L'énergie

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM1, CM2.
Auteur
S. GUEDON
Objectif
- Identifier différentes sources d'énergie.
- Identifier des sources et des formes d'énergie.
- Prendre conscience que la fabrication et le fonctionnement d'un objet technique nécessitent de l'énergie.
- Connaître des exemples de sources d'énergie utilisées par  les êtres humains : charbon, pétrole, bois, uranium, aliments, vent, Soleil, eau et barrage, pile...
- Appréhender la notion d'énergie renouvelable.
Relation avec les programmes
Cette séquence n'est pas associée aux programmes.
Dates
Créée le 20 octobre 2016
Modifiée le 20 octobre 2016
Statistiques
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Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

aborder ce qu'est l'énergie, les différentes formes, les transformations de l'énergie, les énergies dites fossiles et celles renouvelables

Déroulement des séances

1

Qu'est ce que l'énergie? Qu'est ce que l'énergie potentielle?

Dernière mise à jour le 20 octobre 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Identifier des sources et des formes d'énergie.
Durée
60 minutes (5 phases)
Matériel
document de la séance 1
bac de semoule
bille de différents diamètres et de différentes masses

1. Recueil des représentations des élèves sur la notion d'ENERGIE.

collectif | 10 min. | découverte

1- C'est quoi de l'énergie? noter au tableau ce qui est dit. Les élèves peuvent aborder les énergies suivantes:

2- Montrer aux élèves que le mot énergie peut avoir plusieurs sens dans la langue française en cherchant le mot dans le dictionnaire puis répertorier les différents sens afin que les élèves comprennent que ce mot est un mot fourre-tout.

3- Synthétiser : le mot énergie est souvent associer à la notion d'effort et expliquer que pour les scientifiques l'énergie c'est tout ce qu'il faut dépenser pour changer quelque chose:

* changer la position d'un objet, * changer la vitesse d'un objet, * changer sa température, * changer son état...

2. Etude documentaire

individuel | 20 min. | découverte

1- Individuellement: Distribuer le document 1 et les élèves doivent colorier ce qui nécessite de l'énergie.

2- Collectivement: mise en commun et à l'oral préciser la source d'énergie utilisée: soleil, pétrol, vent, aliments, électricité....

3- Collectivement: réalisation de la synthèse suivante: ​toutes les actions nécessitent de l'énergie. Nous avons besoin d'énergie pour chauffer de l'eau, éclairer, faire fonctionner les différents appareils de la maison, marcher, se déplacer...mais les formes et les sources d'énergie sont très variées.

 

3. Présentation de la situation déclenchante: La disparition des dinosaures

collectif | 10 min. | recherche

* Collectivement: visionner le film suivant:

http://www.futura-sciences.com/planete/videos/cratere-chicxulub-temoin-extinction-dinosaures-2531/

* Collectivement: montrer aux élèves que cet évènement  a changé la face du monde donc cela signifie qu'il y a eu de l'énergie en jeu.

4. Mise en expérience

collectif | 10 min. | recherche

1-  présentation des ateliers: nous allons simuler des impacts de météorite et vérifier scientifiquement ce qu'il faut pour ce l'impact soit plus ou moins fort. Présenter le matériel: : bac de semoule, billes de masse et diamètre différents.

2-  faire une expérience en lançant une bille dans le bac de semoule- Puis poser la question suivante: ​Comment puis-je savoir si l'impact a libéré peu ou beaucoup d'énergie?

3- Collectivement: parvenir à la solution de la mesure du cratère produit à l'aide de la mesure du diamètre du cratère obtenu.

4- A votre avis, qu'est ce qui va faire varier l'énergie libérée? Réponses attendues: la hauteur de lancement, la masse, la vitesse, la taille.. Demander aux élèves de formuler ceci sous la forme d'hypothèses qui seront notées et gardées pour la séance suivante.

Expliquer aux élèves que lors e la prochaine séance, nous allons réaliser une série d'atelier pour qu'ils puissent vérifier leurs hypothèses

 

5. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

L'énergie

​L'énergie, c'est ce qu'il faut dépenser dès que l'on veut changer la température, la vistesse, la position, la forme, la couleur...de quelque chose.

2

Comment faire varier l'énergie potentielle?

Dernière mise à jour le 20 octobre 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Expérimenter pour comprendre le fonctionnement de l'énergie potentielle
Durée
60 minutes (4 phases)
Matériel
Bac de semoule, billes de différents diamètres, de différentes masses, compas, cahiers de recherche pour noter le résultat des différentes expériences obtenues

1. Explication des ateliers

collectif | 10 min. | découverte

* atelier 1: le diamètre de la bille: lâcher les billes d'une même hauteur mais avec des diamètres différents: lâcher toutes les billes d'une chaise

* atelier 2: lâcher des billes d'un même diamètre mais avec des masses différentes. la hauteur devra toujours être la même.

* atelier 3: lâcher une même bille mais avec des hauteurs différentes

Prévoir plusieurs ateliers du même type

2. Expérimentation

groupes de 4 | 30 min. | recherche

Chaque groupe d'élèves tournent sur les 3 ateliers (toutes les 10 minutes) et note les résultats obtenus.

