Matière et matériaux

Transcription

1 Matièr t matériaux

2

3 Bloc 1 : Ls propriétés d la matièr Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Théori particulair Ls six postulats d la théori particulair d la matièr : 1. Tout matièr st composé d particuls. - Bin qu cs particuls n aint jamais été obsrvés, l êtr humain a la pruv qu lls xistnt : lls prmttnt d xpliqur ls changmnts d état t d mass volumiqu. Ctt théori fait parti du modèl d la matièr. Pour qu l au prnn son état prmir, il faut qu ll soit constitué ds mêms particuls. 2. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. - Tout port à croir qu un particul d glac, un particul d au t un particul d vapur d au sont idntiqus, malgré ls conditions xtériurs auxqulls lls sont soumiss. Touts ls particuls d un mêm substanc pur ont un mêm composition, un mêm configuration t un mêm mass, qul qu soit lur état. Par xmpl, touts ls particuls d fr sont smblabls. 3. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. - La particul d un substanc st différnt d la particul d tout autr substanc. Par xmpl, un particul d aluminium st différnt d un particul d nickl. 4. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. - L volum d tout objt st composé d baucoup plus d spac vid qu d particuls. Ls spacs ntr ls particuls sont plus ptits dans un solid t plus vasts dans un gaz. L application d un prssion put réduir l spac ntr ls particuls d gaz; l volum st alors diminué, car la prssion rapproch ls particuls. Ls solids t ls liquids sont moins comprssibls, car ls spacs ntr ls particuls sont plus ptits, mais si on appliqu un prssion suffisant, ils sront aussi légèrmnt comprimés. 5. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d l énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. - L amplur du mouvmnt dépnd d la tmpératur, car l énrgi ds particuls augmnt au mêm rythm. Puisqu ls particuls d au à la surfac d l étang s déplacnt dans tous ls sns, un crtain nombr vont inévitablmnt s séparr t s éloignr d l étang. C n st qu au zéro absolu (à un tmpératur d nviron 273 C) qu ls particuls n ont théoriqumnt aucun énrgi, donc aucun mouvmnt. Matièr t matériaux Bloc 1 21

4 6. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction qui augmntnt au mêm rythm qu ls particuls s rapprochant ls uns ds autrs. (Il arriv un momnt, cpndant, où cs forcs sont contrés par d autrs forcs qui mpêchnt la matièr d s ffondrr complètmnt.) - C phénomèn montr qu ls solids sont plus rigids t plus dnss qu ls liquids t qu cux-ci sont plus dnss qu ls gaz. Ls particuls d un solid sont plus rapprochés qu clls d un liquid ou d un gaz. L solid sra l plus dns, car ss particuls, étant plus rapprochés, subissnt un plus grand forc d attraction. Un solid st donc rigid. Pour liquéfir un solid, il st nécssair d fournir d l énrgi aux particuls qui réduisnt ls forcs d attraction. C st la raison pour laqull un changmnt d état d solid à liquid qui s opèr à un tmpératur fix rquirt d la chalur. L mêm princip s appliqu pour vaporisr un liquid. Solids, liquids t gaz Dans ls solids, ls particuls sont très rapprochés, c st la raison pour laqull ils gardnt lur form t la mass volumiqu st habitullmnt plus grand. Dans ls liquids, ls particuls sont un pu plus éloignés qu dans ls solids. La forc d attraction st aussi un pu moins grand, prmttant aux particuls d glissr aisémnt ls uns sur ls autrs. C st la raison pour laqull un liquid put coulr t épousr la form du contnant dans lqul il s trouv. Plus l liquid coul lntmnt, comm la mélass, plus il y a d friction ntr ls particuls. Dans ls gaz, ls particuls sont très éloignés. La forc d attraction ntr lls st très faibl, ls particuls ayant tndanc à prndr tout l spac disponibl. C st la raison pour laqull il faut utilisr un couvrcl lorsqu on ntrpos un gaz, sinon il s répand à l xtériur du contnant. Un gaz a tndanc à s diffusr, la concntration du gaz dvnant la mêm partout. Lorsqu on ouvr un contnant qui contint un gaz, la concntration n gaz st très fort autour du contnant. Plus on s éloign du contnant, plus la concntration n gaz st réduit, dvnant par la suit la mêm partout dans la sall, puisqu ls particuls d gaz s diffusnt assz rapidmnt. Ls fluids Tous ls gaz t ls liquids formnt ls fluids. On ls désign ainsi parc qu ils possèdnt plusiurs caractéristiqus smblabls, n ont pas d form propr, puvnt coulr t êtr transvasés, t s déplacnt n courants ou n flux. Ls gaz sont facilmnt rconnaissabls. Cpndant, ls liquids puvnt parfois êtr confondus avc ls solids granulux comm l sabl très fin. En fft, ls solids granulux puvnt aussi s écoulr. Ls fluids sont constitués d particuls qu l on n put facilmnt isolr, mêm n utilisant ls pincs ls plus fins. Mass, poids, volum t mass volumiqu La mass, c st la quantité d matièr d un corps. Ell st habitullmnt xprimé n g ou n kg. La mass d un corps st toujours la mêm, pu import où il s trouv dans l univrs. 22 Scincs t tchnologi, 8 anné

5 L poids, c st la forc gravitationnll xrcé sur un corps. L poids d un corps chang n fonction d l ndroit où il s trouv dans l univrs. Par xmpl, un humain a un plus grand poids sur la Trr qu sur la Lun, mêm s il st composé d la mêm quantité d matièr (mass). L poids st habitullmnt xprimé n Nwtons (N). L volum, c st la quantité d spac occupé par un solid, un liquid ou un gaz. L volum st 3 habitullmnt xprimé n cm, n L ou n ml. La mass volumiqu, c st la mass par unité d volum d un corps ou d un substanc. La 3 mass volumiqu st habitullmnt xprimé n g/cm ou n g/ml. Chaqu substanc possèd sa propr mass volumiqu qui lui st caractéristiqu. On put donc idntifir un substanc inconnu grâc à la mass volumiqu. Cart sémantiqu du domain Vous trouvrz la cart sémantiqu n format Smart Idas ainsi qu n format pdf dans l cd qui accompagn c modul. Matièr t matériaux Bloc 1 23

