L'AIR ET L EAU A L'ECOLE : une progression du Cycle 1 au Cycle 3

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1 Objectifs de ce document : 1 L'AIR ET L EAU A L'ECOLE : une progression du Cycle 1 au Cycle 3 - rappeler quelques contraintes didactiques incontournables, par exemple on ne peut parler d évaporation à des élèves qui n ont pas bien conscience que l air existe. - Elargir vos sources d informations sur le sujet : j ai sélectionné quelques liens internet complémentaires de mes cours. CYCLE 1 : JEUX D'EAU EN PETITE SECTION à voir : CYCLE 1- CYCLE 2 : 1 - QU'EST CE QUI COULE /.FLOTTE 2 - Faire flotter un morceau de pâte à modeler (en lui donnant une forme de bateau) Liens intéressants : Grande Section Faire du vent : CYCLE 2 : CP/CE1 L'EAU POUR "VOIR" L'AIR La conscience de l existence de l air est doublement indispensable pour pouvoir ensuite aborder l évaporation de l eau! à lire sur mon blog : remarque : expérience profitable à tout élève de cycle 3 ne l ayant jamais faite. Autres liens : FIN DU CYCLE 2 / DEBUT DU CYCLE 3 Nécessaire avant d étudier les changements d états! EXPLICITER PROGRESSIVEMENT LES DIFFERENCES ENTRE SOLIDE ET LIQUIDE On distribue des matières : Bois, plastique, fer etc. Et des récipients contenant des liquides différents : Objectif : Obtenir un classement ==> classement espéré : liquide /solide. Consigne : «mets ensemble ce qui se ressemble» Attention : dans un premier temps ne proposer aux élèves que ce qui sera perçu par eux comme appartenant sans ambigüité à solide ou liquide pas de papier, de carton, de pâte à modeler, de sable, de yaourt, d objet ayant une fonction précise. Ensuite si par exemple les élèves nous disent : «un solide c est dur» nous les inciteront à affiner leur point de vue en leur montrant un morceau de pâte à modeler C est ainsi que l on va progressivement proposer aux élèves un champ d observation élargi permettant de construire pas à pas un tableau de ce type :

2 2 LES SOLIDES Beaucoup de solides sont durs mais pas tous ( le papier, le carton la pâte à modeler ne sont pas durs) LES LIQUIDES Les liquides coulent et prennent la forme des récipients (qui les contiennent)..mais les solides en poudre ou en grains ( sel, sucre, sable farine) coulent aussi, ils prennent la forme des récipients. On peut saisir un grain de sable, de sel ou de sucre dans un récipient la surface du liquide est plane et horizontale. LES CHANGEMENTS D ETATS ne peuvent venir qu ensuite : 1- LIQUIDE <==>SOLIDE ++ La glace fond, c est de l eau : Glace --> eau ===> la glace c'est de l'eau SOLIDE! Graphique théorique mettant en évidence la température de fusion 0 C : En classe vous mettrez de la glace concassée dans un grand récipient transparent. Par fonte naturelle d une partie des glaçons vous obtiendrez un mélange : Eau liquide + glace ( eau solide) A intervalle de temps régulier vous en ferez relever et température par un élève. Un graphique sera réalisé au tableau. noter la Il faut cependant prévoir une activité annexe car les élèves ne vont pas passer leur temps à regarder la glace fondre! Tant que la glace sera présente dans le mélange les relevés donneront une température constante ( ne paniquez pas si ce n est pas exactement 0 C!) ; Vous n obtiendrez donc en classe que la partie «palier» ( plate) du graphique ci-contre. ++ Faire de la glace en classe : A propos du mélange réfrigérant : En classe : à noter que nous prêtons du matériel aux PE2 pour mettre en œuvre cette expérience pendant leurs stages. ++ Prolongement possible : Comment conserver un glaçon? Comment le faire fondre plus vite? site excellent : très clair, des photos très évocatrices!

