Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
Utilisation des métaux dans la vie quotidienne
Quels sont les métaux les plus couramment utilisés ? Quelles sont leurs principales utilisations ? |
Les métaux les plus
couramment utilisés sont le fer,
le zinc, l’aluminium, le cuivre,
l’argent et l’or.
|
Reconnaître par quelques tests
qualitatifs simples quelques
métaux usuels : le fer, le zinc,
l’aluminium, le cuivre, l’argent
et l’or.
|
Observations directes et/ou
expérimentations permettant de
distinguer les métaux usuels :
couleur, corrosion, attraction
ou non par aimant, densité
(expériences qualitatives).
Recherches documentaires :
- sur les métaux et leur
utilisation et sur les fabrications
du fer, de l’aluminium et du
cuivre ;
- sur le tri des métaux dans les
entreprises de récupération et
centres de tris des déchets.
[B2i]
|
[Technologie : les matériaux] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
L’électron : comprendre la conduction électrique dans les métaux
Tous les solides conduisent-ils le courant électrique ? |
Tous les métaux conduisent le
courant électrique.
Tous les solides ne conduisent
pas le courant électrique.
La conduction du courant
électrique dans les métaux
s’interprète par un déplacement
d’électrons.
|
Comparer le caractère
conducteur de différents solides
à l’aide d’un circuit électrique.
|
Étude expérimentale du
caractère conducteur ou non du
cuivre et du fer, du sucre, du sel
et du sulfate de cuivre solides.
Activité documentaire sur
l’histoire de l’électron.
|
[Technologie : environnement et énergie : isolants et conducteurs thermiques et électrique] |
L’ion : comprendre la conduction électrique dans les solutions aqueuses
Toutes les solutions aqueuses conduisent-elles le courant électrique ? D’où proviennent les électrons et
les ions mobiles ? |
Toutes les solutions aqueuses ne
conduisent pas le courant
électrique.
|
|
|
La conduction du courant
électrique dans les
solutions aqueuses s’interprète
par un déplacement d’ions.
|
Comparer (qualitativement) le
caractère conducteur de l’eau et
de diverses solutions aqueuses à
l’aide d’un circuit électrique.
|
Comparer qualitativement le
caractère conducteur ou non de
l’eau, d’eaux minérales et des
solutions obtenues lorsque l’on
introduit dans l’eau :
- du saccharose ;
- du chlorure de sodium ;
- du sulfate de cuivre.
|
Constituants de l’atome : noyau
et électrons.
Les atomes et les molécules sont
électriquement neutres ;
l’électron et les ions sont chargés
électriquement.
|
Comparer les ordres de
grandeur des dimensions du
noyau et de l’atome.
|
Étude d'un texte historique sur
l'atome.
[B2i]
Étude de documents
(textes ou documents
multimédia) illustrant la
structure microscopique de
matériaux dont en particulier les
images obtenues par
microscopie électronique.
|
Le courant électrique est dû à :
- un déplacement d'électrons
dans le sens opposé au sens
conventionnel du courant dans
un métal ;
- des déplacements d'ions dans
une solution aqueuse.
|
|
Recherche documentaire :
définition historique du sens de
circulation du courant électrique
dans un circuit.
Réalisation d’une expérience de
migration d'ions.
|
[Histoire des sciences : l’atome] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
Tests de reconnaissance de quelques ions
Comment reconnaître la présence de certains ions en solution ? Que nous apprend la valeur du pH ? |
Les formules des ions Na+, Cl-,
Cu2+, Fe2+ et Fe3+.
|
Réaliser les tests de reconnaissance des ions Cl-,
Cu2+, Fe2+ et Fe3+. |
Recherche expérimentale de la
nature des ions Cl-,
Cu2+, Fe2+ et Fe3+ présents dans une
solution aqueuse. |
Domaines d’acidité et de
basicité en solution aqueuse.
|
Identifier, à l’aide d’une sonde
ou par une estimation avec un
papier pH, les solutions
neutres, acides et basiques. |
Étude expérimentale du
caractère acide ou basique de
boissons et de produits
d'entretien.
