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1 Ecole J. PREVERT, Castres DEFI SCIENTIFIQUE «LES ENERGIES : production et consommation» Rappel de quelques points du Projet d école : - Eduquer à l écocitoyenneté : sensibiliser à l économie d énergie, connaître différentes sources. - Favoriser la réussite des élèves en difficulté. - Permettre aux élèves de s épanouir dans un milieu inconnu. Objectifs généraux au regard des programmes de 2008 : Comprendre et décrire le monde réel. Comprendre les changements induits par l homme. Prendre conscience de la responsabilité de chacun face à l environnement. Objectifs spécifiques Mettre les élèves en situation de : Adopter une démarche d investigation scientifique. Faire l état des lieux des différentes sources d énergies (fossile renouvelable mécanique). Prendre conscience des besoins énergétiques de consommation. Réfléchir aux risques encourus par l Homme par la surconsommation. Rechercher des moyens d économiser l énergie fossile. Réaliser des maquettes. Démarche utilisée: 4 séances de 2 h ou 3 h avec deux étudiants en sciences physique. Recherches documentaires. Etude de la «géographie des énergies». Organisation matérielle (25 élèves) : Répartition en 6 groupes de 4 élèves pour les ateliers expérimentaux. Mise en commun d une demi-heure environ à chaque séance. Investigations préalables et prolongements : soit en travail personnel, soit par groupe (demie-classe). Evaluation : Contrôle des connaissances périodiquement (après les séances). Evaluation des savoir-faire lors de l élaboration et de la présentation d exposés de travaux. Evaluation dans le réinvestissement lors de la journée de valorisation.

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13 Défis scientifiques Séquence 2 : Les sources d'énergie L'électricité (Expériences). Objectifs de la séquence : A travers plusieurs expériences, les élèves découvrent certaines énergies évoquées à la première séquence et essayent de mieux comprendre ces énergies : (énergie solaire, énergie éolienne, énergie hydraulique et énergie mécanique). A travers de deux autres expériences (pile au citron, circuit électrique simple), les élèves essayent de comprendre qu'on utilise une certaine énergie pour produire de l'éctricité (enlever l'idée aux élèves que l'électricité est une énergie). Faire un bilan de ces expériences pour mieux comprendre les notions de «sources d'énergie», «énergie» et «électricité». Déroulement de la séquence : La classe est divisée en six groupes. Chaque groupe a une expérience à réaliser. Puis, à la fin des expériences, faire un bilan : chaque groupe présentera son expérience. L'énergie solaire : Le but est de faire comprendre que l on peut utiliser l énergie du soleil pour chauffer de l eau. On dispose de deux lampes identiques pour "simuler" le soleil. On chauffe la même quantité d eau en parallèle dans les deux récipients au dessus desquels on a mis une feuille (blanche ou noire). Faire le parrallèle entre les lampes=soleil, feuille noire=panneau solaire. L'énergie mécanique : Le but est de faire comprendre qu'on peut utiliser l'énergie mécanique pour faire de l'électricité et allumer une lampe. Il faut qu'ils fassent tourner la manivelle pour arriver à voir que la lampe s'allume. Leur demander s'ils connaissent d'autres exemples qui utilisent ce genre d'énergie. L'énergie éolienne : Le but est de faire comprendre qu'on peut utiliser l'énergie du vent pour faire de l'électricité et allumer une lampe. On leur fait prendre la petite éolienne et on leur demande ce qui pourrait remplacer le vent (le souffle). L'énergie hydraulique : Le but est de faire comprendre qu'on peut utiliser l'énergie de l'eau pour faire de l'électricité et comprendre le système d'un barrage. On leur fait manipuler de l'eau avec une bouteille pour comprendre la notion de pression et de débit. La pile au citron : Le but est de faire comprendre qu'à partir de l'énergie qu'il y a dans le citron on peut allumer une lampe. Relier le citron à l'aide de plaque de cuivre à une led. Leur demander ce que ça fait si on inverse les fils.

14 Le circuit électrique : Le but est de faire comprendre qu'à partir de l'énergie qu'il y a dans une pile on peut allumer une lampe. Relier la pile à l'aide de fils à une led. Leur demander ce que ça fait si on inverse les fils.

15 Défis scientifiques Expérience 2 : Energie éolienne. 1) Tu as devant toi une éolienne. Comment focntionne-t-elle? Pouquoi l'utilise t-on? 2) Par quoi peut-on remplacer le vent pour faire fonctionner l'éolienne? Fais donc l'expérience. Qu'observe-t-on? 3) Dessine l'éolienne sur ton cahier et essaie de légender ton dessin avec les mots suivants : pale, générateur, mat, lampe 4) Si on souffle doucement sur l'éolienne,y-a-t-il une différence si on souflle plus fort? Explique ce que tu observes. 5) Recopie le texte suivant en complétant. Le est utilisé comme d'énergie. Elle permet de faire les pales de l' pour fabriquer de l'. Plus il y a du vent, plus on produit de l'. Mais auparavant, on utilise cette énergie pour faire tourner les pales d'un pour moudre le blé.

16 Défis scientifiques Expérience 3 : Energie hydraulique. 1) Regarde cette photo. Décris en quelques mots. A quoi sert cette construction? Le but de cette expérience est de comprendre comment fonctionne les barrages. 2) Tu as devant toi une bouteille vide qui a un trou en bas de la bouteille. Remplis-la jusqu'en haut en bouchant le trou ; ensuite débouche le trou. Observe ce qui se passe. Puis, remplis-la à moitié en bouchant le trou ; ensuite débouche le trou. Observe ce qui se passe. Et enfin, remplis jusqu'au dessus trou en bouchant le trou ; ensuite déouche le trou et observe. Recommence ces trois expériences et surligne le jet que tu vois à chaque fois.

