Champ disciplinaire : Sciences expérimentales et technologie Domaine : La matière: L air, son caractère pesant

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1 Champ disciplinaire : Sciences expérimentales et technologie Classe : Valériane Lefils Domaine : La matière: L air, son caractère pesant CM2 Projet : Fabriquer un cerf-volant Compétences : - Poser des questions précises et cohérentes à propos d une situation d observation ou d expérience - Imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l on se pose, en s appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma. - Utiliser des instruments d observation et de mesure : balances (séance 2) - Recommencer une expérience en ne modifiant qu un seul facteur par rapport à l expérience précédente (séances 2 et 4 ) - Rédiger un compte-rendu intégrant schéma d expérience ou dessin d observation (séances 2 et 4) Compétence spécifique : - Etre capable de montrer expérimentalement que l air est pesant Sciences : l air SEANCE 1 03/11/05 L air est-il de la matière? Présentation du problème et émission d hypothèses Peut-on peser l air? Elaboration du protocole expérimental SEANCE 2 07/11/05 Peut-on peser l air? Réalisation des expériences SEANCE 3 10/11/05 Peut-on transvaser l air? Elaboration du protocole expérimental SEANCE 4 14/11/05 Peut-on transvaser l air? Réalisation des expériences SEANCE 5 17/11/05 Peut-on filtrer l air? Etude d un document SEANCE 6 21/11/05 Peut-on filtrer l air? Etude d un document (suite) Bilan oral sur l air Technologie : Fabriquer un cerf-volant SEANCE 7 24/11/05 Recherche documentaire sur les cerfs-volants SEANCE 8 28/11/05 Remplir la fiche de construction à partir des documents trouvés : matériaux, outils, schéma avec mesures, étapes de construction SEANCE 9 01/12/05 Remplir la fiche de construction à partir des documents trouvés : matériaux, outils, schéma avec mesures, étapes (suite) SEANCE 10 05/12/05 Montage de l armature et de la voilure (lecture de la fiche de fabrication) SEANCE 11 08/12/05 Faire les décors en peinture (après schémas au brouillon) SEANCE 12 12/12/05 Construire les queues des cerfs-volants d après les fiches techniques (Assembler et essayer dans une séance ultérieure)

2 Domaine : La matière : l air, son caractère pesant Séance n 1 Durée : 1h 15 Projet : fabriquer un cerf-volant Date : 03/11/05 Compétences : - poser des questions précises et cohérentes à propos d une situation d observation ou d expérience - imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l on se pose, en s appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma. Objectifs de la séance : - présentation du problème et émission d hypothèses: l air est-il de la matière? - peut-on peser l air? élaboration du protocole expérimental Matériel : fiche démarche expérimentale du cahier de sciences + liste du matériel à disposition Oral collectif Déroulement de séance Qu y a-t-il dans la classe qui nous entoure? l air Comment peut-on être sûr que l air existe, comment le montrer? On le respire. Dans l air il y a du gaz. Avec un thermomètre, ça dit l air chaud, l air froid (il indique la température, pas s il y a de l air ou pas). Quel est le problème avec l air? On peut pas le voir. On le sent pas. Ca s attrape pas. Ca se touche pas. Comment montrer qu il existe? Quand il y a un courant d air. On peut respirer. On prend un verre, on met un papier dedans, on le met dans l eau. Regardez la feuille qui tombe : elle plane, l air la retient un peu. Un avion ne tombe pas. Il a des ailes comme un oiseau, les ailes s appuient sur l air. C est un gaz. Plusieurs gaz : l oxygène, le gaz carbonique, l azote. On va définir un mot : matière Du carton. Ca peut être la matière les maths ou le carrelage. En sciences, ça va être le carrelage. Il y a les matières solides ou liquides. On peut toucher. Les nuages c est liquide. Ca peut être mou. L eau c est une matière, on est d accord. On va comparer l air avec une matière simple : l eau Dans le tableau, on va écrire tout ce qu on peut faire avec l eau, et ensuite on verra si on peut faire la même chose avec l air. L eau L air Commentaires La peser La porter La toucher La voir La transvaser On peut boire l eau. L air on le respire. On n a pas besoin de l expérimenter. On peut mesurer la pression de l air. Il y a de l air dans l eau. Individuel écrit Pour remplir la feuille de sciences Quel est le problème qu on cherche? Si l air est une matière. Copiez : On cherche à savoir si l air est une matière. Peut-on faire les mêmes choses avec l air qu avec d autres matières comme l eau? Qu est-ce que c est qu une hypothèse? Ce qu on pense, et qu on veut vérifier. Comme au Monopoly (non, c est l hypothèque) Copiez : Pour montrer si l air est une matière, on va vérifier si on peut, comme pour l eau, le peser, le porter, le toucher, le voir et le transvaser. Par groupes de 3 : écrit Réfléchir au brouillon à un dispositif expérimental pour savoir comment on peut peser l air, puis le recopier au propre. Lister au tableau le matériel à disposition pour réaliser l expérience Bassine ; eau ; pailles ; gobelets plastique transparents ; ballons de baudruche ; balances