Lecture de pictogrammes de
sécurité. |
Une solution aqueuse neutre,
contient autant d’ions
hydrogène H+ que d’ions
hydroxyde HO-.
Dans une solution acide, il y a
plus d’ions hydrogène H+ que
d’ions hydroxyde HO-. |
Observer expérimentalement
l’augmentation du pH quand on
dilue une solution acide.
|
|
Les dangers que présentent des
produits acides ou basiques
concentrés.
|
|
Recherches documentaires :
s'informer sur les risques
présentés par les acides et les
bases concentrés.
|
[SVT : besoins nutritifs, carences alimentaires, en classe de 5ème et de 3ème]
[Thèmes : Sécurité (emploi des solutions acides ou basiques) ; Environnement et développement
durable (danger présenté par les solutions trop acides ou trop basiques)] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
Réaction entre l'acide chlorhydrique et le fer
Le fer réagit-il avec l’acide chlorhydrique ? |
Les ions hydrogène et chlorure
sont présents dans une solution
d'acide chlorhydrique.
|
Réaliser :
- les tests de reconnaissance des
ions chlorure et des ions
hydrogène ;
- la réaction entre le fer et
l’acide chlorhydrique avec mise
en évidence des produits.
Écrire, avec le nom des espèces
en toutes lettres, le bilan de la
réaction chimique entre le fer et
l'acide chlorhydrique. |
Mise en évidence :
- de la présence d'ions chlorure
par les ions argent et des ions
hydrogène par la valeur du pH ;
- de la présence des ions fer (II)
par les ions hydroxyde et du
dihydrogène par inflammation.
|
Critères de reconnaissance d’une
transformation chimique :
disparition des réactifs et
apparition de produits. |
|
|
[Thème : Sécurité (emploi des solutions acides ou basiques)]
[Technologie : les matériaux] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
Approche de l'énergie chimique : une pile électrochimique
Comment une pile peut-elle être une source d’énergie ? |
Les espèces chimiques présentes
dans une pile contiennent de
l’énergie chimique dont une
partie est transférée sous
d’autres formes d’énergie lorsqu’elle fonctionne.
|
Réaliser, décrire et schématiser
la réaction entre une solution
aqueuse de sulfate de cuivre et
de la poudre de zinc.
Interpréter l'échauffement du
milieu réactionnel comme le
résultat de la conversion d’une
partie de l'énergie chimique des
réactifs en énergie thermique.
|
Réaction entre les ions cuivre
(II) et le zinc :
- par contact direct de la poudre
de zinc et de la solution de
sulfate de cuivre (II) avec mise
en évidence de l’échauffement
- en plongeant une lame de zinc
et une lame de cuivre dans une
solution de sulfate de cuivre. |
L’énergie mise en jeu dans une
pile provient d’une réaction
chimique : la consommation de
réactifs entraîne « l’usure » de la
pile.
|
|
Recherches documentaires :
- invention de la pile
électrochimique ;
- constituants d'une pile du
commerce ;
- existence de plusieurs modèles
de piles : pile à saline, pile
alcaline, pile à combustibles. |
[Histoire des sciences : piles et ions, en liaison avec la partie A]
[SVT : fonctionnement de l’organisme et besoin en énergie (5ème et 3ème) ; nécessité d’une alimentation
équilibrée (3ème).
[Thèmes : Santé (Apports énergétiques équilibrés), énergie, EDD]
[Technologie : environnement et énergie] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
Synthèse d'une espèce chimique existant dans la nature
Peut-on synthétiser l’arôme de banane ? |
La synthèse des espèces
chimiques déjà existantes dans
la nature permet d’en abaisser le
coût et/ou la disponibilité. |
Respecter le protocole de la
synthèse, effectuée de manière
élémentaire de l’acétate
d’isoamyle. |
Réalisation de la synthèse de
l’arôme de banane en respectant
les règles de sécurité. |
Création d'une espèce chimique n'existant pas dans la nature
Peut-on créer de nouvelles espèces chimiques ? |
La synthèse d’espèces chimiques
n’existant pas dans la nature
permet d’améliorer les
conditions de vie.