6 Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv réalis, à la suit d obsrvations, qu ll ou il put utilisr la théori particulair pour xpliqur l comportmnt ds solids, ds liquids t ds gaz. Ell ou il apprnd qu ls liquids t ls gaz sont ds fluids. Ell ou il définit ls concpts d mass, d poids t d volum. L élèv rconnaît qu la mass volumiqu st un propriété important ds fluids. Ell ou il fait un xpérinc pour détrminr la mass volumiqu d divrss substancs. Vocabulair du bloc la théori particulair un substanc particul idntiqu liquid un caractéristiqu particul différnt solid écoulr mouvmnt gaz granulux unités d msur un fluid attraction instrumnt d msur la mass particul rrur xpérimntal l poids épousr (la form d un contnant) l volum intrstic la mass volumiqu ls postulats Natur d la difficulté ds notions présntés Il st ssntil qu l élèv comprnn ls postulats d la théori particulair, car ils lui srviront tout l long ds blocs pour xpliqur ls propriétés ds fluids. Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; utilisr l journal scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; visionnr un vidéo d TFO sur la matièr; concvoir un ju éducatif avc l vocabulair appris; lir dans Intrnt t ds livrs d référnc; utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; fair ds résumés d lctur (p. x., sur la mass volumiqu) présntr oralmnt ss rchrchs t ss découvrts à la suit d xpérincs; xpliqur, à l aid d un présntation élctroniqu, ls résultats t ls notions appriss à la suit ds divrss xpérincs réalisés; communiqur ss obsrvations par écrit; formulr ds hypothèss sous form vrbal ou écrit; construir ds tablaux d comparaison (p. x., comparr la mass volumiqu d différnts métaux); prndr t nrgistrr ds msurs d volums avc la précision qui s impos. lir, comprndr t intrprétr ds donnés (sur la mass volumiqu d différnts solids); rcuillir, organisr t intrprétr ds donnés; 24 Scincs t tchnologi, 8 anné

7 utilisr l ordinatur pour fair ds diagramms (p. x., calculr la mass, l volum t la mass volumiqu d divrs solids); calculr ds moynns à la suit ds résultats obtnus. Nots d planification Ls élèvs auront bsoin d un rliur à annaux ou d un couvrtur d présntation avc rliur à attachs (Duo-Tang) pour insérr ls annxs t d un cahir à rliur contnant ds fuills lignés pour lur journal scintifiqu. Résrvr la sall d ordinaturs, s assurr d avoir accès au logicil Corl Prsntations t à un projctur multimédia. S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir ls annxs 1 à 5 n quantité suffisant. Photocopir l référntil n quantité suffisant. S assurr d avoir accès à un sall d ordinaturs t à Intrnt. S assurr qu ls élèvs ont un journal scintifiqu qui srvira à consignr lurs résultats, lurs intrprétations, lurs idés t lur apprntissag. Prévoir un ndroit dans la class pour construir un cart sémantiqu géant sur laqull sront placés ls notions nsignés pour qu ls élèvs fassnt ds lins ntr lls : cla facilitra la mis n mémoir. Affichr l plan d qustionnmnt à un ndroit visibl dans la class. Matéril Pour chaqu équip d dux bchr d 50 ml contnant un morcau d polystyrèn suffisammnt grand pour qu il y rst coincé bchr vid d 50 ml bchr d 50 ml contnant 30 ml d au bchr vid d 50 ml bchr d 250 ml contnant 200 ml d gros sl bchr vid d 400 ml bchr d 400 ml ayant un bougi fixé au cntr allumtts ou briqut vinaigr bicarbonat d soud pinc à épilr ptit bloc d métal avc crocht dynamomètr balanc élctroniqu cylindr gradué règl calculatric au ptit cub, prism à bas rctangulair t cylindr d laiton ptit cub, prism à bas rctangulair t cylindr d cuivr ptit cub, prism à bas rctangulair t cylindr d aluminium ptit cub, prism à bas rctangulair t cylindr d acir Matièr t matériaux Bloc 1 25

8 Médias élctroniqus disqu compact sur lqul s trouv un diaporama n format Corl Prsntations portant sur la mass, l poids, l volum t la mass volumiqu (mm8bloc1.shw) Annxs Annx 1 : Caractéristiqus ds solids, ds liquids t ds gaz Annx 2A : Ls particuls dans ls solids, ls liquids t ls gaz t la théori particulair Annx 2B : Ls particuls dans ls solids, ls liquids t ls gaz t la théori particulair Corrigé Annx 3 : Msurr la mass, l poids t l volum Annx 4 : L calcul d la mass volumiqu Annx 5A : Évaluation formativ Annx 5B : Évaluation formativ Corrigé Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 8, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p t GIBB, Td, t al. Scincs t Tchnologi 8, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p t Tchnoscinc 8 anné guid pédagogiqu, Vanir, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Déroulmnt du bloc Mis n situation : 10 minuts Présntr aux élèvs divrs objts n s assurant qu ils montrnt ls trois différnts états d la matièr : liquid, solid t gaz (p. x., bomb aérosol, boutill d au, sucr, sl, pièc d monnai, morcau d bois, jus, ballon, livr, boutill d propan (vid), lait.) S assurr qu ls objts sont bin séparés n trois sous-nsmbls n fonction d lur état. Posr ls qustions suivants : Pourquoi ls objts ont-ils été divisés n trois sous-nsmbls? (parc qu ils rprésntnt chacun ds trois états d la matièr : solid, liquid, gaz) Commnt a-t-on détrminé l sous-nsmbl auqul appartnait chaqu objt? (n comparant ls caractéristiqus d chacun ds objts aux caractéristiqus ds trois états d la matièr (p. x., put s écoulr, a un form fix, épous la form du contnant)) Un objt pourrait-il fair parti d dux sous-nsmbls à la fois? (non, à un crtain momnt, l objt st soit un liquid, un gaz ou un solid) Put-on modifir un objt pour l changr d sous-nsmbl? (oui, n changant son état par ds procssus comm la fusion, la congélation, la sublimation t la condnsation) Commnt s y prnd-on pour modifir un objt dans l but d l changr d sousnsmbl? (n y appliquant ou n y nlvant d la chalur) 26 Scincs t tchnologi, 8 anné

9 S inspirr ds réponss écrits ntr parnthèss ci-dssus pour aidr l élèv à répondr à cs qustions. Ajoutr qu, malgré qu la matièr soit tout fait d particuls, ll put quand mêm êtr différncié n la classant n trois grands groups : ls solids, ls liquids t ls gaz. Placr ls mots matièr, solid, liquid t gaz sur la grand cart sémantiqu. Expérimntation : 140 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. Dir aux élèvs qu lls t ils front un xpérinc n équip d dux pour découvrir ls caractéristiqus ds solids, ds liquids t ds gaz. Ls caractéristiqus ds solids, ds liquids t ds gaz Rmttr l annx 1 à chaqu élèv. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr. Voir à c qu la suprvision soit adéquat, car il y a utilisation d sourc d chalur. Voir à c qu ls élèvs portant ls chvux longs ls attachnt au momnt d manipulation près d flamm. N jamais laissr un ou un élèv s déplacr avc un bougi allumé. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a utilisation d un sourc d chalur. Jtr tout articl d vrr brisé n l plaçant dans un récipint d grès spécialmnt prévu à ct fft. Lir, n group-class, ls dux prmièrs pags d l annx 1 n mttant l accnt sur la sécurité, surtout n c qui a trait à la manipulation d la bougi t aux msurs à prndr dans l cas où d la vrrri srait cassé. Matièr t matériaux Bloc 1 27

