Groupe départemental en sciences

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1 Semaine de la science AUBENAS 1/9 Séquence cycle III- Le jour et la nuit Les I.O (doc acc janvier 2012) CM1 Lumières et ombres Savoir expliquer la variation de la forme de l ombre d un objet en fonction de la distance source lumineuse / objet et de la position de la source lumineuse. Mobiliser ses connaissances sur Lumières et ombres pour expliquer et comprendre le phénomène d alternance du jour et de la nuit. Le mouvement de la Terre (et des planètes) autour du soleil Repérer et comprendre le mouvement apparent du soleil au cours d une journée et son évolution au cours de l année. Connaître le sens et la durée de rotation de la Terre sur elle-même. Savoir interpréter le mouvement apparent du Soleil par une modélisation. Connaître la contribution de Copernic et Galilée à l évolution des idées en astronomie. Plan de séquence ETAPE 1- Situation inductrice : le lexique «JOUR» : polysémie (idées individuelles, définitions du dictionnaire ) + mise en commun (être d accord sur la terminologie). Conceptions initiales jour/nuit Recueil Pause mise en commun et «déconstruction» des conceptions initiales les plus élémentaires (éclipse, interruption lumineuse ) ETAPE 2 Modélisations 1/Le phénomène jour/nuit sur la terre Boules/lumières Rondes d enfants 2/Exploitation des relevés d ombre : reproduire le phénomène pour déterminer la localisation du lever/coucher du soleil 3/mise en commun 4/Mise en place du dispositif expérimental le gnomon Les rotations : Que se passe-t-il pour le soleil pendant le jour-lumière? (sans regarder le soleil = relever d ombres) ==> prévoir un relevé-secours d ombre (réalisé par un enseignant le l école)

2 Semaine de la science AUBENAS 2/9 ETAPE 3 Exploitation du relevé d ombres- mouvement apparent du soleil Modélisation avec lampe (validation des 3 théories) mouvement APPARENT car les 3 théories sont plausibles. (ne pas se fier uniquement à ses sens!) ETAPE 4 Eclairages historiques (variés) + élaboration des traces +évaluation sommative=> les conceptions ont-elles évoluées? Prolongement : -le sens de rotation de la terre Matériel nécessaire Globes gonflables (5 à 20) Source lumineuse 360 (type pied de lampe) (5 à 20)envisager prêt par enseignant Boules de polystyrène (20) 4 gnomons (support asco + baguette ~20cm) Feuille de carton blanches (*5)Clélia 20 «réductions» des tracés d ombre (feuille A3) Vidéo proj (vendredi) *4 Chaise/tabouret de bureau rotative(1 à 4)

3 Semaine de la science AUBENAS 3/9 ETAPE 1 (Lundi 26/03) Séance prise en charge par les enseignants des classes concernées Situation inductrice La polysémie du mot JOUR 1-Recherche individuelle de la ou des définitions du mot jour + mise en commun (liste des définitions) 2-Comparaison avec des définitions du dictionnaire : (dictionnaire Larousse) Jour, nom masculin (du latin classique dies) -clarté produite sur la Terre par la lumière du soleil : les premières lueurs du jour, en plein jour. -intervalle de temps compris entre le lever et le coucher du soleil en un lieu donné de la Terre : les jours commencent à diminuer, l usine fonctionne jour et nuit. -s emploie pour évaluer le temps vécu, pour indiquer une date, situer plus ou moins précisément un événement dans le temps : Quel jour sommes nous? Ca fait plusieurs jours qu il aurait dû me répondre. 3-Synthèse Se mettre d accord sur la terminologie retenue pour la suite des séances : Le jour-lumière : lorsque le soleil éclaire un endroit donné de la Terre (ou journée) par opposition au jour-date. Recueil de conceptions initiales jour/nuit Faire un dessin (et texte?) qui explique la succession du jour et de la nuit. OUTILS MAITRE S1- C i jour nuit Pendant ce travail individuel, l enseignant circule pour commencer le répertoire des conceptions (affiné pendant la récréation) + repérer les conceptions les «plus élémentaires» (éclipse, interruption lumineuse ) RECREATION mise en commun, répertoire des conceptions et «déconstruction» des conceptions initiales les plus élémentaires : -les éclipses : rares, éphémères -l interruption : parler de la structure du soleil (boule gazeuse incandescentele feu éteint doit être rallumé!)