3 Domaine : La matière : l air, son caractère pesant Séance n 2 Durée : 1h Projet : fabriquer un cerf-volant Date : 07/11/05 Compétences : - poser des questions précises et cohérentes à propos d une situation d observation ou d expérience - imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l on se pose, en s appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma. - utiliser des instruments de mesure : balance - recommencer une expérience en ne modifiant qu un seul facteur Objectif de la séance : Peut-on peser l air? réalisation des expériences Matériel : 2 balances à plateaux Celda et 2 Roberval avec petites masses marquées, 4 balances de cuisine, ballons de baudruche Déroulement de séance Oral collectif Rappel de la question. Par groupes de 3 : expériences à partir du protocole prévu. Individuel écrit : noter les observations et les conclusions sur la feuille de sciences. Oral collectif : bilan Quel était le groupe qui avait dit? - je pèse un ballon dégonflé, je regarde - je pèse un ballon gonflé, je regarde Venir faire l expérience avec une balance à plateaux. Autre technique - on met le ballon gonflé d un côté - on met le ballon dégonflé de l autre côté le ballon gonflé est plus lourd. Comment faire avec une seule balance? - on met le ballon gonflé dans la balance - on regarde combien il pèse presque 4g - on met le ballon dégonflé - on regarde combien il pèse entre 2 et 3g Est-ce que l air est lourd? Non. Si on le compare à l eau. Combien pèse 1l d eau? 1 kg Combien pèse le ballon, il fait à peu près 1l? - le ballon gonflé pèse 4g - le ballon dégonflé pèse 3g - Quel poids fait l air du ballon? 1 g Conclusion : On peut peser l air. L air est pesant. Il pèse 1g par litre.

4 Domaine : La matière : l air, son caractère pesant Séance n 3 Durée : 1h Projet : fabriquer un cerf-volant Date : 10/11/05 Compétences : - poser des questions précises et cohérentes à propos d une situation d observation ou d expérience - imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l on se pose, en s appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma. Objectif de la séance : Peut-on transvaser l air? élaboration du protocole expérimental Matériel : fiche démarche expérimentale du cahier de sciences + liste du matériel à disposition Déroulement de séance Oral collectif Qui peut me rappeler ce qu on a fait en sciences la dernière fois? - On a fait une expérience pour voir si on peut peser l air - Le ballon gonflé est plus lourd que le ballon dégonflé - On peut peser l air. L air est pesant. - Il y avait aussi le poids du ballon. Comment on a fait? - On compare le ballon gonflé et le ballon dégonflé sur une balance à plateaux. - On pèse le ballon vide, on pèse le ballon gonflé, le ballon gonflé est plus lourd que le ballon vide. On a démontré qu on pouvait peser l air. Peut-on déplacer, transvaser l air? Démonstration avec 1 verre d eau et 1 verre vide : La maîtresse transvase l eau d un verre dans l autre Qu est-ce que je fais? - là où y avait l eau, t as mis l air, et là où y avait l air, t as mis l eau. - L air, on peut le transvaser aussi. Quel est le nouveau problème? Peut-on transvaser l air? Situation de départ : dessin au tableau : Vous disposez d une bassine dans laquelle il y a de l eau avec un petit pot. Qu est-ce qu il faudra faire? Comment remplir le verre avec de l air sans le sortir de la bassine? Par groupes de 3 : écrit Réfléchir au problème sur le cahier de brouillon et trouver une expérience Montrer Recopier sur la fiche de sciences Lister au tableau le matériel à disposition pour réaliser l expérience Bassine ; eau ; pailles ; pots en verre ; ballons de baudruche.