Le nylon® comme les matières
plastiques sont constitués de
macromolécules.
|
Respecter le protocole
permettant de réaliser la
synthèse du nylon® ou d’un
savon.
|
En respectant les conditions de
sécurité, synthétiser un produit
d’usage courant.
Étude documentaire sur les
« créations » de la chimie dans
différents domaines :
habillement, hygiène, santé,
beauté, habitat, sport,
transport…
[B2i]
|
[Thèmes : Santé (distinction entre produit naturel et produit de synthèse) ; Sécurité (emploi des
solutions irritantes)]
[SVT : OGM en 3ème]
[Technologie : les matériaux] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
Des possibilités de production de l'électricité Quel est le point commun des différentes centrales électriques ? |
L’alternateur est la partie commune à toutes les centrales électriques. |
Expliquer la production d’énergie électrique par l’alternateur de bicyclette par la transformation de l’énergie mécanique. |
Activité documentaire (séquence vidéo) sur le principe de fonctionnement des centrales électriques. |
L’énergie reçue par l’alternateur est convertie en énergie électrique.
|
Expliquer la production d’énergie électrique dans une centrale hydraulique ou éolienne par la transformation de l’énergie mécanique.
|
Activités expérimentales :
« production » d’énergie électrique par mise en rotation d’un alternateur grâce à:
- l’entraînement mécanique du galet d’un alternateur de démonstration ;
- l’action d’une chute d’eau (principe d’une centrale hydroélectrique), d’un jet de vapeur d’eau (principe d’une
centrale thermique), d’un jet d’air (principe de l’éolienne).
Réaliser un montage permettant d’allumer une lampe ou de faire tourner un moteur à l’aide d’un alternateur. |
|
Traduire les conversions énergétiques dans un diagramme incluant les énergies « perdues ». |
|
Distinction entre les sources
d’énergie renouvelables ou non.
|
|
Étude documentaire :
- place de l’énergie nucléaire dans la production d’électricité en France ;
- sources d’énergies renouvelables et non renouvelables.
[B2i] |
L'alternateur
Comment produit-il une tension variable dans le temps ? |
Une tension, variable dans le
temps, peut être obtenue par
déplacement d’un aimant au
voisinage d’une bobine.
|
Illustrer expérimentalement
l’influence du mouvement relatif
d’un aimant et d’une bobine
pour produire une tension.
|
Observation des éléments
constitutifs d'un alternateur de
démonstration.
Déplacement (lent) d’un aimant
près d’une bobine pour
constater, grâce à un multimètre
en continu, un oscilloscope ou à
l’aide d’une interface
d’acquisition, l’obtention d’une
tension variable au cours du
temps. |
[Histoire des sciences et des techniques : production de l’électricité]
[Thèmes : Énergie, environnement et développement durable (Énergies renouvelables)]
[Mathématiques : diagrammes, graphiques]
[Technologie : environnement et énergie] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
Tension continue et tension alternative périodique
Qu'est-ce qui distingue la tension fournie par le «secteur» de celle fournie par une pile ? |
Tension continue et tension
variable au cours du temps ;
tension alternative périodique.
Période.
Valeurs maximale et minimale
d’une tension.
|
Identifier une tension continue
et une tension alternative.
|
Comparaison d'une tension
alternative et d'une tension
continue en utilisant un
générateur de très basse
fréquence associé à :
- une diode électroluminescente,
deux DEL tête-bêche ou une
diode associée à une lampe ;
- un voltmètre en continu. |
|
Construire une représentation
graphique de l'évolution d'une
tension alternative périodique ;
en décrire l’évolution.
|
Relever point par point les
variations au cours du temps
d'une tension alternative
périodique.
Construire à la main et/ou à
l’aide d’un tableur-grapheur la
courbe représentant les
variations d’une tension
alternative périodique en
fonction du temps.
[B2i] |
|
Reconnaître une tension
alternative périodique.
Déterminer graphiquement sa
valeur maximale et sa période. |
|
[Technologie : Architecture et cadre de vie (domotique) ; Énergie et environnement]
[Mathématiques : ordre de grandeur, notation scientifique, représentation graphique] |
L'oscilloscope et/ou l'interface d'acquisition, instrument de mesures de
tension et de durée
Que signifient les courbes affichées par un oscilloscope ou sur l’écran de l’ordinateur ? |
|
Reconnaître à l'oscilloscope, ou
grâce à une interface
d’acquisition, une tension
alternative périodique.