4 Semaine de la science AUBENAS 4/9 ETAPE 2 (Mardi 27/03) Enseignants des classes concernées accompagnés d un membre de l équipe du groupe science. Rappel ETAPE 1 : Hier chacun a expliqué la succession du jour et de la nuit selon son avis. Il est apparu plusieurs idées (à proposer dans l ordre de la majorité des réponses?) : -c est parce que le soleil tourne autour de la Terre (A) -c est parce que la Terre tourne autour du soleil (B) -c est parce que la Terre tourne sur elle-même (C) 1/Le phénomène jour/nuit sur la Terre : essais de modélisation Par petits groupes, il va falloir essayer les différentes (3) propositions pour voir celle(s) qui fonctionnent. Matériel : boules polystyrène + globes gonflables + lampes sur pied Temps collectif : modélisation par les rondes d enfants. Mise en commun : synthèse des essais + observation de la zone d ombre (1/2 terre) 2/ Analyse du phénomène jour-lumière Ce qui est sûr pour tous : c est le soleil qui crée le jour sur Terre. Mais que se passe-t-il pour le soleil pendant un jour-lumière? Comment le savoir sans regarder le soleil (cf : risques)? Relevé d ombres prise de parole des élèves ayant mis en pratique le gnomon la semaine précédente. mise en place du dispositif expérimental dans la cour : premiers tracés RECREATION / Elaboration de traces écrites (par groupe) pour rendre compte des «découvertes» de la journée (phases 1/ et 2/) Proposition : les élèves ayant déjà effectué les relevés peuvent travailler sur la phase 1/, les autres réfléchissent sur le gnomon et émettent des hypothèses quant à l évolution du tracé 4/suite 2/-nouvelle trace

5 Semaine de la science AUBENAS 5/9 ETAPE 3 (Jeudi 29/03) Enseignants des classes concernées accompagnés d un membre de l équipe du groupe science. Proposition de structuration intermédiaire suite à l ETAPE 2 : Le Soleil éclaire la Terre. Sur la moitié éclairée, il fait jour. Sur la moitié non éclairée, il fait nuit. Pour expliquer la succession du jour et de la nuit, on ne sait pas départager entre les différentes hypothèses car après modélisation, elles paraissent toutes valables. - Présentation du relevé réalisé avec le gnomon (orientation N/E/S/O, place du clou, signification des traits tracés et horaires) - Travail en groupe : «A l aide de la lampe et du clou, reproduisez les ombres aux différents moments de la journée.» - Mise en commun intermédiaire : Le Soleil apparaît en direction de l Est le matin, passe au Sud à la mi-journée et disparaît en direction de l Ouest. Que peut-on conclure? / Peut-on en conclure que le Soleil tourne autour de la Terre? Pourquoi? (On n a pas vérifié les deux autres hypothèses). - Travail en groupe : «Essayez de reproduire les ombres aux différents moments de la journée pour les deux autres hypothèses : o La Terre tourne sur elle-même o La Terre tourne autour du Soleil.» Rq : Dans les deux cas, le Soleil sera «immobile», donc la lampe posée sur une table ou au sol. - Mise en commun : En cas de difficulté de modélisation pour certains groupes, refaire la manipulation en grand groupe et conclure. Structuration intermédiaire (ETAPE 3): On voit le Soleil apparaître en direction de l Est le matin, passer au Sud à la mi-journée et disparaître en direction de l Ouest. Pourtant, le relevé du gnomon ne nous permet toujours pas de trancher entre les différentes hypothèses RECREATION ???

6 Semaine de la science AUBENAS 6/9 ETAPE 4 (Vendredi 30/03) Séance prise en charge par les enseignants des classes concernées Rappel séance précédente : impossibilité de trancher entre les 3 modèles d où la nécessité de faire une recherche documentaire Recherche documentaire 1 : Extrait d un document intitulé «La Terre : une planète qui tourne» (source : site internet rubrique Astronomie) - Travail individuel : Lecture et réponse aux questions - Mise en commun / correction Rq : (Lexique) insister sur la composition des mots «Héliocentrisme / héliocentrique» : Préfixe HELIOS (Soleil) / Radical CENTRE «Géocentrisme / géocentrique». : Préfixe GEO (Terre) / Radical CENTRE - En relation avec le titre du document, faire émerger les deux mouvements de la Terre : rotation sur elle-même et révolution autour du Soleil. Structuration : La succession du jour et de la nuit s explique par la rotation de la Terre sur elle-même. La Terre tourne autour de l axe de ses pôles en 24h : 1 jour RECREATION Recherche documentaire 2 : Analyse de la représentation des deux modèles astronomiques géocentrisme / héliocentrisme (à partir de la fiche) Observation des deux modèles en collectif (au vidéoprojecteur) : - Faire décrire les deux images. - Quelle image correspond à la représentation de l héliocentrisme? Quelle image correspond à la représentation du géocentrisme? Faire justifier les réponses. - Ecrire les noms corrects en dessous de chaque image. - Ecrire les caractéristiques : o Héliocentrisme : le Soleil est au centre. La Terre, la Lune et les autres planètes tournent autour de lui. C est le système solaire. o Géocentrisme : la Terre est au centre. La Lune, le Soleil et les autres planètes tournent autour d elle. On sait aujourd hui que ce modèle est faux. Recherche documentaire 3 : Fiche «Quelques astronomes célèbres» - Travail individuel : Lecture des trois portraits - Question : Quelle théorie défendaient-ils (héliocentrisme ou géocentrisme)? Copernic, partisan de l héliocentrisme (c est même lui qui a proposé ce modèle). Ptolémée, partisan du géocentrisme. On ne peut pas conclure pour Galilée.