10 Posr ds qustions tlls qu : Qulls sont ls caractéristiqus à obsrvr chz chacun ds substancs? Qu ntnd-on par «gardr sa form»? Qu ntnd-on par «épousr la form du contnant»? Qu ntnd-on par «s écoulr»? Qu ntnd-on par «formr un tas»? Affichr l plan d qustionnmnt n class. Expliqur aux élèvs qu l plan d qustionnmnt prmt d suivr un méthod qui mis sur la compréhnsion. Expliqur qu c plan sra modélisé pour qu ls élèvs voint clairmnt la façon dont lls t ils n front usag tout l long du cours d rattrapag. Modlag Fair, à voix haut, un modlag d l utilisation du plan d qustionnmnt n s inspirant du contnu d l ncadré. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d détrminr ls caractéristiqus qui prmttnt d distingur ls solids, ls liquids t ls gaz. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? D connaîtr la différnc ntr ls trois états d la matièr. Commnt j m y prnds? J fais la lctur du prmir énoncé d la march à suivr d l xpérinc n soulignant ls mots importants. J rdis l énoncé dans ms proprs mots. J rlis l énoncé un drnièr fois t j fais la manipulation. J consign l information dans l Tablau ds obsrvations. J fais la lctur du duxièm énoncé t j procèd d la mêm façon. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J rfais la manipulation t j vérifi ms résultats. S assurr qu ls élèvs comprnnnt la march à suivr d l xpérinc. Pratiqu guidé Formr ds équips d dux. Rmttr à chaqu équip l matéril pour fair l xpérinc portant sur ls caractéristiqus ds solids, ds liquids t ds gaz. Circulr dans la class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, au bsoin. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. 28 Scincs t tchnologi, 8 anné

11 Invitr ls élèvs à notr lurs obsrvations dans ls Tablaux ds obsrvations. Fair la lctur ds qustions d analys n group-class pour n assurr la compréhnsion. Répondr aux qustions ds élèvs, au bsoin. Dmandr nsuit aux élèvs d répondr n équip d dux aux qustions d analys d l annx 1 lorsqu ls obsrvations sront trminés n utilisant l plan d qustionnmnt. Lur laissr l tmps d trminr l xpérinc t d répondr aux qustions. Animr un rmu-ménings pour fair rssortir ls caractéristiqus qui prmttnt d distingur ls solids, ls liquids t ls gaz n utilisant l ncadré ci-dssous. Mntionnr aux élèvs qu ls liquids t ls gaz formnt un catégori spécial qui s appll fluids t qu, dans ctt unité, c sont surtout ls fluids qui sront à l étud. Un ds caractéristiqus principals ds fluids, c st l écoulmnt. Solid : Un solid gard sa form, n épous pas la form du contnant, n put pas s écoulr, sauf s il st granulux (il form un tas t on put ramassr ls granuls avc ds pincs). Ls solids n font pas parti ds fluids. Liquid : Un liquid épous la form du contnant, put s écoulr sans formr un tas. Ls liquids font parti ds fluids. Gaz : Un gaz épous la form du contnant, prnd tout l spac disponibl t put s écoulr. Ls gaz font parti ds fluids. Invitr ls élèvs à résumr, dans lurs proprs mots, ls caractéristiqus qui prmttnt d distingur ls solids, ls liquids t ls gaz. Rmttr un copi d l ncadré ci-dssus afin qu lls t ils la collnt dans lur journal scintifiqu. Invitr ls élèvs à insérr l annx 1 dans lur rliur à annaux. Placr fluids, solids granulux, écoulmnt, épousr la form du contnant, gardr sa form t formr un tas sur la grand cart sémantiqu t fair ds lins avc ls trois états d la matièr. Mass, poids t volum Rmttr aux élèvs la prmièr pag d l annx 2A. Expliqur aux élèvs qu lls t ils dvront dssinr ls particuls rprésntant l au à chacun ds trois états d la matièr n s inspirant d la dscription sous chacun ds bchrs. Posr ds qustions avant d fair l activité pour s assurr qu ls élèvs comprnnnt ls trms attraction, particuls, écoulr t épousr. Matièr t matériaux Bloc 1 29

12 Modlag Modélisr commnt fair la tâch à l aid du qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu guidé Dmandr aux élèvs n équip d dux d dssinr ls particuls dans l bchr avc l cub d glac t lur laissr l tmps d trminr. Fair un rtour sur l dssin du prmir bchr t fair la corrction. Invitr ls élèvs à trminr ls dssins. Fair la corrction à l aid d l annx 2B t fournir un rétroaction aux élèvs n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin l agncmnt ds particuls dans chacun ds trois états d la matièr. Animr un rmu-ménings pour fair rssortir ls six postulats d la théori particulair qu ls élèvs ont déjà vus n 7 anné. Mttr l accnt sur ls postulats portant sur ls intrstics t ls forcs d attraction ds particuls. Rmttr aux élèvs la duxièm pag d l annx 2A. Lir, n group-class, ls six postulats d la théori particulair d la matièr. Posr aux élèvs ls qustions suivants : En vous basant sur l xpérinc d l annx 1, pouvz-vous donnr ds xmpls d grands forcs d attraction ntr ls particuls? (dans l polystyrèn (solid), ls forcs d attraction étaint grands, t c st la raison pour laqull il gardait sa form) En vous basant sur l xpérinc d l annx 1, dans qull substanc ls intrstics étaint-ils plus grands? (dans l gaz carboniqu parc qu il avait tndanc à prndr tout l spac disponibl) Expliqur aux élèvs qu lls t ils dvront associr ds xmpls à chacun ds postulats d la théori particulair. Lir ls énoncés avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils comprnnnt bin la trminologi lié à la théori particulair. Modlag Fair l prmir énoncé avc ls élèvs n utilisant l plan d qustionnmnt. 30 Scincs t tchnologi, 8 anné

