ENSEIGNER
vendredi 24 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Travail mécanique et énergie 1S
  -  _ (Anciens programmes)  -  Physique

Activité 1: Analyse d'une situation selon plusieurs points de vue : objet tiré par un moteur alimenté par une pile

 

Faire l’expérience suivante

On alimente un moteur grâce à une pile. Sur l’arbre du moteur un fil s’enroule et entraîne un objet qui glisse sur un support horizontal (paillasse).

1. Décrivez par écrit ce qu'il se passe. Proposez une interprétation à partir de ce que vous savez en sciences physiques ou dans la vie quotidienne. Faites un ou plusieurs schémas pour illustrer cette interprétation.

2. Pourrait-on répéter un grand nombre de fois cette expérience (en replaçant l’objet à sa position initiale à chaque fois) ?

3. Confronter vos schémas avec ceux des autres binômes.

4. Classez en quatre catégories, dans le tableau suivant, les différentes phrases (ou parties de phrases) de vos textes ainsi que vos schémas

Objets et événements observables

interprétation à partir de ce que vous savez en sciences physiques

dans le domaine de l'électricité

dans le domaine de la mécanique

dans un ou plusieurs autre(s) domaine(s)


But: Analyse d'une situation selon plusieurs points de vue : objet tiré par un moteur alimenté par une pile

Cette activité permet :

– d’aider les élèves à distinguer ce qui relève des objets et des événements observables de ce qui relève d’un modèle ;

– de faire prendre conscience que le physicien dispose de plusieurs modèles pour rendre compte d’une même situation et qu’il utilise celui qui lui permet de répondre à la question qu’il se pose ;

– de rendre explicite le recours à un nouveau point de vue pour interpréter le fait qu’une pile s’use lorsqu’elle alimente le moteur qui fait avancer l’objet. Ce nouveau point de vue doit prendre simultanément en compte la pile, le moteur et l’objet tiré. Il n’est plus possible de se limiter à un seul domaine comme l’électricité, la mécanique (ou éventuellement la chimie). En physique, ce nouveau point de vue fait appel à l’énergie.

 

Cette activité est aussi l’occasion rarement rencontrée par les élèves de réfléchir sur leurs propres productions, de prendre conscience du vocabulaire qu’ils utilisent et d’affiner le sens des mots.

Préparation: Analyse d'une situation selon plusieurs points de vue : objet tiré par un moteur alimenté par une pile

Prévoir une pile adaptée à un petit moteur (souvent pile plate de 4,5V). Trouver un moyen pour que le fil puisse s’enrouler autour de l’axe.

Cette activité peut se dérouler en TP ou classe entière. Pour les questions c. et d., les élèves sont regroupés par quatre.

A la fin, le professeur fait constater aux élèves que certains éléments de leurs interprétations ne relèvent pas des domaines habituels comme la mécanique, l’électricité ou même la chimie. Il justifie ainsi l’introduction du « modèle énergétique ».

Comportement des élèves: Analyse d'une situation selon plusieurs points de vue : objet tiré par un moteur alimenté par une pile

Dans une classe, plusieurs élèves s’attendaient à voir tourner l’objet accroché au fil (l’arbre du moteur étant vertical) et sont très surpris de voir qu’il n’en est rien.
Les élèves confondent les termes « décrire » et « interpréter ». Nous avons là l’occasion de leur montrer la différence entre l’observation d’une expérience et son interprétation. La démarche qui consiste à distinguer les deux aide l’élève à l’analyse d’une situation.

Les élèves peuvent décider de faire un schéma du montage électrique, ou un schéma des forces ou le plus souvent un schéma hybride.
En 5e et 4e, les concepts d’intensité et de tension ont été introduits.
En 3e, l’étude de combustions est la première occasion de rencontrer le terme « énergie », puis le terme énergie est rencontré dans d’autres contextes : énergie et mouvement, énergie et électricité, énergie et lumière.
On peut donc s’attendre à ce que les élèves utilisent ces connaissances pour répondre. L’étude des piles en termes de réactions chimiques n’ayant pas été abordée jusqu’à présent, il est probable que les élèves feront appel à des connaissances de la vie courante.

Savoir: Analyse d'une situation selon plusieurs points de vue : objet tiré par un moteur alimenté par une pile

Selon les piles, l’objet ne sera pas tiré avec la même vitesse : cela ne permet pas de déduire  que la pile s’use. Si le moteur tourne moins vite, c’est que la puissance délivrée est plus petite.

Corrigé: Analyse d'une situation selon plusieurs points de vue : objet tiré par un moteur alimenté par une pile

a. Toutes les réponses sont acceptées.

b. On ne pourrait pas répéter l’expérience un grand nombre de fois, car au bout d’un moment la pile sera usée.

d. Exemple de réponses possibles :

Objets et événements observables

interprétation à partir de ce que vous savez en sciences physiques

dans le domaine de l'électricité

dans le domaine de la mécanique

dans un ou plusieurs autre(s) domaine(s)

Le moteur tourne...
L'objet avances...

...parce que la pile fait passer un courant électrique dans le moteur

... le fil exerce une force sur l'objet

... la pile apporte l'énergie au moteur

... la pile s'use.