Voyage vers l infiniment petit

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1 séquence 2 Voyage vers l infiniment petit D4-1.1 : Extraire infos PHYS 4.4 : Forme de langage scientifique à une autre PHYS 7.1 : Histoire des sciences PHYS 7.2 : Echelles de structuration de l Univers Document 1 : Ordre de grandeur en mètre de l infiniment petit vers l infiniment grand Cette échelle représente les ordres de grandeur des tailles de différents objets, exprimées en mètre, de l infiniment petit ou microscopique, à l infiniment grand. Toute la matière constituant l Univers est constituée des mêmes éléments chimiques regroupés dans le tableau de la classification périodique. AIDE : Un ordre de grandeur est la puissance de 10 la plus proche d un nombre Document 2 : Historique du modèle de l atome Documents 4 : Vidéos C est pas sorcier : watch?v=hxmnj6-8n5c Expérience de Rutherford : watch?v=wnase3-pqmc Document 3 : D'après La vie à fil tendu de George CHARPAK, physicien français Lorsque j'entrai au laboratoire dirigé par Joliot au Collège de France, la connaissance que j'avais de la structure de la matière ne devait guère dépasser celle acquise par un lycéen de 1993 abonné à de bonnes revues de vulgarisation. Je les résume rapidement : la matière est composée de molécules, elles-mêmes composées d'atomes, eux-mêmes constitués d un noyau entouré d'un cortège d'électrons. Le noyau porte une charge électrique positive qui est de même valeur et de signe opposé à la charge des électrons qui gravitent autour du noyau. La masse d'un atome est concentrée dans le noyau. (...) Si je devais exprimer la masse de chaque atome avec les unités familières dans la vie courante, comme le kilogramme, je traînerais des chiffres avec une quantité quasi insupportable de zéros après la virgule! Par exemple, pour l atome de cuivre, le noyau a une masse de kg et la masse de l électron est fois plus petite. Les noyaux qui sont au cœur des atomes peuplant notre univers s entourent d un cortège d électrons dont la charge compense exactement celle du noyau. En effet, la matière est neutre sinon elle exploserait en raison de la répulsion qu exercent l une sur l autre des charges de même signe, positif ou négatif. Il faut avoir en tête l'échelle des dimensions. Le diamètre d'un atome est voisin d'un centième de millionième de centimètre. Celui d'un noyau d'atome est cent mille fois plus petit. On voit donc que presque toute la masse d'un atome est concentrée en un noyau central et que, loin sur la périphérie, se trouve un cortège qui est fait de particules de charge électrique négative, les électrons de taille non mesurable. C'est ce cortège qui gouverne le contact des atomes entre eux et donc tous les phénomènes perceptibles de notre vie quotidienne, tandis que les noyaux, tapis au cœur des atomes, en constituent la masse. (...) Les parties surlignées ont été rajoutées au texte original

2 Questions : Mission 1 : 1) Rédiger une ou deux phrases pour expliquer d après le document 1 et la vidéo où se situe l échelle humaine. 2) Soulignez dans le document 3 les indices qui te permettent de connaître l'ordre de grandeur du diamètre d'un atome et exprime ce diamètre en mètre sous la forme d'une fraction puis sous la forme d'un nombre décimal (0,...) Mission 2 : 1) A l aide des documents 3 et des vidéos du document 4, complétez l organigramme qui décrit la constitution de la matière cuivre. 2) A l aide de l organigramme rédigez un texte qui décrit la structure des atomes ainsi que les caractéristiques de ces constituants. Mission 3 : L atome étant très petit, invisible à l œil nu, les chercheurs ont ressenti le besoin de le modéliser (doc 2). L atome d'azote possède 7 protons dans son noyau. Représente-le et légende ton schéma. (Ne représente pas les neutrons) Mission 1 : 1) Rédiger une ou deux phrases pour expliquer d après le document 1 et la vidéo où se situe l échelle humaine. 2) Soulignez dans le document 3 les indices qui te permettent de connaître l'ordre de grandeur du diamètre d'un atome et exprime ce diamètre en mètre sous la forme d'une fraction puis sous la forme d'un nombre décimal (0,...) Mission 2 : 1) A l aide des documents 3 et des vidéos du document 4, complétez l organigramme qui décrit la constitution de la matière cuivre. 2) A l aide de l organigramme rédigez un texte qui décrit la structure des atomes ainsi que les caractéristiques de ces constituants. Mission 3 : L atome étant très petit, invisible à l œil nu, les chercheurs ont ressenti le besoin de le modéliser (doc 2). L atome d'azote possède 7 protons dans son noyau. Représente-le et légende ton schéma. (Ne représente pas les neutrons)