13 Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d associr ds xmpls à chacun ds six postulats d la théori particulair. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? D connaîtr t d comprndr ls postulats d la théori particulair. Commnt j m y prnds? J lis l énoncé t j rlis chacun ds six postulats d la théori particulair d la matièr. J chrch ls mots clés (p. x., particuls idntiqus, intrstics). J associ l énoncé au postulat qui convint l miux. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? Puisqu chaqu postulat n rvint qu un sul fois, j m assur qu à la fin d l activité chaqu postulat corrspond à un sul énoncé. Fair un rtour sur l prmir énoncé t fair la corrction. Invitr ls élèvs n équip d dux à s pnchr sur ls autrs énoncés. Fair la corrction à l aid d l annx 2B t fournir un rétroaction aux élèvs n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin l lin ntr ls propriétés ds solids, ds liquids t ds gaz t la théori particulair. Placr particul, théori particulair, intrstic, postulats, attraction, particuls idntiqus, particuls différnts t mouvmnt sur la grand cart sémantiqu. Invitr ls élèvs à insérr l annx 2A dans lur rliur à annaux. Présntr aux élèvs ls concpts d la mass, du poids, du volum t d la mass volumiqu n utilisant la présntation mm8bloc1.shw dans Corl Prsntations (sur l disqu compact accompagnant ls moduls d rattrapag). Fair rssortir, pour chacun ds concpts, la définition, ls unités, ls instrumnts d msur t ds xmpls concrts. Montrr l diaporama d nouvau t invitr ls élèvs à résumr ls quatr concpts dans lur journal scintifiqu. Rmttr aux élèvs un copi d l ncadré xpliquant cs trms. Dmandr aux élèvs d comparr ls xplications d l ncadré avc ls lurs, puis d collr l ncadré dans lur journal scintifiqu. Matièr t matériaux Bloc 1 31

14 La mass, c st la quantité d matièr d un corps. Ell st habitullmnt xprimé n g ou n kg. La mass d un corps st toujours la mêm, pu import où il s trouv dans l univrs. L poids, c st la forc gravitationnll xrcé sur un corps. L poids d un corps chang n fonction d l ndroit où il s trouv dans l univrs. Par xmpl, un humain a un plus grand poids sur la Trr qu sur la Lun, mêm s il st composé d la mêm quantité d matièr (mass). L poids st habitullmnt xprimé n Nwtons (N). L volum, c st la quantité d spac occupé par un solid, un liquid ou un gaz. L 3 volum st habitullmnt xprimé n cm, n L ou n ml. La mass volumiqu, c st la mass par unité d volum d un corps ou d un substanc. 3 La mass volumiqu st habitullmnt xprimé n g/cm ou n g/ml. Chaqu substanc possèd sa propr mass volumiqu qui lui st caractéristiqu. On put donc idntifir un substanc inconnu grâc à la mass volumiqu. Placr mass, poids, volum, mass volumiqu sur la grand cart sémantiqu. Mntionnr aux élèvs qu lls t ils auront l occasion, n équip d dux, d s xrcr à prndr ds msurs d la mass, du poids t du volum vus dans la présntation. Rmttr l annx 3 à chaqu élèv. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr. Jtr tout articl d vrr brisé n l plaçant dans un récipint d grès spécialmnt prévu à ct fft. Lir, n group-class, la prmièr pag d l annx 3 n mttant l accnt sur la façon d prndr ls msurs. Posr ds qustions tlls qu : Quls sont ls quatr instrumnts d msur à utilisr? Qulls sont ls unités d msur qui vous prmttront d msurr la mass, l poids t l volum? 32 Scincs t tchnologi, 8 anné

15 Qull st la formul mathématiqu pour calculr l volum d un cub? Commnt s y prnd-on pour msurr l volum d un objt à l aid d un cylindr gradué t d l au? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu guidé Montrr, à l aid d un dé, la façon d msurr la mass avc un balanc élctroniqu, l poids avc un dynamomètr (attachr un ficll au dé), l volum avc la règl t la formul ainsi qu l volum par plongmnt dans l au d un cylindr gradué pour s assurr qu ls élèvs comprnnnt bin. Formr ds équips d dux. Rmttr à chaqu équip l matéril pour réalisr l activité d msur d la mass, du poids t du volum. Invitr ls élèvs à notr lurs obsrvations dans l Tablau ds obsrvations. Circulr dans la class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, au bsoin. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Fair, n group-class, la lctur ds qustions d analys pour s assurr d lur compréhnsion. Répondr aux qustions ds élèvs, au bsoin. Dmandr nsuit aux élèvs d répondr n équip d dux aux qustions d analys d l annx 3 n utilisant l plan d qustionnmnt lorsqu ls obsrvations sront trminés. Animr un rmu-ménings pour fair rssortir ls points ls plus importants (p. x., différnc ntr l poids t la mass, comparaison ntr ls dux méthods pour calculr l volum). Invitr ls élèvs à insérr l annx 3 dans lur rliur à annaux. La mass volumiqu Mntionnr aux élèvs qu lls t ils front un xpérinc n équip d dux pour calculr la mass volumiqu d quatr métaux. Rmttr à chaqu élèv l annx 4. Matièr t matériaux Bloc 1 33

16 Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr. Jtr tout articl d vrr brisé n l plaçant dans un récipint d grès spécialmnt prévu à ct fft. Lir, n group-class, la prmièr pag d l annx 4 n mttant l accnt sur la sécurité, surtout n c qui a trait aux msurs à prndr dans l cas où d la vrrri srait cassé. Fair un rtour avc ls élèvs sur la façon d rédigr un hypothès t un conclusion. Posr ds qustions tlls qu : Qu st-c qu la mass volumiqu? Commnt msur-t-on l volum d un cub t d un prism? Commnt msur-t-on l volum par plongmnt? Modlag Modélisr l utilisation du plan d qustionnmnt n s inspirant d l ncadré avant d commncr la tâch. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d calculr la mass volumiqu d quatr métaux différnts. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? D savoir commnt détrminr la mass t l volum d un objt à l aid d la formul d la mass volumiqu. Commnt j m y prnds? J msur la mass d chaqu échantillon à l aid d un balanc élctroniqu. J msur la longuur, la largur t la hautur d chaqu échantillon avc un règl. J calcul l volum à l aid d un formul mathématiqu. Si l échantillon st d form irrégulièr, j utilis la méthod par plongmnt. Ensuit, j calcul la mass volumiqu n divisant la mass par l volum. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi ms msurs t ms calculs. 34 Scincs t tchnologi, 8 anné

17 S assurr qu ls élèvs comprnnnt la march à suivr d l xpérinc. Pratiqu guidé Formr ds équips d dux. Rmttr à chaqu équip l matéril pour réalisr l xpérinc portant sur l calcul d la mass volumiqu. Invitr ls élèvs à notr lurs obsrvations dans l Tablau ds obsrvations. Circulr dans la class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, au bsoin. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Fair, n group-class, la lctur ds qustions d analys pour s assurr d lur compréhnsion. Répondr aux qustions ds élèvs, au bsoin. Dmandr nsuit aux élèvs d répondr n équip aux qustions d analys t à la conclusion d l annx 4 n utilisant l plan d qustionnmnt lorsqu ls obsrvations sront trminés. Animr un discussion avc l group-class pour vérifir la similitud ntr ls résultats t ls valurs théoriqus d la mass volumiqu ds quatr métaux. Ls valurs théoriqus sont : laiton ( 8,6 g/cm ), cuivr (8,9 g/cm ), aluminium (2,7 g/cm ), acir ( 7,8 g/cm ). Ls valurs du laiton t d l acir sont approximativs, puisqu c sont ds alliags t qu lur composition put varir. Fair réalisr aux élèvs qu l but d l xpérinc était clui présnté ci-dssous. S il s agit d un mêm métal, la mass volumiqu st toujours la mêm, pu import la form t la taill d l échantillon. Posr aux élèvs la qustion suivant : Pourquoi nos résultats n sont pas idntiqus aux valurs théoriqus tout n étant quand mêm assz rapprochés? Fair réalisr aux élèvs l concpt d l rrur xpérimntal. Lur xpliqur qu l imprécision ds instrumnts d msur st souvnt la caus d cs rrurs xpérimntals. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qulls sont ls sourcs d rrurs possibls dans ctt xpérinc? Fair réalisr aux élèvs qu, dans ctt xpérinc, ls sourcs d rrurs ci-après sont possibls : imprécision d la règl, imprécision d la balanc élctroniqu, rrur d calcul, rrur du au ménisqu. Matièr t matériaux Bloc 1 35

