PREPARATION D UNE SEQUENCE D APPRENTISSAGE

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1 PREPARATION D UNE SEQUENCE D APPRENTISSAGE Niveau : CM1 Thème : Les vases communicants Compétence visée : CB3 Identification et résolution d une situation-problème relative à la physique. Ressources : Savoir : Le principe des vases communicants. Savoir-faire : Connaître le principe des vases communicants. Durée : 3 séances de 30 minutes Matériels et documents : Bouteilles en plastique, bout de tuyau transparent, Livre CU, Schémas DEMARCHE MITAFA 1. Présentation du thème émergence des représentations DEROULEMENT DE LA LECON (les activités) M : Maître A : Apprenants Séance 1 (M doit faire observer, une semaine avant, des puits, des sources, les conduites d eau de la JIRAMA, des puits artésiens s il en existe) M : «Qu est-ce que vous faites lorsque vous avez soif?» A : «Je bois de l eau.» M : «Quel type d eau buvez-vous?» A : «Je bois de l eau potable.» M : «D où provient l eau que nous buvons?» A1 : «De l eau de la JIRAMA qui coule du robinet.» A2 : «De la source.» A3 : «Du puits.» M : «Aujourd hui, nous allons étudier le principe des vases communicants qui permet d avoir de l eau aussi bien celle de la JIRAMA, que celle des puits et des sources.» METHODES DE TRAVAIL MATERIEL SUPPORTS Tableau noir 2. Problématique = Questionner le réel M : «Quel est le principe des vases communicants?» - «Quelles sont les applications naturelles de ce principe?» - «Comment expliquer la distribution d eau dans les villes?» puis Individuel Tableau noir puis Cahier de CU 3. «Je pense que» 4. «Je manipule», situation de recherche M : Vous allez répondre à ces questions dans vos cahiers d expériences (le maître circule entre les tables-bancs pour surveiller le travail des élèves) Mise en commun de «je pense que» le maître recueille les réponses des élèves et les inscrit au tableau dans la colonne de gauche) (Le maître explique les consignes pendant que la classe est encore unie, avant de répartir les groupes) Pour les groupes A et B : - Coupez les fonds de vos deux bouteilles et reliez-les avec un tuyau. - Retournez-les et remplissez-les d eau aux ¾. - Faites varier la hauteur de l une des bouteilles : dites ce que vous remarquez. - Enlevez l une des bouteilles ; levez ou baissez le tuyau. A quelle hauteur l eau se met-elle à couler hors du tuyau? - Faites les schémas correspondant à chaque étape de la manipulation. Travaux de groupes Cahier de CU et tableau noir Bouteilles, tuyau, Schémas 112

2 5. Mise en commun, débat Pour les groupes C et D : (Le schéma ci-après est affiché au tableau : p.89.cu) Observez bien le schéma (1) : explique le fonctionnement de ce système. A quelle hauteur doivent être les maisons par rapport au château d eau pour recevoir de l eau? Pour les groupes E et F : Observez le schéma (2) et expliquez le principe des puits artésiens. L eau est-elle permanente toute l année dans ce type de puits? 2 ème séance Le rapporteur de chaque groupe accroche au tableau les grandes ardoises. Analyse du travail des groupes A et B : Lorsqu on fait varier la hauteur de l une des bouteilles, l eau reste toujours au même niveau. M : Voilà le principe des vases communicants. Si on enlève une bouteille et si le niveau de l eau du tuyau est plus bas que celui de l eau de la bouteille, l eau coule hors du tuyau. M : Il faut que les deux niveaux soient sur la même ligne horizontale : c est le principe des vases communicants. Tableau noir Analyse du travail des groupes C et D : La pompe fait monter l eau dans le château d eau qui doit se trouver en hauteur. Un autre tuyau sort de la base du château d eau pour amener l eau vers les maisons et les bornes fontaines. C est une application du principe des vases communicants. La hauteur des maisons doit être inférieure à celle du château d eau pour recevoir de l eau. C est la raison pour laquelle les châteaux d eau se trouvent toujours sur les collines les plus élevées de la région. 114

3 Analyse du travail des groupes E et F : L eau de pluie s infiltre dans le sol ; lorsqu elle rencontre une zone souterraine comprise entre deux couches de roches imperméables, l eau coule suivant la pente. Alors on creuse un puits à mi-hauteur ou en bas de la pente : alors l eau jaillit. M : C est aussi une application du principe des vases communicants. Pendant la période sèche de l année, les puits artésiens sont taris car il n y a plus d eau de pluie. 116