3. Mise en commun des expérimentations

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

1- Comparaison des résultats obtenus

2- Synthèse de ce qui a été appris: la forme ou le diamètre de la bille n'ont pas d'incidence sur l'énergie libérée. C'est la masse et la hauteur du lâcher qui joue sur l'énergie.

L'énergie potentielle est l'énergie qui est libérée par un objet. Elle dépend  de la position de cet objet.

4. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

1- Qu'est ce que l'énergie potentielle?

L'énergie potentielle est l'énergie liée à la position de l'objet. L'énergie libérée par un objet est plus importante si l'objet est lourd et ou  s'il est haut.

3

Qu'est ce que l'énergie cinétique?

Dernière mise à jour le 20 octobre 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Comprendre la notion d'énergie cinétique et sa relation à la vitesse
Durée
65 minutes (5 phases)

1. Rappels

collectif | 5 min. | réinvestissement

sous la forme de quelques questions orales.

2. Situation déclenchante

collectif | 5 min. | découverte

* A votre avis, lors d'un impact entre deux voitures, qu'est ce qui fait que le choc est plus ou moins violent? réponse attendue: la vitesse

* aujourd'hui, nous allons étudier l'énergie libérée grâce à la vitesse.

3. Etude documentaire

collectif | 15 min. | découverte

1- Distribuer le document 2: énergie et sécurité routière: le rôle de la vitesse. ​Ce document n'est pas transmis ici car il est issu d'une malle de sciences proposée par Sed.

2- Répondre aux diverses questions et réalisation des courbes de comparaison

3- Synthèse: l'énergie liée à la vitesse est appelée énergie cinétique: cette énergie dépend de la masse et de sa vitesse de déplacement

 

4. Expériementation

collectif | 30 min. | recherche

1- Par groupe de deux: en utilisant le matériel de la séance précédente, trouver une expérience permettant de montrer que l'énergie cinétique augmente avec la vitesse. Explication de l'expérience par un petit texte ou un schéma

2- Collectivement: mise en commun et réalisation des expériences proposées de manière collective car danger.

5. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

2- Qu'est ce que l'énergie cinétique?

L'énergie cinétique est l'énergie qui dépend de la vitesse des objets. Plus l'objet est lourd et se déplace vite et plus l'énergie cinétique est importante. C'est pour cette raison qu'il est important de ne pas rouler trop vite sur la route.

4

Comment l'énergie potentielle peut-elle se transformer en énergie cinétique et inversement?

Dernière mise à jour le 20 octobre 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Comprendre qu'on peut passer d'une énergie potentielle à une énergie cinétique et inversement.
Durée
45 minutes (4 phases)
Matériel
bille, chronomètre, plan incliné, règle

1. Rappels

collectif | 5 min. | réinvestissement

Sous la forme de questions/réponses

2. Situation déclenchante

collectif | 10 min. | découverte

1- Présentation d'un circuit de billes avec un plan incliné. A votre avis, si je fais glisser ma bille de différents endroits du plan incliné, aura-t-elle la même énergie?

2- Où faut-il que je place ma bille pour que celle-ci roule le plus vite possible? réponse attendue en haut du plan incliné

3- Comment vais-je faire pour vérifier que j'ai bien raison? chronométrer

3. Expérimentation

collectif | 20 min. | recherche

1- Disposer le matériel: puis réaliser plusieurs mesures avec des départ de différents endroit du plan. Mettre une règle pour servir de butée.

2- Synthèse de l'expérience: au départ, la bille est au repos en hauteur: elle a donc une énergie potentielle. Lorsqu'elle atteint le sol, elle a une énergie cinétique car on peut mesurer sa vitesse par contre elle a perdu son énergie potentielle. On peut donc dire qu'on a transformé l'énergie potentielle en énergie cinétique.

3- A votre avis peut-on faire l'inverse: transformer l'énergie cinétique d'une bille ( sa vitesse) en énergie potentielle (la faire remonter)?

4- Expérimentation qui permet d'aboutir à la conclusion suivante: plus on lui donne un élan important au départ, et plus elle peut remonter haut sur le plan incliné.

4. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

3- Peut-on passer d'une énergie potentielle à une énergie cinétique et inversement?

Faire le schéma de l'expérience puis écrire la conclusion suivante:

L'énergie peut se transformer: on peut transformer l'énergie potentielle en énergie cinétique ou l'énergie cinétique en énergie potentielle.

5

Comment transformer l'énergie mécanique en énergie électrique.

Dernière mise à jour le 20 octobre 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
comprendre les transformations de l'énergie
Durée
65 minutes (5 phases)
Matériel
fils électriques, moteur, alternateur, led

1. Rappels

collectif | 10 min. | réinvestissement

Jeu: "Questions pour un champion" : deux élèves sont choisis pour être les candidats. Les autres sont chargés de rédiger une question et sa réponse. Chaque élève lit ensuite sa question. Le candidat qui trouve la réponse obtient 1 point.

