Bloc 1 : Les types d énergie lumineuse et la réflexion de la lumière

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1 Énrgi t contrôl

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3 Bloc 1 : Ls typs d énrgi luminus t la réflxion d la lumièr Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. Il st ssntil d distingur un sourc luminus d un simpl objt qui réfléchit la lumièr. Par xmpl, l Solil st un sourc luminus, tandis qu la Lun st un astr (un objt) qui réfléchit la lumièr du Solil. Un lamp st un sourc luminus, tandis qu l miroir n st qu un objt qui réfléchit la lumièr d la lamp. Ls sourcs luminuss Il xist plusiurs typs d sourcs luminuss. 1) ls sourcs incandscnts Ls sourcs qui chauffnt un objt jusqu à c qu il émtt d la lumièr sont incandscnts. À un crtain tmpératur, cs objts dvinnnt luminux. L ampoul élctriqu st un xmpl d sourc incandscnt. L filamnt d tungstèn à l intériur d l ampoul élctriqu dvint très chaud t produit d la lumièr. Puisqu un grand parti d l énrgi consommé srt à chauffr l filamnt, ls ampouls incandscnts n sont pas très fficacs énrgétiqumnt. Un autr défaut d l ampoul incandscnt, c st qu l filamnt d tungstèn s évapor gradullmnt t qu l ampoul css d fonctionnr après un crtain tmps d utilisation. Ls ampouls halogèns sont ds ampouls incandscnts améliorés présntant un millur rndmnt. La lumièr st produit par incandscnc à l aid d un filamnt d tungstèn à l intériur d l ampoul. L ampoul contint un gaz halogèn comm l iod. L iod prmt au tungstèn, qui s évapor, d s rattachr au filamnt rstant. L ampoul a alors un plus longu duré d vi. L ampoul halogèn fonctionn à un tmpératur baucoup plus élvé qu l ampoul incandscnt ordinair. Cll-là st donc plus luminus. Puisqu ctt ampoul st plus ptit, on utilis un gaz d millur qualité améliorant ainsi son fficacité. Un ds avantags d la présnc d gaz st qu la chalur st rapidmnt prdu. 2) ls sourcs fluorscnts Crtains matériaux dvinnnt luminux lorsqu ils sont xposés à ds rayons ultraviolts. Par xmpl, on utilis ds lumièrs noirs comm sourc d rayon ultraviolt, rndant luminux ls vêtmnts blancs. Ls vêtmnts blancs absorbnt l énrgi ds rayons ultraviolts invisibls t la rlâchnt n lumièr visibl. Énrgi t contrôl Bloc 1 305

4 Dans un tub fluorscnt, l mêm phénomèn s produit. La sourc d rayons ultraviolts s trouv à l intériur du tub t ls vêtmnts blancs sont rmplacés par un couch blanch (phosphor) qui rcouvr l intériur du tub. Ls rayons ultraviolts frappnt ctt couch, rndant l tub luminux. L avantag ds tubs fluorscnts, contrairmnt aux ampouls incandscnts, c st qu ils n produisnt prsqu pas d chalur. Par contr, ls tubs fluorscnts continnnt d la vapur d mrcur qui put nuir à la santé si ll st inspiré. 3) ls sourcs phosphorscnts Ls sourcs phosphorscnts fonctionnnt slon l mêm princip qu ls sourcs fluorscnts. Ds rayons ultraviolts sont absorbés par ds substancs phosphorscnts qui rlâchnt ctt énrgi n lumièr visibl. C qui distingu ls sourcs phosphorscnts, c st qu lls rlâchnt souvnt l énrgi absorbé n lumièr plusiurs hurs plus tard. Ls ptits étoils qu l on coll au plafond d un sall absorbnt d l énrgi tout la journé pour nsuit la libérr dans l obscurité. 4) ls sourcs chimioluminscnts Ls sourcs chimioluminscnts émttnt d la lumièr produit par un réaction chimiqu. Ls tubs luminux, vndus pndant ls fstivals, qui produisnt d la lumièr après l déclnchmnt d un réaction chimiqu n sont un bon xmpl. 5) ls sourcs bioluminscnts Tout comm ls sourcs chimioluminscnts, ls sourcs bioluminscnts fonctionnnt à la suit d un réaction chimiqu, mais ctt fois la luminscnc s produit dans un êtr vivant : ls luciols t crtains méduss sont ds sourcs bioluminscnts. La réflxion d la lumièr La réflxion st l phénomèn optiqu par lqul un objt normalmnt invisibl dans l obscurité put êtr prçu à l œil nu. C phénomèn s produit lorsqu un rayon d lumièr attint un surfac réfléchissant t rbondit vrs l œil. La lumièr put êtr réfléchi d façon diffus t d façon régulièr. La réflxion diffus s produit lorsqu la surfac réfléchissant st ruguus, comm cll du papir d aluminium froissé. La réflxion régulièr s produit lorsqu la surfac réfléchissant st liss, comm cll d l au calm ou d un miroir. La loi d la réflxion Lorsqu la lumièr st réfléchi sur un miroir plan, ll s éloign n décrivant l mêm angl qu clui du point d arrivé, à la manièr d un boul d billard n frappant l rbord d la tabl. En trms plus scintifiqus, l angl d réflxion st égal à l angl d incidnc. Cs angls sont toujours msurés n partant d la normal, du plan drssé au point d incidnc. La normal st tout simplmnt un lign prpndiculair à la surfac réfléchissant. 306 Scincs t tchnologi, 8 anné

5 L rayon qui part d la sourc luminus pour frappr l miroir st l rayon incidnt. L angl d incidnc st l angl formé par l rayon réfléchi t la normal. L rayon qui part du point d incidnc du miroir st l rayon réfléchi. L angl d réflxion st l angl formé par l rayon réfléchi t la normal. Slon la loi d la réflxion : - ls rayons incidnts t réfléchis ainsi qu la normal d la surfac réfléchissant s trouvnt toujours au mêm plan; - l angl d réflxion st toujours égal à l angl d incidnc. Ctt loi s appliqu mêm si la surfac réfléchissant n st pas plan. Il y a dux grands catégoris d miroirs : ls miroirs plans t ls miroirs courbés, mais la loi d la réflxion s appliqu toujours, qull qu soit la form d la surfac réfléchissant. Slon la loi d la réflxion, lorsqu ds rayons luminux parallèls attignnt un miroir convrgnt, ils s joignnt n un point qu l on appll foyr. Un miroir convrgnt fait donc convrgr ls rayons luminux. Un miroir convrgnt a un surfac réfléchissant d form concav. Lorsqu ds rayons luminux parallèls hurtnt un miroir divrgnt, la loi d la réflxion stipul qu ls rayons s éloignnt ls uns ds autrs. Mêm s il n smbl pas y avoir d foyr, il y a un foyr virtul créé drrièr l miroir. C st l point d où smblnt provnir tous ls rayons réfléchis. On dit qu un miroir divrgnt fait divrgr ls rayons luminux. Un miroir divrgnt a un surfac réfléchissant d form convx. Cart sémantiqu du domain Vous trouvrz la cart sémantiqu n format Smart Idas ainsi qu n format pdf dans l cd qui accompagn c modul. Énrgi t contrôl Bloc 1 307

6 Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv s familiaris avc ls différnts sourcs d énrgi luminus t n détrmin ls avantags t ls inconvénints. Ell ou il détrmin la loi d la réflxion d la lumièr n l obsrvant avc ds miroirs plans, ds miroirs convrgnts t ds miroirs divrgnts. Vocabulair du bloc la lumièr un filamnt la loi d la réflxion un sourc d énrgi un conclusion un miroir plan un min d graphit un hypothès un surfac réfléchissant un courant infirmr un lign prpndiculair un ampoul confirmr un rayon énrgi luminus un tndanc concav énrgi luminus incandscnt angl d réflxion convx énrgi luminus phosphorscnt angl d incidnc parallèl énrgi luminus fluorscnt la normal miroir plan énrgi luminus bioluminscnt la réflxion miroir concav énrgi luminus chimioluminscnt réfléchir (la lumièr) miroir convx convrgnt divrgnt foyr foyr virtul 308 Scincs t tchnologi, 8 anné

7 Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs ont souvnt d la difficulté avc la trminologi s rapportant à la loi d réflxion (angl incidnt, angl d réflxion, rayon incidnt t réfléchi, normal). Il st important d bin définir c vocabulair pour facilitr la compréhnsion du concpt. Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; utilisr l journal scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; visionnr un vidéo sur l énrgi luminus; lir dans Intrnt t ds livrs d référnc (p. x., commnt sont faits ls miroirs qui amplifint); utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; fair ds résumés d lctur; présntr ss rchrchs t ss découvrts (p. x., sur ls différnts ampouls qu l on trouv sur l marché); lir, comprndr t intrprétr ds donnés présntés sous form d tablaux; utilisr la msur t ls unités mathématiqus (p. x., calculr ls angls); formulr ds hypothèss sous form vrbal ou écrit; lir, comprndr t intrprétr ds donnés (p. x., sur l coût d utilisation ds différnts ampouls); xpliqur, à l aid d un présntation élctroniqu, ls notions appriss (p. x., sur ls typs d sourcs d énrgi luminus); construir ds objts ou apparils (p. x., construction d un four solair, un kaléidoscop, un périscop). Nots d planification Ls élèvs ont bsoin d un rliur à annaux ou d un couvrtur d présntation avc rliur à attachs (Duo-Tang) pour insérr ls annxs ainsi qu un cahir à rliur contnant ds fuills lignés pour lur journal scintifiqu. S assurr d avoir l matéril nécssair. Résrvr la sall d ordinaturs, s assurr d avoir accès au logicil Corl Prsntations t à un projctur multimédia. S assurr d avoir accès au fichir c8bloc1.shw qui s trouv sur l CD. Photocopir ls annxs 1 à 11 n quantité suffisant. Photocopir l référntil n quantité suffisant. Matéril Pour l group-class sourc d énrgi CC ou pil fournissant un différnc d potntil d nviron 10 V un min d crayon d graphit 0,5 mm 2 fils avc pinc alligator Énrgi t contrôl Bloc 1 309

8 Cntr d apprntissag A : L incandscnc 2 douills, l un pouvant accommodr un ampoul élctriqu incandscnt t l autr un ampoul élctriqu halogèn ampoul élctriqu incandscnt ampoul élctriqu halogèn pris mural Cntr d apprntissag B : La fluorscnc douill pouvant accommodr un ampoul fluorscnt compact ampoul fluorscnt compact pris mural Cntr d apprntissag C : La phosphorscnc objts phosphorscnts (p. x., étoils pour l plafond, télécommand avc boutons phosphorscnts, lamp d poch phosphorscnt) Cntr d apprntissag D : La chimioluminscnc bâton chimioluminscnt (p. x., tub luminux d fstival, tub chimioluminscnt pour ls situations urgnts) Cntr d apprntissag E : La bioluminscnc photos d êtrs vivants bioluminscnts (p. x., luciols, crtains champignons, méduss) Pour chaqu équip d dux rapportur règl miroir divrgnt miroir convrgnt miroir plan boît à rayons miroir à surfac convx miroir à surfac concav Médias élctroniqus Diaporama n format Corl Prsntations pour ls cinq typs d sourcs d énrgi luminus (c8bloc1.shw) Annxs Annx 1 : Cntr d apprntissag A L incandscnc Annx 2 : Cntr d apprntissag B La fluorscnc Annx 3 : Cntr d apprntissag C La phosphorscnc Annx 4 : Cntr d apprntissag D La chimioluminscnc Annx 5 : Cntr d apprntissag E La bioluminscnc Annx 6A : Ls sourcs d énrgi luminus Annx 6B : Ls sourcs d énrgi luminus Corrigé 310 Scincs t tchnologi, 8 anné

9 Annx 7A : Rédigr un conclusion Annx 7B : Exrcic Annx 7C : Exrcic Corrigé Annx 8 : Réflx d réflxion Annx 9 : Réflxions n rond Annx 10A : Va plus loin! Annx 10B : Va plus loin! Corrigé Annx 11A : Va ncor plus loin! Annx 11B : Va ncor plus loin! Corrigé Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 8, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p , t GIBB, Td, t al. Scincs t Tchnologi 8, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p , t Tchnoscinc 8 anné guid pédagogiqu, Vanir, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Déroulmnt du bloc Mis n situation : 10 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. Rappl d sécurité Au cours d ctt démonstration pouvant présntr un crtain dangr, voir à c qu ls élèvs s trouvnt à un distanc d au moins dux (2) mètrs du montag. Ls sourcs luminuss Fair aux élèvs la démonstration suivant : Branchr la sourc d énrgi dans la sourc mural, étindr ls lumièrs d la sall d class t frmr ls ridaux. Branchr chacun ds dux fils aux borns négativs t positivs d la sourc d énrgi CC. Réglr la sourc d énrgi à un faibl différnc d potntil. Rlir l xtrémité d chaqu pinc alligator à chacun ds xtrémités d la min d crayon tout n tnant la min dans ls airs pour qu ll soit bin visibl. Attntion, la min produira putêtr un pu d fumé. Il faut s assurr d avoir un accès facil au bouton d mis sous tnsion pour étindr la sourc d énrgi si la min produit trop d fumé. Augmntr gradullmnt la différnc d potntil jusqu à c qu la min dvinn incandscnt (orangé). À c momnt, étindr immédiatmnt la sourc d énrgi. Énrgi t contrôl Bloc 1 311

