DEFI ELECTRICITE : CONSTRUIRE UNE BOITE QUI S ALLUME QUAND ON L OUVRE ET QUI S ETEINT QUAND ON LA FERME.

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1 DEFI ELECTRICITE : CONSTRUIRE UNE BOITE QUI S ALLUME QUAND ON L OUVRE ET QUI S ETEINT QUAND ON LA FERME. Classe de CP- CE1 Pôle scolaire Pierre Cochart Hannogne Saint Rémy 1. Présentation du défi aux élèves Désignation par les élèves du matériel nécessaire au défi : -boîte, pile, ampoule, fils Les élèves identifient ce qu ils savent déjà faire (pré requis) : -Savoir allumer une ampoule avec une pile. 2. Vérification des pré-requis par la manipulation (circuits électriques étudiés l an passé en CP) En groupe, chercher plusieurs façons d allumer l ampoule avec la pile plate. Pile entre les lames de l ampoule fils, ampoule placée sur un support Schématisation Les élèves représentent le schéma de leur montage et le vocabulaire est réactivé. 1

2 Structuration des notions : Les élèves formalisent ce qui se passe lorsque l ampoule s allume, la notion de circuit électrique est acquise. «Le courant électrique se déplace dans les fils, l ampoule et la pile en faisant une ronde, un circuit». On a vérifié que l on sait allumer une ampoule avec une pile de plusieurs façons. 3. Recherche : quelles solutions pour éteindre une ampoule? Différentes solutions trouvées par l émission d hypothèses puis vérification par la manipulation : - L ampoule ne doit plus toucher une ou deux lames de la pile. - Un des fils ne touche plus les lames de la pile. - Un des fils ne touche plus le culot ou le plot de l ampoule. - Un des fils ne touche plus le support de l ampoule. - On peut couper le courant au milieu d un fil (prendre deux fils qui ne se touchent plus). Les élèves comprennent que le courant électrique doit être stoppé pour que l ampoule ne s allume plus. Structuration des apprentissages Lorsque que le circuit électrique est fermé, le courant «poursuit sa route» et l ampoule s allume. Lorsque que le circuit électrique est ouvert, le courant «ne peut plus passer» et l ampoule ne s allume plus. On sait éteindre une ampoule de différentes façons. 4. Recherche : allumer et éteindre l ampoule dans la boîte. Modalités : Les élèves travaillent en atelier décloisonné en groupe de 5 avec la maîtresse. Chaque groupe dispose du même matériel : ampoule, fils, support 2

3 d ampoule, pile, pinces et d une boîte à chaussures ayant le même procédé de fermeture (couvercle rabattable fixé à la boîte d un côté). Manipulation : Tous les groupes ont placé directement leur circuit électrique dans la boîte et font les premières observations. Bilan collectif des observations en classe. Pour chaque groupe, la première partie du défi est relevé : On sait allumer l ampoule lorsque la boîte est ouverte mais on remarque qu elle ne s éteint pas lorsque le couvercle se referme. Tous les élèves ont bien identifié l obstacle : Comment faire pour éteindre l ampoule quand on referme le couvercle? Les élèves réinvestissent leurs connaissances «scientifiques» Il faut que le circuit s ouvre quand on ferme le couvercle Les différentes façons d ouvrir un circuit sont rappelées par les élèves. Il faut maintenant trouver une solution technique pour ouvrir le circuit. Afin de diversifier les solutions, chaque groupe travaillera sur un procédé particulier : - Un groupe ouvrira le circuit aux lames de la pile. - Un groupe ouvrira le circuit aux fils. - Un groupe ouvrira le circuit à l ampoule. Manipulation recherche de solutions techniques 1 er groupe : Ouvrir le circuit aux lames de la pile La pince crocodile fixée par de l adhésif sur le couvercle glisse sur la lame. Même si cela fonctionne de temps en temps, les premières tentatives ne sont pas très concluantes. Constatations des élèves : - La pince crocodile ne vient pas toujours en contact avec la lame. - Lorsqu on baisse le couvercle, la pince vient toucher la lame. - Lorsqu on lève le couvercle, la lame s éloigne du couvercle. Il se passe donc l inverse de ce que l on veut obtenir comme résultat. 3

4 Après de nombreux essais, un élève propose une solution : placer un trombone au bout de la pince crocodile qui servirait de guide. Boîte qui se ferme. Boîte qui s ouvre. Le trombone fixé à la pince crocodile vient glisser le long de la lame de la pile. La lame de la pile entre en contact avec le trombone. Le défi est réussi, l ampoule s allume lorsque la boîte est ouverte et s éteint lorsque la boîte se ferme 4

5 Un autre élève propose une nouvelle solution : placer le trombone et la lame à l extérieur de la boîte. Des trous sont faits dans la boîte pour passer le trombone et la lame de la pile. En ouvrant la boîte, le trombone coulisse le long de la lame qui fait contact. En fermant, le trombone se relève et ouvre le circuit. Le défi est relevé mais on constate que la lame qui dépasse est dangereuse. 5

6 2 ème groupe : Ouvrir le circuit entre deux fils. Les élèves utilisent l extrémité des fils qui se touchent ou s éloignent. Ils comprennent que le mouvement du couvercle peut permettre d approcher ou éloigner les extrémités l une de l autre. Ils décident de placer l adhésif sur le couvercle et les fils. Ils modifient également l orientation des fils. Après plusieurs tentatives concluantes, on peut dire que ce système fonctionne. A l ouverture du couvercle, l adhésif tire sur le fil. A la fermeture du couvercle, l adhésif se détend et le fil s éloigne de l autre fil. Le défi est relevé Boite ouverte : l ampoule s allume. Boite fermée : l ampoule s éteint. Toutefois, les élèves remarquent que l adhésif a tendance à se détacher. 6

7 Lors des séances suivantes, ce groupe essayera de perfectionner le système avec des élastiques (pour faire comme un ressort) pour que les fils reprennent à chaque fois leur positionnement initial. Les élèves ont découpé un morceau du couvercle pour que celle ci puisse fermer. Le défi est relevé 7

8 3 ème groupe : Ouvrir le circuit à l ampoule. Du fait du matériel, c est le groupe qui a rencontré le plus de difficultés. Les élèves pouvaient utiliser une ampoule seule, une ampoule sur le petit support avec les fils apparents ou une ampoule sur support bois. Les élèves ont privilégié le support bois. Le support a été placé de différentes façons. Une vis a été enfoncée dans la borne du support. Il fallait trouver un moyen de faire contact avec l extrémité du fil placé sur le couvercle. Une extrémité du fil souple en métal a été fixée sur le couvercle en contact avec le fil relié à la pile. L autre extrémité est placée en contact sous la vis du support. Le tout est recouvert d adhésif. Observations : Le fil de fer ne tourne pas dans le bon axe et décroche tout l adhésif. L adhésif se décroche à cause du fil de fer. Cette solution n est pas retenue. 8

9 Le support est placé horizontalement. L extrémité du fil est en contact direct avec la vis quand le couvercle se referme et s éloigne quand le couvercle s ouvre. Le défi n est donc pas relevé pour ce groupe car il se passe l inverse du résultat désiré. A ce stade du défi, deux groupes sur trois ont relevé le défi. 5. Conclusion Lors des prochaines séances : -Aider le 3 ème groupe à trouver une solution. -Schématiser sa solution structuration des connaissances. -Bilan de l expérience : défi sciences 9

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