explor expo eau et énergie cycle 3

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JE FABR
PRÉSENTATION DE L’ÉLÉMENT
Une pompe est reliée à une colonne verticale
en verre. Lorsque vous pompez, vous amenez
de l’eau dans la colonne. En bas de cette
colonne, un petit trou laisse s’échapper l’eau
et il faut donc le boucher afin que la colonne
puisse se remplir. Quand il y a suffisamment
d’eau dans la colonne, on enlève le doigt
et l’eau jaillit du trou pour faire tourner un
moulin. Ce mouvement entraîne à son tour
la rotation de plusieurs roues. A la fin du
mécanisme, un fil soulève un marteau qui,
en retombant, appuie sur un vaporisateur
pour envoyer des gouttelettes d’eau sur les
visiteurs.
ACCESSIBILITÉ
AGE
NOMBRE DE
VISITEURS
VISITEURS
NON-VOYANTS
FAUTEUILS
ROULANTS
VISITEURS
SOURDS
+6 ans
4 élèves
Oui
Accessibilité
limitée
Oui
MOTS CLÉS
EAU, ÉNERGIE, ÉNERGIE POTENTIELLE, ÉNERGIE CINÉTIQUE,
ÉNERGIE MÉCANIQUE, ÉNERGIE ÉLECTRIQUE, ÉNERGIE HYDRAULIQUE.
JE FABRIQUE / SELBERMACHEN / I BUILD
EAU ET ENERGIE
Ce module fait partie de l’îlot de l’eau. Il permet d’aborder les concepts d’énergie, de sa conservation et des différentes formes qu’elle peut revêtir. Il met en
évidence la transformation d’une énergie en une autre forme d’énergie grâce
aux différents mécanismes utilisés pour faire fonctionner la machine.
Ce module permet également d’aborder le thème des moulins à eau et leur
utilisation pour la production d’énergie.
COMMENT ABORDER
LE MODULE LORS DE LA VISITE ?
Ce module peut être abordé dans le
contexte d’un travail général sur le
thème de l’eau. Les élèves sont répartis par groupe de 2 à 6 en fonction des
modules. Chaque groupe s’intéresse
à un élément de « l’îlot de l’eau »,
observe, manipule. Puis les groupes
tournent sur les différents éléments.
Jusqu’à 4 élèves peuvent travailler sur
le module « eau et énergie ».
Dans un premier temps les élèves
doivent manipuler et observer afin de
comprendre la relation entre les différents éléments mobiles et comprendre
l’enchaînement des actions qui amène
au mouvement de la roue en petite
cuillère.
Pour des élèves de CM1 jusqu’en
5éme on peut choisir une piste qui
permet une approche scientifique :
• observation d’un fait (les cuillères
tournent),
• problème posé (comment expliquer
que les cuillères peuvent tourner ?),
• élaboration d’hypothèse explicative :
la roue à cuillères tourne car…,
• manipulation expérimentale pour
tester l’hypothèse choisie,
• conclusion : hypothèse retenue ou
infirmée.
ACTIVITÉS POSSIBLES EN CLASSE
ACTIVITÉ 1
COMMENT METTRE EN MOUVEMENT
UN OBJET EN UTILISANT LA CHUTE
(OU LE MOUVEMENT) D’UN AUTRE
OBJET ?
OBJECTIF
Montrer qu’un objet qui perd de l’altitude est aussi « source d’énergie » :
il permet par exemple de déplacer un
autre objet.
MATÉRIEL
Matériel pour chaque groupe de 4 :
• un bouchon en liège,
• une longue règle,
• de la pâte à modeler,
• 1m de ficelle.
DÉROULEMENT
La séance commence par une discussion. Sans leur montrer le matériel,
l’enseignant annonce aux élèves que
le but de la séance est de faire bouger
un objet à partir du mouvement d’un
autre objet.
Par exemple la chute d’un objet peut
devenir une source d’énergie. Il lance
alors un défi aux élèves : inventer une
expérience où un objet qui descend
permet d’en faire bouger un autre.
On leur laisse le temps d’en discuter
dans chaque groupe et de faire un
schéma du montage qu’ils proposent,
MANIPULATION/MONTAGE
1-LE PRINCIPE DU LEVIER
Faire tomber un objet (balle, clémentine…)
sur une règle pour observer la projection
de l’objet situé à l’autre extrémité.
puis chaque groupe vient chercher son
matériel.