10 Posr aux élèvs ls qustions suivants : Y a-t-il production d lumièr? Expliquz. Pourquoi y a-t-il u production d fumé? Pourquoi la min d crayon st-ll dvnu orangé, alors qu l fil n l st pas dvnu? D qul apparil ayant un sourc d énrgi smblabl t srs-tu pour fair ton ptit déjunr? Expliqur aux élèvs qu la min d graphit cré un résistanc au courant (c st-à-dir qu l courant voyag avc difficulté dans l graphit). L graphit surchauff t émt d la lumièr t d la fumé. Expérimntation : 135 minuts Posr aux élèvs la qustion suivant : Nous vnons d produir d la lumièr. Connaissz-vous d autrs moyns d produir d la lumièr? Mntionnr aux élèvs qu, dans cinq cntrs d apprntissag, lls t ils auront l occasion d découvrir divrs moyns d produir d la lumièr. Préparr ls cinq cntrs d apprntissag, chacun contnant l matéril pour découvrir ls divrss sourcs d énrgi luminus. Si la class comprnd plusiurs élèvs, il sra nécssair d installr plus d un group d dux par cntr d apprntissag. Il faudra prévoir la quantité d matéril n conséqunc. Rmttr ls annxs 1 à 5 à chaqu élèv. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr (ampouls t douills). Insistr sur l importanc d n pas touchr aux ampouls incandscnts t halogèns. Ils puvnt toutfois approchr doucmnt la main sans ls touchr. (cntr d apprntissag A) Insistr sur l importanc d manipulr doucmnt l ampoul fluorscnt pour n pas la cassr. L cas échéant, l gaz pourrait s échappr du tub. (cntr d apprntissag B) 312 Scincs t tchnologi, 8 anné

11 Insistr sur l importanc d manipulr doucmnt l tub phosphorscnt t chimioluminscnt pour n pas ls cassr. L cas échéant, ls substancs chimiqus pourraint s échappr ds tubs. (cntrs d apprntissag C t D) Advnant un bris d ampoul pouvant émttr ds gaz, s assurr qu ls élèvs n rspirnt pas ls vapurs qu ll émt. Exigr l port d luntts protctrics n tout tmps où il y a utilisation d un sourc d chalur. Voir à c qu la suprvision soit adéquat. Lir la march à suivr ds annxs 1 à 5 avc ls élèvs n posant ds qustions tlls qu : Qulls sont ls msurs d sécurité à suivr à chaqu cntr d apprntissag? Mttr l accnt sur ls msurs d sécurité qui s appliqunt aux cntrs d apprntissag A à D. Formr cinq groups d élèvs. Dans chacun ds cinq groups, formr ds équips d dux. Informr ls élèvs qu lls t ils dvront passr nviron cinq minuts à chacun ds cinq cntrs d apprntissag. S assurr qu ls élèvs comprnnnt la march à suivr d chacun ds cntrs d apprntissag. Dmandr aux élèvs d utilisr l plan d qustionnmnt à chacun ds cntrs. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Invitr ls élèvs à répondr aux qustions d obsrvation d chaqu annx. Animr un discussion pour connaîtr ls obsrvations faits aux cinq cntrs d apprntissag t ls résumr au tablau. Résumr avc ls élèvs ls cinq typs d sourcs d énrgi luminus n utilisant ls xmpls d la présntation Corl c8bloc1.shw. Rmttr l annx 6A à chaqu élèv. Modlag Avant qu ls élèvs commncnt l travail, modélisr l plan d qustionnmnt avc lls t ux. Énrgi t contrôl Bloc 1 313

12 Pratiqu guidé Invitr ls élèvs n équip d dux à résumr l contnu d la présntation Corl à l aid du tablau. S assurr qu lls t ils ont tous ls élémnts nécssairs dans lur tablau n nommant ls élémnts importants d chaqu sourc rnvoyant à l annx 6B. Invitr ls élèvs à insérr ls annxs 1 à 6A dans lur rliur à annaux. Placr sourcs luminuss : incandscnt, fluorscnt, phosphorscnt, chimioluminscnt t bioluminscnt sur la cart sémantiqu géant. La réflxion d la lumièr Rmttr l annx 7A à chaqu élèv. Lir, n group-class, ls trois prmièrs pags d l annx 7A n insistant sur ls cinq règls pour rédigr d bonns conclusions t n donnant ds xmpls pour chacun d lls. Posr aux élèvs ls qustions ci-après n ls invitant à s rportr au bloc d Matièr t matériaux : Qu st-c qu un hypothès? Qu vut dir l trm infirmr? Qu vut dir l trm tndanc? Fair la lctur d l annx 7B n posant aux élèvs ds qustions tlls qu : Qu rprésntnt ls donnés dans l tablau? Qu ntnd-on par l xprssion mass volumiqu? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d corrigr ds conclusions qui sont mal rédigés t d détrminr la règl qui n a pas été suivi. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Ls cinq règls pour rédigr d bonns conclusions t l Tablau ds résultats. Commnt j m y prnds? J lis la conclusion mal rédigé, j rlis ls cinq règls, j trouv par élimination cll qui n a pas été suivi t j la réécris corrctmnt. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J rlis la conclusion mal rédigé t j vérifi ma répons. 314 Scincs t tchnologi, 8 anné

13 Pratiqu guidé Dmandr aux élèvs divisés n équips d dux d trouvr l problèm d la prmièr conclusion t lur laissr l tmps d la réécrir. Fair la corrction du travail portant sur la prmièr conclusion. Invitr ls élèvs n équips d dux à rvoir ls autrs conclusions. Fournir un rétroaction aux élèvs n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin l importanc d bin rédigr un conclusion pour répondr à l hypothès n fonction ds résultats d xpérincs n s inspirant d l annx 7C. Invitr ls élèvs à insérr ls annxs 7A t 7B dans lur rliur à annaux. Rmttr l annx 8 aux élèvs. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr (boît à rayons). Insistr sur l importanc d n pas touchr à la lamp d la boît à rayons, car il y a risqu d brûlurs. Rapplr aux élèvs qu ls bords du miroir sont coupants. Il faut donc l manipulr avc prudnc. Exigr l port d luntts protctrics t d gants n tout tmps où il y a utilisation d un sourc d chalur. Voir à c qu la suprvision soit adéquat. Jtr tout articl d vrr brisé n l plaçant dans un récipint d grès spécialmnt prévu à ct fft. S assurr qu ls élèvs connaissnt ls trms angl d réflxion, angl d incidnc t normal. Lir la march à suivr d l annx 8 avc ls élèvs pour s assurr d lur compréhnsion. Lur posr ds qustions tlls qu : Qu st-c qu l angl d incidnc? Qu st-c qu l angl d réflxion? Qu st-c qu la normal? Commnt put-on tracr la normal? Énrgi t contrôl Bloc 1 315

14 D qul instrumnt s srt-on pour msurr ls angls? D qul instrumnt scintifiqu s srt-on pour réfléchir la lumièr dans ctt xpérinc? Fair un démonstration d l utilisation du matéril scintifiqu. Formr ds équips d dux t lur rmttr l matéril nécssair à l xpérinc. Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch n s inspirant d l ncadré. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d obsrvr ls rayons luminux qui changnt d dirction lorsqu lls t ils rncontrnt un miroir plan t d msurr ls angls d incidnc t d réflxion pour ls comparr. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? Savoir utilisr un rapportur t bin lir la march à suivr d l xpérinc. Commnt j m y prnds? J mts la boît à rayons sur un fuill d papir t j plac l miroir dvant ls rayons. J trac ls rayons t la normal, j msur ls dux angls t j ls compar. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J répèt l xpérinc, au bsoin. Pratiqu guidé Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Lur laissr l tmps d fair l xpérinc. Invitr ls élèvs divisés n équips d dux à répondr aux qustions d analys à l aid du plan d qustionnmnt t à rédigr un conclusion n confirmant ou n infirmant lur hypothès. Fair un rtour sur l xpérinc n posant ds qustions tlls qu : Qul était l but d l xpérinc? Qu rmarquz-vous n comparant l angl d incidnc t l angl d réflxion? Fournir un rétroaction aux élèvs n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin l lin ntr l angl d incidnc t l angl d réflxion. 316 Scincs t tchnologi, 8 anné

15 Pour vérifir ls conclusions d l xpérinc, invitr qulqus élèvs à lir à voix haut lur hypothès t lur conclusion. En group-class, rvoir ls cinq règls pour s assurr qu la conclusion st approprié. Si ll n l st pas, fair ds commntairs au group-class. Présntr aux élèvs l analogi d la tabl d billard (la ball st nvoyé l long d la band t son angl d réflxion st l mêm qu l angl d incidnc). Rprndr la loi d la réflxion n group-class n fournissant ls xplications suivants : La loi d la réflxion Lorsqu la lumièr st réfléchi sur un miroir plan, ll s éloign n décrivant l mêm angl qu clui du point d arrivé, à la manièr d un boul d billard qui frapp l rbord d la tabl. En trms plus scintifiqus, l angl d réflxion st égal à l angl d incidnc. Cs angls sont toujours msurés n partant d la normal, du plan drssé au point d incidnc. La normal st tout simplmnt un lign prpndiculair à la surfac réfléchissant. L rayon qui part d la sourc luminus pour frappr l miroir st l rayon incidnt. L angl d incidnc st l angl formé par l rayon incidnt t la normal. L rayon qui part du point d incidnc du miroir st l rayon réfléchi. L angl d réflxion st l angl formé par l rayon réfléchi t la normal. Slon la loi d la réflxion : ls rayons incidnts t réfléchis ainsi qu la normal d la surfac réfléchissant s trouvnt toujours dans l mêm plan; l angl d réflxion st toujours égal à l angl d incidnc. Ctt loi s appliqu mêm si la surfac réfléchissant n st pas plan. Invitr ls élèvs à insérr l annx 8 dans lur rliur à annaux. Invitr ls élèvs à résumr, dans lurs proprs mots, la loi d la réflxion t à l écrir dans lur journal scintifiqu. Distribur aux élèvs un copi d l ncadré. Lur dmandr d l insérr dans lur journal scintifiqu. Lir avc lls t ux ls définitions n insistant sur ls mots importants. Dmandr aux élèvs d surlignr ls mots importants. Qustionnr ls élèvs sur ls notions appriss. Placr réflxion, rayon incidnt, rayon réfléchi, angl d incidnc, angl d réflxion t normal sur la grand cart sémantiqu. Rmttr l annx 9 aux élèvs. Énrgi t contrôl Bloc 1 317

16 Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr (boît à rayons). Insistr sur l importanc d n pas touchr à la lamp d la boît à rayons, car il y a risqu d brûlurs. Rapplr aux élèvs qu ls bords ds miroirs sont parfois coupants. Il faut donc ls manipulr avc prudnc. Exigr l port d luntts protctrics t d gants n tout tmps où il y a utilisation d un sourc d chalur. Jtr tout articl d vrr brisé n l plaçant dans un récipint d grès spécialmnt prévu à ct fft. Voir à c qu la suprvision soit adéquat. Lir la march à suivr d l annx 9 avc ls élèvs t lur posr ds qustions tlls qu : Qu dmand-t-on d dssinr? Qull st la différnc ntr un miroir concav t un miroir convx? Commnt s y prnd-on pour rndr ls rayons parallèls? Fair un démonstration d l utilisation du matéril scintifiqu, au bsoin. Rmttr à chaqu équip d dux l matéril nécssair à l xpérinc. Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu guidé Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Lur laissr l tmps d fair l xpérinc. Invitr ls élèvs divisés n équips d dux à répondr aux qustions d analys à l aid du plan d qustionnmnt t à rédigr un conclusion n confirmant ou n infirmant lur hypothès. 318 Scincs t tchnologi, 8 anné

17 Fair un rtour sur l xpérinc n posant ds qustions tlls qu : Qul était l but d l xpérinc? Qull différnc y a-t-il ntr l miroir concav t convx? L miroir concav put aussi s applr miroir convrgnt. Pourquoi? L miroir convx put aussi s applr miroir divrgnt. Pourquoi? Fournir un rétroaction aux élèvs n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin la différnc ntr ls trois typs d miroirs. Pour vérifir ls conclusions d l xpérinc, invitr qulqus élèvs à lir à voix haut lur hypothès t lur conclusion. En group-class, rvoir ls cinq règls pour s assurr qu la conclusion st approprié. Si ll n l st pas, fair ds commntairs au group-class. Rprndr n group-class la loi d la réflxion qui a un incidnc dans ls miroirs courbs n fournissant ls xplications suivants : Slon la loi d la réflxion, lorsqu ds rayons luminux parallèls attignnt un miroir convrgnt, ils s joignnt n un point qu l on appll foyr. Un miroir convrgnt fait donc convrgr ls rayons luminux. Un miroir convrgnt a un surfac réfléchissant d form concav. Lorsqu ds rayons luminux parallèls hurtnt un miroir divrgnt, la loi d la réflxion stipul qu ls rayons s éloignnt ls uns ds autrs. Mêm s il n smbl pas y avoir d foyr, il y a un foyr virtul créé drrièr l miroir. C st l point d où smblnt provnir tous ls rayons réfléchis. On dit qu un miroir divrgnt fait divrgr ls rayons luminux. Un miroir divrgnt a un surfac réfléchissant d form convx. Invitr ls élèvs à insérr l annx 9 dans lur rliur à annaux. Invitr ls élèvs à résumr, dans lurs proprs mots, la loi d la réflxion ds miroirs courbs t à l écrir dans lur journal scintifiqu. Distribur aux élèvs un copi d l ncadré. Lur dmandr d l insérr dans lur journal scintifiqu. Lir avc lls t ux ls définitions n insistant sur ls mots importants t dmandr aux élèvs d surlignr ls mots importants. Qustionnr ls élèvs sur ls notions appriss. Placr miroir courb, convrgnt, divrgnt, concav t convx sur la grand cart sémantiqu. Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d écrir, dans lur journal scintifiqu, c qui st important d rtnir d lurs apprntissags. Fair un rtour à l aid d la cart sémantiqu géant. Énrgi t contrôl Bloc 1 319