Mesurer sur un oscilloscope la
valeur maximale et la période. |
Utilisation d’un oscilloscope
sans balayage, puis avec
balayage.
Réalisation d’une acquisition à
l’aide de l'ordinateur.
[B2i] |
La fréquence d'une tension
périodique et son unité, le hertz
(Hz), dans le Système
International (SI).
Relation entre la période et la
fréquence. |
|
Utilisation d’un fréquencemètre.
|
La tension du secteur est
alternative. Elle est sinusoïdale.
La fréquence de la tension du
secteur en France est 50 Hz. |
|
Recherche documentaire: allure
et caractéristiques de la tension
du secteur.
|
Le voltmètre en tension sinusoïdale
Qu'indique un voltmètre utilisé en position « alternatif » ? |
Pour une tension sinusoïdale, un
voltmètre utilisé en alternatif
indique la valeur efficace de
cette tension. |
Identifier à des valeurs efficaces
les valeurs des tensions
alternatives indiquées sur les
alimentations ou sur les
appareils usuels. |
Avec des tensions sinusoïdales
d'amplitudes différentes, visualisation
de la valeur maximale
Umax à l'oscilloscope et lecture
de la valeur efficace U indiquée
par un voltmètre utilisé en mode
alternatif. |
Cette valeur efficace est
proportionnelle à la valeur
maximale. |
Mesurer la valeur d’une tension
efficace (très basse tension de
sécurité).
|
Calcul du rapport A = Umax / U
si l'oscilloscope possède un calibrage
des tensions. |
[Mathématiques : Proportionnalité] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
La puissance électrique
Que signifie la valeur exprimée en watts (W) qui est indiquée sur chaque appareil électrique ? |
Puissance nominale indiquée sur
un appareil.
Le watt (W) est l’unité de
puissance du Système
International (SI). |
Citer quelques ordres de
grandeurs de puissances électriques domestiques.
|
Interprétation des indications
portées sur la fiche signalétique
d'un appareil électrique en
terme de puissance, tension et
fréquence. |
Énoncé traduisant, pour un
dipôle ohmique, la relation
P = U.I où U et I sont des
grandeurs efficaces.
|
Calculer, à partir de sa
puissance et de sa tension
nominales, la valeur de
l’intensité efficace du courant
qui traverse un appareil qui se
comporte comme un dipôle
ohmique.
|
En basse tension (12 volts),
mesurer l'intensité efficace I du
courant traversant un appareil,
qui se comporte comme un
dipôle ohmique, soumis à une
tension efficace U connue.
Comparer cette valeur à celle
déduite de la relation P = U.I
en utilisant la puissance
nominale. |
L'intensité du courant électrique
qui parcourt un fil conducteur
ne doit pas dépasser une valeur
déterminée par un critère de
sécurité.
|
Exposer le rôle d'un coupecircuit.
|
|
Le coupe-circuit protège les
appareils et les installations
contre les surintensités.
|
Repérer et identifier les
indications de puissance, de
tension et d'intensité sur les
câbles et sur les prises
électriques.
|
Étude de document :
- l'origine des surintensités ;
- les risques liés aux
surintensités.
|
[Mathématiques : grandeur produit]
[Technologie : Énergie et environnement]
[Thème : Sécurité] |
La mesure de l'énergie électrique
À quoi sert un compteur électrique ? Que nous apprend une facture d'électricité ? |
L'énergie électrique E transférée
pendant une durée t à un
appareil de puissance nominale
P est donnée par la relation
E = P.t
|
Calculer l'énergie électrique
transférée à un appareil pendant
une durée donnée et l'exprimer
en joule (J), ainsi qu'en
kilowatt-heure (kWh).
|
Lecture des indications d’un
compteur d’énergie électrique.
Étude d'une facture d'électricité.
|
Le joule est l'unité d'énergie du
système international (SI).
|
|
Comparaison de la
consommation électrique d'appareils domestiques de
puissances différentes ou de
durées de fonctionnement
différentes.
