Construction d'un jeu électrique

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1 Construction d'un jeu électrique Fabien Buré Ecole National ; Marseille CM

2 Projet : Électricité But : Ce projet a pour but, la réalisation d'un jeu électrique par élève. Temps de réalisation : 1 période (5 semaines) Compétences travaillées : Le monde construit par l homme - savoir allumer deux ou plusieurs lampes à l aide d une pile - connaître des principes élémentaires de sécurité électrique, en particulier l utilisation des matériaux conducteurs et des matériaux isolants ; Être capable de : - pratiquer une démarche d investigation : savoir observer, questionner, formuler une explication possible (hypothèse), en utilisant éventuellement un modèle simple et chercher à la valider ; - manipuler et expérimenter :. participer à la conception d un protocole expérimental et le mettre en œuvre en utilisant les outils appropriés.. développer des habiletés manuelles et techniques, apprentissage langagier Utiliser les connaissances et le lexique spécifique des sciences dans les différentes situations didactiques mises en jeu, - formuler des questions pertinentes, - participer activement à un débat argumenté pour élaborer des connaissances scientifiques en en respectant les contraintes (raisonnement rigoureux, examen critique des faits constatés, précision des formulations, etc.), Etre capable de : - dans le cadre d un projet ou d une activité d écriture (récit, lettre, compte rendu d expérience), rédiger un texte d un ou deux paragraphes en respectant, après révision du texte, la ponctuation, les contraintes orthographiques, syntaxiques, lexicales et de présentation ; Compétences mobilisées pour le travail en groupe : Etre capable de : - commencer à prendre en compte les points de vue des autres membres du groupe ; - commencer à se servir du dialogue pour organiser les productions du groupe ; - commencer à rapporter devant la classe (avec ou sans l aide de l écrit) de manière à rendre ces productions compréhensibles ;

3 Le jeu électrique Séance 1 : Présentation du jeu, élaboration du cahier des charges Séance 2 : Comment allumer une ampoule avec une pile? Séance 3 : Comment allumer une ampoule avec une pile et deux fils? Séance 4 : Circuit ouvert / circuit fermé Séance 5 : Isolants / conducteurs Séance 6 : Comment allumer une diode avec une pile? Séance 7 : préparation de l'aasemblage Séance 8 et 9 : Assemblage séance 10 : évaluation (cf doc annexe) Discipline : Sciences et technologies Séance 1 : Présentation du jeu. Objectifs: élaborer un cahier des charges. 30 min Matériel / documents: 1 jeu déjà construit. phase de présentation du jeu : le jeu est posé sur une table et le maître joue. Qu'est ce que c'est? Qu'est ce qu'il se passe lorsqu'on touche le fil? Réponses attendues: c'est un jeu, ça s'allume si on touche le fil. Phase de réalisation du cahier des charges : On va essayer de construire un jeu qui ressemble à celui-ci. Qu'est-ce que l'on veut qu'il fasse? Au tableau on note: Notre jeu: Si le crochet touche le fil, l'ampoule brille. Lorsqu'on ne joue pas on ne veut pas que la pile se décharge. Pour le construire de quoi a-t-on besoin? on complète la liste de matériel avec les élèves Les élèves notent le cahier des charges exemple de trace écrite : De quoi on a besoin? Planche en bois --> support du jeu. Dominos pour les contacts 1 diode 1 pile 4,5 v 1 interrupteur 1 crochet du fil 1 vis De quels outils on a besoin? Un tournevis plat un tournevis cruciforme Qu'est ce qu'il doit faire? * Il doit s'allumer si le crochet touche la tige en fer. * La pile ne doit pas se décharger quand je ne joue pas. 1 min 7 min 12 min 8min