18 Réinvstissmnt : 10 minuts Pratiqu autonom Écrir, au tablau, ls mots suivants : l briqut dans un automobil l élémnt d un grill-pain un fu d foyr un luciol l écran d un télévisur un fu d artific ls bâtons d signalisation d urgnc Invitr ls élèvs individullmnt à classr, dans lur journal scintifiqu, ls xmpls à l aid ds catégoris suivants : incandscnc, fluorscnc, phosphorscnc, chimioluminscnc, bioluminscnc. Lur laissr l tmps d trminr la tâch. Fair la corrction avc ls élèvs pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas ds connaissancs rronés. Évaluation formativ : 15 minuts Rmttr aux élèvs l annx 10A t l annx 11A. Lir la march à suivr d l annx 10A t d l annx 11A. Encouragr ls élèvs à utilisr l plan d qustionnmnt pour répondr aux qustions. Lur laissr l tmps d trminr la tâch. Ramassr l travail ds élèvs t l évalur d manièr formativ n y écrivant ds commntairs. 320 Scincs t tchnologi, 8 anné

19 Annx 1 Cntr d apprntissag A L incandscnc But Obsrvr un sourc luminus incandscnt t un sourc luminus halogèn. Matéril 2 douills, l un pouvant accommodr un ampoul élctriqu incandscnt t l autr un ampoul élctriqu halogèn ampoul élctriqu incandscnt ampoul élctriqu halogèn pris mural March à suivr 1. Vissr l ampoul incandscnt dans un ds douills. 2. Vissr l ampoul halogèn dans un ds douills. 3. Branchr l fil élctriqu rlié à l ampoul incandscnt dans la pris mural. 4. Obsrvr l ampoul élctriqu incandscnt t approchr doucmnt l dos d la main sans y touchr. 5. Branchr l fil élctriqu rlié à l ampoul halogèn dans la pris mural. 6. Obsrvr l ampoul élctriqu halogèn t approchr doucmnt l dos d la main sans y touchr. Qustions d obsrvation 1. Qull ampoul produit l plus d chalur? 2. Dans chacun ds cas, qu s pass-t-il avc l filamnt à l intériur d l ampoul? Énrgi t contrôl Bloc 1 321

20 Annx 2 But Obsrvr un sourc luminus fluorscnt. Cntr d apprntissag B La fluorscnc Matéril douill pouvant accommodr un ampoul fluorscnt compact ampoul fluorscnt compact pris mural March à suivr 1. Vissr l ampoul fluorscnt compact dans la douill. 2. Branchr l fil élctriqu rlié à l ampoul dans la pris mural. 3. Obsrvr l ampoul élctriqu fluorscnt t y touchr pour vérifir sa tmpératur (fair attntion d n pas cassr l ampoul). Qustions d obsrvation 1. L ampoul fluorscnt compact produit-ll baucoup d chalur? 2. Qull coulur st produit par la lumièr? 3. L ampoul produit-ll un fort ou un faibl intnsité luminus? 322 Scincs t tchnologi, 8 anné

21 Annx 3 Cntr d apprntissag C La phosphorscnc But Obsrvr un sourc luminus phosphorscnt. Matéril objts phosphorscnts (p. x., étoils pour l plafond, télécommand avc boutons phosphorscnts, lamp d poch phosphorscnt) March à suivr Obsrvr la lumièr produit par ls objts phosphorscnts. Qustions d obsrvation 1. À quoi doit-on xposr un objt avant d l placr dans l obscurité pour obsrvr la phosphorscnc? 2. La lumièr produit par phosphorscnc st-ll d fort ou d faibl intnsité? 3. Est-c qu tous ls objts sont phosphorscnts? 4. Outr qu ils srvnt d décorations, qull autr utilité ont ls objts phosphorscnts? Énrgi t contrôl Bloc 1 323

22 Annx 4 Cntr d apprntissag D La chimioluminscnc But Obsrvr un sourc luminus chimioluminscnt. Matéril bâton chimioluminscnt (p. x., tub luminux d fstival, tub chimioluminscnt pour ls situations urgnts) March à suivr 1. Obsrvr l bâton. 2. Courbr l bâton pour activr la réaction chimiqu (sans l cassr). 3. Obsrvr la lumièr produit par chimioluminscnc. Qustions d obsrvation 1. L bâton produira-t-il toujours d la lumièr? 2. La lumièr produit par chimioluminscnc st-ll d fort ou d faibl intnsité? 3. Crtains bâtons chimioluminscnts sont utilisés pour la sécurité. Donn un xmpl. 324 Scincs t tchnologi, 8 anné

23 Annx 5 Cntr d apprntissag E La bioluminscnc But Obsrvr ds xmpls d sourcs luminuss bioluminscnts. Matéril photos d êtrs vivants bioluminscnts (p. x., luciols, méduss t crtains champignons) March à suivr Obsrvr ls photos. Qustions d obsrvation 1. Où trouv-t-on cs spècs bioluminscnts? 2. Qul st l avantag, pour un êtr vivant, d êtr bioluminscnt? 3. On dit souvnt qu la chimioluminscnc st très smblabl à la bioluminscnc. Expliqu. Énrgi t contrôl Bloc 1 325

24 Annx 6a Ls sourcs d énrgi luminus Rmplis l tablau n t srvant d l information contnu dans d la présntation informatisé. Sourc Dscription Exmpls Incandscnt Fluorscnt Phosphorscnt Chimioluminscnt Bioluminscnt 326 Scincs t tchnologi, 8 anné

25 Annx 6B Ls sourcs d énrgi luminus Corrigé Rmplis l tablau n t srvant d l information contnu dans d la présntation informatisé. Sourc Dscription Exmpls Incandscnt Fluorscnt Phosphorscnt L incandscnc, c st la production d lumièr avc un sourc à très haut tmpératur. Crtains matériaux dvinnnt luminux lorsqu ils sont xposés à ds rayons ultraviolts. La production d lumièr par fluorscnc produit baucoup moins d chalur qu l incandscnc. C st donc un sourc d énrgi luminus plus fficac sur l Ds objts phosphorscnts rlâchnt d l énrgi sous form d lumièr visibl lorsqu ils sont xposés auparavant à ds rayons ultraviolts. Il y a un crtain délai ntr l xposition aux rayons ultraviolts t la phosphorscnc qu on put obsrvr dans l obscurité. Un ampoul élctriqu, un ampoul halogèn, l fu, l Solil t la lav volcaniqu. Ls tubs fluorscnts t ls nsigns au néon. Ls décorations d Hallown, ds horlogs luminuss, ds ptits étoils pour collr au plafond, l xtériur d un lamp d poch, ls boutons d la télécommand. Chimioluminscnt C st d la lumièr produit par un réaction chimiqu. Ctt réaction chimiqu a un duré limité t n nécssit pas d l énrgi élctriqu. Ls tubs luminux t ls éclairags d scours. Bioluminscnt C st un réaction chimiqu qui produit d la lumièr t qui s produit à l intériur d un êtr vivant. Ls luciols, crtains méduss t crtains champignons. Énrgi t contrôl Bloc 1 327

26 Annx 7A Rédigr un conclusion Dans la méthod scintifiqu, tu dois rédigr un conclusion pour confirmr ou infirmr un hypothès. Un conclusion, c st un répons à la qustion scintifiqu initial ou au but. C st à l aid ds résultats d un xpérinc qu l on put répondr à la qustion initial. La conclusion doit donc êtr basé sur ls résultats t ls obsrvations. Par xmpl, Samul émt l hypothès suivant : «On postul qu l taux horair d utilisation d un ampoul incandscnt st plus bas qu l taux horair d utilisation d un ampoul fluorscnt fournissant la mêm intnsité luminus.» À l aid d un xpérinc, il fait plusiurs ssais pour vérifir son hypothès. Voici ls résultats : Tmps d utilisation (hurs) Coût d un ampoul incandscnt ($) Coût d un ampoul fluorscnt ($) ,05 0, ,10 0, ,15 0,03 Il bas alors sa conclusion sur ls résultats sans ls répétr. Dans sa conclusion, il doit rconnaîtr ls tndancs d ss résultats sans donnr d xmpls précis. Voici la conclusion qu il pourrait rédigr : «L hypothès st infirmé. L taux horair d utilisation d un ampoul incandscnt st cinq fois plus haut qu l taux horair d utilisation d un ampoul fluorscnt fournissant la mêm intnsité luminus.» Voici qulqus règls qui t prmttnt d rédigr un bonn conclusion : 1. Commncr la conclusion par ctt xprssion lorsqu ls résultats t ls obsrvations appuint l hypothès : «Mon hypothès st confirmé.» Commncr la conclusion par ctt xprssion lorsqu ls résultats t ls obsrvations n appuint pas l hypothès : «Mon hypothès st infirmé.» 2. Il n faut pas répétr ls résultats dans la conclusion. Il faut plutôt chrchr ls tndancs. Par xmpl, dans l xpérinc d Samul, sa conclusion n dvrait pas êtr : «Après 10 hurs d utilisation, l coût d l ampoul incandscnt st d 0,05 $, alors qu il st d 0,01 $ pour l ampoul fluorscnt. Après 20 hurs d utilisation, l coût d l ampoul incandscnt st d 0,10 $, alors qu il st d 0,02 $ pour l ampoul fluorscnt.» 328 Scincs t tchnologi, 8 anné

27 3. Mêm s il n faut pas répétr ls résultats, la conclusion doit quand mêm êtr basé sur ls résultats d l xpérinc. Par xmpl, dans l xpérinc d Samul, sa conclusion n dvrait pas êtr : «L hypothès st infirmé. L coût d utilisation d un ampoul incandscnt st plus élvé qu l coût d utilisation d un ampoul halogèn.» 4. S assurr d rprndr l langag d l hypothès dans la conclusion. Par xmpl, dans l xpérinc d Samul, sa conclusion n dvrait pas êtr : «L hypothès st infirmé. La lamp d tant Yvonn coût plus chr n énrgi qu la lamp d tant Grtrud.» 5. Il n faut pas tntr d invntr un conclusion pour confirmr l hypothès. Ls hypothèss sont souvnt fausss. En infirmant un hypothès, on apprnd quand mêm qulqu chos d important. Énrgi t contrôl Bloc 1 329

28 Annx 7B Exrcic Mis n situation Michèl émt l hypothès suivant : «On postul qu, pour un mêm substanc pur, la mass volumiqu sra toujours la mêm, pu import la form d l échantillon.» Pour vérifir son hypothès, Michèl utilis divrs échantillons d nickl ayant ds forms différnts. Ell obtint ls résultats ci-dssous. Tablau ds résultats Form Mass (g) Volum Mass volumiqu (cm 3 ) (g/cm 3 ) Cub 138,8 15,6 8,9 Cylindr 243,9 27,4 8,9 Prism à bas rctangulair 187,4 21,3 8,8 Sphèr 112,6 12,8 8,8 Prism à bas triangulair 228,7 25,7 8,9 Pour chaqu conclusion, détrmin la règl qui n a pas été suivi t réécris la conclusion d manièr à suivr touts ls règls. Conclusion rédigé incorrctmnt L hypothès st confirmé. L cub a un mass volumiqu d 3 8,9 g/cm, l cylindr a un 3 mass volumiqu d 8,9 g/cm, l prism à bas rctangulair a un mass volumiqu d 3 8,8 g/cm, tc. La mass volumiqu st idntiqu pour un mêm substanc, dans c cas l nickl, pu import la form d l échantillon. Règl qui n a pas été suivi Conclusion rédigé corrctmnt 330 Scincs t tchnologi, 8 anné

29 Conclusion rédigé incorrctmnt L hypothès st confirmé. Pour un mêm métal, la mass divisé par l volum st toujours parill, mêm si la form géométriqu d l échantillon chang. L hypothès st confirmé. Pour un mêm substanc pur, la conductibilité élctriqu sra toujours la mêm, pu import la form d l échantillon. L hypothès st infirmé. Pour un mêm substanc pur, la mass volumiqu sra toujours la mêm, pu import la form d l échantillon. Règl qui n a pas été suivi Conclusion rédigé corrctmnt Énrgi t contrôl Bloc 1 331

30 Annx 7C Exrcic Corrigé Pour chaqu conclusion, détrmin la règl qui n a pas été suivi t réécris la conclusion d manièr à suivr touts ls règls. Conclusion rédigé incorrctmnt L hypothès st confirmé. L cub a un mass volumiqu d 3 8,9 g/cm, l cylindr a un 3 mass volumiqu d 8,9 g/cm, l prism à bas rctangulair a un mass volumiqu d 3 8,8 g/cm, tc. La mass volumiqu st idntiqu pour un mêm substanc, dans c cas l nickl, pu import la form d l échantillon. L hypothès st confirmé. Pour un mêm métal, la mass divisé par l volum st toujours parill, mêm si la form géométriqu d l échantillon chang. L hypothès st confirmé. Pour un mêm substanc pur, la conductibilité élctriqu sra toujours la mêm, pu import la form d l échantillon. L hypothès st infirmé. Pour un mêm substanc pur, la mass volumiqu sra toujours la mêm, pu import la form d l échantillon. Règl qui n a pas été suivi o n 2 o n 1 o n 4 o n 5 o n 3 Conclusion rédigé corrctmnt L hypothès st confirmé. Pour un mêm substanc pur, la mass volumiqu sra toujours la mêm, dans c cas l nickl, pu import la form d l échantillon. L hypothès st confirmé. Pour un mêm substanc pur, la mass volumiqu sra toujours la mêm, dans c cas l nickl, pu import la form d l échantillon. L hypothès st confirmé. Pour un mêm substanc pur, la mass volumiqu sra toujours la mêm, dans c cas l nickl, pu import la form d l échantillon. L hypothès st confirmé. Pour un mêm substanc pur, la mass volumiqu sra toujours la mêm, dans c cas l nickl, pu import la form d l échantillon. L hypothès st confirmé. Pour un mêm substanc pur, la mass volumiqu sra toujours la mêm, dans c cas l nickl, pu import la form d l échantillon. 332 Scincs t tchnologi, 8 anné