4 6. «Nous retenons» structuration + 3 ème séance (Le maître construit le résumé avec les élèves en posant des questions et recueille les réponses tout en les arrangeant pour avoir un texte cohérent, simple et explicatif.) M : «Si on relie deux bouteilles contenant de l eau par un tuyau, qu est-ce qui se passe quand on fait varier la hauteur de l une des bouteilles?» A : «Les eaux des deux bouteilles sont toujours au même niveau.» M : «Comment appelle-t-on ce phénomène?» A : «C est le principe des vases communicants.» M : «Lorsqu on libère l autre bout du tuyau, quand est-ce que l eau coule hors du tuyau?» A : «Lorsque l autre bout du tuyau se trouve à une hauteur inférieure à celle de l eau dans la bouteille.» M : «Explique la répartition d eau dans une ville.» A : «On construit un château d eau sur une colline. On pompe l eau vers le château d eau. Puis, d un tuyau partant de la base du château, on répartit l eau.» M : «A quelle hauteur doivent être les maisons par rapport au château pour recevoir de l eau?» A : «Elles doivent être à une hauteur inférieure à celle du château.» M : «Expliquez le principe d un puits naturel.» A : «On creuse un trou profond jusqu au niveau d une nappe d eau souterraine. Puis on puise l eau avec un récipient prolongé par une corde.» M : «Y a-t-il toujours de l eau dans ces puits?» A1 : «Si le puits est assez profond, oui.». A2 : «Pendant la période sèche, ils sont taris. si les puits ne sont pas assez profonds.» M : «Expliquez le principe des puits artésiens.» A : «Pendant la saison des pluies, l eau de pluie s infiltre dans la terre ; cette eau rencontre une zone comprise entre deux couches de roches imperméables, elle forme une nappe d eau souterraine. Cette eau coule suivant la pente. Alors, on creuse à mi-hauteur ou en bas de la pente et l eau jaillit toute seule : voilà un puits artésien.» M : «Y a-t-il toujours de l eau dans ce type de puits toute l année?» A : «Non! Lorsque l eau de pluie est tarie, il n y a plus d eau dans ces puits.» M : «Quelle est alors la différence entre un puits naturel et un puits artésien?» A : «Dans un puits naturel, on puise l eau. Dans un puits artésien, l eau jaillit toute seule.» puis individuel Tableau noir puis cahier de CU prolongements M : «Quelle sorte d eau doit-on boire pour être en bonne santé?» A : «Il faut boire de l eau potable.» M : «L eau des puits est-elle potable?» A : «Non. Elle n est pas potable.» M : «Quelle est l eau qui est sûre d être potable?» A1 : «L eau des robinets de la JIRAMA.» A2 : «On fait bouillir l eau des puits.». A3 : «On ajoute un peu de sur eau dans l eau tirée des puits.» 118

5 o O o Voici le résumé établi avec les élèves Si on relie deux bouteilles contenant de l eau, par un tuyau, l eau des deux bouteilles est toujours au même niveau. C est le principe des vases communicants. Lorsqu on libère l autre bout du tuyau, l eau coule hors du tuyau quand le niveau y est inférieur à celui de l eau dans la bouteille. Pour la distribution d eau dans les villes, la JIRAMA construit un château d eau sur une colline ; on pompe l eau vers le château ; puis, d un tuyau partant de la base du château, on répartit l eau. Pour recevoir de l eau, les maisons doivent être à une hauteur inférieure à celle du château. Pour avoir un puits naturel, on creuse un trou profond jusqu au niveau d une nappe d eau souterraine. Puis on puise l eau avec un récipient prolongé par une corde. Pendant les saisons sèches, l eau du puits peut être tarie. Pendant les saisons des pluies, l eau de pluie s infiltre dans le sol. Lorsqu elle rencontre une zone comprise entre deux couches de roches imperméables, elle forme une nappe d eau souterraine qui va couler suivant la pente. Alors si on creuse à mi-hauteur ou en bas de la pente, l eau jaillit toute seule : voilà un puits artésien. C est aussi une application du principe des vases communicants. La différence entre un puits naturel et un puits artésien : dans un puits naturel, il faut puiser l eau avec un récipient tandis que d un puits artésien, l eau coule toute seule. Pour être en bonne santé, il faut boire de l eau potable. L eau des puits n est pas potable. Il faut donc boire l eau des robinets de la JIRAMA. On doit faire bouillir l eau des puits ou y ajouter du sur eau o O o