18 Invitr ls élèvs à résumr la conclusion d l xpérinc dans lurs proprs mots. Rmttr un copi d la conclusion d l ncadré ci-dssus afin qu lls t ils la collnt dans lur journal scintifiqu. Invitr ls élèvs à insérr l annx 4 dans lur rliur à annaux d scincs. Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d écrir, dans lur journal scintifiqu, c qui st important d rtnir dans lur apprntissag. Fair un rtour à l aid d la cart sémantiqu géant. Réinvstissmnt : 10 minuts Pratiqu autonom Présntr aux élèvs la mis n situation suivant : Jan-François a lu, dans l sit Wb d la monnai canadinn, qu ls piècs d monnai d 1 n sont plus ntièrmnt faits d cuivr. Posr aux élèvs la qustion suivant : Par qul gnr d xpérinc pourrait-on vérifir ctt information? Invitr ls élèvs à décrir, dans lur journal scintifiqu, un méthod qui lur prmttrait d vérifir ctt information. Allour aux élèvs qulqus minuts pour accomplir l travail dans lur journal scintifiqu. Fournir un indic aux élèvs qui éprouvnt d la difficulté avc la tâch : lur rapplr qu il srait bin d détrminr la mass volumiqu ds piècs d monnai d 1 t d la comparr à la mass volumiqu théoriqu du cuivr. Invitr qulqus élèvs à xpliqur au group-class commnt lls t ils s y prndraint. Encouragr ls élèvs à allr visitr un pag du sit Wb d la monnai royal canadinn ( pour vérifir ls matériaux qui ntrnt maintnant dans la fabrication ds piècs d monnai d 1 cnt. (Dpuis l an 2000, ls piècs d monnai sont principalmnt faits d acir.) Évaluation formativ : 10 minuts Rmttr l annx 5A à chaqu élèv. Lir la consign d l annx pour qu lls t ils la comprnnnt bin. Invitr ls élèvs à répondr individullmnt aux qustions n utilisant l plan d qustionnmnt. Ramassr l annx 5A trminé t l évalur d manièr formativ n s inspirant d l annx 5B t n y écrivant ds commntairs à l élèv. 36 Scincs t tchnologi, 8 anné

19 Annx 1 Caractéristiqus ds solids, ds liquids t ds gaz But Détrminr ls caractéristiqus qui prmttnt d distingur ls solids, ls liquids t ls gaz. Matéril bchr d 50 ml contnant un morcau d polystyrèn suffisammnt grand pour qu il y rst coincé bchr vid d 50 ml bchr d 50 ml contnant 30 ml d au bchr vid d 50 ml bchr d 250 ml contnant 200 ml d gros sl bchr vid d 400 ml bchr d 400 ml ayant un bougi fixé au cntr allumtts ou briqut vinaigr bicarbonat d soud pinc à épilr March à suivr 1. Notr l état du polystyrèn dans l prmir tablau. 2. Rmur doucmnt l bchr contnant l morcau d polystyrèn pour vérifir s il gard sa form ou s il épous la form du contnant. Notr ls obsrvations dans l prmir tablau. 3. Tntr d vrsr l polystyrèn dans l autr bchr pour vérifir s il s écoul. S il s écoul, vérifir s il y a formation d un tas. Notr ls obsrvations dans l prmir tablau. 4. Répétr ls étaps 1 à 3 n utilisant l gros sl t l au. 5. Utilisr la pinc à épilr pour tntr d séparr ls particuls qui composnt l au t ls cristaux qui formnt l sl. Notr ls obsrvations dans l duxièm tablau. 6. Allumr la bougi qui st fixé au cntr du bchr. 7. Dans l autr bchr, ajoutr 50 ml d bicarbonat d soud t, nsuit, 100 ml d vinaigr. 8. Obsrvr ls bulls formés : il s agit du gaz carboniqu. 9. Sans prdr trop d tmps, n vrsr qu l gaz carboniqu au-dssus d la flamm sans vrsr l liquid. Il suffit d inclinr l bchr car, étant donné qu l gaz carboniqu a un plus grand mass volumiqu qu l air, il aura tndanc à coulr sur la flamm. 10. Écrir, dans l prmir tablau, si l gaz carboniqu put s écoulr. Matièr t matériaux Bloc 1 37

20 Tablaux ds obsrvations Polystyrèn Eau Gros sl Gaz carboniqu État d la matièr G solid G liquid G gaz G solid G liquid G gaz G solid G liquid G gaz G solid G liquid G gaz Gard sa form Épous la form du contnant Put s écoulr Form un tas lorsqu on l vrs État d la matièr Put séparr ls ptits morcaux avc un pinc à épilr G solid G liquid G gaz Gros sl G solid G liquid G gaz Eau Analys 1. À la suit d ts obsrvations, qulls sont ls caractéristiqus qui prmttnt d distingur ls solids, ls liquids t ls gaz? État d la matièr Caractéristiqus Solid Liquid Gaz 38 Scincs t tchnologi, 8 anné

21 2. Ls liquids t ls gaz s écoulnt, alors qu ls solids n s écoulnt pas. À la suit d ts obsrvations, commnt pux-tu xpliqur qu l gros sl s écoul, alors qu c st un solid? 3. Qulls sont ls dux caractéristiqus qu tu pux utilisr pour évitr d classr ls solids composés d particuls fins (p. x., sl, sucr, sabl, riz) dans ls liquids? Matièr t matériaux Bloc 1 39