31 Annx 8 Réflx d réflxion Énrgi t contrôl Bloc 1 333

32 334 Scincs t tchnologi, 8 anné

33 Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p Énrgi t contrôl Bloc 1 335

34 Annx 9 Réflxions n rond 336 Scincs t tchnologi, 8 anné

35 Énrgi t contrôl Bloc 1 337

36 Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 8 anné

37 Annx 10A Va plus loin! Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p. 42. Énrgi t contrôl Bloc 1 339

38 Annx 10B Va plus loin! Corrigé 340 Scincs t tchnologi, 8 anné

39 Annx 11A Va ncor plus loin! Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p. 49. Énrgi t contrôl Bloc 1 341

40 Annx 11B Va ncor plus loin! Corrigé 342 Scincs t tchnologi, 8 anné

41 Référntil La loi d la réflxion Lorsqu la lumièr st réfléchi sur un miroir plan, ll s éloign n décrivant l mêm angl qu clui du point d arrivé, à la manièr d un boul d billard n frappant l rbord d la tabl. En trms plus scintifiqus, l angl d réflxion st égal à l angl d incidnc. Cs angls sont toujours msurés n partant d la normal, du plan drssé au point d incidnc. La normal st tout simplmnt un lign prpndiculair à la surfac réfléchissant. L rayon qui part d la sourc luminus pour frappr l miroir st l rayon incidnt. L angl d incidnc st l angl formé par l rayon incidnt t la normal. L rayon qui part du point d incidnc du miroir st l rayon réfléchi. L angl d réflxion st l angl formé par l rayon réfléchi t la normal. Slon la loi d la réflxion : ls rayons incidnts t réfléchis ainsi qu la normal d la surfac réfléchissant s trouvnt toujours dans l mêm plan; l angl d réflxion st toujours égal à l angl d incidnc. Ctt loi s appliqu mêm si la surfac réfléchissant n st pas plan. Slon la loi d la réflxion, lorsqu ds rayons luminux parallèls attignnt un miroir convrgnt, ils s joignnt n un point qu l on appll foyr. Un miroir convrgnt fait donc convrgr ls rayons luminux. Un miroir convrgnt a un surfac réfléchissant d form concav. Lorsqu ds rayons luminux parallèls hurtnt un miroir divrgnt, la loi d la réflxion stipul qu ls rayons s éloignnt ls uns ds autrs. Mêm s il n smbl pas y avoir d foyr, il y a un foyr virtul créé drrièr l miroir. C st l point d où smblnt provnir tous ls rayons réfléchis. On dit qu un miroir divrgnt fait divrgr ls rayons luminux. Un miroir divrgnt a un surfac réfléchissant d form convx. Énrgi t contrôl Bloc 1 343

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43 Bloc 2 : La réfraction t la disprsion d la lumièr Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. La réfraction La réfraction d la lumièr s produit lorsqu la lumièr pass d un miliu à un autr. Ell s traduit par un changmnt d dirction d la lumièr. C changmnt d dirction st attribuabl à un changmnt d vitss. Lorsqu la lumièr voyag dans l vid, ll attint un vitss 8 maximal d 3,0 10 ou m/s. Par contr, lorsqu ll voyag dans un miliu comm l au, la lumièr s déplac moins vit. On dit alors qu l au st un miliu plus réfringnt qu l vid parc qu ll ralntit la lumièr. Lorsqu l rayon d lumièr frapp obliqumnt la surfac du nouvau miliu, il st dévié t poursuit ctt nouvll trajctoir aussi longtmps qu il rst dans l nouvau miliu. Tous ls nvironnmnts transparnts ont un réfringnc qui lur st propr t qui put srvir à ls distingur. Quand la lumièr pass d un miliu d grand vitss (comm l air ou l vid) t pénètr obliqumnt dans un autr miliu plus réfringnt (comm l vrr ou l au) où sa vitss st moins grand, l rayon dévi vrs la normal slon un angl d réflxion plus ptit qu l angl d incidnc. Ls trms ci-dssous s rapportnt au phénomèn d la réfraction. Angl d incidnc : C st l angl décrit par l rayon luminux lorsqu il frapp la surfac frontièr ntr ls dux miliux. Angl d réfraction : C st l angl décrit par l rayon qui a subi un réfraction. Normal : C st la lign prpndiculair à la surfac frontièr qui sépar ls dux miliux. Rayon incidnt : C st l rayon qui s trouv dans l prmir miliu t qui frapp la surfac d démarcation ntr ls dux miliux. Rayon réfracté : C st l rayon dans l scond miliu qui a subi un réfraction n changant d miliu. Énrgi t contrôl Bloc 2 345

44 Ls lntills Il xist dux typs d lntills : ls lntills convrgnts t ls lntills divrgnts. Ls lntills convrgnts sont plus mincs au bord t plus épaisss au cntr (convxs), tandis qu ls lntills divrgnts sont plus épaisss au bord t plus mincs au cntr (concavs). Touts ls lntills convxs (convrgnts) font convrgr ls rayons n un point qu l on appll foyr. Ls lntills concavs (divrgnts) font divrgr ls rayons comm s ils provnaint d un point drrièr la lntill qu l on appll aussi foyr. C st l mêm phénomèn qu clui qui a été obsrvé dans ls miroirs convrgnts t divrgnts. Cpndant, ls miroirs réfléchissnt la lumièr, tandis qu ls lntills la réfractnt. La réfraction s appliqu aux lntills. La théori additiv ds coulurs La lumièr blanch visibl st composé d plusiurs coulurs qu il st possibl d séparr à l aid d un prism triangulair. L procédé contrair consist à mélangr ds lumièrs d différnts coulurs pour obtnir d autrs coulurs ou la lumièr blanch. Il st très important d soulignr qu il s agit d mélangs d lumièrs t non d mélangs d pigmnts comm lorsqu on pint. Slon la théori ds coulurs d la lumièr, ls trois coulurs primairs d la lumièr blanch sont l roug, l vrt t l blu. C sont ls suls coulurs nécssairs à la lumièr blanch. Si l on vari l intnsité ds faiscaux d coulur roug, vrt ou blu, on put obtnir, à tour d rôl, la plupart ds spt coulurs du spctr d la lumièr blanch. Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv s familiaris avc l phénomèn d la réfraction. Ell ou il utilis ss connaissancs d c phénomèn pour prédir l fft ds lntills convrgnts t divrgnts sur ls rayons luminux. Ell ou il découvr, par un démonstration, ls composants d la lumièr blanch. Vocabulair du bloc la lumièr la normal réfléchir (la lumièr) la réfraction un rayon incidnt réfractr point d incidnc un rayon réfracté la résistanc point d émrgnc lntill concav un prism angl d incidnc lntill convx convrgnt angl d réfraction réfringnc (réfringnt) divrgnt angl d émrgnc foyr la lumièr blanch la lumièr décomposé coulurs primairs coulurs scondairs magnta cyan un loup 346 Scincs t tchnologi, 8 anné

45 Natur d la difficulté ds notions présntés Ls élèvs ont d la difficulté à comprndr la notion d réfraction t à trouvr ls angls d réfraction. Il st ssntil d rvoir qulqus notions mathématiqus sur ls angls pour facilitr l assimilation du concpt. Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; utilisr l journal scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; visionnr un vidéo sur la réfraction d la lumièr; lir dans Intrnt t ds livrs d référnc (p. x., ls typs d lntills utilisés par ls prsonns myops t prsbyts); utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; fair ds résumés d lctur; formulr ds hypothèss sous form vrbal ou écrit; présntr ss rchrchs t ss découvrts à la suit ds xpérincs réalisés; rcuillir, organisr t intrprétr ds donnés; utilisation d l ordinatur pour fair ds diagramms p. x., pour d démontrr la réfringnc à l annx 2); utilisr la msur t ls unités mathématiqus (p. x., calculr ls angls); xpliqur, à l aid d un présntation élctroniqu, ls notions appriss (p. x., sur ls coulurs qui formnt la lumièr). Nots d planification S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir ls annxs 1 à 8 n quantité suffisant. Photocopir l référntil n quantité suffisant. Photocopir ls annxs 1, 4 t 5 sur ds transparnts. S assurr d avoir accès à un sall d ordinaturs t à Intrnt, au bsoin. Matéril Pour l group-class bac d plastiqu rctangulair t opaqu picht d au pièc d monnai prism triangulair à disprsion boît à rayons 3 rétroprojcturs ou projcturs à diapositivs 3 filtrs (transparnts ou diapositivs) : un roug, un vrt t un blu Pour chaqu équip d dux boît à rayons prism rctangulair n acryliqu Énrgi t contrôl Bloc 2 347

46 prism rctangulair n vrr règl 4 fuills d papir blanc rapportur boît à rayons ayant cinq fnts lntill biconvx (tiré d un nsmbl d prisms) lntill biconcav (tiré d un nsmbl d prisms) règl papir Médias élctroniqus Réfraction d la lumièr démonstration Lumièr t matièr L œil t la télévision Annxs Annx 1 : Vocabulair Annx 2 : La réfraction d la lumièr Annx 3 : Ça dépnd ds lntills Annx 4 : Lntill convrgnt Annx 5 : Lntill divrgnt Annx 6A : La synthès additiv ds coulurs Annx 6B : La synthès additiv ds coulurs Corrigé Annx 7A : Va plus loin! Annx 7B : Va plus loin! Corrigé Annx 8A : Évaluation formativ Annx 8B : Évaluation formativ Corrigé Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 8, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p , t GIBB, Td, t al. Scincs t Tchnologi 8, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p , t Tchnoscinc 8 anné guid pédagogiqu, Vanir, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Scincs t tchnologi, 8 anné

47 Déroulmnt du bloc Mis n situation : 10 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. La réfraction d la lumièr Invitr un ou un élèv à l avant d la sall d class. Déposr un bac rctangulair opaqu sur la tabl. Placr un pièc d monnai au miliu du fond du bac. Invitr l élèv à s avancr pour qu ll ou il puiss bin voir la pièc d monnai. Glissr la pièc d monnai vrs l élèv jusqu à c qu ll soit caché d son champ d vision par l rbord du contnant. Vrsr doucmnt d l au dans l bac (sans déplacr la pièc d monnai). Dmandr à l élèv d communiqur c qu ll ou il voit. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Commnt la pièc d monnai st-ll rvnu dans l champ d vision d l élèv sans qu ll soit déplacé? Qul était l rôl du liquid? Expliqur aux élèvs qu la pièc d monnai st apparu parc qu la lumièr réfléchi par la pièc d monnai st passé d l au à l air, c qui a causé un changmnt d dirction du rayon. Ajoutr qu c phénomèn s appll réfraction t qu il sra étudié tout l long d c bloc. Expérimntation : 135 minuts Présntr l vocabulair propr au concpt d la réfraction n projtant l transparnt d l annx 1. Attntion, il n st pas nécssair d xpliqur n détail l phénomèn d réfraction. Cs xplications front suit aux résultats d l xpérinc à l annx 2. N présntr qu l vocabulair pour s assurr qu ls élèvs comprnnnt la march à suivr d l xpérinc. Montrr aux élèvs commnt tracr la normal dans un diagramm d réfraction. S assurr aussi qu lls t ils savnt bin msurr ls angls d incidnc t d réfraction l aid d un rapportur. Dssinr, au tablau, un rctangl rprésntant l dssus d un prism rctangulair. Tracr un rayon incidnt, un rayon réfracté t un rayon émrgnt. Invitr ls élèvs à fair d mêm dans lur journal scintifiqu. Utilisr l équrr t l rapportur géant pour tracr ls normals t msurr ls trois angls. Invitr ls élèvs à fair d mêm. Posr aux élèvs la qustion suivant : Est-il plus facil d courir dans l air ou dans l au pu profond? Énrgi t contrôl Bloc 2 349

48 Fair réalisr aux élèvs qu, tout comm l êtr humain qui court, la lumièr a plus d facilité à voyagr dans l air qu dans l au. On dit alors qu l air st moins réfringnt (offr moins d résistanc à la lumièr) t qu l au st plus réfringnt (offr plus d résistanc à la lumièr). Rmttr l annx 2 aux élèvs. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr (boît à rayons). Insistr sur l importanc d n pas touchr à la lamp d la boît à rayons, car il y a risqu d brûlurs. Rapplr aux élèvs qu ls bords ds prisms sont coupants. Il faut donc ls manipulr avc prudnc. Exigr l port d luntts protctrics t d gants n tout tmps où il y a utilisation d un sourc d chalur. Voir à c qu la suprvision soit adéquat. Lir la march à suivr d l annx 2 avc ls élèvs pour s assurr d lur compréhnsion. Posr aux élèvs ls qustions suivants : D où vint l rayon incidnt? Qu st-c qu un normal? À quoi srt l bloc dans ctt xpérinc? Quls outils utilisrz-vous pour tracr la normal t msurr ls angls? Rmttr à chaqu équip d dux l matéril suivant : un boît à rayons, ls prisms rctangulairs d acryliqu t d vrr, quatr fuills d papir blanc, un rapportur t un règl. Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch n s inspirant d l ncadré. 350 Scincs t tchnologi, 8 anné