4 Discipline : Sciences et technologies Séance 2 : Allumer une ampoule avec une pile 35' Objectifs: allumer une ampoule avec une pile acquérir le vocabulaire de l'ampoule (culot, plot, filament) Matériel / documents: 1 ampoule et 1 pile pour un groupe de 4 élèves Phase de réactivation : rappel des notions vues dans la séance précédente Phase d'hypothèses et de manipulation : Par groupe vous allez allumer la lampe avec la pile et vous dessinerez exactement votre montage. Distribuer 1 lampe et 1 pile au groupe Vous avez 10 minutes Les élèves travaillent phase de vérification : ramasser les dessins, les trier ceux qui ont un seul contact entre l'ampoule et la pile, ceux qui ont deux contacts plot/ verre ou culot/culot, ceux qui sont correct : 2 contacts (plot / culot) Affichage de trois dessins (deux faux et un juste), un élève réalise avec une pile et une lampe les dessins affichés. Correction. Montrer un montage qui marche, puis retourner la pile et demander si le nouveau montage va marcher. réponses attendues : non Nous le verrons plus tard, mais une ampoule n'est pas comme une diode, elle n'est pas polarisée, c'est à dire le sens du courant n'affecte pas son fonctionnement 2' 12' 10' en groupe phase d'institutionalisation : Trace écrite: le dessin correct et le dessin d'une lampe avec le vocabulaire plot, culot et filament. (cf doc annexe) Pour allumer une ampoule le plot de l'ampoule doit toucher une borne de la pile et le culot, l'autre borne. 10'

5 Discipline : Sciences et technologies Séance 3 : Allumer une ampoule avec une pile et deux fils Objectifs: allumer une ampoule avec une pile et deux fils apprendre ce qu'est un court-circuit 40' Matériel / documents: 1 ampoule,1 pile, 2 fils pour un groupe de 4 élèves Phase de réactivation : rappel des notions vues dans la séance précédente Phase d'hypothèses et de manipulation : Par groupe vous allez allumer la lampe avec la pile et les deux fils et vous dessinerez exactement votre montage. Attention : il est interdit de relier directement les deux bornes de la pile, c'est un court-circuit (faire le schéma au tableau) Distribution du matériel Vous avez 10 minutes Les élèves travaillent phase de vérification : ramasser les dessins, les trier ceux qui font un court-circuit ceux qui n'utilisent qu'un fils ceux qui sont correct : 2 contacts (plot / culot) et 2 fils Affichage de trois dessins (deux faux et un juste), un élève réalise avec le matériel les dessins affichés (sauf le court-circuit). Correction. phase d'institutionalisation : Trace écrite: le dessin correct il ne faut jamais relier directement les deux bornes d'une pile avec un fil. On appel cela un court-circuit. C'est très dangereux car la pile chauffe et peut te bruler 5' 12' 10' 10' en groupe

6 Discipline : Sciences et technologies Séance 4 : circuit ouvert / circuit fermé 40' Objectifs: allumer une ampoule avec une pile, trois fils et un interrupteur apprendre la notion de circuit ouvert / circuit fermé Matériel / documents: 1 ampoule,1 pile, 3 fils et un interrupteur pour un groupe de 4 élèves Phase de réactivation : rappel des notions vues dans la séance précédente Phase d'hypothèses et de manipulation : Par groupe vous allez allumer la lampe avec la pile et les trois fils, un interrupteur et vous dessinerez exactement votre montage. Distribution du matériel Vous avez 10 minutes Les élèves travaillent phase de vérification : ramasser les dessins, les trier ceux qui font un court circuit avec un fils ceux qui n'utilisent pas tout le matériel ceux qui sont correct : 2 contacts (plot / culot) 3 fils et l'interrupteur Affichage de trois dessins (deux faux et un juste), un élève réalise avec le matériel les dessins affichés (sauf le court-circuit). Correction. Au tableau faire le schéma d'un montage pile / ampoule (avec le filament). Lorsqu'une ampoule «grille» en fait c'est le filament qui se casse. Effacer une partie du filament. Comment est alors le circuit? Réponse attendues : ouvert 5' 12' 10' en groupe phase d'institutionalisation : Trace écrite: le dessin correct avec des flèches symbolisant le sens du courant. Lorsque l'on appuie sur l'interrupteur on FERME le circuit et donc le courant peut circuler, la lampe peut s'allumer. Lorsque l'on n'appuie pas sur l'interrupteur le circuit est OUVERT, le courant ne circule plus et la lampe ne s'allume pas. 10'