22 Annx 2a Ls particuls dans ls solids, ls liquids t ls gaz t la théori particulair Solid Liquid Gaz J suis un cub d glac. J suis d l au à l état solid. Ms particuls sont répartis uniformémnt t sont très rapprochés ls uns ds autrs. L attraction ntr ms particuls st très grand, t c st la raison pour laqull j gard ma form t qu j n épous pas la form du contnant. Dssin-moi. J suis d l au à l état liquid. Ms particuls sont répartis uniformémnt t sont rlativmnt rapprochés ls uns ds autrs. L attraction ntr ms particuls st moynn, c qui vut dir qu lls s tinnnt nsmbl, mais puvnt glissr ls uns sur ls autrs pour qu j épous la form du contnant. J pux aussi m écoulr, donc j suis un fluid. Dssin-moi. J suis d la vapur d au. J suis d l au à l état gazux. Ms particuls sont très spacés ls uns ds autrs. L attraction ntr ms particuls st très faibl. J épous la form du contnant n prnant tout l spac disponibl. C st la raison pour laqull il faut gardr un couvrcl sur mon contnant, sinon j m répands partout dans la sall. J pux aussi m écoulr, donc j suis un fluid. Dssinmoi. 40 Scincs t tchnologi, 8 anné

23 Soit ls six postulats d la théori particulair : 1. Tout matièr st composé d particuls. 2. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. 3. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. 4. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. 5. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d l énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. 6. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction qui augmntnt au mêm rythm qu ls particuls s rapprochnt ls uns ds autrs. Associ chaqu énoncé au postulat d la théori particulair qui corrspond l miux. Justifi brièvmnt ts choix. Énoncé Postulat Justification Dans la vapur d au, ls particuls sont très spacés. L mouvmnt ds particuls dans la glac st moins grand qu dans la vapur d au. La glac, l au t la vapur d au sont touts composés d particuls d au. La glac gard sa form. L au st formé d particuls d au, alors qu l vrr st formé d particuls d vrr. Comm tout substanc dans l univrs, l au st formé d particuls. Matièr t matériaux Bloc 1 41

24 Annx 2b Ls particuls dans ls solids, ls liquids t ls gaz t la théori particulair Corrigé Solid Liquid Gaz J suis un cub d glac. J suis d l au à l état solid. Ms particuls sont répartis uniformémnt t sont très rapprochés ls uns ds autrs. L attraction ntr ms particuls st très grand, t c st la raison pour laqull j gard ma form t qu j n épous pas la form du contnant. Dssin-moi. J suis d l au à l état liquid. Ms particuls sont répartis uniformémnt t sont rlativmnt rapprochés ls uns ds autrs. L attraction ntr ms particuls st moynn, c qui vut dir qu lls s tinnnt nsmbl, mais puvnt glissr ls uns sur ls autrs pour qu j épous la form du contnant. J pux aussi m écoulr, donc j suis un fluid. Dssin-moi. J suis d la vapur d au. J suis d l au à l état gazux. Ms particuls sont très spacés ls uns ds autrs. L attraction ntr ms particuls st très faibl. J épous la form du contnant n prnant tout l spac disponibl. C st la raison pour laqull il faut gardr un couvrcl sur mon contnant, sinon j m répands partout dans la sall. J pux aussi m écoulr, donc j suis un fluid. Dssinmoi. 42 Scincs t tchnologi, 8 anné

25 Soit ls six postulats d la théori particulair : 1. Tout matièr st composé d particuls. 2. Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. 3. Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. 4. Ls particuls sont séparés par ds intrstics. 5. Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d l énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. 6. Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction qui augmntnt au mêm rythm qu ls particuls s rapprochnt ls uns ds autrs. Associ chaqu énoncé ci-dssous au postulat d la théori particulair qui corrspond l miux. Justifi brièvmnt ts choix. Énoncé Postulat Justification Dans la vapur d au, ls particuls sont très spacés. 4 Ls particuls sont séparés par ds intrstics. L mouvmnt ds particuls dans la glac st moins grand qu dans la vapur d au. La glac, l au t la vapur d au sont touts composés d particuls d au. La glac gard sa form. L au st formé d particuls d au, alors qu l vrr st formé d particuls d vrr. Comm tout substanc dans l univrs, l au st formé d particuls. 5 Ls particuls sont animés d un mouvmnt incssant : plus lls ont d l énrgi, plus lur mouvmnt st rapid. 2 Touts ls particuls d un mêm substanc pur sont idntiqus. 6 Ls particuls sont soumiss à ds forcs d attraction qui augmntnt au mêm rythm qu ls particuls s rapprochnt ls 3 Touts ls substancs différnts sont formés d particuls différnts. 1 Tout matièr st composé d particuls. Matièr t matériaux Bloc 1 43

26 Annx 3 Msurr la mass, l poids t l volum But Détrminr ls caractéristiqus qui prmttnt d distingur ls solids, ls liquids t ls gaz. Matéril ptit bloc d métal avc crocht dynamomètr balanc élctroniqu cylindr gradué règl calculatric au March à suivr 1. Msurr, n gramms, la mass du cub d métal à l aid d la balanc élctroniqu t l écrir dans l Tablau ds obsrvations. 2. Msurr, n Nwtons, l poids du cub d métal à l aid du dynamomètr t l écrir dans l Tablau ds obsrvations Prndr un prmièr msur du volum du cub d métal (n cm ) à l aid d la règl t d la calculatric. Pour y arrivr, msurr la longuur, la largur t la hautur du cub t utilisr la formul Volum = longuur largur hautur. L écrir dans l Tablau ds obsrvations. 4. Prndr un scond msur du volum du cub d métal (n ml) par plongmnt dans l au à l aid du cylindr gradué. Notr l volum initial sans l cub t l volum final avc l cub, t détrminr l volum du cub n calculant la différnc ntr ls dux msurs. L écrir dans l Tablau ds obsrvations. Indic : Il st facil d convrtir 3 ls ml n cm parc qu 3 1 ml = 1 cm. Tablau ds obsrvations Mass (g) Poids (N) Volum Volum (cm 3 ) (ml) Cub 44 Scincs t tchnologi, 8 anné

27 Analys 1. Ls dux msurs du volum sont-lls similairs ou différnts? _ 2. Si lls sont différnts, qu st-c qui pourrait xpliqur cs différncs? 3. Pour msurr l volum, dans qul cas utilisrais-tu chacun ds dux méthods. Coch la ou ls colonns ls plus appropriés. Boît d céréals Caillou Pomm d trr Dé Par plongmnt À l aid d la règl t d la formul mathématiqu 4. Pourquoi st-il important d avoir rcours à plus d un méthod pour msurr l volum? Matièr t matériaux Bloc 1 45

28 Annx 4 L calcul d la mass volumiqu But Réalisr qu ls objts d forms différnts fabriqués d un mêm substanc ont la mêm mass volumiqu. Matéril ptit cub, prism à bas rctangulair t cylindr d laiton ptit cub, prism à bas rctangulair t cylindr d cuivr ptit cub, prism à bas rctangulair t cylindr d aluminium ptit cub, prism à bas rctangulair t cylindr d acir balanc élctroniqu cylindr gradué règl calculatric au March à suivr 1. Msurr, n gramms, la mass ds trois morcaux d laiton à l aid d la balanc élctroniqu t l écrir dans l Tablau ds obsrvations Msurr, n cm, l volum du cub t du prism à bas rctangulair à l aid d la règl t d la formul mathématiqu t l volum du cylindr (n ml) par plongmnt dans l au. Ls écrir dans l Tablau ds obsrvations. 3. Rprndr ls étaps 1 t 2 avc ls morcaux d cuivr, d aluminium t d acir Calculr, n g/cm, la mass volumiqu d chacun ds morcaux n divisant la mass par l volum. Rappl : Volum = longuur largur hautur Rappl : Il st facil d convrtir ls ml n cm 3 3 parc qu 1 ml = 1 cm. 46 Scincs t tchnologi, 8 anné

