Énrgi t contrôl
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
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
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
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
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
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
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. 207-211, 216-225 t 238-243. GIBB, Td, t al. Scincs t Tchnologi 8, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p. 268-271, 278-281 t 284-285. Tchnoscinc 8 anné guid pédagogiqu, Vanir, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p. 7-62. 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 ($) Coût d un ampoul fluorscnt ($) 0 0 0 10 0,05 0,01 20 0,10 0,02 30 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
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
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
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
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
Annx 8 Réflx d réflxion Énrgi t contrôl Bloc 1 333
334 Scincs t tchnologi, 8 anné
Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p. 40-42. Énrgi t contrôl Bloc 1 335
Annx 9 Réflxions n rond 336 Scincs t tchnologi, 8 anné
Énrgi t contrôl Bloc 1 337
Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p. 46-48. 338 Scincs t tchnologi, 8 anné
Annx 10A Va plus loin! Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p. 42. Énrgi t contrôl Bloc 1 339
Annx 10B Va plus loin! Corrigé 340 Scincs t tchnologi, 8 anné
Annx 11A Va ncor plus loin! Sourc : Tchnoscinc 8 anné Énrgi t contrôl, Ottawa, CFORP, 2001, p. 49. Énrgi t contrôl Bloc 1 341
Annx 11B Va ncor plus loin! Corrigé 342 Scincs t tchnologi, 8 anné
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
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 300 000 000 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
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
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
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 www.ac-nic.fr/physiqu/rfraction/rfraction.htm Lumièr t matièr www.infrs.nst.fr/~vrckn/coulurs/nrgi.html http://.m.c.2.fr.fr/classs/synthsadditiv.html L œil t la télévision http://d.villafrula.fr.fr/cours_quatrim/optiqu_4/optiqu_05/opt405.htm 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. 226-230, 244-245 t 269-273. GIBB, Td, t al. Scincs t Tchnologi 8, Laval, Ls éditions Bauchmin, 2000, p. 296-297, 302-305 t 308-309. Tchnoscinc 8 anné guid pédagogiqu, Vanir, Cntr franco-ontarin d rssourcs pédagogiqus, 2001, p. 7-62. 348 Scincs t tchnologi, 8 anné
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
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
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