7 Discipline : Sciences et technologies Séance 5 : isolants / conducteurs Objectifs: trier les objets isolants et conducteurs 40' Matériel / documents: 1 ampoule, 1 pile et 2 fils pour un groupe de 4 élèves différents objets de la trousse, un tableau vierge par élève (cf doc annexe) un montage avec diode pour tester la conductivité de l'eau et du corps. Phase de réactivation : rappel des notions vues dans la séance précédente 5 Phase d'hypothèses et de manipulation : Aujourd'hui nous allons travailler sur les conducteurs et les isolants, si un objet laisse passer le courant c'est est conducteur, si il ne laisse pas passer le courant c'est est isolant. vous devez allumer la lampe avec les deux fils et un objet de votre choix. Il faudra remplir le tableau en conséquence 12 en groupe montrer un exemple de montage avec une règle en plastique et remplir le tableau avec les élèves Distribution du matériel ; Vous avez 10 minutes Les élèves travaillent phase de vérification : Affichage d'un tableau remplis, un élève test devant la classe. Correction. Discussion : Est-ce que l'air est conducteur? -> réponse attendue : non Est-ce que les fils électriques sont conducteurs? -> réponse attendue : non Est-ce que notre corps est conducteur? -> réponse attendue : non Est-ce que l'eau est conductrice? -> réponse attendue : non Avec le montage diode, faire la vérification. Pourquoi lorsqu'on a les pieds mouillé on risque plus de s'électrocuter? Réponse attendue : car l'eau et le corps sont conducteurs phase d'institutionalisation : Trace écrite: le tableau corrigé Un objet qui laisse passer le courant est dit conducteur (les métaux, l'eau, notre corps...). Un objet qui ne laisse pas passer le courant est un isolant (air, plastique...) 12 10

8 Discipline : Sciences et technologies Séance 6 : Allumer une DEL avec une pile Objectifs: allumer une DEL avec une pile apprendre le sens de circulation du courant 40' Matériel / documents: 1 DEL et 1 pile pour un groupe de 4 élèves Phase de réactivation : rappel des notions vues dans la séance précédente 5 Phase d'hypothèses et de manipulation : vous devez allumer la diode et faire exactement le dessin. Vous remarquerez que les bornes de la diode ne sont pas de la même taille 12 en groupe Distribution du matériel ; Vous avez 10 minutes Les élèves travaillent phase de vérification : ramasser les dessins, les trier ceux qui on un seul contact ceux qui relient la grande borne avec le de la pile ceux qui sont correct : 2 contacts (grande borne -> + ; petite borne -> -) Affichage de trois dessins (deux faux et un juste), un élève réalise avec le matériel les dessins affichés. Correction. 12 revenir sur le montage ampoule : pile, faire remarquer que l'ampoule,n'est pas polarisé. Le sens du courant n'est pas important pour l'allumer, par contre ce n'est pas le cas avec les diodes. phase d'institutionalisation : Trace écrite: le dessin correct Le courant circule du + vers le -. Pour allumer une DEL il faut relier la borne la plus longue au plus et la borne la plus courte au moins. 10

9 Discipline : Sciences et technologies Séance 7 : préparation de l'assemblage Objectifs: préparer l'assemblage du jeu 30 Matériel / documents: 1 jeu pour vérifier Phase de réactivation : rappel des notions vues dans la séance précédente Phase d'hypothèses : Au tableau, dessiner une pile, une diode, le fil de fer rigide avec le crochet. vous devez dessiner les fils électrique pour que le jeu fonctionne. C'est-a-dire que le courant circule lorsque le crochet touche le fil de fer rigide. Vous avez 10 minutes ; Les élèves travaillent Questions pour relancer les élèves qui bloquent D'ou doit «partir» le courant? Ou doit «arriver» le courant pour fermer le circuit? L'enseignant circule dans les rangs et demande à l'élève de simuler avec le doigt le trajet du courant. phase de vérification : ramasser les dessins, les trier là où il y a des courts-circuits ceux qui sont correct Vérification avec le jeu. Un élève simule le trajet du courant avec le doigt. phase d'institutionalisation : Trace écrite: le dessin correct par deux