3 Nom ; Prénom ; Classe Cet organigramme décrit la matière La masse demandée au 10 correspond à l élément cuivre 1 est constituée de La matière 2 2bis qui sont constituées d Charge globale 8bis Dimension en mètre 3 3bis Masse en kilogramme qui sont constitués d un et d Charge globale 10 8 Dimension en mètre 4 Nucléons 5 Dimension en mètre Trop petit pour être mesuré 7 6 9bis Signe de la charge Nulle Charge 10bis 9 Masse en kilogramme Signe de la charge ATTENTION : Dans les cases 8, 8 bis, 10 et 10 bis il faut écrire vos réponses sous forme de nombre en utilisant les puissances de 10.

4 La constitution des atomes. A connaître par cœur Complétez en utilisant les mots ou groupes de mots suivants (au pluriel ou au singulier) : électron, négative, Z, dixième, neutron, noyau, positive, , neutre, masse, vide, atome, nucléons, proton, nulle (Les mots ou groupes de mots peuvent être utilisés plusieurs fois). La matière est constituée d.. dont la taille est voisine du... de nanomètre (0,1 nm.) Rappel : 1 nm = 10-9 m (un milliardième de mètre) Un atome est constitué : d un. : très petit (environ fois plus petit que l atome) dans lequel est concentrée presque toute la.. de l atome. il contient deux sortes de. : les. et les. chaque proton porte une charge.. les ne sont pas porteurs de charge : on dit qu ils sont. Les neutrons assurent la cohésion du noyau. Sans eux, les protons, tous chargés positivement, se repousseraient. d un nuage électronique il est composé d.... chaque électron porte une charge... les électrons tournent ou gravitent autour du..

5 entre les électrons et le noyau il y a du. (On dit que l atome a une structure lacunaire.) L atome est électriquement. (sa charge totale est.), il y a donc autant de charges.. ( ) dans le noyau que d. autour du.. Les molécules étant formées d atomes, elles sont également électriquement.. Exercice 1 : Associe une ou plusieurs colonnes. molécule atome noyau électron Partie centrale de l'atome Groupe d'atomes Constitué d'un noyau central autour duquel gravitent des particules beaucoup plus petites appelées les électrons. Concentre presque toute la masse de l atome Porte une charge négative Possède autant de charges positives que de charges négatives Contient une ou des charge(s) positive(s) Est fois plus petit que l atome Electriquement neutre Tourne autour du noyau Est principalement constitué de vide Exercice 1 : Associe une ou plusieurs colonnes. molécule atome noyau électron Partie centrale de l'atome Groupe d'atomes Constitué d'un noyau central autour duquel gravitent des particules beaucoup plus petites appelées les électrons. Concentre presque toute la masse de l atome Porte une charge négative Exercice 2 : Un ballon de football a pour diamètre 22 cm. Rappel : la taille d atome est environ fois plus grande que la taille du noyau. 1. Si le noyau d un atome était ramené à la taille du ballon de football, à quelle distance se situeraient au maximum les électrons? 2. Comparez cette distance avec la taille du terrain de football qui est de 100 m de long. Attention aux unités!

6 Possède autant de charges positives que de charges négatives Exercice 2 : Un ballon de football a pour Contient une ou des charge(s) positive(s) diamètre 22 cm. Rappel : la taille d atome Est fois plus petit que l atome est environ fois plus grande que la Electriquement neutre taille du noyau. Tourne autour du noyau 1. Si le noyau d un atome était ramené à la Est principalement constitué de vide taille du ballon de football, à quelle distance se situeraient au maximum les électrons? 2. Comparez cette distance avec la taille du terrain de football qui est de 100 m de long. Attention aux unités! Aide pour comprendre l expérience de Rutherford

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