Les ombres et la course du soleil

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1 Les ombres et la course du soleil En préalable, il serait utile d avoir travaillé les points cardinaux avec les élèves. Séance 1 : Qu est-ce qu une ombre? Situation de départ 10 Je vais vous demander de dessiner votre ombre. De quoi avez-vous besoin? (dessiner soi et son ombre) Confrontation 15 Affichage des dessins au tableau (selon leurs ressemblances), discussions/descriptions des dessins : est-ce que tout le monde a dessiné l ombre de la même façon? - ombre debout/couchée - de la même taille que l enfant/ plus petite ou plus grande - ombre noire/colorée - pas d ombre - ombre liée aux pieds / pas liée à l enfant - absence ou présence de source lumineuse - ombre détaillée(ex : yeux) / sans détails NB : les enfants doivent défendre leur point de vue en argumentant Questionnement Les questions que l on se pose sur l ombre :Forme et couleur de l ombre? Taille de l ombre? Quand l ombre est-elle visible? Où se trouve l ombre? D où part l ombre? Quand on se déplace, que fait l ombre? Séance 2 : Expérience Une fois cette première approche terminée, proposer aux élèves de sortir dans la cour afin d expérimenter les ombres avec leur propre corps. - courir dans la cour et au signal sonore, s immobiliser - marcher en évitant que son ombre ne rencontre pas celle du voisin - se cacher dans une autre ombre - se mettre par deux et ne faire qu une ombre - observer son ombre jambe écartée et jambe serrées - observer l ombre d un feuillage d un arbre - se placer pour avoir l ombre devant nous et aller là où on ne voit plus l ombre : qu est-ce qui fait apparaître l ombre? (le soleil) *Mise en commun (retour en classe): - Les ombres sont noires et n ont pas de détails - Les ombres sont couchées - On ne voit son ombre que lorsqu il y a du soleil, quand on est à l ombre, on n en a pas. N y a-t-il une ombre QUE lorsqu il y a du soleil? (ex: avec la lumière de la classe) - L ombre, c est quand il y a quelque chose qui empêche de soleil de passer

2 Trace écrite : demander aux élèves de noter une ou deux expériences faites dans la cours avec une illustration (cela doit prendre une demi-page ou à peine plus laisser la place au bas de cette même page pour noter la «théorie». Pour qu il y ait de l ombre, il faut qu il y ait du soleil ou de la lumière. Les ombres sont noires et on ne voit pas les détails. L ombre, c est quand il y a quelque chose devant qui empêche de soleil de passer. C est l absence de lumière. Séance 3 et 4 : suite de l expérimentation avec des objets (3 ateliers) But de la séance : Chaque atelier travaille une notion différente : - La direction de la lumière - La forme de l ombre par rapport à l objet - L ombre est «collée» à l objet Atelier 1 : (Trouver un endroit dans la classe propice à cette expérience. Par exemple accrocher les boules au bureau et placer une grande plaque de carton derrière pour imiter un mur. Placer une lampe de poche sur la chaise du bureau, ainsi il est possible de choisir sa hauteur.) Numéroter les boules de sagex. Grâce à trois sphères en sagex suspendues au plafond les unes à cotés des autres, et à la même hauteur, les élèves expérimentent la trajectoire rectiligne de la lumière. Pour ce faire, une lampe ou un projecteur projette de la lumière sur une seule des sphères contre le mur. Ainsi, les autres sphères ne sont pas éclairées et ne projettent aucune ombre : la lumière se déplace de manière rectiligne. Les enfants ont une feuille à compléter avec les questions suivantes : - Quelle(s) sphère(s) a/ont une ombre? - Que pouvez-vous dire du trajet de la lumière? - Comment faire pour éclairer une autre boule? - 3 boules de sagex - Fil pour suspendre les boules - une source lumineuse (par exemple, lampe de poche, projecteur...) - un support amovible permettant d arriver au niveau des boules pour les éclairer - le matériel doit être aménagé face à un mur pour assurer la projection nette des ombres - feuille et crayons pour les enfants Constat : La lumière se déplace de manière rectiligne (droit). Pour provoquer une ombre, il faut une source lumineuse. Atelier 2 : (préparer 4 feuilles de brouillon par groupe) Sur une table sont disposés 4 objets différents, tous éclairés par une source lumineuse chacun (lampe de poche serait le plus facile). Les élèves glissent une feuille de papier sous les objets et dessinent leur ombre. Ils découpent ensuite le pourtour de l ombre qu ils comparent avec l objet réel. Ils répondent ensuite à la question correspondant à l atelier. - Comparez l objet et son ombre : que pouvez-vous en dire?

