT DROIT placé sur un morceau de polystyrène flottant sur l eau. Boussole du commerce : une aiguille sur pivot. Un aimant droit suspendu à un fil ( à éviter : trop d oscillations ).

5 5 INTERACTION ENTRE POLES D AIMANTS 1- NOMMER Choisissons d appeler sud le pôle de l aimant qui se tourne dans la direction du soleil au midi vrai. Et nord le pôle opposé (où ne va jamais le Soleil) 2- METTRE EN PRESENCE ET CONCLURE Les pôles de même nom se repoussent, les pôles opposés s attirent. Savoir cela c est bien Le montrer par l expérience c est 10 fois mieux! Une boussole qu est ce que cela fait??est-ce la bonne direction? Se poser la question à l échelle du globe terrestre : Comment s orienterait la boussole chez nous? à Moscou? à New-York? Et dans l hémisphère Sud : au Cap Horn, à Sydney, par exemple? Se poser la question avec de fausses boussoles

6 6 Vers l idée selon laquelle : «En tout point du globe la boussole suit le méridien». C est à l enseignant de faire matérialiser un ou plusieurs méridiens dans la cour. Et de mettre en scène le fait que l on a tracé «un tout petit bout de méridien sur le globe» Il faut mesurer pour vérifier le parallélisme.

7 7 4- COMMENT SE FAIT-IL QUE LA BOUSSOLE SUIVE EN TOUT POINT LE MÉRIDIEN? L origine du magnétisme terrestre réside probablement de la présence de fer et de nickel au centre de la Terre, pour nous à l école : «TOUT SE PASSE COMME SI. il y avait un aimant droit le long de l axe de rotation de la Terre dont le pôle Sud est au Nord» ( sinon il n attirera pas le nord de la petite boussole) A l école il est raisonnable de confondre Nord géographique ( celui de l astronomie) et le Nord magnétique. QUELQUES REMARQUES : 1- Tout d abord il n y a pas lieu d expliquer en détail l origine du magnétisme, attribuée actuellement au le fait que le centre de la terre est essentiellement constitué de fer et de nickel : à l état solide dans le noyau, à l état liquide autour de ce noyau. 2- Si l'on considère que la terre est un aimant, et que par convention on appelle nord, la pointe de la boussole dirigée vers le nord, il faut accepter pour la cohérence que le pôle nord magnétique soit en réalité un pôle sud puisqu'il attire le pôle nord d'un aimant. 3- Attention les méridiens se rejoignent aux pôles lorsqu on les conçoit à l échelle de la terre entière, mais ce que l élève peut observer à l échelle de la cour de récréation c est que ces méridiens sont parallèles. D où des difficultés à ne pas négliger 5. 5 Ainsi il est maladroit de placer des étiquettes Nord, Sud, Est, Ouest, aux quatre coins de la classe, à cette échelle les points cardinaux sont des directions, demandez plutôt à vos élèves de matérialiser avec leurs bras la direction de l ouest par exemple : Tous les bras doivent se trouver parallèles, donc viser des points différents!

8 8 MATERIEL Sans aimants droits, il est impossible de réaliser un travail sérieux au cycle 3! Aimants Jeulin : Je conseille pour les aimants droits (pôles aux extrémités) : pour les aimants puissants (pôles sur les faces) : ou Marcel Chantal - IUFM centre de Melun version modifiée en juin 2008