7 Semaine de la science AUBENAS 7/9 - Lire en collectif l extrait de la pièce de Bertold Brecht «La vie de Galilée» (deux lecteurs pour Galilée et Andrea + un lecteur pour les didascalies) - Rejouer l extrait dans lequel Galilée fait tourner Andrea sur sa chaise (à l aide d une chaise tournante). - Conclure que Galilée est bien partisan de la théorie héliocentrique. Prolongements possibles Quel est le sens de rotation de la Terre? Question initiale : On sait maintenant que la Terre tourne sur elle-même, mais dans quel sens? Modélisation 1 : Globe gonflable + observateur terrestre + horizon observateur + Lampe Dans quel sens faire tourner le globe pour que le Soleil apparaisse en direction de l Est le matin (à gauche) et disparaisse en direction de l Ouest le soir (à droite)? Modélisation 2 : Ronde (4/5 élèves pour la Terre tournés vers l extérieur et un pour le Soleil) Les terriens tournés vers l extérieur regardent devant eux (vers le Sud). Dans quel sens la ronde doit tourner pour que le Soleil apparaisse en direction de l Est (à gauche) et disparaisse en direction de l Ouest (à droite)? Structuration : La Terre tourne sur elle-même d Ouest en Est. Cela correspond au sens inverse des aiguilles d une montre si on la regarde d un point situé au-dessus du Pôle Nord. Les conséquences du mouvement de rotation de la Terre : 1) La nuit, pourquoi voit-on tourner les étoiles dans le ciel? Observation avec stellarium (utilisation du logiciel ou du film sur CD) : Observer en direction du nord la nuit, avec accélération du temps. Scénario du film : - C est le soir (lire l heure), le Soleil se couche en direction de l Ouest. - On se tourne vers le nord. - On cherche l étoile Polaire (Polaris) qui nous donne la direction du Nord. - On affiche les lignes (astérismes) des constellations pour qu elles soient plus visibles. L étoile Polaire est la queue de la Petite Ourse (petite casserole). Le grand W est Cassiopée. - On accélère le temps (il défile plus vite). Et on attend jusqu au lendemain matin (on peut faire remarquer le changement de date). Une lueur apparaît à l Est : c est le Soleil. Questionnement : - Qu observez-vous? - Quel mouvement ont les étoiles? Pourquoi? - Est-ce que toutes les étoiles bougent?

8 Semaine de la science AUBENAS 8/9 - Pourquoi l étoile polaire (Polaris) semble-t-elle fixe? (Réponse : l étoile Polaire est dans le prolongement de l axe de rotation de la Terre.) Modélisation : Coller au plafond 3 affiches (format A3) représentant les constellations de La Petite Ourse (avec la Polaire), la Grande Ourse et Cassiopée. Placer une chaise tournante sous la Polaire. Un élève s assoit et fixe l étoile Polaire. Un autre fait tourner la chaise (dans le bon sens!) Structuration : Tous les astres (Lune, étoiles, planètes) ont un mouvement circulaire apparent identique au Soleil (d Est en Ouest) dû à la rotation de la Terre sur elle-même. 2) Le décalage horaire Observation : - Avec un globe + 3 observateurs terrestres + horizons + lampe «Quand il fait jour en France, il fait nuit en Australie. Il ne peut donc pas être la même heure à ces deux endroits» - Vérification possible avec le logiciel Stellarium (utiliser les différents lieux géographiques sur Terre) et affinage de l observation : «Quand on est à la mi-journée (midi solaire) en France, c est le matin aux Etats-Unis (Soleil à l Est), c est le soir en Inde (Soleil à l Ouest)» Structuration : Il existe des décalages horaires entre différents lieux sur Terre. Il est midi au Soleil (midi solaire) en un lieu sur Terre lorsque le Soleil culmine en direction du sud. Trace écrite pour les élèves (travail individuel/groupe + correction) : - Tracer la limite jour/nuit, le sens de rotation de la Terre - Compléter les phrases. Matin en France Midi en France Soir en France Minuit en France

9 Semaine de la science AUBENAS 9/9 Minuit aux EU Matin aux EU Midi aux EU Soir aux EU (Pour les élèves qui en auraient besoin, possibilité d utiliser le matériel pour modéliser).