3 Le but de cet atelier est de comparer la forme et la taille de l ombre par rapport à l objet. Selon la forme et la taille de l objet, les ombres se différencient. - Sélectionner trois objets de formes et de tailles différentes - Source lumineuse - feuilles de papier vierge crayons - ciseaux Constat : L ombre ne correspond pas exactement à l objet. Elle a une forme différente. Sa forme varie selon l orientation de la lumière. Atelier 3 (préparer à l avance pour chaque groupe, une feuille avec la croix pour l emplacement de l objet et les 4 points pour l emplacement de la lampe) Un objet est positionné au milieu d une grande feuille de papier à l endroit où une marque a été préalablement dessinée. Après cette première étape, ils positionnent la lampe sur les délimitations prévues à cet effet par l enseignant. Ils changent de position, avec les mêmes consignes. Les élèves font quatre relevés différents. Ils répondent ensuite aux deux questions suivantes : - Que pouvez-vous dire de l emplacement de l ombre par rapport à l objet? - Que pouvez-vous dire de l emplacement de l ombre par rapport à la lumière? Notre intention ici est de faire émerger les notions d ombre collée à l objet et d ombre opposée à la source de lumière. Pour faciliter le déroulement de cet atelier, nommer au préalable les quatre points de projection (A, B, C et D) et inviter les élèves à faire de même pour les ombres correspondant à chacun de ces points (placer la lampe en point A et noter A sur la tracé d ombre, etc.). - crayon - feuilles grand formats préparées à l avance (délimiter la position de l objet sur la feuille et les quatre points de projection de lumière) - questionnaire - objet préalablement choisi (par exemple, bouchon de bouteille de vin) -lampe, source de lumière Constat : L ombre est toujours collée à l objet. Elle se forme à dans la direction opposée à la source de lumière. Séance 5-6 : les ombres et la course du soleil

4 Séance à faire un jour ensoleillé. Fractionner la séance en 3 (9h, 11h, 14h). Les élèves sont par groupe de 4. Ils choisissent un objet. Descendre dans la cour avec les objets des élèves, des craies, sous-mains, feuilles blanches, crayon et règles. Chaque élève devra avoir un trace de cette expérience. Chaque groupe choisit un emplacement pour son expérience et trace une croix à la craie pour noter l emplacement exact de l objet. Attention, pour pouvoir bien observer la course du soleil, placer les élèves sur une ligne qui suit la course du soleil. Ils doivent tous être orientés dans la même direction. Dessiner ensuite l ombre de l objet à la craie. Mesurer l ombre. Faire un croquis sur lequel on dessine : - le soleil - l objet - l ombre (le plus précis possible) avec la taille à côté Reproduire cette expérience à différents moments de la journée. Mise en commun : les élèves expliquent ce qu ils ont vu. Discussion. Constat à construire ensemble basé sur 2 principales observations. Constat : Le soleil n est pas toujours au même endroit dans le ciel et donc les ombres se déplacent elles aussi. Plus la source de lumière est située à la verticale de l objet, plus l ombre est petite. Plus la source de lumière est située à l horizontale de l objet, plus l ombre est grande. C est la terre qui, en tournant sur elle-même, donne l impression que le soleil se déplace. Mais c est faux, c est la terre qui tourne autour du soleil. Séance 7 : modélisation 1) De manière individuelle, les élèves reçoivent une feuille avec un relevé d ombre. L objet à placer au centre est un dé. Plusieurs ombres ont été relevées en suivant la course soleil. Les élèves doivent essayer de retrouver les mêmes ombres en plaçant leur lampe de poche au bon endroit. 2) Par groupe (les mêmes que pour la séance précédente), les élèves ont une feuille A4 ou A3 selon la grandeur de l objet, une lampe de poche et l objet utilisé précédemment. Explication collective de la course du soleil : est-elle tous les jours pareille? Où se lève le soleil? Où se couche-t-il? Expliquer le moyen mnémotechnique (se couche à l Ouest, se leve à l Est).

5 Les élèves sont ensuite amenés à modéliser la course du soleil avec leur objet et présente ensuite au reste de la classe. (Attention à ce que les élèves qui présentent soient orientés dans le même sens que les élèves qui regardent afin de ne pas s emmêler les pinceaux avec ouest et est). Je peux constater que le mouvement de la lumière est opposé à celui de l ombre. Séance 8 : plusieurs possibilités... - trouver des textes scientifiques sur la course du soleil et les ombres. Les faire lire aux élèves et proposer un questionnaire - montrer une vidée (c est pas sorcier ou autre) qui explique ce qui a été vu durant les séances précédentes.