49 Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d obsrvr ls rayons luminux qui changnt d dirction n passant au travrs d un prism d acryliqu t d vrr, t d msurr ls angls d incidnc, d réfraction t d émrgnc pour ls comparr. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? D msurr avc précision l angl d incidnc, l angl d réfraction t l angl d émrgnc à l aid d mon rapportur. Commnt j m y prnds? J mts l prism sur la fuill d papir t j trac son contour. J mts la boît à rayons sur un fuill d papir dvant l prism. J trac ls rayons t ls normals, j msur ls trois angls t j ls compar. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J répèt l xpérinc à dux rpriss. Pratiqu guidé Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Lur laissr l tmps d trminr l xpérinc. Invitr ls élèvs divisés n équips d dux à rmplir la sction Analys d l annx 2 t à rédigr un conclusion. Ls élèvs dvront n confirmr ou n infirmr lur hypothès t suivr ls cinq règls d l annx 7 du bloc précédnt. Fair un rtour sur l xpérinc n posant ds qustions tlls qu : Qul était l but d l xpérinc? Qu rmarquz-vous n comparant l angl d incidnc à l angl d réfraction? Fournir un rétroaction aux élèvs n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin l princip d la réfraction. Pour vérifir ls conclusions d l xpérinc, invitr qulqus élèvs à lir à voix haut lur hypothès t lur conclusion. En group-class, rvoir ls cinq règls pour s assurr qu la conclusion st approprié. Si ll n l st pas, fair ds commntairs au group-class. Présntr l xmpl suivant : Un poisson qui saut hors d l au pour attrapr un mouch doit tnir compt d la réfraction. En fft, étant donné qu ls rayons sont réfractés dans l au, la mouch n st pas à l ndroit où ll smbl pour l poisson. Énrgi t contrôl Bloc 2 351

50 Rprndr l concpt d la réfraction n group-class n fournissant ls xplications suivants : La réfraction d la lumièr s produit lorsqu la lumièr pass d un miliu à un autr. Ell s traduit par un changmnt d dirction d la lumièr. C changmnt d dirction st attribuabl à un changmnt d vitss. Lorsqu la lumièr voyag dans l vid, ll attint un 8 vitss maximal d 3,0 10 ou m/s. Par contr, lorsqu ll voyag dans un miliu comm l au, la lumièr s déplac moins vit. On dit alors qu l au st un miliu plus réfringnt qu l vid parc qu ll ralntit la lumièr. Lorsqu l rayon d lumièr frapp obliqumnt la surfac du nouvau miliu, il st dévié t poursuit ctt nouvll trajctoir aussi longtmps qu il rst dans l nouvau miliu. Tous ls nvironnmnts transparnts ont un réfringnc qui lur st propr t qui put srvir à ls distingur. Quand la lumièr pass d un miliu d grand vitss (comm l air ou l vid) t pénètr obliqumnt dans un autr miliu plus réfringnt (comm l vrr ou l au) où sa vitss st moins grand, l rayon dévi vrs la normal slon un angl d réflxion plus ptit qu l angl d incidnc. Distribur aux élèvs un copi d l ncadré. Lur dmandr d l insérr dans lur journal scintifiqu. Lir avc lls t ux ls définitions n insistant sur ls mots importants. Dmandr aux élèvs d surlignr ls mots importants. Qustionnr ls élèvs sur ls notions appriss pour ls fair objctivr. Rmttr aux élèvs un copi d l annx 1. Dmandr aux élèvs d insérr ls annxs 1 t 2 dans lur rliur à annaux. Placr réfraction, rayon incidnt, rayon réfracté, rayon émrgnt, angl d incidnc, angl d réfraction, angl d émrgnc, réfringnc t normal sur la grand cart sémantiqu. Lntills convrgnts t divrgnts Rmttr l annx 3 aux élèvs. 352 Scincs t tchnologi, 8 anné

51 Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr (boît à rayons). Insistr sur l importanc d n pas touchr à la lamp d la boît à rayons, car il y a risqu d brûlurs. Rapplr aux élèvs qu ls bords ds lntills sont coupants. Il faut donc manipulr ls lntills avc prudnc. Exigr l port d luntts protctrics t d gants n tout tmps où il y a utilisation d un sourc d chalur. Voir à c qu la suprvision soit adéquat. Invitr ls élèvs à drssr n équip d dux un list d apparils qui fonctionnnt à l aid d lntills t d l écrir au haut d l annx 3. Animr un rmu-ménings pour fair rssortir ls xmpls t invitr ls élèvs à ls ajoutr à lur list. Lir ls sctions Problèm t Hypothès n group-class t invitr ls élèvs à rédigr lur hypothès n traçant la trajctoir ds dux rayons luminux dans chaqu lntill. Lir la march à suivr d l annx 3 avc ls élèvs pour s assurr d lur compréhnsion t lur posr ds qustions tlls qu : Commnt put-on s assurr qu ls rayons sont parallèls? Qu st-c qu un rayon incidnt? Qu st-c qu un rayon réfléchi? Pourquoi dit-on qu cs miroirs n sont pas ds miroirs plans? Rmttr à chaqu équip d dux l matéril suivant : un boît à rayons, un lntill biconcav, un lntill biconvx, un rapportur t un règl. Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Énrgi t contrôl Bloc 2 353

52 Pratiqu guidé Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Lur laissr l tmps d trminr l xpérinc. Invitr ls élèvs à rmplir la sction Analys t à rédigr un conclusion. Fair un rtour sur l xpérinc n posant ds qustions tlls qu : Qul était l but d l xpérinc? Qull différnc y a-t-il ntr ls lntills concav t convx? La lntill convx put aussi s applr lntill convrgnt. Pourquoi? La lntill concav put aussi s applr lntill divrgnt. Pourquoi? Fournir un rétroaction aux élèvs n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin la différnc ntr ls dux typs d lntills. Voici la conclusion Un lntill qui st plus minc au bord t plus larg au cntr st un lntill convrgnt : ll fait convrgr ls rayons parallèls vrs un point applé foyr. Un lntill qui st plus larg au bord t plus minc au cntr st un lntill divrgnt : ll fait divrgr ls rayons d sort qu ils smblnt vnir d un point applé foyr. La prmièr lntill st donc convrgnt t la duxièm st donc divrgnt. À l aid ds transparnts ds annxs 4 t 5, s assurr qu ls élèvs comprnnnt bin l lin ntr ls typs d lntills t la réfraction. Rprndr la définition ds dux typs d lntills n group-class n fournissant ls xplications suivants : Il xist dux typs d lntills : ls lntills convrgnts t ls lntills divrgnts. Ls lntills convrgnts sont plus mincs au bord t plus épaisss au cntr (convxs), tandis qu ls lntills divrgnts sont plus épaisss au bord t plus mincs au cntr (concavs). Touts ls lntills convxs (convrgnts) font convrgr ls rayons n un point qu l on appll foyr. Ls lntills concavs (divrgnts) font divrgr ls rayons comm s ils provnaint d un point drrièr la lntill qu l on appll aussi foyr. C st l mêm phénomèn qu clui qui a été obsrvé dans ls miroirs convrgnts t divrgnts. Cpndant, ls miroirs réfléchissnt la lumièr, tandis qu ls lntills la réfractnt. La réfraction s appliqu aussi aux lntills. 354 Scincs t tchnologi, 8 anné

53 Rmttr aux élèvs un copi ds annxs 4 t 5. Lur dmandr d ls insérr dans lur rliur à annaux. Qustionnr ls élèvs sur ls notions appriss pour ls fair objctivr. Distribur aux élèvs un copi d l ncadré. Lur dmandr d ls insérr dans lur journal scintifiqu. Lir avc lls t ux ls définitions n insistant sur ls mots importants. Dmandr aux élèvs d surlignr ls mots. Placr lntill convrgnt, lntill divrgnt, lntill concav, lntill convx t foyr sur la grand cart sémantiqu. La synthès additiv ds coulurs Fair la démonstration suivant : Placr un prism triangulair à disprsion dvant un rayon produit par la boît à rayons. S assurr qu l rayon réfracté (t disprsé) st projté sur un carton blanc ou un mur blanc. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qu s st-il passé avc la lumièr blanch? En combin d coulurs la lumièr blanch a-t-ll été décomposé? Qul phénomèn d la natur rproduit cs mêms coulurs? Expliqur aux élèvs qu la lumièr blanch st composé d touts ls coulurs. Chaqu coulur qui form la lumièr blanch st réfracté n suivant un angl différnt. C st pourquoi l prism triangulair prmt d séparr ls coulurs qui composnt la lumièr blanch. Fair la démonstration suivant : Placr trois rétroprojcturs d sort qu ils projttnt tous lur lumièr sur un écran blanc. Étindr ls trois rétroprojcturs t mttr un transparnt roug sur l prmir, un transparnt blu sur l duxièm t un transparnt vrt sur l troisièm. Allumr l rétroprojctur roug t l rétroprojctur blu. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qull coulur apparaît à l écran? Expliqur aux élèvs qu ctt coulur s appll magnta t qu c st un coulur scondair parc qu ll st formé d dux coulurs primairs (blu t roug). Étindr l rétroprojctur roug t allumr l rétroprojctur vrt. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qull coulur apparaît à l écran? Énrgi t contrôl Bloc 2 355

54 Expliqur aux élèvs qu ctt coulur s appll cyan t qu c st un coulur scondair parc qu ll st formé d dux coulurs primairs (blu t vrt). Étindr l rétroprojctur blu t allumr d nouvau l rétroprojctur roug. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qull coulur apparaît à l écran? Expliqur aux élèvs qu ctt coulur s appll jaun t qu c st un coulur scondair parc qu ll st formé d dux coulurs primairs (roug t vrt). Allumr simultanémnt ls trois rétroprojcturs. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qull coulur apparaît à l écran? Expliqur aux élèvs qu la lumièr blanch put êtr produit n mélangant ls lumièrs ds trois coulurs primairs : l roug, l vrt t l blu. Rmttr l annx 6A aux élèvs. Pratiqu autonom Pour résumr ls mélangs d lumièrs d coulur, invitr ls élèvs à rmplir individullmnt l diagramm d Vnn d l annx 6A n tnant compt ds résultats d la démonstration. Donnr aux élèvs l tmps d rmplir l diagramm. Mntionnr aux élèvs qu l noir rprésnt un absnc d lumièr t qu il dvrait donc s trouvr à l xtériur ds trois crcls. Corrigr l diagramm d Vnn n s inspirant d l annx 6B, pour s assurr qu ls élèvs ont mis ls bonns coulurs aux bons ndroits ou invitr ls élèvs à visitr ls sits Wb ciaprès pour s autocorrigr : Invitr ls élèvs à insérr l annx 6A dans lur rliur à annaux. Placr lumièr, disprsion, prism triangulair, roug, vrt, blu, cyan, magnta, jaun, noir, blanc, coulur primair t coulur scondair sur la grand cart sémantiqu. 356 Scincs t tchnologi, 8 anné

55 Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d écrir, dans un bull, sur un fuill c qu lls t ils ont appris t, dans un autr bull, ls élémnts qu lls t ils n ont pas compris. Fair un rtour avc ls élèvs sur ls notions importants appriss. Ramassr ls fuills t analysr c qu ls élèvs n ont pas compris. Prndr rndz-vous avc ls élèvs qui ont ds difficultés pour lur donnr ds xplications supplémntairs. Réinvstissmnt : 10 minuts Pratiqu autonom Rmttr l annx 7A aux élèvs. Lir la consign avc ls élèvs pour s assurr d lur compréhnsion. Précisr qu lls t ils doivnt indiqur t dssinr l typ d lntill utilisé dans un loup. D plus, lls t ils doivnt illustrr la loup, ls rayons incidnts t ls rayons émrgnts, l Solil t l objt à allumr. Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Mttr ds loups à la disposition ds élèvs pour qu lls t ils puissnt obsrvr la lntill avant d n fair l dssin. Lur laissr l tmps d trminr l xrcic. Fair la corrction n s inspirant d l annx 7B. S assurr qu ls élèvs comprnnnt bin qu la loup prmt d convrgr ls rayons n un point qu l on appll foyr t qu c st l ndroit où l on dvrait mttr la substanc à cuir ou à brûlr parc qu ls rayons solairs y sont plus concntrés. Évaluation formativ : 15 minuts Rmttr l annx 8A à chaqu élèv. Lir ls qustions d l annx 8A pour s assurr d lur compréhnsion. Invitr ls élèvs à répondr, d façon individull, aux qustions n utilisant l plan d qustionnmnt. Ramassr l annx 8A t l évalur d manièr formativ n s inspirant d l annx 8B t n y écrivant ds commntairs. Énrgi t contrôl Bloc 2 357

56 Annx 1 Vocabulair 358 Scincs t tchnologi, 8 anné

57 Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p Énrgi t contrôl Bloc 2 359

58 Annx 2 La réfraction d la lumièr Problèm Détrminr l fft d la réfraction d la lumièr dans différnts miliux. Hypothès On postul qu Matéril 2 prisms rctangulairs (un prism d acryliqu t un prism d vrr) boît à rayons ayant cinq fnts règl rapportur 4 fuills d papir blanc March à suivr 1. Déposr l prism rctangulair d acryliqu sur la fuill d papir t tracr son contour. 2. Branchr t allumr la boît à rayons. Placr la boît à rayons d façon qu l rayon incidnt frapp obliqumnt la grand bas du prism d acryliqu. S assurr qu un rayon travrs d l autr côté du prism. Si c n st pas l cas, déplacr la boît à rayons.. 3. Tracr l rayon incidnt sur la fuill. 4. Tracr l rayon qui apparaît l autr côté du prism (rayon émrgnt). 5. Enlvr l prism t tracr l parcours du rayon dans l prism n joignant l point d incidnc t l point d émrgnc. 6. Tracr dux normals : l un au point d incidnc t l autr au point d émrgnc. 360 Scincs t tchnologi, 8 anné

59 7. Msurr l angl d incidnc, l angl d réfraction t l angl d émrgnc avc un rapportur t ls notr dans l Tablau ds obsrvations. 8. Rprndr ls étaps 1 à 7 avc un angl d incidnc différnt. 9. Rprndr ls étaps 1 à 8 avc l prism d vrr. Tablau ds obsrvations Prism d acryliqu Angl d incidnc ( ) Essai 1 Angl d réfraction ( ) Angl d émrgnc ( ) Essai 2 Prism d vrr Essai 1 Angl d incidnc ( ) Angl d réfraction ( ) Angl d émrgnc ( ) Essai 2 Analys 1. Utilis ls symbols < ou > pour comparr ls angls suivants. Prism d acryliqu Essai 1 Angl d incidnc Angl d réfraction Essai 2 Angl d incidnc Angl d réfraction Prism d vrr Essai 1 Angl d incidnc Angl d réfraction Essai 2 Angl d incidnc Angl d réfraction 2. Utilis ls symbols < ou > pour comparr ls angls suivants. Prism d acryliqu Essai 1 Angl d incidnc Angl d émrgnc Essai 2 Angl d incidnc Angl d émrgnc Prism d vrr Essai 1 Angl d incidnc Angl d émrgnc Essai 2 Angl d incidnc Angl d émrgnc Énrgi t contrôl Bloc 2 361