5 Domaine : La matière : l air, son caractère pesant Séance n 4 Durée : 1h Projet : fabriquer un cerf-volant Date : 14/11/05 Compétences : - poser des questions précises et cohérentes à propos d une situation d observation ou d expérience - imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l on se pose, en s appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma. - recommencer une expérience en ne modifiant qu un seul facteur Objectif de la séance : Peut-on transvaser l air? réalisation des expériences Matériel : Bassine ; eau ; pailles ; pots en verre ; ballons de baudruche. Déroulement de séance Oral collectif Rappel de la question. Par groupes de 3 : expériences à partir du protocole prévu. Consignes : - Réaliser l expérience tout d abord telle qu elle a été prévue - Si elle ne fonctionne pas, modifier alors un paramètre pour que ça fonctionne - Bien le noter dans les observations Individuel écrit : noter les observations et les conclusions sur la feuille de sciences. Attention : bien distinguer observations et conclusion!.

6 Domaine : La matière : l air, son caractère pesant Séance n 5 Durée : 1h Projet : fabriquer un cerf-volant Date : 17/11/05 Compétence: mettre en relation des observations réalisées en classe et des savoirs que l on trouve dans une documentation. Objectif de la séance : Peut-on filtrer l air? étude d un document Matériel : filtre à café, 2 cafetières, craie, masque de chirurgien ; document ; cahier de science, feuille de dessin Déroulement de séance Oral collectif Quelle question on s est posée la dernière fois? Est-ce qu on pouvait transvaser l air? Qu est-ce qui était important pour que l expérience réussisse? - Avec une paille, il fallait une deuxième paille pour que l eau puisse s échapper du verre. - Ou bien il fallait retourner le verre et mettre la paille dedans - Ou bien il fallait mettre un ballon dessus. Oui, il fallait empêcher l eau de rerentrer à l intérieur. Récapitulatif au tableau L eau L air peser Oui transvaser Oui toucher voir Voir et toucher, on le fera la prochaine fois, je n ai pas le matériel. Est-ce que vous pouvez voir l air? non, c est invisible - Si, quand il y a du brouillard. Non, c est de la vapeur d eau, des minuscules gouttelettes d eau en suspension. - Quand je mets de l eau chaude, il y a de la buée. C est de la vapeur d eau. - Quand il fait froid et qu on souffle. C est de la vapeur d eau. - Les cyclones. Non, c est des nuages, de la poussière que vous voyez. L eau du robinet, elle est comment? - elle est calcaire, parfois elle est pas potable. Si ; chez nous elle est potable. Elle vient d où cette eau potable? - de la mer ; des sources souterraines ; de la montagne ; des cascades. - Pourquoi celles qui sont sous terre sont bonnes à boire, y a de la terre dedans? - Sous la terre, y a des filtres. Oui, elle se nettoie quand elle passe à travers des filtres naturels. Qu est-ce que c est un filtre? - c est ce qu on met dans les voitures ; un filtre à air ; un filtre à huile. A quoi il sert? Exemple avec un filtre à café : La maîtresse écrase une craie dans de l eau et passe le tout dans la cafetière. Observation par les élèves. L eau est à peu près propre. L eau on peut la filtrer. on va voir si l air on peut le filtrer Est-ce que vous avez une petite idée? On va travailler sur un document. Ecrit individuel Sortez une feuille de classeur et le cahier de sciences. Date. Collez le document. Un élève commence à lire, un autre lit le doc3, un élève décrit le doc4. Qu est-ce que vous voyez? On voit une dame avec quelque chose sur la bouche. C est un masque. Il sert à filtrer l air. En montrer un vrai. Répondre aux questions 1 et 2, puis dessiner ce qui pollue l air en ville (exemples : les voitures avec les gaz d échappement, les cigarettes, les usines )

