METTRE EN ŒUVRE UNE DEMARCHE SCIENTIFIQUE

Pour montrer : -une façon de mettre en œuvre une tâche complexe, -une façon de former aux compétences de la démarche scientifique, -les difficultés rencontrées par les élèves. UN EXEMPLE

SPECIALITE THÈME 3 : LES MATÉRIAUX DOMAINE D ÉTUDE : CARACTÉRISTIQUES ET PROPRIÉTÉS MOTS CLÉS : LES SEMI-CONDUCTEURS

PROBLÉMATIQUE Comment peut-on mesurer une température en utilisant une thermistance?

3 DOCUMENTS. Doc 1 : Fiche technique des thermistance CTN utilisées dans l automobile

Doc 2 : Relation de Steinhart-Hart Pour une plage limitée de température, la résistance d une thermistance CTN et sa température vérifient la relation de Steinhart- Hart : R = R 0 exp B( 1 T 1 T0 ) R 0 valeur de la résistance à T = T 0 ; B : indice de sensibilité ; T : température en kelvin ; T 0 = 298K Autre expression de la relation de Steinhart-Hart : 1 T = 1 B Ln R R0 + 1 T

Doc 3 : Informations Les thermistances CTN et CTP sont des semi-conducteurs. Les variations de leur résistance avec la température sont différentes de celle d un métal, comme le platine. Un conducteur est un matériau qui peut être le support d un courant électrique d intensité I contrairement aux isolants électriques. Il est donc aussi possible de mesurer à ses bornes une tension U = RI. Les semiconducteurs ont des propriétés intermédiaires entre celles des métaux et celles des isolants.

Doc 4 : Liste du matériel : - un cristallisoir - du sel - de la glace - un générateur 6-12V - un multimètre - un agitateur chauffant - une thermistance 640-63471 - un ordinateur - le logiciel open office Notice de la thermistance:

S APPROPRIER LA PROBLÉMATIQUE - Les élèves reformulent individuellement la problématique.

S APPROPRIER EXTRAIRE DES INFOS o Ils vont très vite. o Ils n ont pas de méthodes. o Ils extraient uniquement ce qu ils comprennent. o Ils oublient leurs connaissances. o Ils ne vérifient pas l utilité de l info extraite.

ANALYSER FORMULER UNE HYPOTHÈSE - Les élèves par groupe de 2 formulent une hypothèse. CR 1 ére S

Il semble que les comportements d une CTN et d une CTP soient différents. Il semble que la valeur de la résistance d une thermistance ait un lien avec la température. On suppose qu une thermistance permet de fabriquer un thermomètre. Il semblerait que pour calculer la température il faille mesurer la résistance et utiliser la relation de Steinhart- Hart.

Comment peut-on mesurer une température en utilisant une thermistance? INFO APP On suppose qu il y a un lien entre température et résistance. Il semblerait qu il faille mesurer la résistance et utiliser la relation de Steinhart-Hart. ANA

ANALYSER ELABORER UNE STRATÉGIE - Les élèves réfléchissent, imaginent, discutent par groupe de 4. - Les élèves rédigent individuellement (COMMUNIQUER) CR 2 nde

Comment peut-on mesurer une température en utilisant une thermistance? INFO APP On suppose qu il y a un lien entre température et résistance. Il semblerait qu il faille mesurer la résistance et utiliser la relation de Steinhart-Hart. ANA Réalisation de mesures de R à différentes températures Réalisation de mesures de R à différentes températures ANA REA

REALISER - L élève réalise son protocole. - L élève schématise. CR 2 nde (COMMUNIQUER) - L élève construit son tableau de mesure. (COMMUNIQUER)

Tableau de mesures

VALIDER Chaque élève valide à l aide des CR T le S.

Comment peut-on mesurer une température en utilisant une thermistance? INFO APP On suppose qu il y a un lien entre température et résistance. Il semblerait qu il faille mesurer la résistance et utiliser la relation de Steinhart-Hart. ANA Réalisation de mesures de R à différentes températures Réalisation de mesures de R à différentes températures ANA REA Tracé de R = f(t) Calcul du coefficient R/T VAL Lecture graphique Détermina tion de la relation Exploitation de la relation de Steinhart-Hart Validation de l hypothèse

VALIDER

Comment peut-on mesurer une température en utilisant une thermistance? INFO APP On suppose qu il y a un lien entre température et résistance. Il semblerait qu il faille mesurer la résistance et utiliser la relation de Steinhart-Hart. ANA Réalisation de mesures de R à différentes températures Réalisation de mesures de R à différentes températures ANA REA Tracé de R = f(t) Calcul du coefficient R/T Lecture graphique Détermina tion de la relation Exploitation de la relation de Steinhart-Hart VAL Validation de l hypothèse Réponse à la problématique

VALIDER

Pour montrer : -une façon de mettre en œuvre une tâche complexe, «Introduites dans le cadre du socle commun, les taches complexes mobilisent ressources internes et externes» Doc Igen -une façon de former aux compétences de la démarche scientifique, Les critères de réussite -les difficultés rencontrées par les élèves. Une stratégie d enseignement UN EXEMPLE

S approprier APP Extraire l'information utile sur des supports variés Mobiliser ses connaissances Identifier un problème, le formuler. Analyser ANA Organiser et exploiter ses connaissances ou les informations extraites Formuler une hypothèse Construire les étapes d'une résolution d'un problème (série S) Justifier ou proposer un protocole Identifier les paramètres qui influencent un phénomène Utiliser une analyse dimensionnelle pour prédire ou vérifier une hypothèse Proposer un modèle Évaluer des ordres de grandeurs Réaliser REA Écrire un résultat de façon adaptée Effectuer des procédures courantes: calculs littéraux ou numériques, tracer un graphique, faire un schéma, placer une tangente sur un graphe, faire une analyse dimensionnelle Utiliser un modèle théorique Valider VAL Faire preuve d'esprit critique Discuter de la validité d'un résultat, d'une information, d'une hypothèse, d'une propriété, d'une loi, d'un modèle Interpréter les résultats, les mesures, rechercher les sources d'erreur Communiquer Rédiger une explication, une réponse, une argumentation ou une synthèse. COM Décrire une observation, la démarche suivie Utiliser un vocabulaire scientifique adapté et rigoureux (vocabulaire de la discipline, de la métrologie ). Présenter les résultats de manière adaptée (unités, chiffres significatifs, incertitudes ) Connaître RCO Restituer une connaissance