29 Tablau ds obsrvations Laiton Cub Prism Cylindr Cuivr Cub Prism Cylindr Aluminium Cub Prism Cylindr Acir Cub Prism Cylindr Mass (g) Volum Mass volumiqu (ml ou cm 3 ) (g/cm 3 ) Analys 1. Utilis ls donnés du tablau pour calculr la moynn d la mass volumiqu ds trois morcaux d chacun ds métaux. Laiton Métal Mass volumiqu moynn (g/cm 3 ) Cuivr Aluminium Acir 2. Qu rmarqus-tu lorsqu tu compars la valur d la mass volumiqu ds trois morcaux d chaqu métal? Matièr t matériaux Bloc 1 47

30 3. Compar ls donnés d mass volumiqu obtnus d chacun ds métaux aux donnés d ton manul d scincs (Omniscincs, p. 141 ou Scincs t tchnologi, p. 102). 48 Scincs t tchnologi, 8 anné

31 Annx 5A Évaluation formativ Associ ls trms ci-dssous à lur définition n écrivant l bon chiffr sur l tirt. a) Solid 1. S msur à l aid d un cylindr gradué. b) Liquid 2. N fait pas parti d la catégori ds fluids. c) Gaz 3. L unité d msur habitull st l gramm. d) Théori particulair 4. Caractéristiqu uniqu à un substanc. ) Forcs d attraction 5. Tout substanc st formé d particuls. f) Intrstics 6. Ctt msur vari n fonction d l ndroit où l objt s trouv dans l univrs. g) Mass 7. C st un fluid qui tnd à prndr tout l spac disponibl. h) Poids 8. C sont ls spacs ntr ls particuls d un substanc. i) Volum 9. Ss particuls glissnt ls uns sur ls autrs t il épous la form du contnant. j) Mass volumiqu 10. Prmttnt à un solid d gardr sa form. Matièr t matériaux Bloc 1 49

32 Annx 5b Évaluation formativ Corrigé Associ ls trms ci-dssous à lur définition n écrivant l bon chiffr sur l tirt. 2 a) Solid 1. S msur à l aid d un cylindr gradué. 9 b) Liquid 2. N fait pas parti d la catégori ds fluids. 7 c) Gaz 3. L unité d msur habitull st l gramm. 5 d) Théori particulair 4. Caractéristiqu uniqu à un substanc. 10 ) Forcs d attraction 5. Tout substanc st formé d particuls. 8 f) Intrstics 6. Ctt msur vari n fonction d l ndroit où l objt s trouv dans l univrs. 3 g) Mass 7. C st un fluid qui tnd à prndr tout l spac disponibl. 6 h) Poids 8. C sont ls spacs ntr ls particuls d un substanc. 1 i) Volum 9. Ss particuls glissnt ls uns sur ls autrs t il épous la form du contnant. 4 j) Mass volumiqu 10. Prmttnt à un solid d gardr sa form. 50 Scincs t tchnologi, 8 anné

33 Référntil Solid : Un solid gard sa form, n épous pas la form du contnant, n put pas s écoulr, sauf s il st granulux (il form un tas t on put ramassr ls granuls avc ds pincs). Ls solids n font pas parti ds fluids. Liquid : Un liquid épous la form du contnant, put s écoulr sans formr un tas. Ls liquids font parti ds fluids. Gaz : Un gaz épous la form du contnant, prnd tout l spac disponibl t put s écoulr. Ls gaz font parti ds fluids. La mass, c st la quantité d matièr d un corps. Ell st habitullmnt xprimé n g ou n kg. La mass d un corps st toujours la mêm, pu import où il s trouv dans l univrs. L poids, c st la forc gravitationnll xrcé sur un corps. L poids d un corps chang n fonction d l ndroit où il s trouv dans l univrs. Par xmpl, un humain a un plus grand poids sur la Trr qu sur la Lun, mêm s il st composé d la mêm quantité d matièr (mass). L poids st habitullmnt xprimé n Nwtons (N). L volum, c st la quantité d spac occupé par un solid, un liquid ou un gaz. L 3 volum st habitullmnt xprimé n cm, n L ou n ml. La mass volumiqu, c st la mass par unité d volum d un corps ou d un substanc. La 3 mass volumiqu st habitullmnt xprimé n g/cm ou n g/ml. Chaqu substanc possèd sa propr mass volumiqu qui lui st caractéristiqu. On put donc idntifir un substanc inconnu grâc à la mass volumiqu. Matièr t matériaux Bloc 1 51

34

35 Bloc 2 : Ls propriétés ds fluids Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Ls propriétés ds fluids Viscosité : C st la résistanc à l écoulmnt uniform t sans turbulnc qu offr un liquid. Il s agit surtout d forcs intrmoléculairs d cohésion (ntr ls particuls d un fluid) t d adhésion (ntr ls particuls du fluid t clls d un autr objt). Un liquid visquux aura un tmps d écoulmnt plus long, tandis qu un liquid moins visquux aura un tmps d écoulmnt plus court. Lorsqu la tmpératur augmnt, la distanc ntr ls particuls augmntra t la viscosité diminura. La friction d la viscosité st généralmnt du à un combinaison ds forcs d cohésion t d adhésion. Dans bin ds cas, plus la mass volumiqu du fluid st grand, plus important sra la viscosité, mais il n y a pas d lin univrsl t ssntil ntr cs dux caractéristiqus. Si un substanc a un mass volumiqu élvé, ls moléculs sont très rapprochés. Ls forcs d attraction ntr lls prmttnt un fort cohésion. La tmpératur influnc l volum ds liquids t ds gaz. La tmpératur n influnc pas la mass, car l nombr t l gnr d particuls n ont pas été modifiés. En chauffant un substanc, ls particuls mmagasinnt plus d énrgi, augmntant ainsi lur mouvmnt t réduisant ls forcs d cohésion t la viscosité du fluid. Si l on rfroidit un fluid, l mouvmnt particulair diminu, augmntant ainsi l fft ds forcs d cohésion t la viscosité ds fluids. Mass volumiqu : La mass volumiqu, c st la mass par unité d volum d un substanc. La 3 mass volumiqu st habitullmnt xprimé n g/cm ou n g/ml. Chaqu substanc possèd sa propr mass volumiqu qui lui st caractéristiqu. On put donc idntifir un substanc inconnu grâc à la mass volumiqu. Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv réalis qu ll ou il put utilisr la théori particulair pour xpliqur ls propriétés ds fluids. Ell ou il fait ds xpérincs pour comparr la viscosité d divrs fluids ainsi qu lur mass volumiqu. L élèv rconnaît qu un apport n énrgi thrmiqu prmt d modifir la viscosité d un fluid. L élèv a l occasion d formulr ds hypothèss qui sont vraismblabls, msurabls t vérifiabls ainsi qu d vérifir la rlation ntr la viscosité t la mass volumiqu. Matièr t matériaux Bloc 2 53