60 3. Choisis l miliu qui st l plus réfringnt ntr ls dux trms t justifi ta répons. a) air t acryliqu : b) air t vrr : 4. Complèt ls phrass ci-dssous avc ls xprssions s rapproch ou s éloign. a) Lorsqu la lumièr pass d un miliu moins réfringnt à un miliu plus réfringnt, l rayon d la normal. b) Lorsqu la lumièr pass d un miliu plus réfringnt à un miliu moins réfringnt, l rayon d la normal. Conclusion Utilis ls cinq règls d l annx 7 du bloc précédnt pour rédigr ta conclusion au sujt d la réfraction d la lumièr dans différnts miliux. Indiqu si ton hypothès st infirmé ou pas. 362 Scincs t tchnologi, 8 anné

61 Annx 3 Ça dépnd ds lntills Énrgi t contrôl Bloc 2 363

62 364 Scincs t tchnologi, 8 anné

63 Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p Énrgi t contrôl Bloc 2 365

64 Annx 4 Lntill convrgnt Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 8 anné

65 Annx 5 Lntill divrgnt Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p Énrgi t contrôl Bloc 2 367

66 Annx 6A La synthès additiv ds coulurs Pour résumr ls mélangs d lumièrs d coulur, écris ls mots roug, blu, vrt, cyan, magnta, jaun, blanc t noir dans l diagramm d Vnn. 368 Scincs t tchnologi, 8 anné

67 Annx 6B La synthès additiv ds coulurs Corrigé Pour résumr ls mélangs d lumièrs d coulur, écris ls mots roug, blu, vrt, cyan, magnta, jaun, blanc t noir dans l diagramm d Vnn. Énrgi t contrôl Bloc 2 369

68 Annx 7A Va plus loin! Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 8 anné

69 Annx 7B Va plus loin! Corrigé Énrgi t contrôl Bloc 2 371

70 Annx 8a Évaluation formativ Qustion 1 : Vrai ou faux Indiqu si l énoncé st vrai ou faux. S il st faux, réécris-l d manièr qu il soit vrai. a) Sur un écran blanc, la lumièr suprposé d un rétroprojctur vrt t d un rétroprojctur roug dvint jaun. b) Un absnc d coulur st rprésnté par la lumièr blanch. c) L angl d incidnc t l angl d réfraction sont toujours smblabls lorsqu la lumièr pass d un miliu à un autr. d) La surfac réfléchissant d un lntill convx st bombé. ) La normal st un lign parallèl à la surfac du prism. Qustion 2 : Complèt ls phrass suivants. a) La réfraction s produit lorsqu la lumièr pass. b) Lorsqu un rayon pass d l air à l au, il s d la normal. c) L vid st réfringnt qu l air. 372 Scincs t tchnologi, 8 anné

71 d) Un lntill convrgnt st plus au bord t plus au cntr. ) En mélangant la lumièr roug t la lumièr blu, on obtint la lumièr. Qustion 3 : Mis n situation Olivir st éclairagist. Malhurusmnt, il a prdu son filtr cyan. Il a quand mêm ss filtrs blu, roug t vrt. Expliqu commnt il pourrait obtnir d la lumièr cyan avc ss projcturs d lumièr blanch. Énrgi t contrôl Bloc 2 373

72 Annx 8B Évaluation formativ Corrigé Qustion 1 : Vrai ou faux Indiqu si l énoncé st vrai ou faux. S il st faux, réécris-l d manièr qu il soit vrai. a) Sur un écran blanc, la lumièr suprposé d un rétroprojctur vrt t d un rétroprojctur roug dvint jaun. Vrai b) Un absnc d coulur st rprésnté par la lumièr blanch. Faux Un absnc d coulur st rprésnté par la lumièr noir. c) L angl d incidnc t l angl d réfraction sont toujours smblabls lorsqu la lumièr pass d un miliu à un autr. Faux L angl d incidnc t l angl d réfraction sont toujours différnts lorsqu la lumièr pass d un miliu à un autr. d) La surfac réfléchissant d un lntill convx st bombé. Vrai ) La normal st un lign parallèl à la surfac du prism. Faux La normal st un lign prpndiculair à la surfac du prism. Qustion 2 : Complèt ls phrass suivants. a) La réfraction s produit lorsqu la lumièr pass d un miliu à un autr. b) Lorsqu un rayon pass d l air à l au, il s dévi d la normal. c) L vid st moins réfringnt qu l air. d) Un lntill convrgnt st plus minc au bord t plus épaiss au cntr. ) En mélangant la lumièr roug t la lumièr blu, on obtint la lumièr magnta. Qustion 3 : Mis n situation Olivir st éclairagist. Malhurusmnt, il a prdu son filtr cyan. Il a quand mêm ss filtrs blu, roug t vrt. Expliqu commnt il pourrait obtnir d la lumièr cyan avc ss projcturs d lumièr blanch. Il pourrait suprposr la lumièr provnant du filtr vrt t du filtr blu. 374 Scincs t tchnologi, 8 anné

73 Référntil La réfraction d la lumièr s produit lorsqu la lumièr pass d un miliu à un autr. Ell s traduit par un changmnt d dirction d la lumièr. C changmnt d dirction st attribuabl à un changmnt d vitss. Lorsqu la lumièr voyag dans l vid, ll attint un 8 vitss maximal d 3,0 10 ou m/s. Par contr, lorsqu ll voyag dans un miliu comm l au, la lumièr s déplac moins vit. On dit alors qu l au st un miliu plus réfringnt qu l vid parc qu ll ralntit la lumièr. Lorsqu l rayon d lumièr frapp obliqumnt la surfac du nouvau miliu, il st dévié t poursuit ctt nouvll trajctoir aussi longtmps qu il rst dans l nouvau miliu. Tous ls nvironnmnts transparnts ont un réfringnc qui lur st propr t qui put srvir à ls distingur. Quand la lumièr pass d un miliu d grand vitss (comm l air ou l vid) t pénètr obliqumnt dans un autr miliu plus réfringnt (comm l vrr ou l au) où sa vitss st moins grand, l rayon dévi vrs la normal slon un angl d réflxion plus ptit qu l angl d incidnc. Il xist dux typs d lntills : ls lntills convrgnts t ls lntills divrgnts. Ls lntills convrgnts sont plus mincs au bord t plus épaisss au cntr (convxs), tandis qu ls lntills divrgnts sont plus épaisss au bord t plus mincs au cntr (concavs). Touts ls lntills convxs (convrgnts) font convrgr ls rayons n un point qu l on appll foyr. Ls lntills concavs (divrgnts) font divrgr ls rayons comm s ils provnaint d un point drrièr la lntill qu l on appll aussi foyr. C st l mêm phénomèn qu clui qui a été obsrvé dans ls miroirs convrgnts t divrgnts. Cpndant, ls miroirs réfléchissnt la lumièr, tandis qu ls lntills la réfractnt. La réfraction s appliqu aussi aux lntills. Énrgi t contrôl Bloc 2 375

74

75 Bloc 3 : Ls applications d la réflxion t d la réfraction Duré : 3 hurs Princips scintifiqus Ls princips scintifiqus s adrssnt aux nsignants t aux nsignants. La fabrication d instrumnts d optiqu rquirt ds connaissancs théoriqus t pratiqus ds propriétés d la lumièr (p. x., la réflxion, la réfraction t la disprsion). Ls miroirs t ls lntills sont ds apparils d optiqu qui s trouvnt dans un grand nombr d instrumnts. En voici ds xmpls. L four solair L four solair st tout simplmnt un miroir convrgnt. La nourritur st placé au foyr du miroir t, d ctt manièr, tout l énrgi solair capté par l miroir st concntré n c point pour fair cuir ls alimnts. L télscop à miroir concav La lumièr pénètr dans l télscop t frapp l miroir concav, qui fait convrgr ls rayons vrs l ptit miroir plan, placé à un angl d 45, pour fair réfléchir ls rayons vrs l oculair, un lntill convrgnt, produisant ainsi un imag agrandi s dirigant vrs l œil d l obsrvatur ou d l obsrvatric. La loup C st un instrumnt d optiqu qui prmt d grossir un objt à l aid d un lntill biconvx (convrgnt). La loup prmt habitullmnt d multiplir par cinq la grossur d un objt. L périscop C st un instrumnt d optiqu doté d dux miroirs plans ou d dux prisms triangulairs qui prmttnt la réflxion d la lumièr. La lumièr pénètr dans l périscop t st réfléchi à un angl d 45, dscnd l tub pour êtr réfléchi d nouvau à 45 par un duxièm miroir ou prism, puis s dirig vrs l œil d l obsrvatur ou d l obsrvatric. Ls périscops sont utilisés principalmnt dans ls sous-marins pour obsrvr ls objts à la surfac d l au. Aprçu du bloc Dans c bloc d nsignmnt, l élèv s familiaris avc ls applications ds phénomèns d optiqu. Ell ou il utilis ss connaissancs d la réflxion, d la réfraction t d la disprsion pour comprndr divrs instrumnts d optiqu tls qu l télscop à miroir concav, la loup, l périscop t l four solair. Ell ou il fabriqu un instrumnt d optiqu à l aid d lntills t d miroirs. L évaluation sommativ s trouv à la fin d c bloc. Énrgi t contrôl Bloc 3 377

76 Vocabulair du bloc un instrumnt d optiqu un dssin à l échll un télscop à miroir concav un lntill convrgnt un matériau un apparil photo un lntill divrgnt un mis au point un labyrinth un miroir convrgnt un prototyp un mis à l ssai un miroir divrgnt un loup un sourc luminus un miroir plan un four solair un avantag un prism n acryliqu un périscop un désavantag un fonction un télscop un étap un cibl Natur d la difficulté ds notions présntés Pour bin comprndr l fonctionnmnt ds instrumnts d optiqu, l élèv doit bin connaîtr ls notions théoriqus t pratiqus ds propriétés d la lumièr (p. x., la réflxion, la réfraction t la disprsion). Stratégis pour dévloppr ds habiltés liés à la littérati t à la numérati concvoir un lxiqu scintifiqu; utilisr l journal scintifiqu; affichr l vocabulair du bloc sur la cart sémantiqu; invitr un prsonn qui travaill avc ds lntills (p. x., optométrist, astronom); lir dans Intrnt t ds livrs d référnc (p. x., sur la fabrication d différnts apparils optiqus); utilisr ds mots clés pour fair ds rchrchs; fair ds résumés d lctur; présntr ss rchrchs t ss découvrts (p. x., sur différnts apparils optiqus qu l on trouv sur l marché); utilisr la msur t ls unités mathématiqus (p. x., calculr ls angls, ls msurs d longuur, d hautur, d largur); xpliqur ntr autrs, à l aid d un présntation élctroniqu, l fonctionnmnt d un apparil optiqu; fair ds connxions n appliquant ss connaissancs t ss habiltés pour résoudr un problèm (labyrinth); construir ds forms tridimnsionnlls (3D) t ds plans (apparils optiqus); rproduir l plan d l apparil à fabriqur à l aid d un logicil d dssin vctoril; utilisr ds logicils d production pour xpliqur l fonctionnmnt d l apparil fabriqué ou du labyrinth à concvoir. 378 Scincs t tchnologi, 8 anné

77 Nots d planification S assurr d avoir l matéril nécssair. Photocopir ls annxs 1 à 4 n quantité suffisant. Photocopir l référntil n quantité suffisant. S assurr d avoir accès à un sall d ordinaturs t à Intrnt. Matéril Pour l group-class apparil photo numériqu ordinatur avc imprimant Pour chaqu élèv lntills convrgnts t divrgnts miroirs convrgnts t divrgnts prisms n acryliqu coll trombons agrafs ruban-cach band élastiqu carton bois polystyrèn papir autrs matériaux rcyclabls boît à rayons boît d consrv vid (capacité d 1,89 L) papir ciré bougi briqut miroirs plans fusil à coll chaud gants bâtons d coll morcaux d polypropylèn ondulé ou d cartomouss papir d bricolag crayon attachs parisinns Médias élctroniqus Fonctionnmnt ds télscops t ds luntts Énrgi t contrôl Bloc 3 379

78 L four solair Annxs Annx 1A : Ls instrumnts d optiqu Annx 1B : Ls instrumnts d optiqu Corrigé Annx 2A : L fonctionnmnt d qulqus instrumnts d optiqu Annx 2B : L fonctionnmnt d qulqus instrumnts d optiqu Corrigé Annx 3 : Un instrumnt d optiqu Annx 4A : Évaluation sommativ : La machin à déplacr la lumièr Annx 4B : Évaluation sommativ : La machin à déplacr la lumièr Corrigé Rssourcs GALBRAITH, Don, t al. Omniscincs 8, Montréal, Ls éditions d la Chnlièr, 2000, p t GIBB, Td, t al. Scincs t Tchnologi 8, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p Tchnoscinc 8 anné guid pédagogiqu, Vanir, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p Déroulmnt du bloc Mis n situation : 10 minuts Décrir xplicitmnt l contnu du bloc n s inspirant d l aprçu. L fonctionnmnt ds instrumnts d optiqu Rmttr l annx 1A aux élèvs. Posr aux élèvs la qustion suivant : Qu ont cs objts n commun? Lir la consign d l annx 1A n group-class. Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch n s inspirant d l ncadré. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d détrminr si ls instrumnts d optiqu modifint ls imags ou ls nrgistrnt. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? D connaîtr l fonctionnmnt ds instrumnts d optiqu. 380 Scincs t tchnologi, 8 anné