7 Domaine : La matière : l air, son caractère pesant Séance n 6 Durée : 1h Projet : fabriquer un cerf-volant Date : 21/11/05 Compétence: mettre en relation des observations réalisées en classe et des savoirs que l on trouve dans une documentation. Objectif de la séance : Peut-on filtrer l air? étude d un document (suite) Matériel : document, cahier de science Documentation : site internet : planète-nature.org Oral collectif Déroulement de séance Qu est-ce qu on a déjà fait sur l air? - on a fait des expériences pour le peser - pour le transvaser Est-ce que l air on peut le filtrer? Qu est-ce qui se passe dans le filtre? - l air passe dans le filtre, l air pollué reste accroché, l air propre passe à travers. C est l air pollué qui reste accroché? - non, les poussières Individuel écrit Etude du document : «L eau peut être filtrée. Et l air?» Répondre aux questions 3 et 4. Oral collectif Question 4 : «Cherche des idées pour lutter contre la pollution.» Répertorier toutes les idées au tableau (avec commentaires explicatifs de la maîtresse) - véhicules électriques, à l azote, avec l énergie solaire - ne pas fumer - mettre plus de végétation - la géothermie pour se chauffer - utiliser les transports en commun - ne pas brûler les déchets - faire des lois pour obliger les usines à moins polluer - utiliser des énergies non polluantes : l air, l eau, le soleil. Bilan oral sur l air Qu est-ce qu il est important de retenir sur tout ce qu on a vu? - on peut peser l air - on peut transvaser l air - on peut filtrer l air Est-ce que l air est une matière? Oui. Est-ce que c est une matière comme les autres? Non, elle est bizarre. Elle est invisible. Pourquoi est-elle importante? Elle nous permet de vivre.

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9 Domaine : La matière : l air, son caractère pesant Séances n 5 et 6 Durée :1h + 1h15 Projet : fabriquer des engins volants Dates : 20/11/06 et 24/11/06 Compétences : - poser des questions précises et cohérentes à propos d une situation d observation ou d expérience - imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l on se pose, en s appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma. Peut-on transvaser l air? Objectif de la séance 1 : hypothèses + élaboration du protocole expérimental Objectif de la séance 2 : réalisation des expériences + observations + conclusions Matériel : fiche démarche expérimentale du cahier de sciences + ballons de baudruche, pailles, bouteilles vides, pompes, gobelets, bassines d eau, sacs plastique, élastiques, scotch Déroulement séance 5 Collectif oral Qu est-ce qu on essaie de montrer en sciences? - est-ce que l air c est de la matière? Et pour répondre à cette question, on essaie de voir si on peut faire les mêmes choses avec l air qu avec l eau, car l eau on sait que c est de la matière. On a déjà vu que l air on peut le peser. Aujourd hui on va voir si on peut le changer de récipient. Hypothèses individuelles écrites 1) Ecrivez la question : peut-on remplir un récipient avec de l air? 2) Votre hypothèse : vous répondez seul : oui ou non Constitution des groupes : 2 groupes pour «non», 5 groupes pour «oui» Quel est le problème avec l air? L eau est-ce qu elle peut s échapper partout? Qu est-ce qu on peut utiliser comme récipients : - ballon - bouteille - pompe - sac plastique - verre - tuyau (paille) - scotch Soit on prend un récipient vide, on le remplit avec de l air. Quoi comme récipient? un ballon, un sac plastique Soit on prend un récipient plein d autre chose : ex : un verre plein d eau, il est vide d air. Recherches par groupes Vous réfléchissez d abord à votre expérience sur votre cahier de brouillon, vous montrez à la maîtresse, et vous recopiez quand on vous dit que c est bon. (partie 3 de la feuille de sciences).