3 3 2-Première approche de L EVAPORATION Le maître a nettoyé le tableau avec une éponge imbibée d eau. Puis celui a séché. Qu est devenue l eau? Certes elle s est évaporée, MAIS OU EST ELLE? On pose cette question aux élèves, les réponses fréquentes sont : - L eau va dans le tableau, à travers le tableau dans la classe d à côté ( aller voir, faire l expérience sur un battant du tableau et ouvrir ce battant ensuite) - L eau va dans les nuages ( et s il fait parfaitement beau, l eau ne s évapore-t-elle pas? En a-t-elle le temps?) - L eau disparaît ( 1 - faire mention de la buée, de la rosée 2 rien ne disparaît) L enseignant aussi a le droit de proposer son idée, a condition que cette idée comme toute autre, soit ensuite soumise à vérification expérimentale, c est le cas ici : L eau va dans l air on peut le démontrer en empêchant le phénomène de se produire : 3- BILAN : Le cycle de l eau : la neige, les glaciers, le givre etc. se retransforment en eau liquide La représentation suivante est plutôt destinée à des élèves de cycle 3, néanmoins on peut le proposer de manière simplifiée à des élèves de cycle 2 si le vécu de la classe sur les différents états de l eau dans la nature est conséquent. On peut s inspirer de la page web cidessous pour construire une trace écrite bilan à la portée des élèves : c48

4 4 CYCLE 3 LES VASES COMMUNICANTS A voir sur mon blog la séance décrite en détail : MELANGES ET SOLUTIONS L eau peut dissoudre des corps : solides (sel, sucre), liquides (vinaigre : on parle de miscibilité), gaz (CO2 dissous dans les boissons dites gazeuses Perrier, Coca, Champagne etc.) Observation possible : l air dissous dans l eau s échappe sous forme de petites bulles quand on la chauffe modérément --> «ça fait comme de l eau gazeuse!» peuvent dire les élèves. Voir : très simple et clair le cours de Nicolas Morange, accompagnateur la main à la pâte : très complet à vous de sélectionner LA QUALITE DE L EAU eau sale --> eau limpide Pour obtenir de l eau pure il faut distiller. Prolongements--> citoyenneté : ne pas gaspiller l eau géographie : les populations souffrant du manque d eau fin du CYCLE 3 LA VAPEUR D EAU EST INVISIBLE Rappel : au préalable, un travail concernant l existence de l'air est indispensable afin de ne pas parler de gaz dans le vide (conceptuel ) Vapeur d'eau = gaz invisible --> c est toujours vrai! voir : ++ Le cycle de l eau : Chercher des exemples de passages de la vapeur à l eau liquide dans la vie quotidienne permettra de consolider les savoirs : vapeur --> rosée vapeur--> brouillard, nuage vapeur--> buée etc.---> Lien évident avec les climats en géographie. ++ L évaporation : l étude des marais salants est un excellent prétexte pour mettre en évidence les facteurs favorisant l évaporation : la surface de contact avec l air, le vent (ou circulation d air, ventilation), l élévation de température, le taux d humidité de l air très bas. (climats secs)

5 marais salants progression bien construite et claire 5 ++ Les conditions de l'ébullition : on relève régulièrement la température de l eau chauffée dans un récipient transparent, on consigne les résultats sur un graphique --> lorsque l eau bout la température demeure constante = 100 ===> d où un palier sur le graphique dit de changement d état. Voir : télécharger l accompagnement de mallettes pédagogiques Mais il est aussi possible de s inspirer de cette description mais en l adaptant à l école élémentaire : ++ réalisation d un montage permettant la distillation solaire : PREMIERE APPROCHE LA PRESSION ATMOSPHERIQUE Ces activités se situent à la limite du programme mais fonctionnent très bien avec des CM notamment dans le cadre d une classe de découverte. ++ situation déclenchant la question : Une règle.. sur laquelle on pose une feuille. on frappe net et fort sur la règle! Elle ne décolle pas Pourquoi? Est ce le poids de la feuille? Froisser celle-ci et recommencer : la règle part! A cause du poids de l air : pression de l air = sur chaque cm 2 l équivalent de 1 kg! ++ ceci déclenche cette première approche : 1 l air pousse plus ou moins Matériel : sac de congélation transparent, baromètre à aiguille Effet constaté : quand j appuie sur le sac l aiguille du baromètre dévie 2 l air pousse ne pousse pas seulement de haut en bas mais dans toutes les directions. Réfléchir à partir du paquet de cacahuète sous vide

6 6 et d une ventouse suspendue au plafond. 3 Expérience avec deux ventouses accolées : 4 En classe de montagne la pression varie en fonction de l altitude : A - En altitude une bouteille est ouverte puis rebouchée C- C est le principe de l altimètre! 5 Faire le vide B - Dans la vallée elle diminue de volume car la pression y est plus forte M Chantal Centre IUFM de Melun juin 2008