79 Commnt j m y prnds? J rgard l prmir instrumnt t j écris sa fonction sous l illustration. J fais d mêm pour ls autrs instrumnts. J rtourn au prmir instrumnt pour détrminr s il modifi ou nrgistr un imag. J visualis l imag à l ntré t à la sorti d l apparil. J écris la répons sous l imag si j n suis crtain ou crtain. Sinon, j pass à l imag suivant. À la fin d l activité, j m srs d un dictionnair pour m aidr à trouvr ls réponss qu j n connais pas. Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? J vérifi ms réponss dux fois. Pratiqu guidé Donnr aux élèvs l tmps d trminr l activité n équip d dux. Animr un discussion pour ncouragr ls élèvs à fair part d lurs réponss à l oral. Invitr ls élèvs à apportr ds corrctions, s il y a liu. Posr aux élèvs la qustion suivant : Nommz d autrs instrumnts d optiqu qu vous connaissz. Expérimntation : 90 minuts Dir aux élèvs qu lls t ils rmpliront quatr fichs sur l fonctionnmnt d instrumnts d optiqu. Animr un rmu-ménings pour rvoir : la lntill convrgnt; la lntill divrgnt; l miroir convrgnt; l miroir divrgnt; l miroir plan. Rmttr l annx 2A à chaqu élèv. Lir, n group-class, ls consigns d l annx 2A t s assurr qu ls élèvs savnt où trouvr ls rnsignmnts nécssairs à l activité dans lur manul, dans d autrs rssourcs. Fournir aux élèvs l adrss Intrnt ds sits pouvant ls aidr à fair lur rchrch. Énrgi t contrôl Bloc 3 381

80 Lur posr ds qustions tlls qu : Quls sont ls quatr instrumnts d optiqu à étudir dans ctt annx? Qulls composants prmttnt d modifir l trajt d la lumièr dans tous cs apparils? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch. Pratiqu guidé Invitr ls élèvs à rmplir la fich d la loup n équip d dux. Corrigr l prmir xmpl avc ls élèvs n s assurant qu lls t ils comprnnnt bin qu un loup st muni d un lntill convrgnt qui prmt d multiplir jusqu à cinq fois la grossur d l objt obsrvé t qu ls philatélists, ls bijoutièrs ou ls bijoutirs, ls ntomologists, ls sthéticinns ou ls sthéticins s n srvnt souvnt. Corrigr la fich n group-class t donnr aux élèvs l tmps d rmplir ls trois autrs fichs d l annx 2A. Qustionnr ls élèvs sur ls notions appriss pour ls fair objctivr. Fair la corrction avc ls élèvs n s inspirant d l annx 2B pour s assurr qu lls t ils n rtinnnt pas ds connaissancs rronés. Invitr ls élèvs à apportr ds corrctions à lurs réponss, s il y a liu. Invitr ls élèvs à insérr l annx 2A dans lur rliur à annaux. Placr l xprssion instrumnts d optiqu t ls quatr xmpls d instrumnts (loup, four solair, périscop t télscop) sur la grand cart sémantiqu. N pas oublir d fair ds lins avc ls trms miroir t lntill qui s trouvnt déjà sur la cart sémantiqu. Rmttr l annx 3 aux élèvs. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr (boît à rayons, outils à la disposition ds élèvs). S assurr qu il y a un suprvision adéquat pndant l utilisation d objts pointus tls qu ds cisaux, un sci, un coutau à lam rétractabl, ds aiguills ou ds punaiss. 382 Scincs t tchnologi, 8 anné

81 Rapplr aux élèvs qu ls bords ds prisms, miroirs t lntills sont coupants. Il faut donc ls manipulr avc prudnc. Rapplr aux élèvs qu lls t ils n doivnt pas touchr à la lamp d la boît à rayons t aux ampouls allumés, car il y a risqu d brûlurs. Exigr l port d luntts protctrics t d gants n tout tmps où il y a utilisation d un sourc d chalur t manipulation d outils (fusil à coll chaud, sci, pinc, prcus, boît à rayons, tc.). Voir à c qu la suprvision soit adéquat. Jtr tout articl d vrr brisé n l plaçant dans un récipint d grès spécialmnt prévu à ct fft. Posr aux élèvs ls qustions suivants : Quls sont ls quatr instrumnts d optiqu étudiés à l annx 2? Quls sont ls matériaux nécssairs pour fabriqur un instrumnt d optiqu? Lir la march à suivr d l annx 3 avc ls élèvs pour s assurr d lur compréhnsion t lur posr ds qustions tlls qu : Qulls sont ls étaps pour concvoir t fabriqur un instrumnt d optiqu? Qu st-c qu un dssin à l échll? Quls sont ls matériaux disponibls? Qu vut-on dir par la mis au point du prototyp? Modlag Répondr avc ls élèvs au plan d qustionnmnt avant d commncr la tâch n s inspirant d l ncadré. Qu st-c qu on m dmand d fair? On m dmand d fabriqur un instrumnt d optiqu. Qu st-c qui m aid à fair la tâch? J choisis un ds quatr instrumnts d optiqu étudiés à l annx 2 t j utilis l diagramm qu j avais tracé comm point d départ. Commnt j m y prnds? J choisis l instrumnt, j écris son nom t j détrmin sa fonction. J dssin mon instrumnt à l échll n m basant sur mon diagramm d l annx 2 tout n tntant d l améliorr. J utilis mon illustration à l échll pour drssr la list du matéril nécssair à la fabrication. J obtins l matéril d mon nsignant ou d mon nsignant t j commnc la fabrication d mon instrumnt. J fais un mis à l ssai d mon instrumnt t j apport ls changmnts nécssairs s il n répond pas à la fonction désiré. Énrgi t contrôl Bloc 3 383

82 Suis-j crtain ou crtain d ma répons? Y a-t-il d autrs solutions possibls? À l aid d la mis à l ssai, j pux apportr ds modifications à mon instrumnt. J ls not sur mon dssin t sur la list du matéril. Rvoir ls notions d sécurité avc ls outils. Pratiqu autonom Invitr ls élèvs à commncr individullmnt la phas d concption t à fair lur illustration à l échll. Expliqur aux élèvs qu un dssin à l échll st plus ptit qu l objt qui sra fabriqué. Ajoutr qu il faut s assurr qu touts ls msurs sont réduits aux mêms proportions (p. x., divisr touts ls msurs par 5). Invitr ls élèvs à vnir fair approuvr lur dssin t lur list du matéril. Après l approbation, mttr à la disposition ds élèvs l matéril suivant : lntills convrgnts t divrgnts, miroirs convrgnts t divrgnts, prisms n acryliqu, coll, trombons, agrafs, ruban-cach, bands élastiqus, boît à rayons, carton, polystyrèn, papir t autrs matériaux rcyclabls. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu t d fabrication. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Invitr ls élèvs, d façon individull, à présntr lur instrumnt d optiqu au groupclass t à résumr n qulqus phrass son fonctionnmnt, son utilité t ss domains d utilisation. Prndr n photo ls instrumnts ds élèvs à l aid d un apparil photo numériqu t ls imprimr. Invitr ls élèvs à insérr l annx 3 dans lur rliur à annaux t à collr la photo d lur instrumnt d optiqu dans lur journal scintifiqu. Objctivation : 10 minuts Dmandr aux élèvs d crér un diagramm pour illustrr ls élémnts appris. Fair un rtour sur ls élémnts d apprntissag d la journé à l aid d la cart sémantiqu géant. Annoncr aux élèvs qu lls t ils auront bintôt un évaluation sommativ. Ls ncouragr à rvoir lurs nots ds blocs précédnts t à dmandr ds éclaircissmnts, s il y a liu. 384 Scincs t tchnologi, 8 anné

83 Réinvstissmnt : 15 minuts Dir aux élèvs qu un autr instrumnt d optiqu commun st l apparil photo. Ajoutr qu il st facil d construir un apparil photographiqu primitif avc du matéril rcyclabl. Rmttr à chaqu élèv l matéril suivant : boît d consrv vid (capacité d 1,89 L) n ayant qu un couvrcl prcé à l aid d un clou, papir ciré, band élastiqu, bougis. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. S assurr qu il y a un suprvision adéquat, puisqu il y a utilisation d objt pointu tl qu clou. Rapplr aux élèvs qu ls bords ds boîts d consrv sont coupants. Il faut donc manipulr ls boîts avc prudnc. Rapplr aux élèvs qu lls t ils n doivnt pas circulr inutilmnt, car il y a utilisation d bougis. Exigr l port d luntts protctrics t d gants n tout tmps où il y a utilisation d un sourc d chalur (bougis). Voir à c qu la suprvision soit adéquat. Invitr ls élèvs à couvrir d papir ciré l bout ouvrt d la boît d consrv à l aid d la band élastiqu d manièr à formr un écran smi-transparnt. Étindr ls lumièrs t allumr ls bougis. Invitr ls élèvs à dirigr l ouvrtur d l apparil photo maison vrs la flamm d la bougi t à l obsrvr à travrs l écran d papir ciré. Encouragr ls élèvs à notr lurs obsrvations. Fair réalisr aux élèvs qu l imag obtnu st invrsé. Expliqur qu, dans un apparil photo d séri, il y a ds lntills pour qu l imag soit moins flou t qu l papir ciré st rmplacé par un pllicul photographiqu qui nrgistr l imag. Mntionnr aux élèvs qu l imag st rétabli n fixant l imag sur un surfac. Énrgi t contrôl Bloc 3 385

84 Évaluation sommativ : 55 minuts Rmttr l annx 4A à chaqu élèv. Lir ls consigns n group-class n s srvant du plan d qustionnmnt pour s assurr qu ls élèvs comprnnnt bin la tâch. Invitr ls élèvs à fair la sction Concption d l évaluation sommativ. Lorsqu ls élèvs auront trminé la phas d concption, ls invitr à vnir fair approuvr lur plan. Rappl d sécurité Prévoir un spac suffisammnt grand résrvé à chaqu élèv pour lui prmttr d fair ss xpérincs avc aisanc. Expliqur t montrr la march à suivr dans l utilisation du matéril t d l équipmnt afin qu l élèv connaiss xactmnt la façon d l utilisr (boît à rayons, outils à la disposition ds élèvs). S assurr qu il y a un suprvision adéquat pndant l utilisation d objts pointus tls qu ds cisaux, un sci, un coutau à lam rétractabl, ds aiguills ou ds punaiss. Rapplr aux élèvs qu ls bords ds prisms, miroirs t lntills sont coupants. Il faut donc ls manipulr avc prudnc. Rapplr aux élèvs qu lls t ils n doivnt pas touchr à la lamp d la boît à rayons t ampouls allumés, car il y a risqu d brûlurs. Exigr l port d luntts protctrics t d gants n tout tmps où il y a utilisation d un sourc d chalur t manipulation d outils (fusil à coll chaud, sci, pinc, prcus, boît à rayons, tc.). Voir à c qu la suprvision soit adéquat. Jtr tout articl d vrr brisé n l plaçant dans un récipint d grès spécialmnt prévu à ct fft. Après l approbation, mttr à la disposition ds élèvs l matéril suivant : lntills convrgnts t divrgnts, miroirs convrgnts t divrgnts, miroirs plans, prisms n acryliqu, ruban-cach, paills, morcaux d bois, coll, fusil à coll chaud, bâtons d coll, morcaux d polypropylèn ondulé ou d cartomouss, papir, papir d bricolag, crayons, trombons, agrafs, attachs parisinns, carton, autr matéril d rcyclag. 386 Scincs t tchnologi, 8 anné

85 Invitr ls élèvs à fabriqur lur labyrinth avc l matéril à lur disposition. Circulr dans la sall d class pour s assurr d la sécurité ds élèvs t d la bonn utilisation du matéril scintifiqu t d fabrication. Répondr aux qustions ds élèvs, s il y a liu. Prndr qulqus nots dans l dossir ancdotiqu d l élèv pour évalur la compétnc Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption. Ramassr l annx 4A trminé par ls élèvs ainsi qu l labyrinth t l évalur d manièr sommativ à l aid d la grill d évaluation adapté t d l annx 4B. Not : S il manqu d tmps, il st possibl d n fair qu la parti Concption du prototyp sans n fair la fabrication. Énrgi t contrôl Bloc 3 387

86 Annx 1A Ls instrumnts d optiqu Ls instrumnts d optiqu sont parfois utilisés pour modifir un imag (p. x., l agrandir, la raptissr, n changr ls coulurs). Crtains apparils prmttnt aussi d nrgistrr ls imags. Trouv ls apparils qui modifint ls imags, cux qui ls nrgistrnt t cux qui ont ls dux fonctions. Écris ta répons sous chacun ds imags. 388 Scincs t tchnologi, 8 anné

87 Annx 1B Ls instrumnts d optiqu Corrigé nom apparil photo fonction(s) Enrgistr ls imags. Not : Crtains apparils photos puvnt modifir ls imags. rétroprojctur Modifi ls imags. loup Modifi ls imags. télscop Modifi ls imags. périscop Modifi ls imags. photocopiur Enrgistr ls imags t modifi ls imags. jumll Modifi ls imags. caméra vidéo Enrgistr ls imags. Not : Crtains caméras vidéo puvnt modifir ls imags. Énrgi t contrôl Bloc 3 389