10 Discipline : Sciences et technologies Séance 8 et 9 : assemblage du jeu Objectifs: réaliser un jeu électrique qui fonctionne 2 x 50 min Matériel / documents: 1 jeu pour vérifier, des tournevis et des pinces à dénuder, du chaterton par élève : 1 socle en bois, 1m de fil souple, 1m de fil rigide, 1 domino double, 1 diode, 1 anneau l'assemblage se fait en demi-classe. Phase d'explication: 10' Nous allons assembler notre jeu. Pour cela il va falloir lire les instructions dans l'odre au tableau. IL EST TRES IMPORTANT DE BIEN RESPECTER L'ORDRE DES ACTIONS A REALISER. Lecture avec les élèves des actions à effecter 1) dévisser les vis du domino double 2) passer le domino double dans le fil de fer rigide 3) passer l'anneau dans le fils de fer rigide 4) planter le fil de fer rigide dans les trous au milieu du socle 5) dénuder vos deux morceaux de fil souple (le grand et le petit) 6) insérer le petit fil souple dans le trou encore libre du domino 7) insérer la diode dans le domino double (une borne dans chaque trou) 8) visser les vis du domino pour fixer le tout 9) relier le grand fil souple à l'anneau, couvrir avec du chaterton 10) relier les extrémités des fils souples à la pile 11) tester votre jeu 12) fixer la pile avec du chaterton afficher la liste de matériel nécessaire par élève, le lire avec les élèves. Phase d'assemblage et de réparation : Les élèves travaillent au tableau : Si la diode ne s'allume la pile est branchée à l'envers -> tourner la pile les fils sont mal fixer -> vérifiez et revissez la diode est grillée -> tester directement la diode avec une pile 40 '

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14 Objet La lampe s'allume, l'objet est conducteur La lampe ne s'allume pas, l'objet est isolant Règle en plastique Objet La lampe s'allume, l'objet est conducteur La lampe ne s'allume pas, l'objet est isolant Règle en plastique Objet La lampe s'allume, l'objet est conducteur La lampe ne s'allume pas, l'objet est isolant Règle en plastique Objet La lampe s'allume, l'objet est conducteur La lampe ne s'allume pas, l'objet est isolant Règle en plastique Règle en plastique Objet La lampe s'allume, l'objet est conducteur La lampe ne s'allume pas, l'objet est isolant

15 Évaluation électricité Nom: Compétences : - savoir allumer deux ou plusieurs lampes à l aide d une pile - connaître des principes élémentaires de sécurité électrique, en particulier l utilisation des matériaux conducteurs et des matériaux isolants Vrai / Faux : Pour allumer une lampe le circuit doit être ouvert : Un court circuit c'est lorsqu'on relie les deux bornes d'une pile: Le courant circule de la borne + vers la borne - Une diode se branche toujours comme une ampoule: Les objets conducteurs transmettent le courant : Complète le dessin pour que la lampe brille Solène a branché une diode aux bornes de sa pile mais elle ne brille pas. Pourquoi? Classe ces objets dans le tableau: Couteau en fer, l'eau, cuillère en bois, boucle en plastique, bague en argent, feuille de papier, fil de fer, scotch, plot d'une ampoule, culot d'une ampoule Conducteur Isolant Cadre réservé au maître : Évaluation électricité Nom: Compétences : - savoir allumer deux ou plusieurs lampes à l aide d une pile - connaître des principes élémentaires de sécurité électrique, en particulier l utilisation des matériaux conducteurs et des matériaux isolants Vrai / Faux : Pour allumer une lampe le circuit doit être ouvert : Un court circuit c'est lorsqu'on relie les deux bornes d'une pile: Le courant circule de la borne + vers la borne - Une diode se branche toujours comme une ampoule: Les objets conducteurs transmettent le courant : Complète le dessin pour que la lampe brille Solène a branché une diode aux bornes de sa pile mais elle ne brille pas. Pourquoi? Classe ces objets dans le tableau: Couteau en fer, l'eau, cuillère en bois, boucle en plastique, bague en argent, feuille de papier, fil de fer, scotch, plot d'une ampoule, culot d'une ampoule Conducteur Isolant Cadre réservé au maître :

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