Construction d une lunette astronomique (5 e et 6 e année)

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1 Construction d une lunette astronomique (5 e et 6 e année) Activités Activité 1 (60 minutes) Construction d une boîte à faisceaux lumineux Activité 2 (90 minutes) Expérience sur la réflexion lumineuse Activité 3 (90 minutes) Expérience sur la réfraction lumineuse Activité 4 (120 minutes) Construction d une lunette astronomique Description À l aide d une boîte de carton et d une lampe de poche, construire une boîte capable de projeter sur une table de 3 à 5 rayons lumineux. Ces rayons doivent être les plus clairs, les plus fins et les plus parallèles possibles. Cette boîte à faisceaux servira à étudier le comportement de la lumière. En se servant de la boîte à faisceaux construite précédemment, étudier le comportement de la lumière frappant la surface d un miroir. En se servant à nouveau de la boîte à faisceaux, étudier le comportement de la lumière traversant des lentilles. En utilisant les connaissances acquises lors des activités précédentes, construire à l aide de lentilles une lunette capable de grossir les objets. Atelier préparé et animé par Steve Masson 16 février 2004

2 Horaire de la journée 9h00-9h15 Présentation de la journée 9h15-10h00 Explication de l activité 1 Activité 1 : construction d une boîte à faisceaux lumineux Retour sur l activité 10h00-10h45 Explication de l activité 2 Activité 2 : expérience sur la réflexion lumineuse Retour sur l activité 10h45-11h00 Pause 11h00-12h00 Explication de l activité 3 Activité 3 : expérience sur la réfraction lumineuse Retour sur l activité 12h00-13h15 Dîner 13h15-14h30 Explication de l activité 4 Activité 4 : construction de la lunette astronomique Retour sur l activité 14h30-14h45 14h45-15h00 Réalisation de ces activités en classe et achat du matériel Évaluation de la journée Steve Masson Enseignant ressource en science et technologie Commission scolaire de Montréal École primaire Fernand-Seguin massons@csdm.qc.ca

3 1. Construction d une boîte à faisceaux lumineux Problème À l aide d une boîte de carton, d une lampe de poche, de ciseaux, de colle et de morceaux de carton, construire une boîte capable de projeter sur une table de 3 à 5 rayons lumineux. Ces rayons doivent être les plus clairs, les plus fins et les plus parallèles possibles. Cette boîte à faisceaux servira à étudier le comportement de la lumière dans les activités suivantes.

4 2. La réflexion lumineuse À la recherche d une loi de la réflexion lumineuse Problème Qu arrivera-t-il au rayon lumineux du schéma ci-bas? Rayon lumineux Angle 2 Angle 1 Miroir Consignes Votre réponse doit être solidement appuyée : 1) formuler une hypothèse vérifiable expérimentalement; 2) élaborer une démarche expérimentale pour vérifier votre hypothèse; 3) prendre au moins trois mesures pour vérifier votre hypothèse et présenter vos résultats dans un tableau; 4) formuler la loi de la réflexion; 5) énoncer votre solution au problème de départ.

5 1. Hypothèse (Exemples : L angle 1 est toujours le double de l angle 2. Angle 1 = Angle 2. Angle 1 > Angle 2.) 2. Démarche (Écrire les principales étapes de votre démarche. Il est conseillé de numéroter chacune des étapes.) 3. Résultats Angle 1 Angle 2 Mesure 1 (Exemple : 20 o ) (Exemple : 20 o ) Mesure 2 (Exemple : 50 o ) (Exemple : 20 o ) Mesure 3 (Exemple : 70 o ) (Exemple : 20 o ) 4. Conclusion (loi de la réflexion) (À compléter seulement à la fin, lors du retour en groupe sur les résultats.)

6 5. Réponse au problème Qu arrivera-t-il au rayon lumineux incident du schéma ci-bas? Rayon lumineux Angle 1 Miroir

7 Mesure 1

8 Mesure 2

9 Mesure 3

10 3. La réfraction et les lentilles Partie A Trouvez la longueur focale de la lentille convexe (lentille convergente). Longueur focale (en cm) :

11 Trouvez la longueur focale de la lentille concave (lentille divergente). Longueur focale (en cm) :

12 Partie B Écrivez si les lentilles suivantes sont convergentes ou divergentes. Lentille 1 Convergente ou divergente

13 4. Construction d une lunette Problème Vous devez construire un appareil permettant de grossir les objets éloignés. Contraintes Vous devez utiliser seulement deux ou trois lentilles pour construire votre lunette. Vous devez décrire ci-dessous quels types de lentilles vous avez utilisées (convergentes ou divergentes) et à quelle distance vous devez placer les lentilles pour percevoir les objets éloignés clairement. Schéma de la lunette (écrire le type de lentilles utilisées et la distance entre les lentilles)

14 Achat du matériel 1. Construction d une boîte à faisceaux lumineux 2. La réflexion lumineuse 3. La réfraction lumineuse 4. La lunette astronomique Matériel nécessaire Fournis par les élèves 1 boîte de chaussures par équipe 1 lampe de poche par équipe 1 ciseau par équipe 1 bâton de colle par équipe 1 boîte à faisceaux par équipe 1 miroir par équipe 1 rapporteur d angle par équipe 1 boîte à faisceaux lumineux par équipe Fournis par l école Morceaux de carton pour faire les fentes (idéalement carton mince et opaque comme les boîtes de chaussures) Quelques lentilles planes convergentes Quelques lentilles planes divergentes 6 lentilles divergentes et convergentes 1 tube de carton par équipe Feuilles de papier construction Lentilles convergentes et divergentes Matériel Miroirs (env. 1$ chacun) Où trouver le matériel? Fournisseurs Fischer Scientifique (Téléphone) (Télécopieur) Lentilles planes (Vendu seulement avec un ensemble de lentilles pour environ 50$, sauf chez Prolabec ( où les lentilles sont vendues individuellement pour environ 13$ chacune) Lentilles circulaires convergentes et divergentes ou Brault et Bouthillier (514) (Téléphone) (514) (Télécopieur) Choix A : Lentilles de lunettes et loupes Choix B : Emprunt d une école secondaire Choix C : Fischer Scientifique (5$ chacune)

15 Nom : Courriel : Commentaires et suggestions concernant cet atelier sur la lunette astronomique (à remettre à la fin de l atelier)