2. Situation déclenchante

collectif | 10 min. | découverte

1- connaissez-vous des exemples où on utilise l'énergie cinétique (un mouvement) pour fabriquer de l'électricité? la dynamo du vélo ou lampe que l'on recharge avec une manivelle. C'est le système de l'alternateur.

2- Connaissez-vous des objets qui utilisent de l'énergie électrique pour produire de l'énergie cinétique? les moteurs

3. Expérimentation

collectif | 20 min. | recherche

1- Réaliser les montages suivants: pile avec le moteur et l'alternateur avec la LED en utilisant les fils avec les pinces crocodiles. Ces montages sont l'occasion de revoir la notion de circuit fermé en électricité.

2- Observation des deux montages pour parvenir aux conclusions suivantes:

* avec l'alternateur: on produit de l'électricité à partir d'un mouvement

* avec le moteur: on produit un mouvement à partir de l'électricité.

On peut donc transformer de l'énergie cinétique en électricité ou inversement.

4. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

4- Peut-on transformer de l'énergie électrique en énergie mécanique ou inversement?

Il est possible de transformer de l'énergie cinétique en énergie électrique en utilisant un alternateur.

On peut trnasformer de l'énergie électrique en énergie cinétique en utilisant un moteur.

5. Bilan

collectif | 15 min. | réinvestissement

Travail sur le document intitulé "Transformations d'énergie au quotidien." et pris dans le classeur de sciences SED

- replacer au bon endroit les différentes énergies rencontrées durant la séance

- associer le bon texte explicatif au bon schéma.

Texte 1  : l'eau est stockée en altitude. Son énergie potentielle est grande. Lorsqu'on la relâche, l'énergie potentielle de l'eau est transformée en énergie cinétique. Lorsqu'elle arrive à l'alternateur, l'énergie cinétique est transformée en énergie électrique. L'électricité produite est ensuite transportée grâce à des câbles haute tension.

Texte 2 : L'âne se nourrit en mangeant du foin. Ceci lui apporte de l'énergie chimique. Cette énergie est transformée en énergie musculaire lorsqu'il fait un effort. En tournant la roue, l'énergie musculaire se transforme en énergie cinétique. Un système d'engrenage permet alors d'actionner une autre roue qui fait monter des récipients en hauteur. L'énergie cinétique est donc transformée en énergie potentielle.

 

6

Les énergies fossiles et les énergies renouvellables.

Dernière mise à jour le 20 octobre 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Comprendre la terminologie de ces deux sources d'énergie
Durée
60 minutes (5 phases)

1. Rappels

collectif | 10 min. | réinvestissement

Sous la forme de questions/réponses.

2. Formes d'énergie et sources d'énergie

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Collectivement: insister sur le fait que les énergies vues lors des séances précédentes sont des formes d'énergie: l'énergie potentielle, cinétique, chimique, musculaire, électrique, mécanique...et qu'il ne faut surtout pas les confondre avec les sources d'énergie.

Collectivement: lister des sources d'énergie connues par les élèves: soleil, vent, bois, charbon, pétrole...

3. Etude ducumentaire

collectif | 20 min. | recherche

Collectivement: travail sur le document intitulé "Sources d'énergie" du classeur SED en réalisant les trois exercices

4. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

5- Qu'est ce qu'une énergie renouvelable et un énergie fossile?

Les énergies renouvelables et fossiles sont des sources d'énergie que l'homme utilise pour répondre à ses besoins.

Le pétrole, le gaz ou le charbon sont des énergies fossiles. Leur utilisation massive pollue notre planète. Il faut veiller à ne pas trop les utiliser

Le vent, l'eau, le soleil, le bois sont des énergies que l'on qualifie de renouvelable.

5. carte mentale

collectif | 10 min. | réinvestissement

Réalisation de la carte mentale correspondant à l'ensemble de la séquence.

7

Défi science

Dernière mise à jour le 20 octobre 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
réaliser un projet scientifique
Durée
75 minutes (2 phases)

1. La fabrication d'un four solaire et d'une centrale électrique miniature

collectif | 15 min. | découverte

Présentation du projet à la classe: nous allons créer des objets technologiques utilisant des sources d'énergie renouvelables.

* distribution des fiches de montage du four solaire : par groupe, les élèves doivent se partager le travail et se répartir le matériel nécessaire à emmener (Fiche n°3 du dossier SED)

* pour la centrale hydroélectrique: présenter le dispositif: votre mission est d'éclairer les LED

1- il faut construire ce qu'on appelle une turbine: pour cela vous avez besoin de petites cuillère en plastique, de pics en bois, d'une bouteille en plastique et d'un évier ou d'une grande bassine

2- Il faudra ensuite utiliser l'alternateur et une LED branchée

 

2. construction par groupe des deux objets technologiques

collectif | 60 min. | découverte
8

EVALUATION

Dernière mise à jour le 20 octobre 2016
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
évaluation de la séquence
Durée
30 minutes (1 phase)

1. Evaluation

individuel | 30 min. | évaluation