36 Vocabulair du bloc viscosité un variabl un variabl indépndant un variabl dépndant un hypothès confirmr infirmr un viscosimètr forc d cohésion forc d adhésion la résistanc à l écoulmnt un forc intrmoléculair turbulnc adhérr visquux frottmnt Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs mélangnt souvnt ls trms forcs d cohésion t forc d adhésion. Il st important d bin définir ls trms t d donnr plusiurs xmpls. Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; utilisr l journal scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; concvoir un ju éducatif avc l vocabulair appris; lir dans Intrnt t ds livrs d référnc; utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; présntr oralmnt ss rchrchs t ss découvrts à la suit d xpérincs; xpliqur oralmnt ou à l écrit l fonctionnmnt d un viscosimètr; xpliqur, à l aid d un présntation élctroniqu, ls résultats t ls notions appriss à la suit ds divrss xpérincs réalisés; communiqur ss obsrvations par écrit; formulr ds hypothèss sous form vrbal ou écrit; construir ds tablaux d comparaison (p. x., comparr la viscosité d différnts liquids t lur mass volumiqu); prndr t nrgistrr ds msurs d volum, d mass t d tmps avc la précision qui s impos; calculr ds msurs d mass volumiqu; lir, comprndr t intrprétr ds donnés (à la suit d la lctur d xpérincs réalisés); rcuillir, organisr t intrprétr ds donnés (p. x., sur la viscosité ds différnts liquids); utilisr l ordinatur pour fair ds diagramms (p. x., calculr la mass, l volum t la mass volumiqu d liquid). Nots d planification S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir ls annxs 1 à 5 n quantité suffisant. Photocopir l référntil n quantité suffisant. S assurr d avoir accès à un sall d ordinaturs t à Intrnt. S assurr d avoir accès à un réfrigératur. 54 Scincs t tchnologi, 8 anné

37 Mttr au réfrigératur d l huil, du mil t d la mélass qui srviront au cntr d apprntissag C. Matéril Pour l group-class 2 cylindrs gradués n vrr d au moins 250 ml huil à motur 2 bills d vrr compt-goutts lam d microscop morcau d papir ciré au coloré Pour chaqu équip d dux sringu n plastiqu d 20 ou 30 ml support univrsl pinc à éprouvtt planchtt d bois (10 cm sur 10 cm) coll 2 masss d 1 kg bchr d 100 ml mil chronomètr Pour chaqu cntr d apprntissag Cntr d apprntissag A : Viscosité ds fluids viscosimètr (fabriqué lors d la tâch 1a) chronomètr au sirop d maïs huil d tournsol mil détrgnt liquid pour vaissll vinaigr 6 bchrs étiqutés Cntr d apprntissag B : L calcul d la mass volumiqu ds liquids balanc élctroniqu 5 cylindrs gradués d 25 ml huil végétal détrgnt liquid pour vaissll mil au alcool à friction rapportur chronomètr Matièr t matériaux Bloc 2 55

38 Cntr d apprntissag C : L fft d la tmpératur sur la viscosité grand surfac liss inclinabl (p. x., planch ou plaqu à biscuits) gants d travail n cuir luntts d sécurité thrmomètr plaqu chauffant réfrigératur 9 bchrs d 50 ml huil végétal mil mélass Médias élctroniqus Informations compémntairs Scincs t Tchnologi pour l apprntissag t l savoir à l Î-P-É, 8 anné, scincs Ls fluids Annxs Annx 1A : Élaboration d un hypothès Annx 1B : Élaboration d un hypothès Corrigé Annx 2 : La viscosité Annx 3A : Cntr d apprntissag B : L calcul d la mass volumiqu ds liquids Annx 3B : Cntr d apprntissag C : L fft d la tmpératur sur la viscosité Annx 3C : Cntr d apprntissag A : Viscosité ds fluids Annx 4 : Rlation ntr la viscosité t la mass volumiqu Annx 5A : Évaluation formativ : La viscosité, la mass volumiqu t la tmpératur Annx 5B : Évaluation formativ Corrigé Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 8, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p t GIBB, Td, t al. Scincs t Tchnologi 8, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p t Tchnoscinc 8 anné guid pédagogiqu, Vanir, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Déroulmnt du bloc Mis n situation : 5 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. 56 Scincs t tchnologi, 8 anné

39 Présntr au group-class dux cylindrs gradués : l un rmpli d huil d faibl viscosité t l autr rmpli d huil d fort viscosité. Laissr chacun ds bills tombr simultanémnt dans chacun ds dux cylindrs gradués. Dmandr aux élèvs d obsrvr la vitss d chaqu bill t l tmps d arrivé au fond d chacun ds cylindrs. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Qu st-c qui pourrait xpliqur ls vitsss différnts ds dux bills? (friction, viscosité, épaissur du fluid) Qulls sont ls variabls qui ont été contrôlés dans ctt xpérinc? (fair réalisr aux élèvs qu ls dux bills étaint idntiqus quant à la mass t à la form, ls dux cylindrs gradués étaint idntiqus t la tmpératur ainsi qu la quantité ds dux liquids étaint la mêm) Qull st la variabl indépndant t la variabl dépndant dans ctt xpérinc? (fair réalisr aux élèvs qu la variabl indépndant st la viscosité d l huil t la variabl dépndant st la vitss d chut d la bill dans l fluid) Expliqur aux élèvs qu lls t ils front l étud d la viscosité ds liquids tll qu ll vint d êtr montré dans ctt mis n situation. Expérimntation : 140 minuts Hypothès Rmttr l annx 1A à chaqu élèv. Lir, n group-class, ls dux prmièrs pags d l annx 1A n mttant l accnt sur ls six règls pour rédigr d bonns hypothèss t donnr ds xmpls pour chaqu règl. Posr ds qustions tlls qu : Qu st-c qu la méthod scintifiqu? Qu st-c qu un hypothès? Fair la lctur d la consign d la troisièm pag d l annx 1A n posant aux élèvs la qustion suivant : Qu ntnd-on par confirmr ou infirmr un hypothès? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch n s inspirant d l ncadré. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d corrigr ds hypothèss qui sont mal rédigés t d détrminr la règl qui n a pas été suivi. Matièr t matériaux Bloc 2 57