88 Annx 2A L fonctionnmnt d qulqus instrumnts d optiqu But Expliqur l fonctionnmnt ds quatr instrumnts d optiqu suivants : la loup, l four solair, l périscop t l télscop à miroir concav. La loup Ct instrumnt d optiqu contint (coch touts ls cass appropriés) : un miroir convrgnt divrgnt un lntill convrgnt divrgnt À quoi srt ct instrumnt d optiqu? Nomm au moins un carrièr, un métir ou un pass-tmps qui s rapport à ct instrumnt d optiqu. Justifi ta répons. Trac un diagramm avc ds rayons luminux pour montrr l fonctionnmnt d ct instrumnt d optiqu. Décris l fonctionnmnt d ct apparil n styl télégraphiqu Scincs t tchnologi, 8 anné

89 L four solair Ct instrumnt d optiqu contint (coch touts ls cass appropriés) : un miroir convrgnt divrgnt un lntill convrgnt divrgnt À quoi srt ct instrumnt d optiqu? Nomm au moins un carrièr, un métir ou un pass-tmps qui s rapport à ct instrumnt d optiqu. Justifi ta répons. Trac un diagramm avc ds rayons luminux pour montrr l fonctionnmnt d ct instrumnt d optiqu. Décris l fonctionnmnt d ct apparil n styl télégraphiqu Énrgi t contrôl Bloc 3 391

90 L périscop Ct instrumnt d optiqu contint (coch touts ls cass appropriés) : un miroir convrgnt divrgnt un lntill convrgnt divrgnt À quoi srt ct instrumnt d optiqu? Nomm au moins un carrièr, un métir ou un pass-tmps qui s rapport à ct instrumnt d optiqu. Justifi ta répons. Trac un diagramm avc ds rayons luminux pour montrr l fonctionnmnt d ct instrumnt d optiqu. Décris l fonctionnmnt d ct apparil n styl télégraphiqu Scincs t tchnologi, 8 anné

91 L télscop à miroir concav Ct instrumnt d optiqu contint (coch touts ls cass appropriés) : un miroir convrgnt divrgnt un lntill convrgnt divrgnt À quoi srt ct instrumnt d optiqu? Nomm au moins un carrièr, un métir ou un pass-tmps qui s rapport à ct instrumnt d optiqu. Justifi ta répons. Trac un diagramm avc ds rayons luminux pour montrr l fonctionnmnt d ct instrumnt d optiqu. Décris l fonctionnmnt d ct apparil n styl télégraphiqu Énrgi t contrôl Bloc 3 393

92 Annx 2B L fonctionnmnt d qulqus instrumnts d optiqu Corrigé La loup un miroir convrgnt divrgnt un lntill convrgnt divrgnt À quoi srt ct instrumnt d optiqu? Il srt à agrandir ls objts. Nomm au moins un carrièr, un métir ou un pass-tmps qui s rapport à ct instrumnt d optiqu. Ls philatélists, ls bijoutièrs ou ls bijoutirs, ls ntomologists, ls sthéticinns ou ls sthéticins s n srvnt souvnt. Décris l fonctionnmnt d ct apparil. La loup st muni d un lntill convrgnt qui prmt d multiplir jusqu à cinq fois la grossur d l objt obsrvé. En travrsant ctt lntill, la lumièr réfracté agrandit l imag. 394 Scincs t tchnologi, 8 anné

93 L four solair un miroir convrgnt divrgnt un lntill convrgnt divrgnt À quoi srt ct instrumnt d optiqu? Il srt à fair cuir d la nourritur. Nomm au moins un carrièr, un métir ou un pass-tmps qui s rapport à ct instrumnt d optiqu. Ls alpinists, ls xploraturs, ls amaturs d plin air s n srvnt. Décris l fonctionnmnt d ct apparil. L four solair st tout simplmnt un miroir convrgnt. La nourritur st placé au foyr du miroir t, d ctt manièr, tout l énrgi solair capté par l miroir st concntré n c point pour fair cuir ls alimnts. Énrgi t contrôl Bloc 3 395

94 L périscop un miroir convrgnt divrgnt un lntill convrgnt divrgnt À quoi srt ct instrumnt d optiqu. Il st utilisé dans ls sous-marins pour la vision n plongé profond. Nomm au moins un carrièr, un métir ou un pass-tmps qui s rapport à ct instrumnt d optiqu. Ls sous-marinirs s n srvnt régulièrmnt. Décris l fonctionnmnt d ct apparil. C st un instrumnt d optiqu doté d dux miroirs plans ou d dux prisms triangulairs qui prmttnt la réflxion d la lumièr. La lumièr pénètr dans l périscop t st réfléchi à un angl d 45, dscnd l tub pour êtr réfléchi d nouvau à 45 par un duxièm miroir ou prism, puis s dirig vrs l œil d l obsrvatur ou d l obsrvatric. Ls périscops sont utilisés principalmnt dans ls sous-marins pour obsrvr ls objts à la surfac d l au. 396 Scincs t tchnologi, 8 anné

95 L télscop à miroir concav un miroir convrgnt divrgnt un lntill convrgnt divrgnt À quoi srt ct instrumnt d optiqu? Il srt à obsrvr ls astrs t ls planèts. Nomm au moins un carrièr, un métir ou un pass-tmps qui s rapport à ct instrumnt d optiqu. Ls astronoms amaturs t profssionnls s n srvnt régulièrmnt. Décris l fonctionnmnt d ct apparil. La lumièr pénètr dans l télscop t frapp l miroir concav, qui fait convrgr ls rayons vrs l ptit miroir plan, placé à un angl d 45, puis fait réfléchir ls rayons vrs l oculair, un lntill convrgnt, produisant ainsi un imag agrandi s dirigant vrs l œil d l obsrvatur ou d l obsrvatric. Énrgi t contrôl Bloc 3 397

96 Annx 3 Un instrumnt d optiqu 398 Scincs t tchnologi, 8 anné

97 Énrgi t contrôl Bloc 3 399

98 Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p Scincs t tchnologi, 8 anné

99 Annx 4A Évaluation sommativ La machin à déplacr la lumièr Problèm Tu dois fabriqur un labyrinth optiqu dans lqul la lumièr pénètr d un côté t sort d l autr n suivant un circuit formé d un séri d réflxions t d réfractions. Tu auras à ta disposition ds prisms, ds miroirs plans, ds miroirs convrgnts, ds miroirs divrgnts, ds lntills convrgnts t ds lntills divrgnts. La sourc luminus Tu dvras t srvir d un sourc luminus pour produir l rayon qui fra l parcours du labyrinth. Écris, dans l tablau, ls cinq typs d sourcs luminuss qu tu as étudiés dans ctt unité t fais-n la dscription. Typ d sourc luminus Dscription À la suit d ctt analys, j choisirai un sourc luminus pour fair la mis à l ssai d ma machin à déplacr la lumièr parc qu ll. Concption Avant d ntrprndr la fabrication d ton labyrinth, tu dois n fair la concption n tnant compt d crtains critèrs. Ton labyrinth doit êtr muni : d au moins un miroir plan; d au moins un miroir convrgnt; d au moins un miroir divrgnt; d au moins un lntill convrgnt; d au moins un lntill divrgnt; d au moins un prism n acryliqu; d un cibl (écran blanc) à la sorti du labyrinth pour voir la lumièr. Énrgi t contrôl Bloc 3 401

100 Dans la grill ci-dssous, fais un dssin à l échll d ton labyrinth. N oubli pas d indiqur l ntré (sourc luminus) t la sorti (cibl sous form d écran blanc) du labyrinth t d tracr l trajt d la lumièr. Drss la list du matéril nécssair à la fabrication d ton labyrinth, y compris ls composants optiqus ainsi qu ls matériaux d construction Scincs t tchnologi, 8 anné

101 Expliqu chaqu étap d construction d ton labyrinth dans l tablau ci-dssous. Si tu as moins d nuf étaps, tu n as pas bsoin d rmplir l tablau au complt. Étap Composant (p. x., lntill convrgnt, miroir plan) Princip d optiqu (p. x., réflxion, réfraction) Utilité d ctt composant à ct ndroit Fais approuvr ton plan par ton nsignant ou ton nsignant t obtins la matéril nécssair pour commncr la fabrication d ton labyrinth. Fabriqu ton labyrinth. Fais la mis à l ssai d ton labyrinth. Not ls problèms rncontrés dans l tablau ci-dssous t indiqu ls modifications apportés. Étap Problèm Modification Énrgi t contrôl Bloc 3 403

102 Annx 4B Évaluation sommativ La machin à déplacr la lumièr Corrigé Problèm Tu dois fabriqur un labyrinth optiqu dans lqul la lumièr pénètr d un côté t sort d l autr n suivant un circuit formé d un séri d réflxions t d réfractions. Tu auras à ta disposition ds prisms, ds miroirs plans, ds miroirs convrgnts, ds miroirs divrgnts, ds lntills convrgnts t ds lntills divrgnts. La sourc luminus Tu dvras t srvir d un sourc luminus pour produir l rayon qui fra l parcours du labyrinth. Écris, dans l tablau, ls cinq typs d sourcs luminuss qu tu as étudiés dans ctt unité t fais-n la dscription. Typ d sourc luminus Dscription 1. incandscnts L incandscnc, c st la production d lumièr avc un sourc à très haut tmpératur. 2. fluorscnts 3. phosphorscnts 4. chimioluminscnts 5. bioluminscnts Crtains matériaux dvinnnt luminux lorsqu ils sont xposés à ds rayons ultraviolts. La production d lumièr par fluorscnc produit baucoup moins d chalur qu l incandscnc. C st donc un sourc d énrgi luminus plus fficac sur l plan énrgétiqu. Ds objts phosphorscnts rlâchnt d l énrgi sous form d lumièr visibl lorsqu ils ont été xposés à ds rayons ultraviolts auparavant. Il y a un crtain délai ntr l xposition aux rayons ultraviolts t la phosphorscnc qu on put obsrvr dans l obscurité. C st d la lumièr produit par un réaction chimiqu. Ctt réaction chimiqu a un duré limité t n nécssit pas d l énrgi élctriqu. C st un réaction chimiqu qui produit d la lumièr t qui s produit à l intériur d un êtr vivant. À la suit d ctt analys, j choisirai un sourc luminus incandscnt pour fair la mis à l ssai d ma machin à déplacr la lumièr parc qu ll a un plus grand luminosité t qu il st plus facil d diffusr ctt lumièr pour n fair un plus ptit faiscau. 404 Scincs t tchnologi, 8 anné

103 Grill d évaluation sommativ Attnts Rconnaîtr ls propriétés d la lumièr visibl t clls d autrs rayonnmnts élctromagnétiqus, y compris ls rayons infrarougs, ls rayons ultraviolts, ls rayons X, ls micro-onds t ls onds radioélctriqus. Fair ds rchrchs sur ls propriétés d la lumièr visibl, notammnt ls ffts d la réflxion t d la réfraction, t rconnaîtr l application d cs propriétés dans ls instrumnts d optiqu. Décrir d qull façon t pour qulls fins sont utilisés différnts sourcs d lumièr, naturll t artificill, n considérant ls propriétés d la lumièr visibl. Compétncs /critèrs Compréhnsion ds concpts L élèv : - montr sa compréhnsion ds concpts : typs d sourcs luminuss, typs d lntills, typs d miroirs, réfraction, réflxion, propriétés d la lumièr. Nivau 1 Nivau 2 Nivau 3 Nivau 4 L élèv : - n comprnd qu un ptit nombr d concpts fondamntaux. - fait ds rrurs importants. - donn ds xplications qui témoignnt d un compréhnsion limité ds concpts. L élèv : - comprnd qulqus-uns ds concpts fondamntaux. - fait ds rrurs minurs. - donn ds xplications incomplèts. L élèv : - comprnd la plupart ds concpts fondamntaux. - n fait aucun rrur important. - donn généralmnt ds xplications complèts ou prsqu. L élèv : - comprnd tous ls concpts fondamntaux. - n fait aucun rrur. - donn toujours ds xplications complèts. Application ds habiltés prscrits n rchrch scintifiqu t n concption (notammnt dans l utilisation sécuritair d outils, d équipmnt t d matériaux) L élèv : - choisit ds composants optiqus, fait un mis à l ssai just, s srt d outils d fabrication t du procssus d dsign. L élèv : - mt très pu n application ls habiltés t ls stratégis rquiss. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié avc d l aid sulmnt. L élèv : - mt n application qulqus-uns ds habiltés t ds stratégis rquiss. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié avc d l aid. L élèv : - mt n application la plupart ds habiltés t ds stratégis rquiss. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié prsqu sans aid. L élèv : - mt n application touts (ou prsqu touts) ls habiltés t ls stratégis rquiss. - utilis ls outils, l équipmnt t ls matériaux d façon approprié t sans aid. Énrgi t contrôl Bloc 3 405

104 Communication ds connaissancs acquiss L élèv : - communiqu ls méthods utilisés t l résultat d ss rchrchs à l aid d tablaux t d croquis. - utilis la trminologi approprié (p. x., réflxion, réfraction, concav, convx, plan, convrgnt, divrgnt, lntill, miroir, incandscnc, chimioluminscnc, fluorscnc, bioluminscnc, phosphorscnc). L élèv : - communiqu d manièr pu clair t pu précis. - utilis rarmnt la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. L élèv : - communiqu avc un crtain clarté t un crtain précision. - utilis parfois la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. L élèv : - communiqu n général d manièr clair t précis. - utilis généralmnt la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. L élèv : - communiqu courammnt d manièr clair t précis. - utilis courammnt la trminologi t ls unités d msur appropriés ds scincs t d la tchnologi. Capacité d fair ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin L élèv : - fait ds lins ntr ls princips d optiqu (p. x., réflxion, réfraction) t lur rôl dans l trajt d la lumièr dans l labyrinth. L élèv : - fait pu d rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs. - fait pu d rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin. L élèv : - fait crtains rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs. - fait crtains rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin. L élèv : - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs. - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin. L élèv : - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi dans ds contxts familirs ou pas. - fait ds rapprochmnts ntr ls scincs t la tchnologi t l quotidin t comprnd lurs conséquncs. 406 Scincs t tchnologi, 8 anné