C’est en posant des questions aux
élèves sur leurs premiers projets de
réalisation que l’adulte oriente le
travail des élèves vers des propositions réalisables. Ainsi, les élèves
participent à l’élaboration et à la mise
au point des dispositifs.
JE FABRIQUE / SELBERMACHEN / I BUILD
EAU ET ENERGIE
2-L’UTILISATION D’UN CONTREPOIDS
POUR ENTRAÎNER UN OBJET
(On pourra rajouter un plan incliné pour
faire monter l’objet ; on peut aussi utiliser une
poulie pour diminuer les frottements.)
Conclusion : les deux manipulations permettent de montrer que le mouvement d’un objet
peut entraîner le mouvement d’un autre objet
(conservation de l’énergie).
ACTIVITÉ 2
COMMENT UTILISER LE SOLEIL
POUR FAIRE FONCTIONNER UN PETIT
MOTEUR OU ALLUMER UNE DIODE
ÉLECTROLUMINESCENTE ?
DÉROULEMENT
OBJECTIF
La séance commence par une discussion : connaissez-vous des applications de l’énergie solaire ?
Observer une calculette solaire.
Avec quelle énergie fonctionne-telle ? Distribuer une cellule solaire,
un moteur et des fils pour chaque
groupe.
Utiliser l’énergie solaire pour faire
fonctionner un moteur ou allumer une
diode électroluminescente. Les élèves
doivent avoir déjà quelques notions
sur les circuits électriques.
MATÉRIEL
Par groupe de 4 :
• une diode électroluminescente (DEL)
et résistance éventuellement,
• un moteur 6 V,
• une cellule solaire,
• des cordons crocodile,
• une journée ensoleillée,
• une calculatrice solaire.
Les enfants utiliseront une, puis plusieurs petites cellules solaires pour
alimenter des moteurs ou des DEL.
On lance le défi suivant : allumer un
moteur en utilisant l’énergie du soleil.
On peut ensuite demander aux élèves
d’allumer une DEL. Avec une seule
cellule cela ne marche pas. Si les
élèves se souviennent bien de la partie
électricité du programme scolaire,
ils auront peut-être l’idée de mettre
plusieurs cellules en série.
Pour l’utilisation de la DEL, il faut
veiller à respecter la polarité des
bornes.
CONCLUSION
La manipulation permet de montrer
que l’énergie solaire peut-être utilisée
et transformée en énergie électrique.
Cette énergie électrique peut à son
tour être transformée en énergie
cinétique (mouvement d’un véhicule
par exemple). On dit également que
le soleil est une source d’énergie
renouvelable car on peut l’utiliser sans
l’épuiser.
LE SOCLE COMMUN DE CONNAISSANCES
PILIER 1 :
la maîtrise de
la langue française
CONNAÎTRE
ETRE CAPABLE DE
ATTITUDES DÉVELOPPÉES
• Vocabulaire associé au
module : l’énergie, la
pression, l’eau…
• S’exprimer à l’oral dans
un débat.
• Ouverture au débat.
• Volonté de justesse.
• Lire et rédiger un texte
bref, cohérent.
• Faire un schéma.
PILIER 3 :
la culture scientifique
et technologique
• Eléments de compréhension du monde réel
(modèle pour comprendre la transformation de
l’énergie).
• Savoir que l’énergie peut
revêtir des formes différentes et se transformer
de l’une à l’autre.
• Observer, se questionner,
formuler une hypothèse,
la valider.
• Manipuler et expérimenter
Comprendre la relation de
cause à effet.
• Sens de l’observation.
• Goût du raisonnement.
• Intérêt pour les
progrès scientifiques
et techniques.
• Percevoir le lien entre
sciences et techniques.
• Savoir que la maîtrise
de l’énergie permet à
l’Homme de concevoir
des objets techniques.
PILIER 5 :
la culture humaniste
Education au développement durable :
les énergies « propres»
(eau, soleil, vent).
Comprendre, décrire et
inventer des techniques
utilisant des énergies
renouvelables.
• Esprit critique.
• Responsabilité face à
l’environnement.
• Prise de conscience de
l’importance des énergies
propres.
JE FABRIQUE / SELBERMACHEN / I BUILD
EAU ET ENERGIE
LES PROGRAMMES SCOLAIRES
Cycle 1
Exploration de la machine : comment faire rentrer de l’eau dans la machine ? Pourquoi
la roue à cuillères tourne-t-elle ? Est-ce que c’est magique ?