Recherche sur la facture familiale de la puissance souscrite et identification des
appareils qui pourraient
fonctionner simultanément (comparaison de la puissance souscrite avec la somme des
puissances nominales).
Recherche documentaire :
- perspective sur l’histoire de
l’éclairage : amélioration du rendement des lampes;
- diagramme de répartition de la
consommation moyenne
d'énergie électrique par
habitant : valeurs de chaque
poste (chauffage électrique,
éclairage…) ;
- Comment diminuer sa facture
d'électricité ?
|
[Thème : Énergie]
[Technologie : Énergie et environnement]
[Mathématiques : grandeur produit] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
Notion de gravitation
Pourquoi les planètes gravitent-elles autour du Soleil ? Pourquoi les satellites gravitent-ils autour de
la Terre ?
[École primaire : fiche n° 21, système solaire et Univers, cycle 3] |
Présentation succincte du
système solaire.
Action attractive à distance
exercée par :
- le Soleil sur chaque planète ;
- une planète sur un objet
proche d’elle;
- un objet sur un autre objet du fait de leur masse.
La gravitation est une
interaction attractive entre deux
objets qui ont une masse ; elle
dépend de leur distance.
La gravitation gouverne tout
l’Univers (système solaire,
étoiles et galaxies).
|
Comparer, en analysant les
analogies et les différences, le
mouvement d’une fronde à celui
d’une planète autour du Soleil.
|
Activité documentaire.
Séquence vidéo (fronde, lancer
du marteau…).
Expérience avec des aimants :
interactions, influence de la
distance.
|
Poids et masse d'un corps
Pourquoi un corps a-t-il un poids ? Quelle est la relation entre le poids et la masse d’un objet ? |
Action à distance exercée par la
Terre sur un objet situé dans
son voisinage : poids d’un corps.
|
|
Utilisation d’un fil à plomb
pour illustrer la verticalité du
poids.
Chute d’un objet sans vitesse
initiale.
|
Le poids P et la masse m d’un
objet sont deux grandeurs de
nature différente ; elles sont proportionnelles.
L’unité de poids est le newton (N).
La relation de proportionnalité se traduit par P = m.g
|
Vérifier expérimentalement la
relation entre le poids et la
masse.
|
Expérience avec masses et
dynamomètres.
Activité documentaire : poids
d’un objet sur la Terre et sur la
Lune.
|
Pourquoi un objet tombe-t-il sur Terre ? Pourquoi l’eau d’un barrage acquiert- elle de la vitesse au
cours de sa chute ? |
Un objet possède :
- une énergie de position au
voisinage de la Terre ;
- une énergie de mouvement
appelée énergie cinétique.
La somme de ses énergies de
position et cinétique constitue
son énergie mécanique.
Conservation d’énergie au cours
d’une chute.
|
Interpréter l’énergie de
mouvement acquise par l’eau
dans sa chute par une
diminution de son énergie de position.
|
|
[Thème : Sécurité, énergie] |
Connaissances |
Capacités |
Exemples d'activités |
Approche de l'énergie cinétique
Qu’est ce que l’énergie cinétique ? |
La relation donnant l’énergie
cinétique d’un solide en
translation est Ec = ½ m.v2.
L’énergie cinétique se mesure en
joules (J).
|
Exploiter la relation
Ec = ½ m.v2.
|
Documents audiovisuels de la
sécurité routière montrant
l’influence de la masse et de la
vitesse sur la déformation des
véhicules lors d’un choc.
|
Pourquoi la vitesse est-elle dangereuse ? |
La distance de freinage croît
plus rapidement que la vitesse.
|
Exploiter les documents relatifs à la sécurité routière. |
Étude de documents supports de
l’attestation scolaire de sécurité
routière.
|
[Mathématiques : grandeur produit, proportionnalité et non proportionnalité]
[SVT : énergie des plaques tectoniques, séismes (classe de 4ème)]
[Technologie : les transports, des principes physiques : freinage, guide, propulsion, etc… (classe de
6ème)]
[Thème : Sécurité, énergie] |