10 Déroulement séance 6 3)Réalisation des expériences par groupe Puis 4) observations et 5) conclusions sur feuille de sciences

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12 Domaine : La matière : l air, son caractère pesant Séance n 7 Durée :1h Projet : fabriquer des engins volants Date : 27/11/06 Compétences : - poser des questions précises et cohérentes à propos d une situation d observation ou d expérience - imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l on se pose, en s appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma. Objectif de la séance : que se passe-t-il quand on chauffe de l air? comparaison avec la vapeur d eau ; hypothèses + expériences Matériel : maquette du cycle de l eau Celda + lampe + glaçons; serpentin en papier, 2 thermomètres, 3 sachets de thé vides + allumettes ; feuille de sciences Déroulement de séance Collectif oral Qu est-ce qui se passe quand on chauffe de l eau? - ça fait de la vapeur d eau Qu est-ce que c est la vapeur d eau? - quand il pleut très fort, ça fait de la fumée On va revoir tout ça. On va fabriquer un nuage. Qu est-ce que c est un nuage? Vos hypothèses : - les nuages sont de la vapeur d eau - la vapeur d eau c est des toutes petites molécules d eau - les nuages se fabriquent avec la chaleur - c est de l eau sous forme de gaz - la vapeur d eau monte, elle est légère Pour l air, on va vérifier si comme l eau il devient plus léger. Quelles expériences peut-on faire pour vérifier ce qui se passe quand on chauffe de l air? - on va faire bouillir de l eau dans une casserole - dans un feu de camp, au-dessus des flammes, ça bouge - quand le sol est chaud, c est bizarre, au-dessus, ça bouge C est moi qui vais vous proposer les expériences. On va faire 1 expérience avec l eau et 3 expériences avec l air. Ecrit individuel Notez les expériences au cahier de brouillon. Vous écrivez observations et conclusion en laissant des lignes Expérience1 : que se passe-t-il quand on chauffe de l eau? fabrication de nuages - observations : - conclusion : Expériences 2, 3 et 4 : que se passe-t-il quand on chauffe de l air? expérience 2 : on place un thermomètre en haut de la classe et l autre en bas - observations : - conclusion : expérience 3 : on place un serpentin au-dessus d une source de chaleur - observations : - conclusion : expérience 4 : on fait brûler un sachet de thé vide (Mise en garde : ne pas refaire cette expérience seul chez vous) - observations : - conclusion : Réalisation des expériences Par groupe avec la maîtresse, puis bilan oral Ecrit individuel : Notez vos observations pour les expériences 3 et 4. On verra plus tard, dans l après-midi, pour les expériences 1 et 2, car elles demandent du temps

13 Cette expérience va nous permettre d observer ce qui se passe dans la nature quand l eau est chauffée par le soleil. Nous réalisons l expérience avec une maquette en plastique, une lampe et des glaçons. Présentation de la maquette Océan ; montagne ; rivière ; torrents Où va-t-on mettre l eau? dans l océan Pourquoi une lampe? rôle du soleil Pourquoi des glaçons en haut? cf hautes montagnes : il fait froid en altitude Descriptif des expériences Expérience 1 : fabrication de nuages Observations à 16h L eau s est évaporée et ça a fait des gouttes d eau où il y avait les glaçons Sous les glaçons : grosses gouttes d eau qui tombent Comment l eau est arrivée dans le lac? Pourquoi ça a fait de la pluie au niveau des glaçons? l eau s est évaporée, les gouttelettes d eau se sont collées partout. Là où il fait froid, les gouttes se sont collées ensemble, et quand elles ont été trop lourdes, elles sont tombées. C est un cycle. Conclusion : l eau chaude est plus légère, l eau froide est plus lourde. Expérience 2 : on place un thermomètre en haut de la classe et l autre en bas Expérience 4 : on fait brûler un sachet de thé vide Observations à 16h :24 en haut, 23 en bas Observations : le sachet brûlé monte en l air Expérience 3 : on place un serpentin au-dessus d une source de chaleur Observations : au-dessus de la table, le serpentin est immobile Observations : au-dessus du radiateur, le serpentin tourne