Sur le module chercher comment on permet ou empêche la roue à cuillères de
tourner.
Cycle 2
Formulation d’hypothèses simples.
Cycle 3
Education à l’environnement.
Démarche scientifique (observation, hypothèse, manipulation).
Collège :
6ème, 5ème SVT, Sciences
Physiques, technologiques
4ème, 3ème
L’eau dans notre environnement, eau et énergie.
Démarche scientifique, fonctionnement d’un objet technique, les énergies.
Thèmes liés à la responsabilité humaine et à l’environnement (qu’est-ce qu’une
source d’énergie ?).
Les thèmes de convergence
au collège
L’énergie (quelques bases sur le concept d’énergie), l’énergie hydraulique, énergie
renouvelable ?
Santé, fonctionnement du corps humain (énergie musculaire et alimentation).
BOÎTE À OUTILS
RESSOURCES LOCALES
LIVRES ET DVD
• LE MOULIN À HUILE DE STORCKENSOHN, Association
de rénovation, de mise en valeur et de gestion du
Moulin à Huile de Storckensohn. Tél./Fax : 03.89.39.14.00
• PROBLÈMES DE SCIENCES ET DE TECHNOLOGIE,
Marcel Thouin, Editions Multimondes. Activités simples et
faciles à réaliser en sciences et technologie au C1/C2/C3.
• LE MOULIN À HUILE DE NOIX, visite sur demande
M. André SPENLE 40, Grande Rue 68140 STOSSWIHR.
Tél. : 03 89 77 47 49
• GRAINES DE SCIENCES, volume 3, edition le pommier,
chapitre l’énergie.
• MAISON DES ENERGIES, Fessenheim, Route du Rhin
68740 Fessenheim Tel : 0 389 835 123 Fax : 0 389 486 083
• ENSEIGNER LA PHYSIQUE À L’ÉCOLE PRIMAIRE, JeanPierre Bonan, Collection Hachette Education. Ouvrage
pratique centré sur la physique et sur la technique.
• LE GUIDE DES MOULINS EN FRANCE, A. Candore,
collection Guides Horey (Edition Pierre Horey). Ce guide
présente les moulins sous leur aspect technique, historique et touristique. A consulter pour une sortie.
SITES INTERNET
• Une expérience intéressante pour aborder l’énergie
autrement.
> http://sciences.ecoles48.net/dde/energie/temoignages/
agnes_laubert_c2etc1/index.html,
• LES CAHIERS DE L’ARIENA N°9 : 1, 2, 3 … ÉNERGIES,
un très joli cahier de « vacances » à utiliser du cycle 3
jusqu’à la 5ème. Une malle pédagogique de la Relation
avec les maîtres de l’énergie, à se procurer sur ariena.
[email protected]
• PLEIN D’ÉNERGIE! Ed. Québec Amérique
Plein d’énergie! Nous fait découvrir les enjeux entourant
les ressources énergétiques mondiales et les différentes
façons d’économiser l’énergie.
• LA GRANDE ENCYCLOPÉDIE FLEURUS volume « Science »
B.Hagène (Edition Fleurus) cycle 3+ collège.
• Des fiches toutes prêtes pour la technologie au collège.
> http://www.ac-reims.fr/datice/techno/Fichiers-6eme/
Sixieme/Ascenseur/ascenceur_pdf/seance17.pdf,
• INVENTIONS Philippe Simon, Marie-Laure Bouet collection Imagia (Edition Fleurus) cycle 2 et 3 + collège.
• Pour fabriquer une roue à aube (moulin à eau)
> http://www.teteamodeler.com/vip2/nouveaux/decouverte/fiche209.asp
• INVENTIONS ET DÉCOUVERTES, collection l’Encyclopédie Fleurus Junior P. Kohler (Edition Fleurus) cycle 3 et
collège.
• Site la Fédération des amis des moulins avec une carte
pour trouver les moulins à visiter dans chaque région
> www.moulinsdefrance.org
• DVD DE L’ÉMISSION « C’EST PAS SORCIER » :
« les barrages », « les nouvelles énergies ».
• Pour les élèves de collèges, les différentes énergies.
> http://www.cea.fr/jeunes/themes/l_energie/l_energie
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