17 3) Maintenant, tu prends la bouteille ayant trois trous. En bouchant ces trous, remplis la d'eau en bouchant les trous. Débouche les : observe et sur le dessin que tu as, relis les trous à leur jet correspondant. 4) Recopie le texte et compléte les trous : Quand la hauteur d eau diminue, le jet d eau va loin. Plus le trou est, plus le jet va loin. On appelle ceci la. 5) Maintenant, tu prends deux bouteilles ayant un trou à la même hauteur. Que remarques-tu? Remplis ces deux bouteilles à la même hauteur en bouchant les trous. Débouche les trous et observe. 6) Dessine l'expérience sur ton cahier et recopie le texte à trou en le complétant. La bouteille se vide plus vite lorsque le trou est plus. Ceci s'appelle le. 7) Ces bouteilles peuvent être assimilées à des barrages. Un barrage utilise les deux notions : la pression et le débit pour créer l'électricité. Recopie le texte à trou en le complétant : La pression dépend de la d eau. Le débit dépend de la du trou. 8) Légender le schéma suivant et compléte le texte à trou : Dans un barrage, on produit l'électricité grâce à un jet d'eau qui fait tourner une hélice. Grâce au mouvement de l'hélice, on produit de l' : le transforme le mouvement de l'hélice en.

18 Défis scientifiques Expérience 4 : Energie mécanique. 1) Devant toi, tu as une roue. Fais la tourner doucement. Qu'observes-tu? 2) Refais l'expérience en tournant plus rapidement (attention à ne pas casser la roue!). Qu'observes-tu? Explique pouquoi. 3) Dessine l'expérience sur ton cahier. 4) Recopie le texte à trou en le complétant : Pour faire tourner la roue, on a utilisé la du bras. En tournant la roue assez rapidement, on a produit de l' qui nous a permis d' l'ampoule. Si on arrête de tourner, l'ampoule s' : on ne produit plus de l'. On a utilisé l'énergie pour fabriquer l'. 5) Trouve trois autres utilisations de cette énergie mécanique pour allumer une ampoule. Dessine ces trois expériences. 6) Avec l'énergie mécanique, produit-on que de l'électricité? Explique.

19 Défis scientifiques Expérience 1 : Energie solaire. On voudrait chauffer de l'eau à l'aide d'une lampe. Pour cela, on va utiliser une lampe, un récipient où on mettra de l'eau et on mettra une feuille (soit blanche, soit noire) par dessus. 1) Imagine l'expérience et dessine la sur ton cahier. 2) On va réaliser deux fois la même expérience. Dans la premiére expérience, on mettra au dessus du récipient une feuille blanche et dans l'autre, une feuille noire. Prépare l'expérience et quand tu as finis, montre l'expérience à l'instituteur. 3) Observe ce qui se passe et note tes observations. 4) Quelle est la différence entre les deux expériences? 5) Retrouve une situation qu'on a vu auparavant qui reprend exactement le même principe de l'expérience. Feuille noire -->... Lampe -->...

20 Défis scientifiques Expérience 6 : La pile au citron et une ampoule. 1) Observe le schéma ci-dessous : 2) Reproduis cette expérience à l'aide du matériel que tu possédes devant toi. 3) Décris sur ton cahier ce que tu observes et essaie d'expliquer ce que tu observes. 4) Observe l'ampoule. Fais un schéma simple d'une ampoule en plaçant en légende les mots suivants : vide - verre - culot - filament - plot 5) Comment l'ampoule s'allume-t-elle lors de l'expérience? Explique sur ton cahier. Attention!!! Les expériences que nous avons effectuées ici sont sans danger car elles n utilisent que de petites quantités d électricité. L électricité en grande quantité est TRÈS dangereuse, elle peut causer un choc ou te tuer. Il ne faut JAMAIS faire d expériences avec l électricité de la maison ou avec plus de dix piles.

21 Défis scientifiques, J. PREVERT, CASTRES Séquence 3 : Les sources d'énergie L'électricité (Expériences)(suite)!"#" " $ %&"'(&)"( #" "*&)+(,&+*)-(. /,".0

22 Défis scientifiques Expérience 5 : Un circuit électrique. 1) Utilise le matériel qui est devant toi pour réaliser un circuit qui permet d'allumer l'ampoule. 2) Schématise sur ton cahier le schéma que tu viens de réaliser. 3) Explique en quelques mots qu'est-ce qu'un circuit électrique et comment l'ampoule s'allume. 4) Observe l'ampoule. Fais un schéma simple d'une ampoule en plaçant en légende les mots suivants : vide - verre - culot - filament - plot 5) Maintenant, inverse les fils branchés sur les bornes de la pile. Que se passe-t-il? Ecris ce que tu observes sur ton cahier. 6) Ne branche pas un fil sur l'ampoule. Que se passe-t-il? Ecris sur ton cahier ce que tu observes. Attention!!! Les expériences que nous avons effectuées ici sont sans danger car elles n utilisent que de petites quantités d électricité. L électricité en grande quantité est TRÈS dangereuse, elle peut causer un choc ou te tuer. Il ne faut JAMAIS faire d expériences avec l électricité de la maison ou avec plus de dix piles.

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