14 Domaine : La matière : l air, son caractère pesant Séance n 8 Durée :1h 15 Projet : fabriquer des engins volants Date : 01/12/06 Compétences : - rédiger un compte-rendu intégrant schéma d expérience ou dessin d observation Objectif de la séance : que se passe-t-il quand on chauffe de l air? bilan des 4 expériences + schémas Matériel : feuille de sciences + grille des expériences, à remplir Déroulement de séance Collectif oral : 10mn On va faire le bilan et la synthèse générale. Qui peut rappeler ce qu on a fait comme expériences et pourquoi on les a faites? L air est-il de la matière? question initiale - on a pesé, on a transvasé Quelle était la dernière? - on a fait chauffer de l eau. Pourquoi? - parce qu on va chauffer de l air et on va comparer Qu est-ce qui se passe quand on chauffe de l eau? - il y a de la vapeur d eau qui monte et qui fait des nuages Elle devient plus lourde ou plus légère? - plus légère parce qu elle s évapore On va voir ce qui s est passé pour les expériences avec l air chaud. - le serpentin : il tourne au-dessus du radiateur, sinon non - le sachet de thé brûlé : il s envole - le thermomètre en haut et en bas : 1 degré de plus en haut En groupes par 4 : 30mn Vous allez réfléchir à «pourquoi» : vous faites les schémas + les explications Synthèse collective : 20mn On va faire le bilan de ce que vous avez trouvé. Vous dictez vos conclusions et on demandera à un élève de venir faire le schéma au tableau. Conclusion1 : nuages La lampe a remplacé le soleil et a chauffé l eau du bassin qui s est évaporée. Ensuite la vapeur s est collée au récipient (au niveau des glaçons) elle est devenue froide et a formé des gouttes d eau qui sont tombées dans le petit lac. Ne faites pas le schéma, je vous en donnerai un à compléter Conclusion 2 : thermomètre L air chaud est plus léger que l air froid, donc il monte et c est pour ça qu il fait plus chaud en haut. Conclusion 3 : serpentin La chaleur monte et le serpentin suit le mouvement. Conclusion 4 : sachet de thé Quand on fait brûler un sachet de thé, il s envole parce que l air qui est à l intérieur chauffe et le sachet suit le mouvement de l air chaud (qui monte). Ecrit individuel : 15mn Vous recopiez vos observations (cahier de brouillon) et les conclusions (au tableau) sur la feuille de sciences (grille à remplir). Les schémas seront à faire sur la feuille blanche du cahier. Conclusion générale L air est-il une matière? Pour répondre à cette question, on a décidé de comparer l eau (dont on est sûr qu elle est une matière) avec l air. On a voulu savoir si on pouvait peser de l air, faire passer de l air d un récipient à un autre et ce qui se passe quand on chauffe de l air. On a vu que l air a les mêmes propriétés que l eau : on peut le peser, le transvaser et il est plus léger quand il est chaud. Donc l air est une matière.

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16 EVALUATION Nom :.. Prénom : Domaine : sciences : matière Niveau : Date : Compétence : Avoir compris et retenu la matérialité de l'air et être capable d imaginer et réaliser un dispositif expérimental susceptible de répondre aux questions que l'on se pose, en s'appuyant sur des observations, des mesures appropriées ou un schéma. 1. Dessine une expérience qui te permet de montrer que l air est une matière qui réagit comme l eau. Le problème que tu te poses : L expérience qui te permet de répondre au problème (schémas et explications) : Explications de ton expérience (ce que tu fais) : Schémas Les résultats et la conclusion de ton expérience : 2. Des élèves de la classe de CM2 ont réalisé l expérience suivante : ils ont disposé un ballon gonflé et un ballon dégonflé à chaque extrémité d une baguette en bois, puis, ils ont attaché un fil au milieu de la baguette. Que cherchent à montrer les élèves en réalisant cette expérience? Schéma Explique ce qui va se passer lors de l expérience : Explique quelle va être la conclusion des élèves :

17 Le matériel Fabrication des cerfs-volants L assemblage Le décor